[史海钩沉]最后的“国界”--SV-51多用途战斗机(欠顶楼文章){竣工!!!555...........

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翼面设计



   SV-51之所以选择三翼面布局，一是因为苏霍伊设计局从SU-35和SU-47中积累了大量经验，二是延续了以前的设计思想--强调机动性。从SU-47最初立项中可以就看出由于过于强调格斗能力而被空军“另眼相看”。三翼面飞机在许多方面都超过了传统的二翼面飞机。比如美国在“飞机精确控制技术”（PACT）项目中发现，F-4 PACT验证机不需要依赖大的静不稳定度就可得到机动性很大的提高，特别是在M=0.90时单位剩余功率提高量比较大，而这正是飞机作急剧机动格斗常用的M数区。F-15S/MTD验证机表明，鸭面使气动中心前移，增大飞机静不稳定，提高了主动控制系统（ACT）的效能，比二翼面布局容易实现直接力控制，从而达到对飞行轨迹的精确控制。而且升力线斜率加大，特别是大迎角时升力有明显增大。鸭面控制机翼气流分离的有利干扰在三翼面布局上依然存在，进行大迎角机动时失速迎角推迟，出现难以改出的深失速的可能性减小，减少了诱导阻力。鸭翼还提高了机动性和改善了襟翼、平尾以及垂尾舵面的操纵效率。在进行相同过载机动时，机翼载荷比二翼面布局小，全机载荷分配更均匀合理，因而可以减轻结构重量。比如进行法向过载为7g的机动时，二翼面布局的F-15机翼要承受6.9g过载，平尾为O.1g，而三翼面的F-15S/MTD机翼承受过载减小到5.2g，鸭面和平尾各承受0.9g，从而可以拉出更高的过载。而SU-35在不用加强机体结构强度的情况下稳定过载就达到了10g。在超音速时，三翼面飞机的静稳定度也比二翼面飞机小，使得配平阻力减小，机动性能力提高。如果在设计开始就考虑三翼面布局可以得到一架更轻的飞机，更充分发挥这种布局的优点。基于三翼面布局可以大幅度提高机动性的优点，加上之前的经验，苏霍伊为SV-51选择这种布局也就不足为奇了。


   但是三翼面布局的鸭面有利干扰在迎角增大到一定程度时，涡流会发生破裂，导致稳定性和操纵性发生突然变化，以及气动力非线性的产生（F-15ACTIVE的横向稳定性在迎角达到30°时就发生了稳定→不稳定→稳定的大幅度变化）。由于鸭面及其偏度对大迎角的稳定性和操纵性的影响在不同迎角和侧滑角时可能是相反的，在设计中要进行周密分析和详尽的试验。另外三翼面布局在小迎角时的阻力比二翼面布局大，超音速状态下更明显。由于增加了一个升力面和相应的操纵系统，重量自然增大，对飞控软件的编写也复杂许多。为了解决这些问题，苏霍伊设计局将鸭翼设计成前掠。我们知道飞行时后掠翼的气流是由翼根流向翼尖，大后掠角的鸭翼就是通过翼尖产生脱体涡对主翼的有利干扰从而达到增升目的。而将鸭翼改为前掠，气流就从翼尖流向翼根，以上种种优点和缺点就不存在了。这样鸭翼就只是作为一个独立的舵面，不会对主翼产生各种干扰。而主翼后掠角较小，展弦比大，加上其它辅助设计，即使没有鸭翼的有利干扰依然可以有较高的升力系数。选择前掠鸭翼的另一个原因可能是时间关系--纷乱的战争已经没有什么时间让苏霍伊好好研究试验鸭翼涡流和主翼之间的关系了。



   鸭翼布置在驾驶舱后，带有45°的上反角，鸭翼上反可以提高直接力控制效果，但降低了横向稳定性。翼尖前缘有雷达告警接收机（RWR）。鸭翼距离机翼较远，有较高的升阻比，提供的操纵力矩也大，加上前掠翼比后掠翼升力大，就可以减小鸭翼面积（大鸭翼很难满足跨音速面积律的要求，也增大了超音速阻力），但位置过于靠前会导致太大的静不稳定度。选择这样做主要是为减小配平阻力和提高机动性考虑。比如加装鸭翼后，SU-35亚音速纵向静不稳定度从SU-27的5%放宽到20%平均气动力弦长，以高机动性见长的X-29达到35%，可以比拟的只有F-22“猛禽”，这些战斗机的机动性都非常不错（想想YF-19吧，鸭翼非常靠前，而前掠翼又使得重心十分靠后，静不稳定度太大，亚音速下的控制异常灵敏，导致试飞员死的死，伤的伤，唯一一个能驾驶的还是BT）。此外，SV-51的梯形翼在亚音速时气动中心比较靠后，从亚音速到超音速的气动中心移动量也比较大，所以大幅度放宽静稳定度一部分也是因为这个原因。此外，飞机的不安定程度在有外挂时会根据载荷的不同而改变，通过运用鸭翼就能够控制其不安定程度。在湍流大气层低空飞行时，鸭翼还是纵向振动和抖动的主/被动“减震器”，大大减小了机体载荷，提高了飞行安全性和舒适性。



   有了鸭翼，就可以更好的实现直接力控制的非常规机动（DFCM）和过失速非常规机动（PSM）。当鸭翼、机翼后缘襟翼和平尾一同进行操纵时就能实现直接升力控制，进行机身俯仰指向和垂直位移机动；鸭翼差动与方向舵操纵结合就能实现直接侧力控制，进行机身方位指向和横向位移机动。直接力控制在二翼面布局的飞机上也可以实现，据说我国的SU-27使用了自己开发的全权数字式四余度电传操纵系统（FBW），具备CCV操控能力，可使飞机在没有俯仰的情况下利用直接力控制实现上升和下滑等一系列非常实用的动作。瑞典的JAS-39“鹰狮”通过鸭翼、升降舵和方向舵配合也可以产生直接升力和直接侧力，而不用改变飞机的航向。虽然控制效果不如三翼面布局，但这种“非耦合”的飞行模式在使用航炮进行空对空攻击或对地面目标投放非制导武器的时候是非常有用的。



