通俗讲述能量机动理论和飞行包线图

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/03/29 23:11:57


  本文以最通俗的语言讲述能量机动理论和飞行包线图。
  要注意的是:文中所述的内容都是以美国空军飞行教官伯尹德发明的能量机动理论和美国航空科技为准;如果有其他国家或其他人发明自己所谓的理论或者规范,那本文并不适用。也不要用老式战机的设计规律或者老式战机的空战方法来照套后来出现的能量机动理论。

  能量机动理论并不是什么“新创”的理论,它的本质就是能量守恒定律。也就是说,能量机动理论提供了一个简化的数学公式和图表,方便的进行战机能量的计算。
现在的战斗机,例如美国的三代和四代战机,通过机头的探测仪器,可以探测出飞机的迎角、侧滑角等,即可计算得得到气流的方向、得到飞机的速度矢量。同时,飞机上的过载传感器也就能计算出在速度矢量上的过载和垂直于速度矢量上的过载(这两者也可以用切向加速度和法向加速度来表示,但是由于不同资料对切向加速度和法向加速度的定义存在不同,所以这里不采用这种容易让人混淆的表示方法)。速度矢量上的过载在这里称为(Nx),也就是飞机是在加速还是减速。同时,在垂直于速度矢量上过载还可以进行分解,那就是侧力过载(Ny)和升力过载(Nz)。当侧滑角为0或者接近为0时,Ny为0或者接近为0;那就还剩下Nz这个升力过载,也就是升力指向方向的过载。  也就是说,在忽略侧滑的情况下,着重讨论阻力和升力,速度方向过载(Nx)和升力过载(Nz)。然后我们画一个图,在一定高度和速度下,纵坐标是角速度,也就是升力过载对应的角速度,而速度方向过载通过-200ps,-400ps等间接方式表示。这其实就是我们最常见的能量机动飞行包线图。也就是说,所谓的能量包线图的实质是表示飞机速度矢量上加速度和升力加速度两者之间的变化关系图(在一定外形、重量、高度、速度条件下)。
   也就是是说,能量包线图上的纵坐标指的过载和盘旋角速度,是飞机上的过载传感器测得的升力过载,并不包含重力。由于飞机在飞行中还会受到重力或者地面滑跑时还是地面的支持力,所以飞机实际飞行时的合力=阻力+升力+重力三者的矢量之和。
   例如:一架F-16如果在飞行包线图上能飞9g过载,20度的盘旋角速度,在实际水平盘旋飞行时,升力方向的9g还要与重力的1g进行矢量相加才能得到盘旋的向心加速度。也就是说,这架F-16在真实的现实水平盘旋中,是约8g向心加速度,大概18度/秒左右。一架F-16如果在飞行包线图上最小盘旋半径是1050英尺,过载是1.7g,在实际水平盘旋飞行时,升力方向的1.7g还要与重力的1g进行矢量相加才能得到盘旋的向心加速度。也就是说,这架F-16在真实的现实水平盘旋中,是约1.3g向心加速度,实际盘旋半径大概是1400-1500英尺。

  再例如:F-16由水平盘旋改垂直向下盘旋,那向心加速度就是10g,这就是所谓的利用重力空战。如果F-16改为垂直向上盘旋,那向心加速度就只剩 8g了,此时飞机的盘旋性能减弱了。
  再再例如:F-16要保持平飞,此时就必须依靠1g的升力过载,并且要垂直向上与重力1g抵消,才能保持平飞。也就是说能量飞行包线图上的保持平飞的速度不是包线的最左端(这里不考虑飞机加减速),而是包线图上1g过载的地方。也就是说,1g过载的图上显示有8度的盘旋角速度,一点都不奇怪,因为1g升力-1g重力=0,所以平飞;升力的8度盘旋角速度-8度的重力盘旋角速度=0,所以平飞。
  再再再例如:另外一种包线图,也就是剩余功率为0时的1g过载包线图上,排除飞控、机体强度等限制,最上端为何代表最高平飞高度?通过上述解释,就很容易理解了。飞行包线图上的过载是升力方向过载而不是合力的总过载。在包线图的最高点,升力过载1g-重力1g=0,飞机就保持速度平飞了。
  下图就是一个真实F-16HUD视频的截图,上面很清楚的看到1.2g过载平飞(严格说没有平飞,而是以2-3度小角度爬升)。

  下面有一个youku视频,大家可以看到在平飞时,过载大约是0.8-1.2之间变化。
http://v.youku.com/v_show/id_XMTQ5NTM3NjIw.html

  本文以最通俗的语言讲述能量机动理论和飞行包线图。
  要注意的是:文中所述的内容都是以美国空军飞行教官伯尹德发明的能量机动理论和美国航空科技为准;如果有其他国家或其他人发明自己所谓的理论或者规范,那本文并不适用。也不要用老式战机的设计规律或者老式战机的空战方法来照套后来出现的能量机动理论。

