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浪子回头金不换,从头做鸭挺难看:全球鸭式战机再添新成员!

扬基帧察站 扬基帧察站 2019-04-05

【上期内容A:投机“国舰国造”,又搞少年军校,到底还有美帝能倚靠

【上期内容B:LCA都能挂俩布拉莫斯了!这么大的口气,咱可不能被吓住喽


看惯了印度人在各种展会上展出的精度不一的LCA模型,MK2这个鸭翼瞅着确实别扭


昨天刚水了一下LCA挂载“布拉莫斯-NG”的事儿,LCA家族今儿又弄了个大新闻:已经宣传了很久的LCA改进型——LCA MK2,在这次印度航展上展出的模型,居然将气动布局从无尾三角翼改为近距耦合鸭式布局,施佬今儿因此特地撰文一篇。我俩都觉得啊,这么一折腾,它甚至有点印度版“鹰狮”的意思了。


同样是用一台F404系列发动机的轻型战斗机,一个风生水起,一个......


别看发动机差不多,又都是两侧进气,LCA要想学JAS-39“鹰狮”那般搞鸭式布局,并不是那么容易的。相比采用中单翼布局的“鹰狮”,LCA这更接近于上单翼的布局,就使得需要和机翼有一个高度差、才能更好发挥涡流增升作用的鸭翼“无处安放”了。


以色列的“狮”因经验不足,导致鸭翼和主翼之间距离过近高度不足,形成的复杂流场一方面导致抬头力矩难以控制,一方面增加了阻力,使得该机在技术上较为失败


从侧视图对比可见,“鹰狮”的进气道更长,一直延伸到弹射座椅下方。这种源自萨博公司的“祖传”设计风格,让进气道横截面积变化更为“平滑”,防止气流分离,使得高速气流在进入发动机之前的减速增压效果更好,总压恢复系数较高,有利于提升飞机的高速性能。


瑞典空军对截击性能的重视,使得其超音速战斗机都偏向于较为细长的机身设计,客观上也使得Saab-35和Saab-37的进气道长度都很长。注意,Saab-37也采用了类似LCA的外凸式双三角翼


虽然更长的进气道在增加重量的同时,也会导致进气道内较厚的附面层堆积,影响发动机工作,但和很多先进涡扇发动机类似,“鹰狮”的RM12(许可证生产改进版F404)同样带有附面层吹除设备,所以“鹰狮”的长进气道设计,获得的正面收益还是较为明显的。


“鹰狮”的鸭翼面积并不是很大,但由于进气道的外扩作用,使得鸭翼对主翼的增升效能仍然非常出色。不过两侧进气而非机腹/肋下进气,也影响了其大迎角飞行性能


而LCA研制的时候,一不怎么合计截击,所以进气道设计的不长;二没咋合计过鸭翼的事儿,飞机得轻得减重啊!所以现在想要加装鸭翼,只能通过对前机身加长加高的方式,在座舱后留出空间。这样一来,在相同的鸭翼尺寸下,其对主翼的增升作用也就差了一些。


采用机腹进气布局的歼-10系列,无法利用进气道的“福利”,为实现较好的增升效果,其鸭翼面积相对较大;但通过合理的位置设计和匹配良好的飞控系统,歼-10的综合飞行性能明显优于同样采用单发近距耦合鸭式布局的“狮”和“鹰狮”


那鸭翼就不能做的大点么?根据印度这次公开的尺寸数据,LCA MK2机长达14.6米,比基本型长了1.4米,翼展和机高也有三四十厘米的小幅增加。根据一般经验,仅其机身结构增重就将达到0.5吨左右,这意味着原本空重6.5吨的LCA,改进后空重突破7吨大关几不可避。所以啊,差不多得了。


空间仍然相当局促,鸭翼和主翼投影已经有部分重合,不仅有可能重蹈“狮”的覆辙,甚至让人担心鸭翼在大角度上偏时,后缘可能碰到主翼......所以这鸭翼也确实很难再增大了


你说好好一个法式无尾三角翼战斗机,怎么就放大到与“鹰狮”、“枭龙”一个级别去了,费这力气干啥呢?