   进气道外侧凸起的整流罩主要作用是减阻和为机枪安放提供空间，其前缘延伸至进气道唇口前面，可能还会形成涡流。整流罩向后向外扩展成扇形直至主翼根部，相当于边条翼（LEX），在大迎角下可产生脱体涡以推迟机翼失速，提高飞机升力。但由于前缘半径较大，气流不易分离，效果不如LEX，且在跨/超音速时将产生较强激波，阻碍了飞机超音速性能提高。




SV-51机翼外侧的Gsh-231型12.7mm Minigun机枪整流罩，可以看到排烟槽口。但是外露的枪口未免太大，F-15的20mm机炮口似乎也没这么大。而且Minigun机枪是美国的产品，口径是7.62mm。.

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SV-51采用类似F/A-18E/F的梯形翼，但展弦比为5左右（估算值），超过了后者的4.0（现役战斗机一般展弦比都在2.0-3.5左右，LCA最小，只有1.79，F-16为3.2，SU-27为3.5），翼展也达到了近20米（估算值，即使除去翼梢小翼也达到了18.2米）。机翼内段后掠角30°，1/4弦长处后掠角25°，外翼段后掠角26°，1/4弦线处20°。前缘安装了全翼展的机动襟翼（由于《ZERO》剧中没有看到VS-51机翼操纵面活动的场面，所以安装机动襟翼只是猜测，亦或许是前缘缝翼。参照su-27的设计，前者的可能性较大），在锯齿处被分为2段。安装前缘机动襟翼对性能最大的改善是盘旋性能，特别是瞬时盘旋。此外推迟了大迎角时机翼上的气流分离，因而减小阻力，改善大迎角机动作战性能，提高抖振边界和增加抗失速抗尾旋性能。襟翼下偏还可以引起低头力矩，减少亚音速飞行时的配平阻力。进入超音速后，机动襟翼减阻效果变差，所以使用速度不超过M1.0。从模型中SV-51机翼刻线来看，可能后缘内段是简单襟翼，而外段是副翼。简单襟翼增加的升力不大，但机构简单，重量轻，适合SV-51这种大展弦比机翼且对着陆性能要求不高的飞机（可以短距起降）。两侧副翼可以和襟翼同角度下偏，起到全翼展襟翼的作用，增加升力，也可以差动偏转，形成滚转操纵力矩。前后缘襟翼和后缘副翼的动作由计算机飞行控制系统控制，可以根据不同飞行状态控制机翼可动部分偏转角度以优化机翼外型和增加升力系数。也许是为了增加气动控制面的控制力矩，所以把机翼后缘控制面向后延伸，形成了独特的锯齿形。




MACROSS ZERO剧中详细的给出了VF-0S机翼操纵面活动的过程：后缘内侧后退式襟翼向后伸出增加机翼面积，外侧副翼下偏，前缘缝翼却没有伸出，四块扰流板清晰可见。SV-51的机翼却没有进行特写，只能靠猜测了。


   有趣的是机翼是铰接在机身上的，所以起飞和着陆时类似F-8“十字军战士”那样可以抬起，提高机翼升力和改善操纵性，结合升力风扇和TVC喷口可以实现短距起降，而且飞机不必抬头过多。在机动时则可以实现直接升力控制（虽然不用抬起也可以实现）。从FIGHTER模式过渡到GERWALK模式时抬起还可以增加一些升力，避免因速度突然减小而出现掉高度的问题。机翼抬起时实际上形成了4个锯齿，形成的脱体涡可以带走机身表面的紊流，达到增升效果。飞行中必要的时候也可以抬起少许改善机翼流场。机翼在停放时可以两段折叠，方便在航母或机场机库中存放。




F-8“十字军战士”的机翼在起降使可以抬起一定角度，增加升力的同时不改变机身仰角，方便飞行员观察。下图的F-8是在空中增加机翼仰角，不知道是怎么回事。




SV-51潜载机弹射过程。此时机翼是两段折叠的，翼展尺寸减少到12米。根据机库的编号，潜艇内至少可以放置8架。虽然可以在水下弹射，但危险系数较高，可能更多情况下是浮出水面弹射。其实日本在1942年9月一天夜里，就用伊-25潜艇搭载的零式水上飞机偷袭了美国。


   从总体上看，SV-51的设计更多的放在了亚/跨音速机动性上。虽然翼面积较小，但是由于载油系数低，空战标准重量不高，可能在22吨左右，这样单位翼载荷就比较低。较小的翼面积也减少了摩擦阻力，对提高速度有利。加上较小的后掠角和较大的展弦比，使得亚音速机动时诱导阻力减少，可用升力系数较大。因为在机动飞行时，诱导阻力和ny（法向过载）的平方成正比，在同样高度-速度下，当ny=5时诱导阻力将增加到1g时的25倍，所以，尽可能减少诱导阻力就能有效改善战斗机的SEP特性。F-14的推重比不如F-15，但在模拟格斗机动时能明显减少诱导阻力，所以对发动机可用推力的要求也降低了。而SV-51不开加力时的发动机最大推力达到10,459.2 kg，高的可用推力可以克服高G盘旋时产生的巨大诱阻，再加上可用升力系数大的机翼，使得SV-51可以拉出高G过载的稳定盘旋，增大盘旋角速度，减小盘旋半径，这对空战是非常有利的。采用展弦比为5的机翼另一方面可能是对小速度下升力不足的担心。在飞行包线左端主要是进行过失速机动的区域，也是利用GERWALK模式进行机动的区域。此时的飞机由于做各种角度机动，使得能量迅速减少，高度和速度较小，特别是从FIGHTER模式过渡到GERWALK模式，所以做完机动后要迅速对飞机补充能量，否则很容易被导弹锁定击落。大展弦比的机翼可用升力系数大，可以较快恢复速度补充能量。使用新型OTM材料也解决了大展弦比机翼的强度和重量问题。统合军选择变后掠翼的原因可能也差不多，因为VF-1、VF-5000、VF-11都没有放弃变后掠翼，直至YF-19使用推力惊人的发动机使得整机推重比达到10以上才完美解决了这个问题。