  能量机动理论并不是什么“新创”的理论,它的本质就是能量守恒定律。也就是说,能量机动理论提供了一个简化的数学公式和图表,方便的进行战机能量的计算。
现在的战斗机,例如美国的三代和四代战机,通过机头的探测仪器,可以探测出飞机的迎角、侧滑角等,即可计算得得到气流的方向、得到飞机的速度矢量。同时,飞机上的过载传感器也就能计算出在速度矢量上的过载和垂直于速度矢量上的过载(这两者也可以用切向加速度和法向加速度来表示,但是由于不同资料对切向加速度和法向加速度的定义存在不同,所以这里不采用这种容易让人混淆的表示方法)。速度矢量上的过载在这里称为(Nx),也就是飞机是在加速还是减速。同时,在垂直于速度矢量上过载还可以进行分解,那就是侧力过载(Ny)和升力过载(Nz)。当侧滑角为0或者接近为0时,Ny为0或者接近为0;那就还剩下Nz这个升力过载,也就是升力指向方向的过载。  也就是说,在忽略侧滑的情况下,着重讨论阻力和升力,速度方向过载(Nx)和升力过载(Nz)。然后我们画一个图,在一定高度和速度下,纵坐标是角速度,也就是升力过载对应的角速度,而速度方向过载通过-200ps,-400ps等间接方式表示。这其实就是我们最常见的能量机动飞行包线图。也就是说,所谓的能量包线图的实质是表示飞机速度矢量上加速度和升力加速度两者之间的变化关系图(在一定外形、重量、高度、速度条件下)。
   也就是是说,能量包线图上的纵坐标指的过载和盘旋角速度,是飞机上的过载传感器测得的升力过载,并不包含重力。由于飞机在飞行中还会受到重力或者地面滑跑时还是地面的支持力,所以飞机实际飞行时的合力=阻力+升力+重力三者的矢量之和。
   例如:一架F-16如果在飞行包线图上能飞9g过载,20度的盘旋角速度,在实际水平盘旋飞行时,升力方向的9g还要与重力的1g进行矢量相加才能得到盘旋的向心加速度。也就是说,这架F-16在真实的现实水平盘旋中,是约8g向心加速度,大概18度/秒左右。一架F-16如果在飞行包线图上最小盘旋半径是1050英尺,过载是1.7g,在实际水平盘旋飞行时,升力方向的1.7g还要与重力的1g进行矢量相加才能得到盘旋的向心加速度。也就是说,这架F-16在真实的现实水平盘旋中,是约1.3g向心加速度,实际盘旋半径大概是1400-1500英尺。

  再例如:F-16由水平盘旋改垂直向下盘旋,那向心加速度就是10g,这就是所谓的利用重力空战。如果F-16改为垂直向上盘旋,那向心加速度就只剩 8g了,此时飞机的盘旋性能减弱了。
  再再例如:F-16要保持平飞,此时就必须依靠1g的升力过载,并且要垂直向上与重力1g抵消,才能保持平飞。也就是说能量飞行包线图上的保持平飞的速度不是包线的最左端(这里不考虑飞机加减速),而是包线图上1g过载的地方。也就是说,1g过载的图上显示有8度的盘旋角速度,一点都不奇怪,因为1g升力-1g重力=0,所以平飞;升力的8度盘旋角速度-8度的重力盘旋角速度=0,所以平飞。
  再再再例如:另外一种包线图,也就是剩余功率为0时的1g过载包线图上,排除飞控、机体强度等限制,最上端为何代表最高平飞高度?通过上述解释,就很容易理解了。飞行包线图上的过载是升力方向过载而不是合力的总过载。在包线图的最高点,升力过载1g-重力1g=0,飞机就保持速度平飞了。
  下图就是一个真实F-16HUD视频的截图,上面很清楚的看到1.2g过载平飞(严格说没有平飞,而是以2-3度小角度爬升)。

  下面有一个youku视频,大家可以看到在平飞时,过载大约是0.8-1.2之间变化。
http://v.youku.com/v_show/id_XMTQ5NTM3NjIw.html


对能量机动的认识误区之一-------能量机动与传统的几何空战是冲突的
  《能量机动理论通俗讲解》如果你都看懂了,那就继续。如果还没完全理解,请认真理解上面内容后,再往下看。  也就是说,能量包线图给出了一种简化了的能量换算方法。对于推重比1左右三代机来说,阻力产生的过载可以在大约-1g至5g之间,而升力产生的过载-3g至9g。也就是利用飞机的剩余功率来获得向心力,也就是说迎角的大小决定了两者的转化的程度。如果迎角小剩余功率还有剩余,但是此时的升力小,向心力不够;如果迎角太大,剩余功率为负,向心力大,盘旋角速度大,盘旋半径小,有利于空战,但是飞机会很快减速。而飞行员通过拉杆的大小来决定这种剩余能量转化的程度。而狗斗的机动,实际就是飞行员通过向左或向右偏杆来控制升力的方向,前拉杆或后拉杆来控制升力的大小。而升力最大有9g,他是改变物体运动状态最有效的东西,它是改变飞机在空中方位、航向、距离等要素最有力的工具,这就是各种几何的飞行动作,例如盘旋、筋斗、YOYO等。
  懂得能量机动理论的飞行员心里进行态势分析和计算->手控制飞行杆的拉杆程度和油门大小->控制迎角的大小->控制剩余能量的转化程度->得到-3至+9g的升力过载->不同的飞行路径->几何空战。
  也就是说能量机动和传统的几何机动并不矛盾,也并不冲突。而传统的几何机动可以看成是在能量机动的一个子集,也可以说几何机动是忽略或模糊能量损失(剩余功率)条件下的能量机动。

