瀚海狼山:战斗机的座舱盖能挡住小口径炮弹的穿透吗?
2019-03-17 07:20:27
最早的飞机自然是纯开放驾驶、360度天窗的。不过到后来飞机飞的越来越高,速度越来越快,越往高空气温越低,还有风云雨雪,而且速度超过100公里后的气流冲击,驾驶员本身也受不了,于是飞机上就有了半驾驶舱,驾驶员的半个身体在驾驶舱里,头部露出来,带保温帽子和防风护目镜。但是当速度超过150公里时,护目镜也不行了,因为人迎风都无法呼吸。于是很快有了玻璃前风挡,很快又有了基本全封闭的驾驶舱。考虑到驾驶舱的前部、侧面和上部必须透明,因此就有了飞机的玻璃座舱。二战时期的战斗机就已经普遍装备了飞行时全封闭的座舱,因此时战斗机的飞行时速已经普遍超过了300公里,最大高度已经接近上万米,到二战后期,螺旋桨战斗机的最大飞行时速已经有七八百公里,可以上升到1.5万米,此时的气流和高空低温,已经是非封闭的驾驶舱完全无法承受。
二战时期的战斗机的驾驶舱普遍采取外加强框,来增强驾驶舱的结构强度,加强框本身和飞机的骨架材料一致,可以经受很强的气流冲击。而且加强框可以把驾驶舱分隔成小块,每块玻璃可以单独安装。此时的战斗机座舱玻璃的材料,大多数就是防弹强化玻璃。但是无机玻璃很难满足复杂的弧形,无法让战斗机驾驶舱的外形更加流线化,减少空中阻力。要尽量实现流线型,当时最好的办法,就是增加更多的金属框架。但是这样视线又往往不好。二战期间,不论战斗机还是攻击机,都是机炮作战为主,还要兼顾突击海面和地面的目标。这样战斗机无论和其他战斗机作战,还是和地面和海面的防空火力对射,都需要在座舱的金属部分安装一些装甲,保护飞行员外,也需要透明的座舱部分,也具备一定的防弹能力,否则一旦被防空火力正面怼上。将直接击穿座舱玻璃,杀伤飞行员。
因此此时的战斗机,大多采取三片式前风挡,而中间的一片做成椭圆形,周边还有特别的加强框。这块椭圆的风挡,往往是直接一块平面玻璃而不是弧形,是一整块的加厚强化防弹玻璃。厚度普遍在8厘米,有些甚至在10厘米以上,能够抗住3厘米口径以下弹药的直接命中,包括大型鸟类的直接撞击。这等于是一块透明的轻型装甲。这种设计,到今天还有,比如歼八战机的前风挡,至今保留这种形式,也是因为歼八高空高速,需要前风挡的抗压和抗冲击能力比较强。而西方的战机中,已经退役的F14也是这种典型,不过现在西方战机已经基本不见这种造型的前风挡,只有A10等对地攻击机还具备。即使在“前三片”前风挡的时代,战斗机的整体座舱盖,也只有前风挡有一定的防弹能力,侧面和顶面,仍然顶不住哪怕是大口径机枪的直接打击。
无机防弹玻璃有密度大,重量大的问题,不利于飞机本身的减重。从F16开始,西方战斗机出现了完全无框的整体式气泡型座舱。这种座舱显然不能用过去的无机玻璃制造。出现这样的座舱盖,也是现代空战更加注重飞行员对空中态势的全方位观察,因此追求坐姿更高,全向无遮挡;另外,则是因为此时的空战基本已经是靠导弹决定胜负,战斗机直接面对防空炮弹的概率已经很低。纯透明的座舱盖,已经被叫做,座舱盖透明件。当代实际上大多数座舱盖,是采用有机高分子透明材料制作,其实就是我们平时说的“有机玻璃”,英文直翻叫做亚克力材料。
最具代表性的是属丙烯酸酯类透明材料和聚碳酸酯类透明材料。亚克力,又叫PMMA或有机玻璃,化学名称为聚甲基丙烯酸甲酯。丙烯酸酯类的优点是比强度高,在同等强度下,重量仅为传统无机玻璃的50%,因此丙烯酸酯类材料制造的座舱盖比无机玻璃舱盖要薄得多;同时它抗环境作用能力也很突出,在使用多年后,其力学性能和透光性都能基本保持。此外,丙烯酸酯类材料的透光性很好,能透过超过90%的光线。亚克力材料的座舱盖还有一个很大的优点,就是可以在内部镀膜,高科技金属膜是现代座舱隐身的一个基础技术。