MACROSS中最常用的空战战术动作，变形急剧减速让敌机前冲以获得有利位置，创造射击机会。VF-0做这个动作时减速板和扰流板是打开的。



MACROSS ZERO中常常出现的GERWALK模式，此时的飞机能量小，速度-高度都不大，应该很容易被导弹击中才对，但是剧中躲闪导弹的镜头非常多。想想现实中直升机躲闪导弹是什么样的情形。

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由于采用大幅度放宽静稳定度设计，鸭翼使气动中心前移，SV-51在亚音速大迎角机动时会面临配平机翼产生的抬头力矩问题。再加上飞机展弦比很大，虽然失速前升力线斜率较高，但是大迎角性能不佳，容易引起机翼失速。翼根扇形整流罩在大迎角下产生的脱体涡可以推迟机翼失速，但是效果不理想。为了解决大迎角时的上仰问题，一是通过机翼前缘机动襟翼下偏，改善机翼上的气流分离。二是外翼段后掠角减小至25度，减小了根梢比，以抑制上仰，减少诱阻。三是在翼尖安装翼梢小翼，其作用虽然增加了航程，但对战斗机来说效果不大，最主要是为了减小诱导阻力，改善翼尖流场。尾撑在大迎角下也能产生一定的低头力矩，以抑制前机身抬头。此外机翼还加了前缘锯齿，除了抑制展向流之外，还利用锯齿涡为外翼段气流补充能量，提高副翼效率，改善飞机大迎角滚转操纵性能。锯齿的作用是利用锯齿两侧剖面弦向压力分布不连续，使气流从锯齿内侧卷起在机翼上形成漩涡以阻止附面层向翼尖方向流动，推迟翼尖分离。但比较奇怪的是锯齿内侧被削去一块，从“ㄥ”变为“

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动力装置



   SV-51使用的是两台Aviadvigatel的D-30F6X涡轮风扇喷气发动机，推重比估计在10以上，单台最大推力达到10459.2公斤，加力推力20887.8公斤，超过了F-22的F-119发动机，可能是通过增加耗油率实现，看来发动机使用了OTM材料后可以达到很高的涡轮前温度。大推力发动机使SV-51有很高的推重比，机动时有更高的SEP值，可以拉出高G稳定过载，最大速度也达到了2.81马赫（11000米高度）。虽然使用新材料的机体可以承受热障时的高温，但是如果驾驶舱和设备舱没有高效的冷却系统，使舱内工作温度保持在正常温度，谁也不想尝试用手触摸发烫的风挡，闻着焦臭的味道。根据越战经验，除了兼顾对地攻击的F-16及F/A-18外，其他专门负责空优的战机：F-14、F-15、SU-27、甚至F-22战机都没有放弃两马赫以上的高速能力，在超视距空战中高速仍给战机拥有主动权。正因为如此，SV-51和VF-0的速度都超过了2.5马赫。SV-51的使用升限达到22500米，从一个侧面说明了发动机的高空性能。在高空高速发射导弹可以增加导弹的射程，配合下视下射能力强的雷达，有利于防守和进攻







KA-6D退役后，空中加油的任务就转交给S-3了。对短腿的VF-0来说，机首右侧的空中加油接口是必不可少的，SV-51就没有那么幸运了。上图的S-3编号700，难不成是CAG用机？


   按照以往的习惯，苏霍伊的战斗机一向是由留里卡·土星设计局提供发动机，比如性能和D-30F6X类似的AL-41F涡扇发动机，净推力12000公斤，加力推力17861公斤。当使用AL-41F发动机的MiG-1.44首次露面时，安静程度令人震惊，显示出俄在发动机降噪方面取得了重要突破。虽然在发动机寿命方面逊于西方，但是可靠性一直不错，可以从野战机场甚至是土跑道起飞。曾经有SU-27吸入过飞鸟，飞行员只是感到微微一震，之后飞机未受到任何影响，回到机场才发现叶片上有鸟撞痕迹。而当年F-15A由于F-100发动机导致大部分趴窝，1975年全任务率只有40%。



   D-30F6X涡扇发动机的性能可以参考AL-31F，后者装置了发动机全权数字控制系统（FADEC），可接受自动飞行系统的操纵，飞行操纵更为人性化。加速性能也很好，从慢车状态到全加力状态只需要7秒。如果某个地方发生故障，只需要把有问题的模块拆下更换即可，这一工作可以在机场进行，而且发动机85%的部分可以在损坏后修复，甚至更换压缩机叶片也很简单。SV-51可以做很多匪夷所思的动作，要求发动机有很高的抗气流畸变性能，以及较大的喘振裕度，而AL-31F具有自动喘振限制和点火系统，对极限状态下的进气畸变核武器发射的燃气烟雾耐受性极佳，D-30F6X相信不比前者差。在潜艇内可以维护，以及实现零长弹射（ZEL），弹射时对水蒸气不敏感等等都证明了这一点。