顺便顺便,印度空军今天下午终于接收LCA MK1的最终作战许可(FOC)证书和文件了


当初在达索的帮助下,LCA采用了非常复杂的机翼设计——翼形平面是外凸的双三角翼、翼型剖面带有复杂弯扭、还有很长的可动前缘——这都是为了在没有鸭翼的情况下,充分优化主翼的气动效果。然而“螺蛳壳里做道场”的一大问题就是,这些气动设计在小范围内形成了复杂的流场,要想同时发挥作用又不相互干扰,这就超出了印度人乃至法国人(钱没给足时)的能力了。


上图除了LCA机翼的复杂弯扭结构之外,还能看到进气道内侧的气流分离板,它可以把高速飞行时“堆积”在进气道前的空气附面层,导入机翼上表面的缝隙(下图)排出,在调节进气气流的同时,降低飞行阻力。但排出的气流也会干扰机翼可动前缘形成的流场


所以无尾布局虽然保证了整机的小尺寸,重量也算是控制住了(至少没比尺寸更大的“枭龙”/“鹰狮”更重),但受限于原始气动设计缺陷、飞控水平不高等原因,LCA在漫长的试飞中迟迟没有兑现其理论性能,一直折腾到现在,还只能以“凑合”状态小批量服役。


大概是觉得再这样下去自己就永远搞不明白三代机了,所以印度宁可再花一笔钱,也要任性一把......


不过既然美国人愿意提供加力推力从89千牛增加到98千牛的F414-GE-INS6,确实是Higher Thrust,任性就任性吧。从正面来看,LCA MK2确实有点“鹰狮”的意思


......“从头做鸭”的LCA MK2虽然付出了尺寸和重量的代价,但根据印度人的理论计算,其高速性能和最大起飞重量都有一定提升,这是新气动布局能带来的理论收益。不过连LCA基本型都没掰扯明白,就要搞近距耦合鸭式布局(主翼可能也要有修改),印度人的气动和飞控设计水平能不能hold住,几乎必然是个问题,少不了法国人和瑞典人来帮帮忙。


达索:我早就说了搞新一代飞机得鸭式布局,可那时候你不听啊!

喂!说你两句,你咋还不买我的飞机了啊!


除了气动上的调整之外,LCA MK2还计划搭载印度自行研制的有源相控阵雷达等新一代机载设备,大有进军三代半战机之势。然而期望越高,牵扯子系统越多,这玩意儿就越来越不像几年内能服役的样子了......咳,我这话说得,就像LCA基本型服役进度有多快似的。


这部雷达在一架LCA基本型上进行概念展示(上)和独立展示(下),大约800个T/R单元,考虑到印度在平板缝隙PD雷达上还没有证明过自己,这部AESA有多大道行还待观望


而且从这次公开的几个模型来看,它们之间在细节上还各有差异,这说明LCA MK2还远没到细化设计的阶段,距离试制更是为时尚早。HAL即将于今年3月交付第16架量产型LCA单座型,之后生产4架双座型,这些飞机处于IOC-II状态,距离刚才说的FOC状态还差空中加油管等零碎(HAL已经找印度空军要钱升级去了);然后又要按照FOC状态再生产20架(还是16单座+4双座)。


按照HAL的想法,这20架FOC状态之后,还打算再往印度空军塞83架MK1A(使用以色列的AESA雷达和电子战系统)!然后才是“从头做鸭”的MK2


根据CG模型的设定,LCA MK2在主翼面积放大的同时,增加了翼尖弦长,以便于设置翼尖挂架(似乎还有保形油箱?)。图中蓝色部分指的是可动气动部件



然而这个看上去比较认真的风洞模型却不像增加了翼尖挂架的样子......远处是LCA基本型


根据HAL交付头十几架飞机的这个速度,后面20架FOC状态的LCA MK1差不多会在2021年左右交付完成。之后,那可是83架MK1A啊......这么一看,MK2确实有时间至少再来个“十年磨一机”了。


印度海军之前做的这个单发“小阵风”的梦,在新的MK2构型出现后,也不知道会不会继续下去。当然了,MK1的海军型现在都一堆毛病,估计HAL也顾不上这个


目前看来比较靠谱的还是这个在MK1双座型基础上改高级教练机的方案,虽然有活着活着活成了IDF之嫌


所以啊,巴基斯坦那边肯定也不会为这玩意操心,我估计“枭龙”Block 3形成战斗力的时候,LCA MK1A能不能折腾明白都是个事儿;而等到LCA MK2出来的时候,巴基斯坦空军兴许都能用上四代机了(纯属信口胡说,妹有钦定的意思)


去年11月机电系统发图,今年年底“枭龙”Block 3出原型机的可能性很大


如果LCA MK2能幸运地活到原型机状态,这样世界上就能又多一款鸭式飞机。想想18年前咱们还得继续改进七爷八爷的时候,看到LCA首飞时的心情,现如今大家已经可以站在一个飞机迷的角度上,儒雅随和地看待LCA MK2的成长,岂不美哉?


原来是鸭子开会啊?告辞,告辞


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