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主题:【原创】茗谈-189:九年为期 -- 本嘉明

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家园 【原创】另一个设计方案 -- 有补充

最近一则新闻,红海护航时,德国一艘护卫舰(黑森号?),引导一架舰载直升机,用机枪击落了一架胡塞武装的无人机。

胡塞用的无人机,当然跟伊朗现在提供给俄罗斯的那批,应该是类似的技术水平。这些较大航程、较大战斗部的见证者无人机,给乌克兰后方民生工业部门的防空,带来很大压力。北约正在为乌克兰开发一个系统来压制这类无人机,因为这种无人机用的发动机噪音很大,所以北约搞的系统,就是基于声音来识别和预警。但击落它们的手段依然很少:用防空导弹太昂贵;用机枪击落,算是最节省的,但地面人员的机枪,命中概率很低,基本无效;让直升机追着无人机跑,击落的机会就大很多,反正这类简陋无人机也傻傻地不知道躲。

所以,击落无人机,比较“划算”的办法,就是“空中追击,机枪击落”,能用大型无人机做得到,那最好(也就是我们前几天说的“空中清道夫”)。假设“空中清道夫”是能携带一挺机枪的多轴大疆无人机,那么它比较适合由地面部队(班排)放飞,主要防范FPV无人机对地面小分队或单辆车辆的高速撞击。因为多轴无人机还是太小,能携带的机枪基本是小口径的,所带的弹药也不会多,因此压制的威力,比较贫弱。但实话说,FPV和巡飞弹确实比较可怕,这个办法不一定很有效,因为清道夫无人机的遥控手的视野很有限,不能兼顾四面八方、头顶脚下。

The Russian tank attack failed because of this sneaky weapon

在这里,我设想用一架有人驾驶的“淘宝机”来防范大到见证者、小到FPV的各种敌方自杀无人机,大小通杀。有人驾驶的小飞机,可以装备足够大口径的机枪或航炮,并携带足够多的弹药,在空中滞留足够长的时间,而又不太依赖长长的跑道。

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与以前设想的各款淘宝机不同,这次我们选用的主要动力方案,是涡轴-9。涡轴-9是现用于武直-10上的发动机,因为动力不够强劲,会被涡轴-16替换下来,这样会有一大批换下来的发动机可用。在这里,涡轴-9驱动涵道螺旋桨组(#40),提供向后的推力。

在两个涵道螺旋桨短舱之间的机身尾段,是长长的发动机舱(发动机舱段外壁,用防弹装甲包裹),里面纵向排列了三台发动机,头两台是涡轴-9,最后一台是活塞航发面朝机尾,这三发全部由机背部的进气口供应空气(图中#70)。最尾部这个空间,最容易的方案不是如图所示的装活塞发动机,而是装一台小推力涡喷,但我希望是能装一台宗申C-145活塞发动机+ZP1870三桨叶螺旋桨,这后面会解释。

在主翼翼面上,我们布置有4台升力风扇(#22),由电动机驱动。平飞时由百叶帘(#32)覆盖。

现在我们有三台发动机:2台涡轴-9,1台C-145HT,共2059KW。两台涡轴通过传动轴,把功率输出给涵道螺旋桨组;活塞发动机有自己专用的二叶或三叶螺旋桨。各发动机均配有发电机,可以把全部功率或部分功率用来发电。同时,飞机上布置有电池组。

纯滑跑起飞时,三台发动机可以驱动各自的螺旋桨,产生向后的平飞推力。

短距离起飞,分为几种情况:

一,有较长跑道可用,或者飞机载荷较重时(当运输机用)。此时2台涡轴提供平飞推力,C-145发电,与电池组已存有的电力一起,驱动升力风扇低速转动,使得飞机只需要滑行800米左右的距离,即可抬头离地。

二,仍有中等长度的跑道。此时1台涡轴提供平飞推力,C-145与第二台涡轴共同发电,与电池组已存有的电力一起,驱动升力风扇中速转动。飞机尚需滑行短于650米的距离。

三,只有短跑道。此时活塞发动机提供平飞推力,两台涡轴只发电,与电池组已存有的电力一起,驱动升力风扇高速转动。飞机需要滑行300米左右(根据机身重量和适宜风向,极端条件下100米就够了),类似于F-35B在航母上的短距滑跑起飞。

等飞机升空正常平飞后,C-145不再提供水平推力,而是只发电,给在起飞时已经用尽储能的电池组充电。毕竟充电是个耗时的活儿,至于因为充电用掉几升航空燃油,一落地几秒就能补上。在和平时期这个功能不显眼,因为电池组可以在地面充满电再起飞,但在战时就很重要了,落地整备半小时马上可以再升空,连续作战,一架当两架用。

如果飞机的作战任务要求高速,起飞后一直用足两台涡轴平推,至少飞到巡航速度(550公里/小时)。那么假设是纯滑跑起飞,转场航程可以达到3100公里,作战半径大约900公里;假设是650米滑跑起飞,航程可达2500公里。