   凭借发动机的优异性能，可能SV-51不开加力就能超过音速，但是意义不大。因为超声速巡航是在作战状态下，以超过M1.4的速度持续飞行30分钟以上，实质是结合大推力低油耗发动机，通过先进的气动设计，大幅降低超音速零升阻力系数，提高超音速升阻比。SV-51要兼顾到变形，所以气动设计甚至达不到第三代战斗机的水平，载油系数低也限制了超音速能力。当然SV-51换成热核发动机后可以实现无限制时间的超音速巡航，但超音速加速性比不上F-22。就如F-14和F-15速度可以达到M2以上，但在携带2枚导弹后，由于干扰阻力增大，分别只能飞到M1.81和M1.78，后者在接近M1.7的时候加速性严重下降。


  D-30F6X涡扇发动机尾喷口和X-31A一样，采用的是折流瓣式偏折喷口，通过偏转导流叶片来提供俯仰和偏航所需的控制力。根据X-31A的使用情况，2号和3号导流叶片位于机身的下半部中间位置，把它们打开到60°的最大外侧位置时可充当减速板使用。最大偏转角度为35°，但由于它不像二维和三维推力矢量喷管那样“包覆”住喷流，所以在大多数情况下最大只能将气流方向改变而15°，而在某些低能量状态以及发动机尾喷口面积较小的情况下气流改变还达不到15°。导流叶片与尾喷流的偏转角速度之比大致为1.5比1，因此其推力矢量的偏转角速度最大可达40°/秒。导流叶片在同时偏转26°以上可能发生相互碰撞，因而必须在控制软件中做适当的设置，导致该机推力矢量的控制律与飞行控制系统的结合相当复杂。折流瓣式偏折喷口的固有缺点是推力损失问题，X-31A在导流叶片的偏转角度超过10°时推力开始明显损失。


   既然折流瓣式偏折喷口有那么多缺点，为什么SV-51会选择它呢？俄以前在试验二元推力矢量喷管方面发现推力损失很大，所以将研究重点转向轴对称推力矢量喷管，即使如此，印度SU-30MKI在AL-31FP上使用的喷管声称寿命是250小时，但一般在使用20多个小时后就必须更换，而且极易出故障。统合战争爆发后发现轴对称推力矢量喷管很难安装在VF上，也没有多少时间对二元推力矢量喷管进行研究了，而简单易行的折流瓣式偏折喷管就被提了出来。折流瓣式偏折喷口的维修工时远远少于前两者，特别是在战争年代，而且可靠性不比前者差。按照苏军传统，对武器可靠性的要求是很高的，实现可靠性的办法就是用最简单的方法。通过整体优化设计，折流瓣式偏折喷口达到了预想中的要求，实现了全向推力矢量。据专家计算，仅带有俯仰推力矢量喷管的战斗机与常规战斗机空战损失比为3.5～8.1，而带有全向推力矢量喷管的战斗机和常规战斗机的交损比为9.6～32。在1993年11月到1994年2月期间，美国航空航天局德雷顿飞行研究中心将X-31A与F/A-18进行了1对1的战斗模拟，结果是，前者不使用TVC时交换比为3：1（X-31A损失：F/A-18损失，下同），使用则达到1：32。



这个所谓的“眼镜蛇”动作其实是在超音速下利用TVC喷口做接近90°的持续大迎角机动。两架飞机在超音速下还可以拉出高G过载，发动机剩余推力、结构强度和配平能力都是相当不错的。在这种情况下工藤还可以操纵VF-0的TVC喷口进行机头精确指向进行射击，可见VF-0的超音速机动性非同一般（虽然机头指向的改变速率比亚音速时慢很多）。因为即使是F-22也只能在飞行包线左端的过失速机动中做类似的“锥子”动作。




SV-51做过失速机动的一组镜头。先是拉起机头，使迎角加大，速度急剧减小。在迎角达到180°的同时速度基本降为0，随后加速向相反方向飞，同时做了半个滚转，极小半径的大迎角快速转弯就这样做成了。在整个过程中，飞机一直是可控的，这也是三代机和四代机的差距之一。

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X-31A在F404-GE-400发动机稳定运转时导流叶片内偏5°，仅仅10秒后就必须外转10°(即转到尾喷口外侧5°)冷却15秒才能再次使用，SV-51可以通过新材料解决，但由于推力损失大，导流叶片面积也偏小，机动时主要还是依靠传统舵面，TVC只是起辅助作用，比如在过失速机动或大迎角时参与配平。VF-0的二元推力矢量喷管可靠性则非常高，甚至取消了平尾，这样就减轻了重量和阻力。所以VF-0即使使用了变后掠翼，其空重16.19吨也比SV-51的17.80吨整整少了1.6吨，虽然还有其他方面的因素，但两者确实存在着一定差距。



做上图的机动动作时最主要的是对时机的把握程度。做的早了，敌机还没冲到前面，白白浪费了能量，搞不好还可能被击落；做的晚了，敌机前冲距离过大，想追上去又苦于能量耗尽，眼睁睁看着猎物跑掉。所以说偌拉的SA能力是非常厉害的！在上图中还可以看到SV-51的鸭翼参与了减速。

   剧中没有看到SV-51的飞行员以何种方式操纵TVC，而VF-0的TVC喷口是通过脚蹬控制偏转，倒不如将TVC控制融入飞控软件中来实现精确控制。比如SU-37的AL-31FP带有随动装置，与飞机电传操纵系统交连。飞行员只使用发动机油门杆操纵动力装置，而喷管转向则按照电传操纵装置的指令，根据飞行员操纵飞机驾驶杆的情况和飞行条件自动完成。但是SU-37的矢量喷口偏转明显滞后于平尾，这方面通过改进软件就可以解决。




