發(fā)動機 發(fā)動機是飛機的核心部件,YF-23A的優(yōu)越性能很大程度是建立在YF-119/120的巨大推力基礎上的。超巡能力和跨戰(zhàn)區(qū)航程對發(fā)動機提出了極為嚴苛的要求。為滿足性能要求,需要采用具有中等增壓比的高壓壓氣機、較大增壓比的低壓壓氣機、較高的渦輪前溫度和較大的非加力狀態(tài)推力。
為滿足不加力推力的要求,通用電氣選擇了變循環(huán)技術。其YF-120發(fā)動機上使用了一種特殊的可變面積外涵道引射器,通過控制內、外涵道空氣流量來改變涵道比。在超音速巡航狀態(tài)下,YF-120以接近渦噴發(fā)動機的方式工作(涵道比接近0),只有少量外涵道引氣用于冷卻;亞音速飛行時,YF-120以渦扇發(fā)動機的方式上作(最大涵道比約0.3)。YF-120為雙轉子方案,采用同軸反轉技術,兩級低壓壓氣機,高/低壓渦輪均只有一級。采用三余度數(shù)字式發(fā)動機控制組件。和F-100比,其零件數(shù)量少了40%。而YF-120的軍用推力高達125千牛,甚至超過早期F-100的加力推力。
普·惠則選擇了相對保守的渦扇發(fā)動機方案,當然在設計卜有明顯進步,使得YF-119即使不采用變循環(huán)技術也可以滿足JAFE的要求。YF-119也是雙轉子方案,3級低壓壓氣機,6級高壓壓氣機,高/低壓渦輪各一級。其不加力推力明顯比YF-120要低,只有97.9千牛。有意思的足,第一種實用的變循環(huán)發(fā)動機J-58(用于SR-71)正是普·惠在50年代研制了。對于為何放棄自己首創(chuàng)技術,普·惠方面并沒有任何解釋。后來通用電氣承認,YF120的技術有些超前了,風險確實比YF119要高。
武器系統(tǒng)由于ATF暫時放棄了對地攻擊能力的要求,因此在YF-23A的備選武器上并沒有對地攻擊武器。當初為ATF準備的主要對空武器是先進中距空空導彈(AMRAAM,后來的AIM一120)和先進近距空空導彈(ASRAAM,后來的AIM-132)。由于AIM-132進度嚴重拖延,迫使美國空軍以先進響尾蛇改型(即AIM-9X)作為應急措施。今天,AIM-9X和AIM-120已經成為F/A-22的主要武器。
YF一23A繼承了諾斯羅普最初方案的內部武器艙設計。格斗導彈艙和主武器艙串列布置于前機身內。格斗導彈艙較小,只能容納2枚AIM一9導彈。主武器艙較大,可容納4枚AIM一120導彈。載彈量和YF一22A相同。由于AIM一120改進后彈翼縮小,因此在F/A-22的主武器艙內可容納6枚。但YF-23A布置AIM-120A的方式就是上下前后錯置排列,和YF一22A對稱排列不同,顯示其主武器艙尺寸可能較小,因此不一定能放得下6枚AIM一120改型。有資料提及,YF-23A的主武器艙掛架是可以升降的。需要發(fā)射AIM-120時,掛架伸出機外,將導彈置于自由流中再點火發(fā)射。此方式和YF-22A的彈射發(fā)射方式不同,完全避免了導彈在穿越機身表面氣流時狀態(tài)發(fā)生異常改變的可能性。當然,重量和機內容積的代價是免不了的。
沒有資料提及在YF-23A上AIM-9的鎖定/發(fā)射模式。但這其實是一個很有意思的問題。因為在封閉的導彈艙內,AIM-9的導引頭是不可能捕獲目標的。
就這個問題,筆者和許多同好曾經進行了長時『日J的討論,反復觀看F-22武器系統(tǒng)試驗的錄像,最終形成較一致的看法:F-22在格斗狀態(tài)下,格斗導彈艙處于開艙狀態(tài),將AIM-9X伸出,以解決導引頭鎖定問題。YF-23A完全可能采刖類似模式。結合AIM-120的發(fā)射模式,筆者推測:掛載AIM-9的可能也是升降式掛架,格斗狀態(tài)下開艙門將AIM-9伸出機外。由于完全伸出機外,沒有機身側面屏蔽,AIM-9可以獲得比在YF-22A上更好的視界,而且也不需要YF-22A上面的隔熱/排焰裝置。開艙狀態(tài)可能會給人比較怪異的感覺,但事實上開艙門伸出導彈所帶來的阻力并不會比傳統(tǒng)外掛架的阻力更大,因此不會對飛機性能有太大的負面影響。這種模式唯一的問題在于格斗狀態(tài)下飛機的雷達反射截面積會明顯增大。不過·來在進入視距內空戰(zhàn)的情況下雷達隱身意義不大;二來現(xiàn)代空戰(zhàn)格斗時間明顯縮短,開艙射擊暴露時間有限,因此不至于對YF一23A構成嚴重威脅。對于ATF,特別是YF一23A這利飛機來說,不進入格斗才是最佳戰(zhàn)術。