对能量机动的认识误区之二-------能量机动只是稳定盘旋,对瞬时盘旋不适用
  由于某些文章的误解,例如方方的某些文章,造成某些人对能量机动有错误认识,并且误认为能量机动就是稳定盘旋,已经落后了,并自创了“角度空战”。
  而实际上,能量包线图上显示的很清楚,在剩余功率为负值时(速度方向加速度为负),就是通常所说的瞬时盘旋,并且能量包线图还把各种瞬时盘旋造成的减速效果,用准确的数值标出来了。其实对于用瞬时盘旋还是用稳定盘旋,只要懂得能量机动理论的飞行员,就可以在空战中采取最合适的方法就对了。不管是采用瞬盘还是采用稳盘,其实都是能量机动理论的管辖范围。
  也就是说,在稳盘不如对方时,要用某些人发明的“角度优先空战”来试图获胜,靠瞬盘是不可能的,靠过失速动作都难做到,需要深失速机动动作+先进的武器系统,才能做到鸽子翻身先射,而且这种机动能量损失很大,如果一击不成就会成为别人的死靶,下面讨论。

能量机动的误区之三-------F-16只是考虑稳盘没考虑瞬盘的飞机。
  这个问题在误区之二已经有所讨论。要详细讨论,还得从空战说起,最简单的空战态势和动作就是进攻、防御、对等。在防御时,处于劣势的战斗机,要在最短时间内掉头。注意这个最短时间不可能是1秒钟。也就是,不可能用30度/秒的瞬盘,因为用30度/秒的瞬盘,速度迅速降低到失速的边缘,而不可能继续进行大角度盘旋。所以采用20,22,25,26,22,16之类的瞬盘比较好,因为这样能够在5-7秒的时间转过160-180度。也就是说最好的瞬盘是看谁能最快的转过160度,使用30度以上的瞬盘,损失能量太快,坚持不到2-3秒,其转过160度的时间还不如采用24-26度瞬盘花得少。
另外,处于进攻方的战机,也需要少量时间观察出敌机的动作,然后判断,然后攻击方再想法“切到”防御方的飞行尾迹上,这整个过程也是3-5秒的时间。
  所以哪种瞬盘好,不是看其1秒钟的盘旋角速度大;而是看5秒钟左右,其盘旋角度角度大的才好。
  再回到F-16上来,设计师就是基于上面的讨论,让飞控限制住F-16的最大盘旋角速度,限制在25度左右。对于30度/秒的瞬盘,直接用飞控屏蔽掉,因为前面讨论过了,30的瞬盘效率并不高,而且容易减速过快导致航向稳定性的问题,甚至导致失速。所以F-16的飞行员做防御动作,直接拉杆到底就行了,不用担心其他问题,拉到底也最大是25度左右,这就是防御时最佳的瞬盘。所以F-16不仅考虑了瞬盘,而且考虑了最好的瞬盘,让飞行员使用。

能量机动的误区之四-------幻影2000是瞬盘最强的三代机战机。
  由于在空战重量条件下,幻影2000可以到29.x的盘旋角速度,所以很多人直接推论三角翼升力系数高,瞬盘最强。实际上这是误区。
  首先,讨论瞬盘,要统一条件,例如统一在9g过载限制下,还要大家在同一个速度下。对于F-15、F-16这类三代机,高推重比、高升重比。在某些速度,不进行飞控限制,达到30度/秒是很正常的。
  其实不仅要看条件一致,最好要看大家都是30度/秒盘旋时,谁的负剩余功率小,谁的减速少,那才是最强的瞬盘。所以对于三代机来说,F-16才是瞬盘最强的三代机。

能量机动的误区之五-------稳盘不强的飞机,瞬盘可以强,可以用瞬盘来取胜。
  实际上如果看懂了前面四个误区,就知道第五个也是误区了。能量包线图上画了一条一条的狗屋,从单位重量剩余功率为0是稳盘,往上是-200,-400,-800,-1000等等。如果稳盘比别人低,那就是0线的位置比别人低,要想-1000的位置比别人高,这难度是可想而知的。现在战机各种翼型都采用类似前缘或者后缘襟翼、缝翼增升,其升阻比曲线要想有大的突破是很难的。
当你-1000的位置比别人低,或者同时是30的度/秒时,剩余功率的负值比别人负得多。玩瞬盘来赢也是不可能的。

能量机动的误区之六-------能量机动只能计算盘旋机动性能不能评价敏捷性
  前面给出的能量机动包线图是速度方向过载和升力过载(侧滑角为0条件下),当然我们也可以在迎角为0的情况下,画速度方向过载和横向过载,这也是能量机动。
  同时,我们还可以在迎角、侧滑角都为0的条件下,画一定滚转速率下,速度方向过载的变化情况,这也是能量机动。
  有人对敏捷性的定义不同。认为滚转加速度才是敏捷性,这也没关系,也可以画出不同滚转加速度时,速度方向上的过载变化。
  甚至,我们可以画迎角和侧滑角同时存在条件下,速度方向过载和法向过载的变化的包线图。也就是说,这组合多个条件下,都可以画出速度方向上的过载变化,也就是剩余功率的变化情况。我们日常见的是速度矢量上的过载与升力过载的变化曲线,但这只不过是最常用的一种能量机动包线图,不代表能量机动只有这一种包线图。能量机动可以描述敏捷性,还可以同时在一个图上描述机动性和敏捷性,只不过这种图不常见而已。