VF-0的TVC喷口是通过脚蹬控制偏转，将原来脚蹬的控制转向功能移到别处。比较麻烦不说，精确度又不好，不如将TVC控制融入飞控软件中，配合飞行舵面使用。


   SV-51的两台升力风扇安装在驾驶舱后，直径约1米，高度也不到1米。为了消除低速下的陀螺效应，风扇可能采用二级正反转。喷口处有百叶窗状的叶片，可以控制气流方向，飞行时则关闭减少阻力。目前官方还没有给出任何数据，不知道其产生的升力有多大。虽然SV-51的折流瓣式偏折喷口无法实现垂直起降（VTOL），但在BATTROID模式时必须实现悬停，以及做各种机动动作，而在这种模式下主发动机不可能达到最大推力，所以风扇的升力还是比较可观的。在航母上升力风扇可以配合发动机实现短距起飞和降落（STOL）。



VF-0在BATTROID模式下使用火箭发动机提供一部分升力，飞行员不得不控制使用时间，因为燃料是定量的。在每次出击前还要补充燃料，增加了维护工时。SV-51的做法值得一赞，升力风扇不管在哪种模式下都可以使用，而且不用顾虑，想用就用。

  以往YAK-38和41都是使用升力发动机，这次一改传统是因为升力发动机虽然推重比较高，但是喷出的废气流容易被吸入主发动机再次循环，而气流中含氧气量少，会降低发动机的功率（也就是热气闭锁问题），严重的时候将达到15%以上。特别是SV-51升力装置喷口在进气口前，根本不可能使用升力发动机。而且高速喷流对地面的烧蚀也是比较严重的。洛马之所以在X-35上选择升力风扇，也是因为技术难度低。风扇的设计和制造使用了先进技术，自重较低，向下吹的是新鲜的冷空气，对于垂直着陆、着舰来说，可以保证发动机进气口不吸入废气而不熄火，同时下吹冷空气降低了对降落甲板的要求。


上图是YAK-38和YAK-41垂直起降（VTOL）战斗机，YAK-41还可以实现短距起降（STOL），下图是效果图。SV-51利用升力风扇和推力矢量喷口也可以实现STOL。

  VF研究所还没给出SV-51翼上挂载的辅助发动机资料。www.n2n2.com/OTM/网站的数据基本符合官方资料，所以拿来参考一下。其解释是冲压发动机，推力8132.7kg，居然还有加力推力，达到13010.2kg，使用冲压发动机后航程降到了1250公里。但是，SV-51翼上的两个助推发动机可以在亚音速下工作，比如GERWALK模式下，所以我觉得变循环发动机的可能性较大。因为冲压发动机只能在超音速状态下利用进气道的特殊形状将超音速气流减速增压，与燃料混合点燃后高速向后喷出。而变循环发动机可以在涡喷和冲压工作模式之间转换。例如SR-71的J-58发动机低马赫数时关闭旁路，气流进入压气机和燃烧室做功。高马赫数则打开旁路，将经过冲压的气体直接引入加力燃烧室点火，压气机和燃烧室则处于空转状态。在冲压工作模式下的油耗和不开加力时的涡喷工作模式差不多。SV-51的辅助发动机喷口还带有四片偏折叶片，改善了超音速下的操纵性能。



SV-51加装冲压发动机之后的样子，这主要得益于俄罗斯在研制冲压发动机方面的丰富经验。冲压发动机推力达到13010.2 kg，且带有折流瓣式偏折喷口，极大的改善了超音速性能，但是航程也随之降到了1250公里。




上图是MIG-25的两个纸上方案。美国在A-12改装的M-21飞机上也尝试过发射D-21无人机，但因为高速下发射风险太大而将母机改为B-52。下图是VF-0身背无人机，SV-51翼上挂两个冲压发动机的样子。

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驾驶舱



   SV-51的驾驶舱非常先进，采用玻璃座舱（Glass Cockpit）。有了IAI技术人员的帮助，至少不会落后于VF-0。而且相对于VF-0的中规中矩，后者的个性化十足。水滴形的舱盖视野极佳，前方左右两边还向下延伸，对近距格斗有很好的帮助。舱盖是单片开启式，向上向后打开，只在后面加有一个隔框。飞行员前面没有隔框，改善了前向视野。座舱正面是单片式的HUD，可以提供各种图像和数据，比如武器瞄准等信息。HUD下的长条形显示台向后延伸，可以遮住平视显示器，方便飞行员在强光下也可以看清。后视镜也安装在显示台两侧。大尺寸的彩色液晶显示器（LCD）表明SV-51在硬件方面和VF-0平起平坐。LCD显示的是图形界面，即把复杂的战术状况、飞机信息以一目了然的图表表示。飞行员要实现随时可以四处扫描，以保持肉眼状况意识，除了需要气泡座舱罩外，也需要能以最快的速度阅读完仪表板上显示的讯息，才能争取更多的时间注意外面的世界。俄受限于在计算机界面科技，多半是由IAI技术人员指点。从剧中表现来看效果不错，至少在人性化方面下足了功夫，毕竟IAI以前改装过MiG-21，经验加上技术可以将SV-51的座舱抬高一个层次。双杆操纵（HOTAS）在SU-35上就实现了，相信SV-51会继承这一优点。




SV-51的座舱盖非常漂亮，曲线优美。有些飞机是金黄色镀膜的座舱盖，可以减少雷达散射面积。舱盖上的爆炸绳清晰可见--而VF-0是靠座椅穿盖弹射。


SV-51和VF-0座舱比较，对比后者的中规中矩，结合了IAI公司技术的51更有个性。两者的头盔视界都很大，而且氧气管接口都在后面。


SV-51和VF-0的HUD样子差不多，都是单片式


   头盔显示器也可以显示各种数据，不用时时关注HUD，所以后来统合军根据使用经验，在VF-1上取消了HUD，而增加了平面显示屏的面积以加强电子状况意识的显示空间。SV-51的头盔显示器还可以将热像仪和电视通道结合起来，随着飞行员的头部移动，实现瞄准。在使用机身前部的IRST和摄像机时，驾驶员可以放下头盔显示器的反射镜，将图像投影在上面，等于是穿透仪表板“看到”外面，减少了盲区。在夜晚飞行时，飞行员也可以依靠微光电视观察外面。从《zero》剧中看到sv-51和vf-0都可以在GERWALK模式下对点状目标瞄准开炮射击，相信其配备的头盔显示器有很高的测角精度（现实中战斗机还达不到用头盔显示器操纵机炮，一方面是测角精度不够，另一方面是机炮不能随头盔显示器转动），可能还有一定的自动跟踪和瞄准能力，这样就实现了在GERWALK模式下的角度空战。




