制造抗过载能力高达15到20个G的无人僚机的难度有多大?
2022-11-08 00:06:10
瀚海狼山(匈奴狼山)多次提到,由于摆脱了人类飞行员最大抗过载能力不能超过9个G的限制,对6代机的先进无人僚机,包括最终升级成7代机的机体结构来说,必然会最终强化到15个G甚至20个G,这样才能飞出超凡脱俗的超级过载机动,不论是空战提前占位还是摆脱对手的导弹攻击,对比现有的所有有人驾驶的战斗机,都会有一次本质性的巨大飞跃。不过对此有人却表示:把一架三十吨以上的大型飞行物的综合抗过载强度全面提升到15个G甚至20个G,是否是当前的人类的航空技术所能够做到?毕竟到目前还没有听说过谁家的飞机的机体结构强度能达到10个G以上,更不用说到20个G了。当今大多数大型客机包括100吨级以上的轰炸机与运输机,全机抗过载能力能到2.5个G,
就已经算基本达标;即使军用大型飞机也很少有超过3个G的全机抗过载要求。至于所有战斗机的全球最高抗过载标准就是9个G;甚至部分型号,比如采用吊挂发动机的苏27系列,长期最大抗过载能力仅仅8.5个G,这方面对比同代的F15,结构强度还明显更弱一些。这些说法都没有错。但是不要忽略了现有不同类型的飞机的最大抗过载标准,仅仅是过去100年人类航空飞行经验的总结,是现有标准;但是却未必适合未来的、全新的100年。首先来说,大飞机包括大客机、运输机和轰炸机,结构抗过载能力能到2.5个G就达标,主要在于大飞机的结构尺寸都比较大,机身主梁和机翼主梁的延伸变形幅度也都比较大。在现有的材料技术之下,能做到2.5个G到3个G已经基本到了主受力材料的韧性极限。
如果再继续强化,那么就必然导致大飞机主体金属骨架的全面超重;一些目前用铝镁合金的非主梁材料,就必须用钢材或钛合金;甚至一些铝合金的螺栓铆钉等也必须换成钢制部件。这样成出来的大飞机,强度会超过3个G,但是自重也大大超标了。即使能飞起来,也会明显增大油耗降低航程。而大飞机本身原则上就不需要做全机翻滚等高G动作,大部分时间能够安全平飞到目的地即可。这就导致几乎所有的大飞机在设计完成,甚至是制造出原型机以后,都要做地面静力试验。如果发现结构强度过大,还要人为的弱化结构并减重。因此大飞机都不会超过3个G。而战斗机则是因为人本身。身体素质再好的飞行员,持续9G过载超过20秒,都有性命之虞。因此有人战斗机机体结构的上限,
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设定在9个G。但是当前很多并不罕见的人造飞行物,最大过载是远远超过9个G的。比如普通的炮弹,在发射出膛的瞬间,最大过载可以超过1万个G。而目前机动能力最强的格斗型空空导弹,最大过载也已经接近60G。炮弹能到1万G还影响不大,在于炮弹本身几乎一个实心的厚金属外壳飞行体。而空空导弹则一般有弹翼加喷气发动机。因此下一代的无人战斗机,即使不跟炮弹比过载,那么也应该至少达到最强格斗导弹极限过载的三分之一才是新目标。因此20G是需要在10年之后,才制造这类超级战机上必须达到的。实际上目前的材料和制造技术,首先达到15个G的标准并不难。比如从F22开始,第5代战斗机就普遍用钛合金制造主框架,并且很多机体的结构大件,都是一次性整体成型的。
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而到了F35,又有一个制造升级,这就是机体和机翼主体一体成型,而不再像以前一样,通过一系列的螺栓把主翼与机体2次连接。仅仅这2项材料和工艺的改进,就让F22A具备主框架过载达到12个G的潜力。在F22A过去几次失控高度不高的坠机中,就会发现飞机拍到了地面上,但是其机身结构仍然比较完整,这就是采用新材料与新工艺的特殊成果。如果换成传统工艺的三代机,同样高度摔下来,机身早就整体拍碎了。当然F22A并不能全机强度到12个G,整体要求仍然是9个G;只不过其机体主结构的强度已经提前大大超标。由此可见,如果全机整体全部用钛合金,机身机翼融合一体成型,蒙皮不再用铆钉而整体敷设,所有可活动气动面缩小尺寸改为强力全动,强化内部油箱油路的整体强度,
增强发动机与主框的连接;那么这种全新的30吨级无人僚机,完全可以做到最大抗过载能力15到18个G;再进一步升级,则可以到20G,已经达到7代机的强度要求!