能量机动的误区之七-------能量机动对过失速机动无效,能量机动对深失速机动无效。
  有这个误区的人,常用的一个证据就是依靠F-16没有过失速机动。是的,F-16是只要稳盘和瞬盘,没要过失速机动。但是能量机动仍然是对过失速机动有效的。F-18也是一个例子,F-18也是能量机动指导下设计的。
过失速最简单的理解,可以认为是瞬盘的延续,如果包线图继续向左衍生,就是过失速领域。而瞬盘可以理解为是稳盘和过失速的过渡阶段。过失速盘旋可以理解为能量损失更大的瞬盘。此时过失速盘旋的角速度和能量损失情况,仍然可以能量机动计算出,给出一个数值和图表,方便进行计算。
  由于此时迎角有30-40度,甚至更高。此时计算过失速机动的“攻击力”就是用30-40度迎角+盘旋角速度。也就是说,由于迎角大了以后,效果明显了;相当于给战机附了一个基础的角度+盘旋角速度,这样组合成一个战斗力。此时能量机动对盘旋角速度仍然计算得出,能量机动仍然有效。
  由于眼镜蛇这类动作仰角过大,例如大于70度,如果定义为深度失速的话,与过失速机动类似,飞机仍然可以用能量机动测出其能量变化。
  对于法轮类动作,类似飞机定在空中,不断后空翻翻跟斗,也就是有俯仰速率。前面说了能量包线图有很多种。我们可以画出在迎角和俯仰速率条件下的能量包线图。此时“俯仰速率”就是其主要战力。

能量机动的误区之八-------飞机盘旋性能是用飞机飞上一圈用外部仪器测量的。
  飞机的最大稳盘盘旋角速度,是不是地面用人或仪器看飞机飞一圈的时间测得的呢?不是的。前面说了,飞行包线图上的盘旋过载,不是飞机受的合力产生的过载。所以飞机在某高度、某速度、某迎角条件下飞行时,只要侧滑角小到可以忽略时,那么速度矢量上的过载和升力过载都是飞机上的计算机瞬时测量出来的,不用飞机飞上一圈。
  所以,飞机要测量各种高度和速度下的盘旋性能,只需要去飞飞就行了。只需要几个架次,飞行员一个拉杆动作3秒钟,就可以测得无数各种迎角下的Nx和 Nz过载,立刻就可以把包线图绘出来了。

能量机动的误区之九-------能量机动对于四代机不重要。
  对比F-22和J-20、T-50的大小和重量我们就知道了,F-22都比另外两种战斗机要轻。再联想到F-15出奇的轻,就知道美国美国人也是试图极力降低 F-22的空重。 F-22是同时追求隐身和机动等多个目标,并没有忽视机动性,并没有抛弃能量机动。
还告诉我们一个道理,如果是极端的方式搞气动设计和增加推力,不如多点精力减轻点重量。

能量机动的误区之十-------能量机动对于飞行员不重要
  许多人可能认为,能量机动是飞机设计人员的事情,和飞行员关系不大。而实际上,能量机动理论对飞行员非常重要,为什么呢?前面已经提到了几何机动其实是能量机动在忽视剩余功率情况下的模糊处理,而能量机动则可以给出准确数值。
  美国人搞俄国的Su-27等模拟空战目的,除了了解Su-27飞机的性能,更要了解飞机的战术。如果一个飞行员能够了解各种飞机的性能,各种战术动作的意义,那么他在空战中就非常心里有底,应对也自如。而能量机动可以把各种机动动作的本质分析清楚,例如一个YOYO动作会照成敌机速度的如何变化,位置的变化多少。那么飞行员了解后,就很容易面对了。
  例如:通常如果一个飞机由平飞变水平盘旋时,通常是左滚90度或者右滚90度,然后拉杆开始盘旋。而有些国家的飞行员却喜欢滚转270度,才开始盘旋,让人迷惑。有了能量机动理论,分析很清楚了,前面说了滚转也可以画出能量包线图,看到滚转也消耗剩余功率,所以其滚转270度的结果可知了。当你在面对这样滚转270度的飞行员空战时,就不怕了,没啥神秘的机动。看到对方作270度滚再盘,只要两机尾追时距离不是过近,那你应该高兴的与其接战。
  另外,更重要的是,空战是复杂的,也许在实战中会遇到一些以前从没见过的动作,教官也不能教你所有的事情。当空战中遇到未知机动时,也不要慌,如果你懂能量机动的话,就能立刻看出对方机动的效果和目的,心里有底,万事不怕。心里无底的话,只有不怕死的飞行员才能拼出战绩。



附:还告诉我们一个道理,做事要讲科学,要有科学发展观。能量机动给出了数值化精确化的科学理论。研制飞机也要靠科学,按照科学理论研制飞机,而不是“模糊”、“大概”的方式,也不是靠“怪招”。明白了能量机动的理论,就不会去空想研制那种“稳盘不如对方,瞬盘确比对方强的飞机”。因为很简单,这种飞机不存在。