但是亚克力座舱盖也有耐磨性差,防护性能比较弱的特点。于是各强国都在探索聚碳酸酯类透明材料和有机、无机玻璃多层混合的高技术座舱盖。但是即便是最新技术的整体式座舱盖,强度也远远不如古老的三片式无机防弹玻璃前风挡。现在的座舱盖最多只考核对撞鸟的防护,而基本不考虑防弹性。海湾战争期间,就有美国战斗机的座舱盖被小口径炮弹直接击穿的事件,虽然概率比较低,但也说明当代的战斗机座舱盖,防弹性能普遍很弱。
二战时期的战斗机的驾驶舱普遍采取外加强框,来增强驾驶舱的结构强度,加强框本身和飞机的骨架材料一致,可以经受很强的气流冲击。而且加强框可以把驾驶舱分隔成小块,每块玻璃可以单独安装。此时的战斗机座舱玻璃的材料,大多数就是防弹强化玻璃。但是无机玻璃很难满足复杂的弧形,无法让战斗机驾驶舱的外形更加流线化,减少空中阻力。要尽量实现流线型,当时最好的办法,就是增加更多的金属框架。但是这样视线又往往不好。二战期间,不论战斗机还是攻击机,都是机炮作战为主,还要兼顾突击海面和地面的目标。这样战斗机无论和其他战斗机作战,还是和地面和海面的防空火力对射,都需要在座舱的金属部分安装一些装甲,保护飞行员外,也需要透明的座舱部分,也具备一定的防弹能力,否则一旦被防空火力正面怼上。将直接击穿座舱玻璃,杀伤飞行员。
因此此时的战斗机,大多采取三片式前风挡,而中间的一片做成椭圆形,周边还有特别的加强框。这块椭圆的风挡,往往是直接一块平面玻璃而不是弧形,是一整块的加厚强化防弹玻璃。厚度普遍在8厘米,有些甚至在10厘米以上,能够抗住3厘米口径以下弹药的直接命中,包括大型鸟类的直接撞击。这等于是一块透明的轻型装甲。这种设计,到今天还有,比如歼八战机的前风挡,至今保留这种形式,也是因为歼八高空高速,需要前风挡的抗压和抗冲击能力比较强。而西方的战机中,已经退役的F14也是这种典型,不过现在西方战机已经基本不见这种造型的前风挡,只有A10等对地攻击机还具备。即使在“前三片”前风挡的时代,战斗机的整体座舱盖,也只有前风挡有一定的防弹能力,侧面和顶面,仍然顶不住哪怕是大口径机枪的直接打击。
无机防弹玻璃有密度大,重量大的问题,不利于飞机本身的减重。从F16开始,西方战斗机出现了完全无框的整体式气泡型座舱。这种座舱显然不能用过去的无机玻璃制造。出现这样的座舱盖,也是现代空战更加注重飞行员对空中态势的全方位观察,因此追求坐姿更高,全向无遮挡;另外,则是因为此时的空战基本已经是靠导弹决定胜负,战斗机直接面对防空炮弹的概率已经很低。纯透明的座舱盖,已经被叫做,座舱盖透明件。当代实际上大多数座舱盖,是采用有机高分子透明材料制作,其实就是我们平时说的“有机玻璃”,英文直翻叫做亚克力材料。
最具代表性的是属丙烯酸酯类透明材料和聚碳酸酯类透明材料。亚克力,又叫PMMA或有机玻璃,化学名称为聚甲基丙烯酸甲酯。丙烯酸酯类的优点是比强度高,在同等强度下,重量仅为传统无机玻璃的50%,因此丙烯酸酯类材料制造的座舱盖比无机玻璃舱盖要薄得多;同时它抗环境作用能力也很突出,在使用多年后,其力学性能和透光性都能基本保持。此外,丙烯酸酯类材料的透光性很好,能透过超过90%的光线。亚克力材料的座舱盖还有一个很大的优点,就是可以在内部镀膜,高科技金属膜是现代座舱隐身的一个基础技术。
但是亚克力座舱盖也有耐磨性差,防护性能比较弱的特点。于是各强国都在探索聚碳酸酯类透明材料和有机、无机玻璃多层混合的高技术座舱盖。但是即便是最新技术的整体式座舱盖,强度也远远不如古老的三片式无机防弹玻璃前风挡。现在的座舱盖最多只考核对撞鸟的防护,而基本不考虑防弹性。海湾战争期间,就有美国战斗机的座舱盖被小口径炮弹直接击穿的事件,虽然概率比较低,但也说明当代的战斗机座舱盖,防弹性能普遍很弱。