踢馆 | 发动机推力大小代表一切?警惕这些“数据陷阱”?

2017-12-19 讲武堂 讲武堂 讲武堂

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追求学♂问的分割线


问:堂主不是说毛子的发动机十年内崩盘吗,毛子用“产品30”狠狠打了堂主的嘴。堂主老是说毛子是核武版沙特,称不上工业国,那它为啥能搞出有工业之花之称的“产品30”(大毛还没搞定AL41F就挂了,毛子也吃不到多少四代飞机发动机的老本吧)?堂主能否猜猜这款发动机的性能,技术水准,中俄开发的大客机可否用它的核心机搞民用版涡扇发动机?

 

 

打脸?产品30刚出来,性能到底如何,除了毛子自己谁知道?所以具体谈如何很难讲。


不过照之前毛子说的是107千牛军推、176千牛的加力推力(照一贯作风,还很可能有很大水分),这就是典型的大推力但是低性能,这种性能曲线,极有可能是靠加大涵道比、大流量和大加力比来实现大加力推力。


图:我们都知道,同一款发动机,在保持温度等参数不变的情况下,涵道比越大推力越大。所以现在商用客机动不动就78倍甚至是10倍的涵道比。


图:但要说明的是,涵道比越大,发动机的高速性能越差,所以只有客机会用这么大涵道比的涡扇发动机,战斗机只能用小涵道比的。F-22强调高速性能,所以其F-119发动机的涵道比比F-100这些三代机的发动机小很多。


和产品30作为对比的是美国的F-119发动机,加力推比只有156千牛,看起来比产品30要小20千牛推力,看起来很弱鸡是吧?然而实际人家军用推力是116千牛,反而比产品30的军用推力还大。


图:国内对F-119最大状态的速度-高度特性推测。四代机要超音速巡航,那就需要发动机在1-2万米高度、1.5马赫速度下具有很大的推力。如果只是低速状态推力大,而高速状态推力小,那还怎么超声速巡航?


实际上产品30这种真细细探究起来,更像是三代发动机的加强版。比如美国的F-110GE132/134系列发动机,它们是在F110发动机基础上升级的,用在阿联酋的F-16E战斗轰炸机上,最大可以提供152千牛推力,这还是可以轻松使用的模式。当时还搞了个F-110X发动机,推力更大。但是这些都是三代发动机,只是推力大了,高速性能没法比,加速能力也没法比。


图:F-110-GE-129发动机装F-16时的推力曲线,可见越过一定速度范围后推力反而下降。F-16这么多年来从7吨增重到9吨,发动机推力跟着长,就是通过放大涵道比等手段实现的。产品30吹得凶,实际不过如此。


至于做民用,那不就跟CFM56或者说跟我们的涡扇20差不多么?

 

问:美国目前五代机项目都是洛马的,格鲁曼有B-21,波音也就是三代机项目,四代机估计没希望了,您觉得美国未来航空工业何去何从,对中国有何借鉴意义?

 

要这么算的话,从60年代初开始到F-16出世,这段时间美国空军海军的战斗机生产全是麦克唐纳的F-4和F-15啊,这其实比起洛马的垄断来说这也差不多了,那之后还不是有洛马又搞起来了?


战斗机、轰炸机之类其实也是相通的,最多就是积累经验的区别而已。洛马做F-22之前,上一次卖掉的战斗机那是F-104,都是30多年前的事情了(洛马收购造F-16的通用是冷战后的事),之后这些年洛马是靠C-130、C-141这样的运输机,还有L1011这样的客机混日子,根本就没啥战斗机研制经验,还不是赢了F-22竞标?


图:美国公司研究的鸭翼战斗机方案。打算涉足某一行业的军火公司就得不断的自己投钱搞预先研究,积累能力,这样到真正竞标时才能有竞争力。这种事情不是靠国家给钱,而是得企业自己有追求,如果企业就像混日子,那它还是死了的好。


实际上跟洛马竞争的诺斯洛普,在之前也就只有F-5这样的教练机改战斗机的经验,F-18做出来也被麦克唐纳-道格拉斯拿走了,也是个很多年没做过战斗机的企业。


所以这种行业内的所谓特长分工其实都是扯,基础研究到位了,西飞也一样可以做战斗机,洪都的L-15跟三代战斗机也没啥区别。


下面,让我们看看飞豹A、运-20、轰-20的总师、603所的唐长虹院士如何说:







 

问:据说B-52在60年代就已经停产,但服役至今,听说还要延寿再用二、三十年,美帝是怎么解决零件替换问题的?就靠拆卸除役封存的旧货,且不说旧飞机有没有足够零件可拆,那些东西都是生产几十年的旧货好不好,还能用吗?中国军队也有许多停产的重武器,比如59式坦克,又是怎么解决零件问题呢?