对能量机动的认识误区之一-------能量机动与传统的几何空战是冲突的
  《能量机动理论通俗讲解》如果你都看懂了,那就继续。如果还没完全理解,请认真理解上面内容后,再往下看。  也就是说,能量包线图给出了一种简化了的能量换算方法。对于推重比1左右三代机来说,阻力产生的过载可以在大约-1g至5g之间,而升力产生的过载-3g至9g。也就是利用飞机的剩余功率来获得向心力,也就是说迎角的大小决定了两者的转化的程度。如果迎角小剩余功率还有剩余,但是此时的升力小,向心力不够;如果迎角太大,剩余功率为负,向心力大,盘旋角速度大,盘旋半径小,有利于空战,但是飞机会很快减速。而飞行员通过拉杆的大小来决定这种剩余能量转化的程度。而狗斗的机动,实际就是飞行员通过向左或向右偏杆来控制升力的方向,前拉杆或后拉杆来控制升力的大小。而升力最大有9g,他是改变物体运动状态最有效的东西,它是改变飞机在空中方位、航向、距离等要素最有力的工具,这就是各种几何的飞行动作,例如盘旋、筋斗、YOYO等。
  懂得能量机动理论的飞行员心里进行态势分析和计算->手控制飞行杆的拉杆程度和油门大小->控制迎角的大小->控制剩余能量的转化程度->得到-3至+9g的升力过载->不同的飞行路径->几何空战。
  也就是说能量机动和传统的几何机动并不矛盾,也并不冲突。而传统的几何机动可以看成是在能量机动的一个子集,也可以说几何机动是忽略或模糊能量损失(剩余功率)条件下的能量机动。

对能量机动的认识误区之二-------能量机动只是稳定盘旋,对瞬时盘旋不适用
  由于某些文章的误解,例如方方的某些文章,造成某些人对能量机动有错误认识,并且误认为能量机动就是稳定盘旋,已经落后了,并自创了“角度空战”。
  而实际上,能量包线图上显示的很清楚,在剩余功率为负值时(速度方向加速度为负),就是通常所说的瞬时盘旋,并且能量包线图还把各种瞬时盘旋造成的减速效果,用准确的数值标出来了。其实对于用瞬时盘旋还是用稳定盘旋,只要懂得能量机动理论的飞行员,就可以在空战中采取最合适的方法就对了。不管是采用瞬盘还是采用稳盘,其实都是能量机动理论的管辖范围。
  也就是说,在稳盘不如对方时,要用某些人发明的“角度优先空战”来试图获胜,靠瞬盘是不可能的,靠过失速动作都难做到,需要深失速机动动作+先进的武器系统,才能做到鸽子翻身先射,而且这种机动能量损失很大,如果一击不成就会成为别人的死靶,下面讨论。

能量机动的误区之三-------F-16只是考虑稳盘没考虑瞬盘的飞机。
  这个问题在误区之二已经有所讨论。要详细讨论,还得从空战说起,最简单的空战态势和动作就是进攻、防御、对等。在防御时,处于劣势的战斗机,要在最短时间内掉头。注意这个最短时间不可能是1秒钟。也就是,不可能用30度/秒的瞬盘,因为用30度/秒的瞬盘,速度迅速降低到失速的边缘,而不可能继续进行大角度盘旋。所以采用20,22,25,26,22,16之类的瞬盘比较好,因为这样能够在5-7秒的时间转过160-180度。也就是说最好的瞬盘是看谁能最快的转过160度,使用30度以上的瞬盘,损失能量太快,坚持不到2-3秒,其转过160度的时间还不如采用24-26度瞬盘花得少。
另外,处于进攻方的战机,也需要少量时间观察出敌机的动作,然后判断,然后攻击方再想法“切到”防御方的飞行尾迹上,这整个过程也是3-5秒的时间。
  所以哪种瞬盘好,不是看其1秒钟的盘旋角速度大;而是看5秒钟左右,其盘旋角度角度大的才好。
  再回到F-16上来,设计师就是基于上面的讨论,让飞控限制住F-16的最大盘旋角速度,限制在25度左右。对于30度/秒的瞬盘,直接用飞控屏蔽掉,因为前面讨论过了,30的瞬盘效率并不高,而且容易减速过快导致航向稳定性的问题,甚至导致失速。所以F-16的飞行员做防御动作,直接拉杆到底就行了,不用担心其他问题,拉到底也最大是25度左右,这就是防御时最佳的瞬盘。所以F-16不仅考虑了瞬盘,而且考虑了最好的瞬盘,让飞行员使用。

能量机动的误区之四-------幻影2000是瞬盘最强的三代机战机。
  由于在空战重量条件下,幻影2000可以到29.x的盘旋角速度,所以很多人直接推论三角翼升力系数高,瞬盘最强。实际上这是误区。
  首先,讨论瞬盘,要统一条件,例如统一在9g过载限制下,还要大家在同一个速度下。对于F-15、F-16这类三代机,高推重比、高升重比。在某些速度,不进行飞控限制,达到30度/秒是很正常的。
  其实不仅要看条件一致,最好要看大家都是30度/秒盘旋时,谁的负剩余功率小,谁的减速少,那才是最强的瞬盘。所以对于三代机来说,F-16才是瞬盘最强的三代机。