VF-0是通过投影在座舱盖上显示信息，和JHMCS相比看不出有什么优点。右图是F-15和F/A-18E/F装备的JHMCS。

   sv-51和vf-0都未采用直接语音输入控制，美国人在F/A-22上也未采用，理由是：“使用双杆操纵时，你按一个开关就可以办到你想要办的事情；而使用话音控制时，你不得不按一个按钮，发出指令并由视听加以确认”。但在有些情况下飞行员可能会由于紧张等原因按错按钮，而使用话音控制时不管发出什么命令都只是按同一个按钮，之后操作系统可以立刻提醒飞行员是否执行了命令，这样就减少了失误，以免贻误战机。



SV-51的绝活之一，背部的观察/瞄准器升起，类似于武装直升机的桅顶瞄准器。



SV-51头部的探测器，包括热像仪，电视和激光测距仪，有变焦功能。可以发现藏在障碍物后的敌人。连在钢板后的“鸟人”也可以看到。


vf-0前方视界的盲区通过机首下面的TCS弥补，在HDD上显现出来，放大倍率可调。SV-51驾驶员在使用机身前部的探测器时，可以放下头盔显示器的反射镜，将图像投影在上面，而且可以和热像仪的画面重合。后者的使用显然更为方便。
(ACE隶属OSEA:对这条分析我保留意见,(1).没有设定提起过SV-51有头盔显示器.(2)从片中的情节看,那个滑下来的"类似屏幕的东西"更象是SV-51的驾驶舱护板上的前视屏幕.)

SV-51驾驶员的头盔，看不出有"头盔显示器的反射镜"的样子



弹射座椅带有后倾角，减少了飞行员在机动时的过载。不知道其具体型号，但SU-27上K-36D的良好表现给足了飞行员的信心，它具有在零高度零速度下的弹射能力，也能够在2500米、速度M3下安全弹射。座椅内还有救生包、救援信标机和充气救生船，此外还有食品、信号灯、和氧气设备，保证了飞行员跳伞后的安全。俄国战机在国际航展中的成功弹射也使得美国与俄罗斯达成协议，共同进行K-36D的测试，虽然美国的目的是为了获得K-36D的资料以改进自己装备的ACES-Ⅱ座椅。



著名的K-36D弹射座椅，是 MiG-29，SU-27 和许多其他俄制战机的标准配备，在很多航展上“表演”过。据空军统计，弹射成功率达到98%。SV-51用的是Zvezda公司的下一代产品，飞行员的安全算是打了包票。

ace隶属osea

火控系统



   SV-51的火控系统包括雷达瞄准综合系统，IRST和TCS以及头盔显示器组成的光电瞄准系统，显示系统，导航系统和外挂管理系统等。俄国为第五代战斗机装备的NO-14有源相控阵（AESA）雷达可以拿来参考。NO-14对3平方米目标的搜索距离为400公里，跟踪距离在200公里上下，可同时跟踪40个目标并对其中20个发动攻击，超过了F/A-22的APG-77雷达和F-2的J/APG-1的指标。表面上看似乎没必要同时对20个目标发动攻击，但是不要忘了，在防空战中，SV-51可以起到空中指挥机的作用，通过数据链将探测到的目标数据传给其它飞机，就可以引导一群性能较低的飞机作战。其实苏联在20世纪70年代就开始在防空领域研究构建网络作战。MIG-31可以在“区域立体防空网”中起到承上启下的作用，只需要4架通过数据链就可以覆盖半径400公里区域，相当于一架预警机。之所以这样做，是因为目前世界上只有美国空军具备了完善的空中预警/指挥/控制系统。即使在最辉煌的时期，苏联在这方面也与美国存在差距。中国的苏-30MKK和美国的F/A-22都可以实现16机编队作战，前者通过TKS-2数据链，后者采用更先进的综合飞行数据链（IFDL），16机分为4个4机菱形小编队（前、后各2个），每个小编队内部的4架飞机可通过IFDL完全共享目标信息，各小编队内有一架长机，4个小编队的长机之间通过IFDL交换目标信息。



  
火控系统



   SV-51的火控系统包括雷达瞄准综合系统，IRST和TCS以及头盔显示器组成的光电瞄准系统，显示系统，导航系统和外挂管理系统等。俄国为第五代战斗机装备的NO-14有源相控阵（AESA）雷达可以拿来参考。NO-14对3平方米目标的搜索距离为400公里，跟踪距离在200公里上下，可同时跟踪40个目标并对其中20个发动攻击，超过了F/A-22的APG-77雷达和F-2的J/APG-1的指标。表面上看似乎没必要同时对20个目标发动攻击，但是不要忘了，在防空战中，SV-51可以起到空中指挥机的作用，通过数据链将探测到的目标数据传给其它飞机，就可以引导一群性能较低的飞机作战。其实苏联在20世纪70年代就开始在防空领域研究构建网络作战。MIG-31可以在“区域立体防空网”中起到承上启下的作用，只需要4架通过数据链就可以覆盖半径400公里区域，相当于一架预警机。之所以这样做，是因为目前世界上只有美国空军具备了完善的空中预警/指挥/控制系统。即使在最辉煌的时期，苏联在这方面也与美国存在差距。中国的苏-30MKK和美国的F/A-22都可以实现16机编队作战，前者通过TKS-2数据链，后者采用更先进的综合飞行数据链（IFDL），16机分为4个4机菱形小编队（前、后各2个），每个小编队内部的4架飞机可通过IFDL完全共享目标信息，各小编队内有一架长机，4个小编队的长机之间通过IFDL交换目标信息。