除了空空導彈外,M-61火神航炮仍然將作為ATF的固定武器。YF-23A上并沒有安裝M-61,但按照設計方案,航炮將安裝在機身右側,主武器艙上方。
可維護性設計·維護口蓋·艙門ATF是第一種在設計之初就提出可維護性指標的作戰(zhàn)飛機,也是第一種在設計階段就邀請機務部門參與的戰(zhàn)斗機。美國空軍如此重視可維護性,很大程度上是受F-15A的影響——F-15A剛剛服役時,故障層出不窮,飛機頻頻趴窩,人稱“機庫皇后”。
對于傳統(tǒng)飛機來說,維護口蓋在機身表面的覆蓋率是衡量其可維護性的一個重要參考指標。覆蓋率高,意味著機載設備可按近性好,機務人員不必將時間消耗在無用但必需的工作上——最典型的就是為了接近設備A,必須先拆下設備B、C、D…;處理完后再按相反順序裝回去,而B、C、D其實對于A的維護毫無意義。
但是,對于隱身飛機來說,情況完全不同。表面波的存在,使得機身表面任何開口都可能嚴重破壞飛機隱身特性。因此,“非必要絕不在機身表面開口”是隱身飛機設計必循的原則。在這種情況下如何改善飛機的可維護性呢?途徑之一是集中處理。不再是哪里有需要接近的設備就在哪里開設維護口蓋,而是確定一個集中區(qū)域,將接近最頻繁、維護量最大的設備全部集中到那里,以一個大的維護口蓋來解決。途徑二是建立在途徑一基礎上的,即盡量利用飛機必需設置無法省略的艙門作為維護口蓋。例如武器艙、起落架艙。如果能將需要維護的設備或接口集中到這些艙內,甚至可能不必在機身表面再開其它維護口蓋。為保證反射波束的.致性,飛機表面所有口蓋羔、艙門都必須采用鋸齒狀設計,其鋸齒前緣在水平面的投影應平行于飛機主要的反射邊緣。不過,和通常想象的不同,多鋸齒前緣設計并不是最佳的控制雷達反射措施。這種設計實際卜是隱身和重量要求折巾的結果。就隱身的角度來看,最理想的是單一鋸齒設計。但為了保證單一鋸齒的結構強度,必須要付出相應的重量代價。在ATF的嚴格重量要才下,YF一23A和YF一22A均采用了多鋸齒設計。然而在后來的F-22上,我們可以毛到,經過空軍同意,該機減少了鋸齒數(shù)量,以改善隱身特性。
▲簡單評價
總的來看,YF-23A是這樣一種飛機相對第三代戰(zhàn)斗機上了一個臺階的常規(guī)機動性是它設計的基礎,然而這也是諾斯羅普在這方面所作的極限。在80年代中后期出現(xiàn)的敏捷性、過失速機動性等新概念,在YF-23A的設計中基本沒有考慮。它的設計重點放在隱身和超巡方面。由于之前贏得TATB計劃合約,使得諾斯羅普在隱身飛機設計上顯得躊躇滿志。強調YF-23A的隱身能力,有利于發(fā)揮諾斯羅普的技術特長,從效費比的觀點來看,把B-2的隱身技術運用到YF-23A上也是合理的。強調超巡能力,則應該是屬于諾斯羅普對未來空戰(zhàn)要求的判斷。
這樣的設計思想,使得YF-23A在性能上呈現(xiàn)出一種“平均水平上有重點突出”的特點,特別是和YF-22A相比更是如此。在筆者看來,YF-23A的設計思想更接近于當年百系列戰(zhàn)斗機中“截擊/轟炸機”的慨念,而有悖于諾斯羅普傳統(tǒng)的均衡設計思想。這種突然轉變是頗為令人矚目和驚訝的。
均衡設計的戰(zhàn)斗機長期競爭失利(雖然失利根本原因并不在此)和ATB計劃的成功,可能是促使諾斯羅普改變其傳統(tǒng)設計思想的重要因素。加上諾斯羅普對機動性、速度、隱身重要性的認識,最終形成了我們所看到的YF一23A。方方
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