能量机动的误区之五-------稳盘不强的飞机,瞬盘可以强,可以用瞬盘来取胜。
  实际上如果看懂了前面四个误区,就知道第五个也是误区了。能量包线图上画了一条一条的狗屋,从单位重量剩余功率为0是稳盘,往上是-200,-400,-800,-1000等等。如果稳盘比别人低,那就是0线的位置比别人低,要想-1000的位置比别人高,这难度是可想而知的。现在战机各种翼型都采用类似前缘或者后缘襟翼、缝翼增升,其升阻比曲线要想有大的突破是很难的。
当你-1000的位置比别人低,或者同时是30的度/秒时,剩余功率的负值比别人负得多。玩瞬盘来赢也是不可能的。

能量机动的误区之六-------能量机动只能计算盘旋机动性能不能评价敏捷性
  前面给出的能量机动包线图是速度方向过载和升力过载(侧滑角为0条件下),当然我们也可以在迎角为0的情况下,画速度方向过载和横向过载,这也是能量机动。
  同时,我们还可以在迎角、侧滑角都为0的条件下,画一定滚转速率下,速度方向过载的变化情况,这也是能量机动。
  有人对敏捷性的定义不同。认为滚转加速度才是敏捷性,这也没关系,也可以画出不同滚转加速度时,速度方向上的过载变化。
  甚至,我们可以画迎角和侧滑角同时存在条件下,速度方向过载和法向过载的变化的包线图。也就是说,这组合多个条件下,都可以画出速度方向上的过载变化,也就是剩余功率的变化情况。我们日常见的是速度矢量上的过载与升力过载的变化曲线,但这只不过是最常用的一种能量机动包线图,不代表能量机动只有这一种包线图。能量机动可以描述敏捷性,还可以同时在一个图上描述机动性和敏捷性,只不过这种图不常见而已。

能量机动的误区之七-------能量机动对过失速机动无效,能量机动对深失速机动无效。
  有这个误区的人,常用的一个证据就是依靠F-16没有过失速机动。是的,F-16是只要稳盘和瞬盘,没要过失速机动。但是能量机动仍然是对过失速机动有效的。F-18也是一个例子,F-18也是能量机动指导下设计的。
过失速最简单的理解,可以认为是瞬盘的延续,如果包线图继续向左衍生,就是过失速领域。而瞬盘可以理解为是稳盘和过失速的过渡阶段。过失速盘旋可以理解为能量损失更大的瞬盘。此时过失速盘旋的角速度和能量损失情况,仍然可以能量机动计算出,给出一个数值和图表,方便进行计算。
  由于此时迎角有30-40度,甚至更高。此时计算过失速机动的“攻击力”就是用30-40度迎角+盘旋角速度。也就是说,由于迎角大了以后,效果明显了;相当于给战机附了一个基础的角度+盘旋角速度,这样组合成一个战斗力。此时能量机动对盘旋角速度仍然计算得出,能量机动仍然有效。
  由于眼镜蛇这类动作仰角过大,例如大于70度,如果定义为深度失速的话,与过失速机动类似,飞机仍然可以用能量机动测出其能量变化。
  对于法轮类动作,类似飞机定在空中,不断后空翻翻跟斗,也就是有俯仰速率。前面说了能量包线图有很多种。我们可以画出在迎角和俯仰速率条件下的能量包线图。此时“俯仰速率”就是其主要战力。

能量机动的误区之八-------飞机盘旋性能是用飞机飞上一圈用外部仪器测量的。
  飞机的最大稳盘盘旋角速度,是不是地面用人或仪器看飞机飞一圈的时间测得的呢?不是的。前面说了,飞行包线图上的盘旋过载,不是飞机受的合力产生的过载。所以飞机在某高度、某速度、某迎角条件下飞行时,只要侧滑角小到可以忽略时,那么速度矢量上的过载和升力过载都是飞机上的计算机瞬时测量出来的,不用飞机飞上一圈。
  所以,飞机要测量各种高度和速度下的盘旋性能,只需要去飞飞就行了。只需要几个架次,飞行员一个拉杆动作3秒钟,就可以测得无数各种迎角下的Nx和 Nz过载,立刻就可以把包线图绘出来了。

能量机动的误区之九-------能量机动对于四代机不重要。
  对比F-22和J-20、T-50的大小和重量我们就知道了,F-22都比另外两种战斗机要轻。再联想到F-15出奇的轻,就知道美国美国人也是试图极力降低 F-22的空重。 F-22是同时追求隐身和机动等多个目标,并没有忽视机动性,并没有抛弃能量机动。
还告诉我们一个道理,如果是极端的方式搞气动设计和增加推力,不如多点精力减轻点重量。