  

SV-51机头没有安装空速管和迎角传感器，机身边条前的三个圆孔和B-2风挡前圆形的压力传感器类似，后者是靠传感器提供速度、迎角等数据。可能前者用了类似的技术。

   SV-51的导航系统包括惯性导航以及其他自动校正设备，可以接收GLONASS信号。俄国的卫星导航系统的定位误差小于100米。此外系统可以根据燃油使用状况及剩余量计算飞行距离，只要输入作战任务，就可以不用时时关注燃料等问题，必要时系统直接通过平显对飞行员提出警告，使飞行操纵更为人性化。SU-30MKK的导航系统能根据任务规划或燃油剩余等状况为飞机设定最适合的飞行路径，并交由自动飞行系统操作，例如指引飞机与空中加油机交会、赶赴战区、接近敌机等，可见在这方面俄国不比西方差。 由于飞机还要飞回潜艇，必须有足够回程的最少燃料，所以“EMPTY”可能不是指飞机快没燃料了。以此推测SV-51的座舱相当先进，发动机装置了全权数字控制系统（FADEC），可接受自动飞行系统的操纵，只要输入作战任务，就可以不用时时关注燃料等问题，必要时系统直接提醒,使飞行操纵更为人性化。


隐身系统



   早就有很多人怀疑SV-51环绕在雷达罩上的9个类似天线的片状东西是等离子体发生片，虽然官方只是介绍安装有RP-51主动隐形系统就一笔带过。俄罗斯在等离子隐身方面的研究起步较早，美国也进行过类似的试验。据报道，采用该技术的飞行器被敌方发现的概率可降低99％。隐身可以减少被敌方发现的几率，有利超视距空战。F/A-22的前向RCS为0.1平方米，与10平方米的情况比较，在其他条件相同的情况下，前者的超视距空战效能比后者高出500%左右。因为VF很难通过机身外形设计提高隐身性能，如果没有其它手段，将很难缩小和统合军之间的差距。而利用等离子体发生器、发生片就是一个简单的好办法。在兵器表面形成一层等离子云，使照射到等离子云上的雷达波一部分被吸收，一部分改变传播方向，使敌方难以探测，达到隐身的目的，还能通过改变反射信号的频率，使敌雷达测出错误的飞机位置和速度数据以实现隐身。利用等离于体隐身技术还可以减少飞行器飞行阻力30％以上。但是空气离子化过程中特别在吸收雷达波时会发光，且等离子体不会立即被空气中和，机尾将留下离子化尾迹，如同极光般缓慢消失。这些导致飞机被光学设备探测的几率加大，所以只是在超视距空战中起作用。因为机身表面高速的气流会将部分等离子体带走，要使足够的等离子覆盖机身需要的能量过大，只能在探测到雷达照射时才将之打开。在使用等离子体发生器时，飞机之间不能用数据链联系，也不能将信息传到指挥部。而在SV-51两个尾撑上各有一个有光学窗口，可能是通过编码的激光进行通讯。



SV-51尾撑上的光学窗口，不知有何用途？


  为了不影响自身飞机雷达的正常使用，等离子体发生器被安装在雷达后面，这样对方雷达波会透过机首整流罩照射在自身雷达天线上。F-22解决方法是在雷达天线前放置频率选择屏（FSS），能阻挡某些频率雷达波透过雷达罩照射到天线，同时保证本机雷达的透波性能，以牺牲一部分自己雷达性能为代价。F/A-18E/F的AN/APG-79 AESA雷达则采用一个向上的固定安装角，使天线回波方向偏离头向的重要锥角范围。SU-30MKI的“雪豹”雷达配有一个可向左右各旋转30°的液压装置，以增加探测距离，必要时也可以偏转将雷达波反射到别处。俄罗斯还试验在雷达天线面前放置低温等离子体屏来减少RCS，当该屏处于非激发状态时是透波的，在被激发时将吸收一部分外来雷达波，并将其余部分反射到安全方向，转换速度在几十微秒之间。不过这种办法也造成自身雷达不能使用。



   通过雷达的电子战能力采用有源对消法也可以使敌方较难发现。采用相干手段使目标散射场和人为引入的辐射场在敌方雷达探测方向相干对消，使敌方雷达接收机始终位于合成方向图的零点，从而抑制雷达对目标反射波的接收。美国的B-2隐身轰击机所载的ZSR-63电子战设备就是一种有源对消系统，它主动发射电磁波来消除照射在其机体上的雷达能量。难度是处理器运算速度和系统的反应速度要快。



   使用吸波材料和涂层，也可以减少一部分RCS。此外，利用电子对抗系统也可以干扰敌方雷达，比如机载有源电子干扰设备或加挂电子对抗任务吊舱以及APP-60型铂条/曳光干扰弹发射器，可以干扰压制和诱骗敌方雷达、通信系统和射来的空空导弹。F/A-22实现了雷达、电子战系统和通信射频功能的综合，APG-77雷达不仅可以扫描和跟踪目标，也可以用来干扰、侦察和通信，而且可以同时进行。雷达的低可截获概率（LPI）和能量控制的干扰功能让敌方雷达难以跟踪和锁定。IAI利用其先进的微机处理能力加上俄国技术，SV-51虽说在细节上比不上VF-0，但整体上应该大致相当。国外曾报道过苏-30在印度与幻影-2000-5进行的电子对抗试验，后者的有源干扰设备无法有效干扰前者的雷达，但前者的有源干扰设备却成功压制了后者的RDY。由此可见俄战机的电子战能力和雷达的抗电子干扰能力都相当强。举个例子，当SV-51攻击统合军舰队时，“宙斯盾”虽然可以探测到（其实SV-51已经相当接近了，防空预警时间也只有5分钟左右），却没法锁定，不能为“标准”舰对空导弹提供火控数据。