 

因为,B-52寿命实际上还没到啊……


这种大型低速飞机寿命可以做到三万小时的,其实你算一下就知道,按照军机那正常服役的消耗,每年飞个三、四百个小时,三万小时那得飞接近100年了。


图:波音707B-52的同门兄弟,国内从1973年开始引进,1993年首批退役,飞行20年。民航的飞行时间很恐怖的,以2013年民航总局的公报统计为例,在册运输飞机日利用率为9.53小时,其中大中飞机的日利用率为9.79小时,小型飞机日利用率为6.60小时。这样算,20年能飞7万小时,以前飞的少也得有23万小时。国内引进的麦道82,最长飞行时数11万小时,不过后期都得当货机用。


至于零部件,寿命其实是在运转中消耗的,磨损、应力、高温、腐蚀都是导致寿命消耗的原因,而拆下来的零件一般都是油封起来不用,这样实际上它们的寿命基本都不会消耗,只要不是保管不善腐蚀了,储备几十上百年都不难。


图:装修中的飞机机舱,有大量管线。飞机的飞行寿命是针对结构强度的,不飞就不会损耗。日历寿命是针对管线电器的,放着不动也会损耗。飞机零备件大多是机械部件,只要封存好就不会损耗。电气电缆可以换新产品,这也比较容易,电子设备则通过定期更新升级来替换。


美国人还有非常完善的储备体制,比如说波音707这样飞机在航空公司退役的时候,美国空军就去买掉了全世界几乎全部波音707的库存备用发动机,来作为B-52的发动机储备库,加上一些比较缺的零件临时高价订购一批,这样也就维持了机队的完善运作。


图:B-52更换垂尾部件。维护旧飞机时成本曲线是非线性的,它随着机龄的增长而加速上升。就B-52来说,每架的操作维护费用由1996财年的550万美元上涨到了2006财年的1360美元。皆为当年美元币值,未考虑通货膨胀因素。所以就算能继续用,美国空军也有些受不了了,还是要替换的,只是没钱买新飞机……


图:当然老装备总是有备件不足的问题,于是完好率会不断下降,比如台湾坦克部队M47的出动率就很悲催,或者说他们重装备的出动率大都很悲催,过高装检主要靠个人关系借零件和装备。美国人也一样,所以三军不断提出买F-35替换老旧的三代机。

 

问:前几天看NAAS,里面有文章介绍RPG,研发初期那部分提到了巴祖卡。堂主能不能介绍下美国的单兵火箭弹发展或者型号,以及为什么美国会最终放弃自行发展单兵火箭弹,而用古斯塔夫和反坦克导弹代替呢?

 

巴祖卡可不是单兵火箭弹,RPG-7也是一样的,都是要多人使用的。单兵火箭筒是美国后来搞的M72之类的。


巴祖卡开始是60毫米口径的反坦克火箭筒,因为威力不足,后面又发展了89毫米的超级巴祖卡,都是采用的筒弹分离设计。看兄弟连的就知道,发射前得后面一个兄弟从菊花里面塞火箭弹进去,还得再插上引信的电线才行。


图:巴祖卡使用场景。


巴祖卡比较长,携带它就很难带枪做战术动作了。而单兵火箭一般是筒弹一体的,因为不是专职人员使用,所以长度必须小、筒子比较短、射程也比较近。而且口径一般都比较小,弹药重量轻。