能量机动的误区之十-------能量机动对于飞行员不重要
  许多人可能认为,能量机动是飞机设计人员的事情,和飞行员关系不大。而实际上,能量机动理论对飞行员非常重要,为什么呢?前面已经提到了几何机动其实是能量机动在忽视剩余功率情况下的模糊处理,而能量机动则可以给出准确数值。
  美国人搞俄国的Su-27等模拟空战目的,除了了解Su-27飞机的性能,更要了解飞机的战术。如果一个飞行员能够了解各种飞机的性能,各种战术动作的意义,那么他在空战中就非常心里有底,应对也自如。而能量机动可以把各种机动动作的本质分析清楚,例如一个YOYO动作会照成敌机速度的如何变化,位置的变化多少。那么飞行员了解后,就很容易面对了。
  例如:通常如果一个飞机由平飞变水平盘旋时,通常是左滚90度或者右滚90度,然后拉杆开始盘旋。而有些国家的飞行员却喜欢滚转270度,才开始盘旋,让人迷惑。有了能量机动理论,分析很清楚了,前面说了滚转也可以画出能量包线图,看到滚转也消耗剩余功率,所以其滚转270度的结果可知了。当你在面对这样滚转270度的飞行员空战时,就不怕了,没啥神秘的机动。看到对方作270度滚再盘,只要两机尾追时距离不是过近,那你应该高兴的与其接战。
  另外,更重要的是,空战是复杂的,也许在实战中会遇到一些以前从没见过的动作,教官也不能教你所有的事情。当空战中遇到未知机动时,也不要慌,如果你懂能量机动的话,就能立刻看出对方机动的效果和目的,心里有底,万事不怕。心里无底的话,只有不怕死的飞行员才能拼出战绩。



附:还告诉我们一个道理,做事要讲科学,要有科学发展观。能量机动给出了数值化精确化的科学理论。研制飞机也要靠科学,按照科学理论研制飞机,而不是“模糊”、“大概”的方式,也不是靠“怪招”。明白了能量机动的理论,就不会去空想研制那种“稳盘不如对方,瞬盘确比对方强的飞机”。因为很简单,这种飞机不存在。
楼主科普,小白学习了。
占座儿听课等更新~~
占座儿听课等科普
值得小白们好好领会。LZ科普有功,真是辛苦了
科普好帖,慢慢学习
好文,期待完整版……
科普贴
LZ辛苦,等科普。
谢谢楼主,不错的技术贴。
占着,被科普中
占着,被科普中
"例如:一架F-16如果在飞行包线图上能飞9g过载,20度的盘旋角速度,在实际水平盘旋飞行时,升力方向的9g还要与重力的1g进行矢量相加才能得到盘旋的向心加速度。也就是说,这架F-16在真实的现实水平盘旋中,是约8g向心加速度,大概18度/秒左右。"
这段三角运算错得太离谱了吧
包线图上能飞9G过载,20度的盘旋角速度,这个盘旋角速度本身就是合成后的水平分量的作用
具体的运算,9*tan X=1
X=0.001939
cos0.001939=0.999...(9个9然后才是4)
其实按照基本的勾股定理也可以知道,9的平方=81
81=1+X
X=80,80开根号几乎还是9,8的平方只有64,
如果X=64,则垂直方向是17,开根号4.几了,呵呵
先收藏了,感谢楼主科普
感谢楼主的科普好贴,但是很多东西实在没看明白..........
"再再例如:F-16要保持平飞,此时就必须依靠1g的升力过载,并且要垂直向上与重力1g抵消,才能保持平飞。也就是说能量飞行包线图上的保持平飞的速度不是包线的最左端(这里不考虑飞机加减速),而是包线图上1g过载的地方。也就是说,1g过载的图上显示有8度的盘旋角速度,一点都不奇怪,因为1g升力-1g重力=0,所以平飞;升力的8度盘旋角速度-8度的重力盘旋角速度=0,所以平飞。"

这段更逗了
请问盘旋角速度是水平方向的还是垂直方向的呀
既然1g的升力平衡了1g的重力,这8度/秒的盘旋角速度是谁创造的呀?
或者这么说,假设升力为0,请问重力是如何创造出8度/秒的盘旋角速度的吧
力的水平分量才能平衡盘旋角速度导致的离心趋势,呵呵
ertert 发表于 2011-6-20 11:30
对能量机动的认识误区之一-------能量机动与传统的几何空战是冲突的
  《能量机动理论通俗讲解》如果你都看 ...
再回到F-16上来,设计师就是基于上面的讨论,让飞控限制住F-16的最大盘旋角速度,限制在25度左右。对于30度/秒的瞬盘,直接用飞控屏蔽掉,因为前面讨论过了,30的瞬盘效率并不高,而且容易减速过快导致航向稳定性的问题,甚至导致失速。所以F-16的飞行员做防御动作,直接拉杆到底就行了,不用担心其他问题,拉到底也最大是25度左右,这就是防御时最佳的瞬盘。所以F-16不仅考虑了瞬盘,而且考虑了最好的瞬盘,让飞行员使用。

====呵呵,又错了,事实上,是升力限制导致F-16无法完成30度/秒的瞬盘,而飞控不过是控制使飞机不容易进入失速状态而已.
楼主科普,小白受教,辛苦了
2011-6-20 13:20 上传

最大瞬盘角速度出现在0.5M.9G情况下
====而按照LZ的图,F-16狗屋图里8G与左边界交叉点对应的速度都超过0.5M了,呵呵{:soso_e120:}
LZ在哪?有人来砸场子了


世上没有“稳盘弱、瞬盘强”的飞机对比?

不对吧!

但应该承认,三代机瞬盘获得的短暂指向优势其实难以利用(绝大部分导弹此时无法使用),还后继无力,极易陷入被动;
这种一锤子买卖空战术仅仅是理论。

世上没有“稳盘弱、瞬盘强”的飞机对比?

不对吧!