留空的时间,则很难计算。因为飞机在一定高度匀速平飞巡逻时,单单使用C-145就足以维持必要的低速度。小功率活塞发动机的油耗很低,此时留空的时间会在7小时以上。在全程使用两台涡轴并做一些激烈的格斗动作的情况下,则只能留空3小时。跟同等功率水平的美国佬机器比,涡轴-9的一个缺点就是略费油,全功率时每台油耗300公斤/小时。

这样,不论在飞行的任何一个阶段,三台发动机都有活干,没有死重。当然,和平时期训练和巡逻时,飞有些科目可以关闭1-2台涡轴,以节约涡轴的大修寿命,这个不能算死重,因为一旦拉响战斗警报了,立刻可以打火启动。

在这个设计中,我完全不考虑垂直起降,那样考虑的话设计和制造成本太大,起降时操控也太危险太复杂,不适用于这架低成本飞机。固定翼飞机只要开始滑跑,水平和垂直方向的各个翼面就提供了舵面效应,飞行员就可以控制好飞机。但产生舵面效应必须有足够的滑行速度,假如在极端情况下只由C-145提供水平推力,这105KW(145马力)的功率,对于至少6吨的一个Vehicle,从零开始提速的能力,那是相当悲催的。解决之道,一是在主翼中外侧挂助推火箭(尽量不要挂在翼根和机腹,因为涵道螺旋桨舱会吞烟);二是加大各翼面面积或者选用较特殊的机翼翼型,但这会影响作战性能。

同样的,因为有升力风扇,飞机的失速速度很低(90公里/小时),低于高速公路上的车速,飞机可以像风筝一样慢慢飘着。这第一,便于追击一些慢速多轴无人机;第二,低空飞行时,高空敌喷气战斗机用雷达俯视扫描时,会过滤掉速度比汽车还慢的运动目标的信号,因此你是隐身的😁。

回到上面的问题,能不能拆掉C-145,换装一台小推力涡喷或者涡扇(比如涡扇-500,或者朱俊强老师研发的单轴紧凑型涡扇发动机)?我认为完全可以,尤其是用朱老师的新发明。假如机背进气口的进气量不够,在机腹再加一个半埋式进气口,专供小涡扇使用即可。因为单轴紧凑型涡扇发动机是个新事物,要在大量、长时间使用中发现所有隐患,以提高可靠性。我们这个平台中有两台已经非常成熟的涡轴-9,新式单轴涡扇发动机即便出了故障,也不影响飞机安全返航。朱老师的这个发明就是用于无人机的,其尺寸和推力应该也适用于此飞机,只是不知道用来发电是否方便。

制造机身时,背部进气道是统一尺寸,但是进气口的大小,出厂后仍然可调,根据装哪两种发动机,对应调整一下即可。

由于主翼上有升力风扇,机翼下最适合装外挂架的位置已经被占用,而且升力风扇工作时飞沙走石,容易损坏机翼下挂着的导弹那娇嫩的导引头。因此飞机的外挂,集中在机腹和机翼翼根,而且主要会挂舱壁比较厚的荚舱(挂反舰导弹的话,要设计为抛出后导弹才会点火)。主翼翼尖则挂近距空空弹。

机鼻的设计,我倾向于比较圆钝一点,因为飞行速度不太高,圆机头便于安装比较大的雷达天线。但这里我选用的是F-5的机头,这个设计中,航炮挪前,布置到机头内,好处是射击时的烟雾离机尾的涡轴发动机很远,烟很容易被吹散;由于三台发动机集中在尾部,一个尖长的机头也有助于配重的前后平衡,以提高操控灵敏度。坏处是机头尖长,起降时的俯视视野不够好,这在船舰甲板上起降时尤其重要;而且留给雷达的空间太窄。好在这两个坏处都不是特别严重。

总结一下,这架飞机(配用C-145活塞航发的话),地勤整备工作量比一架武直要简易很多(没有旋翼和挥舞铰那些破事),适合直接部署到外场;对前线机场的简易跑道有一丢丢长度上的要求,但工兵部队能满足这些要求;单单用来反无人机显然太浪费,作为对地攻击机和侦察机,其他的万金油活计(尤其是空投无人机蜂群),也能沾边;主发动机(涡轴-9)属于废物利用;因为内油量大,改为无人机后,用于海航和海警的九段线执法巡逻(海岛短跑道、多发动机的要求、单开动C-145时可以长时间留空)也合适;跟喷气发动机的飞机比,各发动机油耗不大,红外信号也小,战场生存性稍好。

就是说,海航、海警和陆航的需求量加在一起,订单数目还是可观的,能替代相当一部分直升飞机,全寿命运营上省不少钱。

要说短板,就是速度还是不够快,追打巡航导弹有难度。当然,它的低速性能属于“老天爷赏饭吃”,能舒舒服服与敌无人机同速伴飞,相对静止,咪口农夫山泉润润嗓先,然后套环开炮------这已经是固定翼飞机里独一份儿的绝活了。

作者 对本帖的 补充(1)
家园 【整理】乌克兰的“寻声找先知”战法 -- 补充帖

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Lessons on Low-Cost Deterrence and Drones From Ukraine

从2分钟开始,谈到把手机装在杆子的顶上,链一个麦克风(画面上用的那种),8000部手机联网,在Ipad上看依次报警点连线

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