武器装备



   SV-51每侧机翼各有三个挂点，可以挂载大型荚舱(POD)、副油箱以及包括Kh-31和Kh-59M在内的苏联各种制式武器，机身中轴线上还有一个挂点，可以挂大型武器。在对面攻击时SV-51的翼载相当高，一定程度上削弱了挂载能力。两翼翼尖的POD内装有18枚SA-19M近距格斗导弹和燃油。由于使用了新技术，所以导弹长度很短，根据外形推测只有1米左右，直径约130毫米。对比苏联最小的格斗导弹R-60，重量43.5公斤，弹长2.0米，弹径130毫米。SA-19M长度只有前者的二分之一，重量可能在25-30公斤左右，最大射程可能相差不大，也在7公里上下，因为SV-51和VF-0格斗时导弹使用距离都很小。导弹带有侧向发动机，利用推力矢量控制技术，配合头盔显示器以及飞机良好的机头指向能力，极大提高了导弹敏捷性，可以实现越肩发射（OTS）。制导体制可能为红外成像制导，因为F-14的红外干扰弹对它不起作用。在《ZERO》中过于强调了格斗场面，使得SV-51的BVR能力没有表现出来。其实利用IRST和中距红外导弹在雷达探测不到的情况下也可以对敌发起攻击，比如R-73、R-77和法国的“米卡”都有红外型导引头，可以实现发射后不管，而且后两者的机动性和近距格斗导弹一样强。即使击不中对方，也可以在接下来的近距格斗中先占据有利位置，获得主动权。





上图和中图分别是SA-19M微型空空导弹和GH-30B微型导弹，可以看到红外探测窗口和侧向发动机的喷口。由于使用了新技术，所以长度只有下图的IRIS-T的三分之一左右。




SV-51攻击“阿利·伯克”级驱逐舰时的情景。哎，谁让它不装“拉姆”呢。我一直不明白为什么不是超视距攻击，倒像是二战中鱼雷攻击机的作战场面。



   由于导弹存在最小射程限制，SV-51和vf-0都没有放弃机炮，而且剧中机炮的使用率非常高，双方都靠的很近，利用GERWALK和BATTROID模式下的角度优势进行射击。即便不能命中敌机，也可以迫使敌机远离以制造导弹的射击机会。但两者的指导思想不同，前者机炮是作为后机身的一部分融入飞机设计，后者的机炮则是采用吊舱方式，可以根据需要决定是否携带（JSF也是这种设计思想）。机炮吊舱会增加相当多的阻力与重量，而且必须挂在机腹挂架上，占用大型武器挂载的位置，减少了作战任务的弹性。另外机炮吊舱的机炮轴线难校正，即使校正正常，外挂机炮也比内载机炮要承受更多的晃动，故其炮弹弹道不可能像内载机炮那样精确。可是越战中许多F-105飞行员抱怨其内载机炮的弹道太直，使其在快速运动的空战中命中率不高，相反地，F-4的飞行员认为机炮吊舱的晃动可以增加命中敌机的机率，看来设计师和使用者是仁者见仁，智者见智。机炮的有效距离一般不大于800米，最好在400米才开火，射击时提前扣扳机而且持续开火0.5～1.0秒，打中的机会才大得多。由于敌我双方都使用了SWAG能源转换装甲，为了不减少机炮的射击距离，SV-51率先使用了55毫米大口径的机炮。统合军的VF-0也不再保守，选择35毫米口径的3管加特林机炮，兼顾了射速和杀伤力（其实还是保守了，在VF-1上又改为55毫米口径）。SV-51上的Gsh-371机炮由俄罗斯Izhamsh JSC公司制造。MiG-29的设计师曾经说过，如果早知道Gsh-301机炮打得那么准，他就该减少备弹量，可见Gsh机炮的精准度。SU-27备弹150发，约可连续开火6秒，射速1500发/分钟，初速度660米/秒。如果照连续开火6秒这个标准计算，SV-51备弹120发，射速该在1200发/分，每秒20发炮弹，只要有一发命中敌机，就可以造成巨大伤害。




由于导弹存在最小射程限制，所以GERWALK模式下用机炮进行近身空战的场面很多，基本发生在中低空小速度区。




不知道SV-51胸部两侧类似炮口的东东究竟是什么，VF研究所网站也没有给出这方面的资料。

hans

一直觉得 那 YY 飞机 按照真飞机的理论来分析 非常蛋痛.........

chrissnake

我只想说一句：光是造型51就输给VF-0了……

japp

下面是引用hans于2008-05-31 20:44发表的:
一直觉得 那 YY 飞机 按照真飞机的理论来分析 非常蛋痛.........

这是机设界一直争论不休的话题了。

我更宁愿说： 这是个 自相矛盾 的做法，无非就是打个 “专业” 的面子 而已 。既然虚拟世界观了，那就不要接轨真实。


例如， 文章中在追求真实的一方面， 又尝试去 逃避现实 。

举个例子变成人形后著名的 关节材料强度问题。

本来设计就违背物理的，真实变形中估计还没变成半个形态就解体了， 但忠实者就会这么说：“ 你不知道么？ 那个天顶星球有这么一种 超强材料。 以致压成 65NM 的板子也不会被一辆120公里的卡车撞弯。

你想想看， 如果有这么一种高强度的材料了， VF 就不需要做出战斗机的形态了，也更不需要去过分遵循流体力学这类了