但应该承认,三代机瞬盘获得的短暂指向优势其实难以利用(绝大部分导弹此时无法使用),还后继无力,极易陷入被动;
这种一锤子买卖空战术仅仅是理论。
b不错的帖子,适合大家考察自己对航空相关常识的理解,从中发现明显的错误
还有几个我没有指出来,大家一起来挑吧
好科普啊  学习了
2011-6-20 13:39 上传

ano1228 发表于 2011-6-20 13:29
LZ在哪?有人来砸场子了
不是砸场子,是怕大家被忽悠了,错的地方实在太多了,呵呵
找错题?
可惜俺不懂
pssunsun 发表于 2011-6-20 13:44
找错题?
可惜俺不懂
提示以下,他的第5点里面就有明显的错误.


这段三角运算错得太离谱了吧
包线图上能飞9G过载,20度的盘旋角速度,这个盘旋角速度本身就是合成后的水平分量的作用

----------------------------------------------------------
能量包线图上的纵坐标指的过载和盘旋角速度,是飞机上的过载传感器测得的升力过载,并不包含重力
仔细看红字吧,hbao小同学。这文章就是专为你写的。
机上航电测的升力过载=HUD上显示的机动过载=包线图上纵轴上的过载和盘旋角速度数值。我免费给你上课。

这段三角运算错得太离谱了吧
包线图上能飞9G过载,20度的盘旋角速度,这个盘旋角速度本身就是合成后的水平分量的作用

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能量包线图上的纵坐标指的过载和盘旋角速度,是飞机上的过载传感器测得的升力过载,并不包含重力
仔细看红字吧,hbao小同学。这文章就是专为你写的。
机上航电测的升力过载=HUD上显示的机动过载=包线图上纵轴上的过载和盘旋角速度数值。我免费给你上课。

hbao 发表于 2011-6-20 13:16
再回到F-16上来,设计师就是基于上面的讨论,让飞控限制住F-16的最大盘旋角速度,限制在25度左右。对于30 ...


====呵呵,又错了,事实上,是升力限制导致F-16无法完成30度/秒的瞬盘,而飞控不过是控制使飞机不容易进入失速状态而已

---------------------------------------
再免费给你上一课。在CatI条件F-16的攻角限制是25.5度。但是不要以为F-16可以任意的到25.5度攻角。因为F-16的飞控是过载+攻角(迎角)双限制。
包线图的顶点处24度左右的盘旋角速度,此时攻角是15度,而不是25.5度。自己慢慢学习体会吧。
hbao 发表于 2011-6-20 13:16
再回到F-16上来,设计师就是基于上面的讨论,让飞控限制住F-16的最大盘旋角速度,限制在25度左右。对于30 ...


====呵呵,又错了,事实上,是升力限制导致F-16无法完成30度/秒的瞬盘,而飞控不过是控制使飞机不容易进入失速状态而已

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再免费给你上一课。在CatI条件F-16的攻角限制是25.5度。但是不要以为F-16可以任意的到25.5度攻角。因为F-16的飞控是过载+攻角(迎角)双限制。
包线图的顶点处24度左右的盘旋角速度,此时攻角是15度,而不是25.5度。自己慢慢学习体会吧。
2011-6-20 14:42 上传





好文MARK一个,不知道是否可以转载?


不能编辑上一个贴:

问题1的结论:

"由于飞机在此状态下的发动机推力不能平衡阻力,所以不能完成ny=4的正常盘旋。"

问题2的结果:

最小盘旋半径为1832.9m.


不能编辑上一个贴:

问题1的结论:

"由于飞机在此状态下的发动机推力不能平衡阻力,所以不能完成ny=4的正常盘旋。"

问题2的结果:

最小盘旋半径为1832.9m.
这个可不能不顶亚,在CD好久都没看到营养丰富的东西了,更难得的事连豹老也忍不住重出江湖了
好像没啥人气,再顶,让更多学霸也加入战团,现在的CD比任何时候都需要学霸
感谢楼主的科普,敬茶~!{:soso_e163:}{:soso_e156:}{:soso_e160:}{:soso_e181:}
ertert 发表于 2011-6-20 14:26
这段三角运算错得太离谱了吧
包线图上能飞9G过载,20度的盘旋角速度,这个盘旋角速度本身就是合成后的水平分 ...
"能量包线图上的纵坐标指的过载和盘旋角速度,是飞机上的过载传感器测得的升力过载,并不包含重力
仔细看红字吧,hbao小同学。这文章就是专为你写的。
机上航电测的升力过载=HUD上显示的机动过载=包线图上纵轴上的过载和盘旋角速度数值。我免费给你上课。 "

===哈哈,还在忽悠呀
===我们当LZ这段话是正确的,可以吧?
===能量包线图上1G处盘旋角速度是多少呀? 8度/秒吧?
===我们已经知道升力是1G的时候恰好平衡重力,飞机平飞,而不是带8G的转弯角速度的,呵呵.
因此,从这点我们就可以清楚的知道,他说的什么"能量包线图上的纵坐标指的过载和盘旋角速度,是飞机上的过载传感器测得的升力过载,并不包含重力"是错误的,实际上,能力图上的过载值是NY,升力的水平分量.这样,g值与盘旋转弯角速度才能对应得上,呵呵.
这...貌似16的瞬盘过26度就要失速吧,搁土鳖这里算事故...
目前的讨论氛围很好,欢迎各位大侠科普,辩论{:soso_e181:}
小白来看难得的科普文了
以前一直想发帖问飞行包线是什么~
感谢楼主科普