就已经算基本达标;即使军用大型飞机也很少有超过3个G的全机抗过载要求。至于所有战斗机的全球最高抗过载标准就是9个G;甚至部分型号,比如采用吊挂发动机的苏27系列,长期最大抗过载能力仅仅8.5个G,这方面对比同代的F15,结构强度还明显更弱一些。这些说法都没有错。但是不要忽略了现有不同类型的飞机的最大抗过载标准,仅仅是过去100年人类航空飞行经验的总结,是现有标准;但是却未必适合未来的、全新的100年。首先来说,大飞机包括大客机、运输机和轰炸机,结构抗过载能力能到2.5个G就达标,主要在于大飞机的结构尺寸都比较大,机身主梁和机翼主梁的延伸变形幅度也都比较大。在现有的材料技术之下,能做到2.5个G到3个G已经基本到了主受力材料的韧性极限。
如果再继续强化,那么就必然导致大飞机主体金属骨架的全面超重;一些目前用铝镁合金的非主梁材料,就必须用钢材或钛合金;甚至一些铝合金的螺栓铆钉等也必须换成钢制部件。这样成出来的大飞机,强度会超过3个G,但是自重也大大超标了。即使能飞起来,也会明显增大油耗降低航程。而大飞机本身原则上就不需要做全机翻滚等高G动作,大部分时间能够安全平飞到目的地即可。这就导致几乎所有的大飞机在设计完成,甚至是制造出原型机以后,都要做地面静力试验。如果发现结构强度过大,还要人为的弱化结构并减重。因此大飞机都不会超过3个G。而战斗机则是因为人本身。身体素质再好的飞行员,持续9G过载超过20秒,都有性命之虞。因此有人战斗机机体结构的上限,
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设定在9个G。但是当前很多并不罕见的人造飞行物,最大过载是远远超过9个G的。比如普通的炮弹,在发射出膛的瞬间,最大过载可以超过1万个G。而目前机动能力最强的格斗型空空导弹,最大过载也已经接近60G。炮弹能到1万G还影响不大,在于炮弹本身几乎一个实心的厚金属外壳飞行体。而空空导弹则一般有弹翼加喷气发动机。因此下一代的无人战斗机,即使不跟炮弹比过载,那么也应该至少达到最强格斗导弹极限过载的三分之一才是新目标。因此20G是需要在10年之后,才制造这类超级战机上必须达到的。实际上目前的材料和制造技术,首先达到15个G的标准并不难。比如从F22开始,第5代战斗机就普遍用钛合金制造主框架,并且很多机体的结构大件,都是一次性整体成型的。
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而到了F35,又有一个制造升级,这就是机体和机翼主体一体成型,而不再像以前一样,通过一系列的螺栓把主翼与机体2次连接。仅仅这2项材料和工艺的改进,就让F22A具备主框架过载达到12个G的潜力。在F22A过去几次失控高度不高的坠机中,就会发现飞机拍到了地面上,但是其机身结构仍然比较完整,这就是采用新材料与新工艺的特殊成果。如果换成传统工艺的三代机,同样高度摔下来,机身早就整体拍碎了。当然F22A并不能全机强度到12个G,整体要求仍然是9个G;只不过其机体主结构的强度已经提前大大超标。由此可见,如果全机整体全部用钛合金,机身机翼融合一体成型,蒙皮不再用铆钉而整体敷设,所有可活动气动面缩小尺寸改为强力全动,强化内部油箱油路的整体强度,
增强发动机与主框的连接;那么这种全新的30吨级无人僚机,完全可以做到最大抗过载能力15到18个G;再进一步升级,则可以到20G,已经达到7代机的强度要求!