图:美国M72的全备重量只有2.5公斤,还不如RPG-7的火箭弹重量大,口径也只有66毫米,威力是很可怜的。



图:携带DZJ08单兵火箭筒的步兵,虽然仍然很不方便,但好歹可以人手一发,而且能同时使用其它武器。


这种单兵火箭是针对50到60年代那些只有钢装甲、抗破甲弹能力很弱的坦克,所以看着好像还凑合,但是越战经验证明,它们打PT-76两栖坦克这样的薄皮大馅效果都不好。


而且这种火箭弹往往要几十米内射击才能命中坦克这样的移动目标,危险性太大,因此很快就被淘汰了,活下来的其实主要是打工事而不是坦克。


图:我军搞一堆火箭筒,甚至机步班里都有2名专职火箭筒手,是因为一直在延续以前的老编制。而以前我们穷的要死,武器要啥缺啥,只有人力充沛,于是就拼命搞廉价而危险的火箭筒。

 

问:听很多人说梅卡瓦步兵坦克很强,火控、装甲、穿深和我们99,或其他国家的m1a2,猫2比起来如何,强的话强在哪,不足的的地方在哪?

 

梅卡瓦坦克的核心问题,就是在装甲上。


在均质钢装甲+旋转稳定穿甲弹时代,以色列人利用动力前置设计,有效的提高了装甲防护水平,车体首上有80毫米左右大倾角装甲,相当于300毫米以上的垂直钢装甲,加上内部还有三层间隔装甲,防护水平在70年代末来说还是不错的。


图:梅卡瓦坦克首上装甲和内部装甲结构。


图:梅卡瓦的吊装发动机,可见首上装甲版很薄。


但是到了80年代随着复合装甲的出现,这就出大问题了。复合装甲密度低,单位厚度的防护力其实是弱的,其强防护是靠着因为密度低,所以同等重量下有大厚度来实现的,因此需要很大安装空间。


而梅卡瓦首装甲钢板下面就是发动机和变速箱,根本不可能搞大厚度复合装甲,只能继续用钢装甲混着。所以实际上几十年来梅卡瓦的防护水平根本没啥进步,比起M1这种从400毫米不到的水平增长到800毫米水平的,完全没法比。

 

图:梅卡瓦首上装甲板打开,可见厚度并不大,和现代坦克动辄半米、一米的前装甲完全不能比。


图:美国M1A2的首下装甲,厚度很大,但是重量其实很轻


面对现代大威力穿甲弹,梅卡瓦的防护基本不行了。在治安战里面,他先保乘员的设计还是可以的,有个大尾门至少容易逃生,前面发动机也可以作为间隔装甲来防御破甲弹。


图:打开尾门,将担架上的士兵收容在车内。梅卡瓦这个兼职运输车的能力还是很有用的,尤其是在治安战里。


至于火控、穿深基本可以参照韩国的K1A1坦克,炮和弹药水平都差不多,都是美国输出的。

 

问:堂主啊,有个难题求教。一直想知道西方的扭力弹簧弩炮和我国古代的弓体床弩哪个更厉害(射程和威力),网上为这个都打成一片了,有人说扭力弹簧不如复合的巨弓,也有人说古籍上记载的三弓床弩射程不过和“明代红夷大炮一炮糜烂数里”一样是吹牛的,求解答……

 

射程这个东西其实是要看你怎么算的。弓箭和火炮的区别就是,哪怕都是较低弹道射击,弓箭远一点基本就没啥用了,而火炮哪怕偏得离谱,也是蹭着就必死无疑,所以两者射程其实也不是一个概念。


图:滑膛炮5度仰角时的射程,哪怕是12磅山地榴这样的小家伙也有900米,初速201.5/秒。弓箭的初速一般在50-70/秒之间,这是由其材料极限决定的,所以拉力再大的床弩也不例外。


你要说三弓床弩射出去极限能飞多远,那是很正常的,因为确实是很能飞的。要知道单兵弓箭飞四、五百米其实也都是属于正常,那更不要说初速更快、减速更慢的床弩了,飞到一公里外是正常的。


图:大型床弩甚至有要用牛来上弦的,力量自然是很大的。能用人力上弦的其实都不算大。


只是这样滑翔飞过去的速度已经很慢了,威力那自然也就很小,没有什么使用价值。


至于扭力弹簧炮,其实相当于投石机而不是弓弩,只是双臂投石机而已,原理区别还是很大的。而这玩意到目前都没被复制成功过,或者说复制出来性能很惨烈,历史上那些记载估计都是吹牛逼。


图:罗马弩炮最前端有两个转轴,轴上套着带支架的转子,转子依靠马尾材料的扭力转动,带动弓矢、石块飞向目标。


图:现代复制的罗马弩炮。除非古罗马人有什么超级材料已经失传,否则现代人做不出来的效果,他们更做不出来。现代复制弩炮失败,足以说明关于他的记载夸大太多,就像明代称滑膛炮“一炮即出、糜烂数十里”一样。

 

 

迷你踢馆

 

 

问:有个小白问题想问糖糖,记得很多年前看过导弹部队这个电视剧,里面发射导弹还要看天气情况,天气不好还会发射驱云弹,这个是为什么?

 

《导弹旅长》吧?讲二炮的,大气状况对导弹影响还真挺大的,尤其是积雨云,发射的时候雨云过厚甚至可能引发雷击。

 

问:堂主请谈谈现代常规潜艇(包括AIP)水下巡航速度是多少?网上查阅有说1-2节的,这种速度也太喜感了,如何能及时机动到指定位置?

 

1到2节还是低了点,一般是3到4节航速。至于机动?那就开通气管,打开柴油机狂飙呗……不过在现代航空反潜面前,这也跟送死差不多了。


图:苏联潜艇的航速比较低,可以开到2节,后期增加到3节。潜艇开到2节也是很难的,因为此时舵效低,所以不容易保持航行稳定。


图:哥特兰的AIP可以开到最高6节。

 

问:堂主!抗战神剧确实可恨,但被家里的长辈“被看电视”。我看到这些神剧里面,脚盆鸡出现女兵的概率几乎100%。我想知道14年抗战过程,这些女鬼子是否真实存在,数量多少,起多大作用?

 

基本没有,日本女性地位很低的,连野战医院护士也是男性居多,只有后方医院还有各种慰安所才会有女性。


图:南京日军野战医院,可见护士也是男性。抗日神剧女性多,是因为国内的导演编剧离开多角恋就不会拍戏,必须靠感情戏凑时间。

 

问:中日甲午战争和八国联军侵华战争时期,清军的武器真的不比列强差,甚至更好,白刃战也并不是清军擅长的,在白刃战中清军伤亡远远大于侵略者。请问堂主这是真的吗?有什么证据可以证明或者反驳?

 

这纯属瞎扯……白刃战其实反而是少见的,因为往往在双方开始拼刺刀之前,弱势一方就崩溃了,根本不存在多少较量问题。

 

问:堂主,客机能否使用翼身融合构型,下一代客机的构型应该是怎样的,会比现有客机提升多少?

 

不知道……下一代客机怎么样,说了已经三十年了,波音都出了无数方案,最后还是老老实实的搞787……什么花活都没法用上,翼身融合也不例外。


图:空客的一个方案,将发动机放在机翼根部,采用双垂尾。


图:洛克希德·马丁公司的这个方案采用了菱形机翼设计,兼具前掠翼和后掠翼的优点,而且只有一台大涵道比发动机。


图:波音公司的飞翼方案。客机总体布局不仅要考虑自己,还得考虑机场。比如机场航站楼是一定的,常规布局适合的飞翼布局用起来就不行,于是就需要改建,这个成本很高。

 

问:曾见过一位网友说与自己部队的亲属请教过最大动员部队人数的问题,亲属告诉他最大数是2000万,再多就指挥不过来了。不知道这个数字可信不?

 

美国二战那最大员额都有1200万了,现在指挥体系发达得多,怎么可能指挥不了。

 

问:请堂主谈一下美国海拉姆的性能吧,尤其是哪些地方值得我们去学习的呢?

 

海拉姆,哈哈哈。用这个名字是因为刚开始说是滚筒的,后来发现滚筒的不好,二代又变成非滚筒了,结果还叫滚筒导弹,哈哈哈哈……而且一代出来打靶成功率超低,只好拉回去回炉好几年。也就德国人没东西装,不得不早早吃下了。


图:第一代拉姆导弹,只有2个控制弹翼,所以必须不断旋转以便让这一对弹翼控制垂直和水平机动。


图:第二代海拉姆的导弹,老老实实用了4个控制翼面。

 

问:堂主,请问如果二战德军把阿登反击战的部队用到反击苏军,会有什么样的战果,这样不是更符合“向东顶住苏联人,直到盟军来踢我们的屁股”的战略吗?

 

没啥用,因为那个时间短没法展开进攻……


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