猛禽是怎样炼成的 F-22前传 YF-22 VS. YF-23 原型飞行载具设计特性_图文

1、 磅 但只要求两家发动机厂两 在EM 口 策中达 提 成 新 约推 力需 求 币 礼要 求 在D . 1 门 介段 1/ 用于 戈持 I A 丫 飞 的 发 动 机 就提 供 35 ( O 石 , 试 ( 和仁 为满 足空军订出的武器搭载需求 , 丫 一 2设仃3个武器舱 , 两侧进气道外侧各设 F 2 行所有关键功能的操作 座舱 景则是 山丙烯 酸聚介物 层压制成的单 式无 框透明件 , 由 一 后方与机 身绞接 , 井利用 一 根液仄制动杆开 Z 丁二 了 JI个可容纳 l I M 一 枚A 9的小型武器舱 , 机腹中 线则有l个可容纳月 枚标准型A 工 一 M 120的大型武 器舱, 若

2、改川弹翼缩小的改进型A & 一20 即 M l( J后的A M 一 OC , 则可在大型武器舱中容纳 I ! Z 6枚 力 旋后两下厂百采取 了不同做 法 普 惠只 在 1其 地 肠试验 用 灼针 ! 1 发 动 机 上 改换 了新 ( ;加 十 大风拍 . 脸 证 砂 有 返到 35 洲 O石 住力约 的 刹 能力 但供两种 原型士 州吏用 的丫1 19 发动 机 Y F一 22的航 电系统 采目J 通4移介处理 器 m m o n I teq rd t d P ro :e sso C IP 蚝 , Co n e 书念 也就足以单一 招合的硬件 与软件, 来支持所 仍 沿 周 旧 的

3、 小 尺 寸风 确设 什 , 买 际推 力仍 是 3 000 ( 磅级 : 而( H 则注 食了在地 山试 脸 中验证 了 虽然丫 一 2 只是试验 用机体 , 但 座舱 仪 F 2 表板仍采用了类似作战川机体的布置 , 仪表 有的信号处理 数据处那 数字输入/输出 . 以及数据 储存等功 能 , 这 个架构足基一 空军 F 先前在P vd e 即 l r日划中所发展的航电架构概 e 一 修 改 后的X F价 12( 胜至 5 ( 丁 可 ,飞 川磅推 力外 , 也 版土方安装 了2卖 6英 寸 6英 寸的主 要多功 工 能显 示器(Pr皿盯 y M F D , 下 方则安装了3具 月 英寸

4、/ 6 英寸次要多功能显示器 ( e co n d d ry 5 M F D 此外仪表板右 卜 方还可视 匕 试验课 行 卜 箭 , 安装第3具采用阴极射线管的主要 的; 要 提示 器, 用一 显示原型机机毋的大气资料感 J几 测探 管的资料1 值得 一 提的是 , 丫 一 2 的座 F 2 舱显示完全未使用传统的指针式仪表 除第3 上 主要显示器 为C R 丁 逛 类型 外 , 其 余5 具主要与次要显示器 都采用触控式主动 矩 阵LC D 显示器 播 状态 以示 其中主要 去 l !示器负责提供 妞 行试验 显 示 设 垂直 与水平状 次 显示 替试飞用的什12 ( 换 折均大型风峭, 理

5、论上 史 开可 达到 35 叫( 矛 为 石推 但 由 于丫 亏并 未作此 要 求 , 故 仍 标记 为3( 一 ( 川磅级 打 力 : 念 , 以及联合整不 & 袖厂 电工作小组 ( A W G 制定 I J 的新 # 航电系统规格 标准 , 包括 : 丁 代 行 接 L J总线 测试一 维护总线 , L父 及山Inte l 8 09 60 32 位R S C 处理器驱动的数据处理组件等 I 这套 由休斯公 司承包的通用处现 器 (C l引 , 构 成 了丫 一 2 航 电 系 统 的 核 心 处 理 F 2 丫 一 2 采用邻接在座舱 两侧的固定几何 F 2 式 双后掠余 切* 缩

6、l日 u d l一 e p t/R d m p 厂 (D sw 的 C 盯e 进老 道 , S 叹 t & 的进 气导价可完全遮挡发 动机正面 , 避免入射雷达波 # 射发动机风扇 乳 叶片 而进 仁 道吸入的多余z & , 可通过设 流 在进气 l 目污板的排气树 川出 ; 辅助进气门 则设于这些溢流稍 的前方 丫 一 2 的二维喷嘴 可提供 士20 度的俯仰 F 2 矢量推力 , 喷嘴的矢嗜角是由飞控 计算机通 过发动机的个权数字发动机补制 系统陌A D E C 进行控制 , 发动机喷嘴截面积与矢员角的调 万 分别由 一 告, 对液压致动器独立操控 Y F 一 2 的油箱可

7、通过机找钝 元 生系统 2 产 旧B IG G 引产尘的氮2 见 提供必要的防燃 防爆 需求 , 少 祥中加油 日则没于座舱背后的机身中 拦 #线 至于辅助动力单 元则足由S 匕 d s rd n d n t 涡轮 机公 司 提 供 另 外 两架 丫 一 2 都 采 用 麦 F 2 道研制的A C E S H 零 一 零弹射椅 , 并通过机载 制氧系统旧BO G 引提供飞行员需要的氧气 大气资料探针 单元 , 与 其搭配 的 是包 含石载 贝管 理系统 ( e :h l e M d n d q e m e n t s y ste m V M S v el 名义下 的各次系统控制组件 , 包括

8、匕 i算机 总 控 # 线控 制 器 ( us co n t ll r 左/右 发动 机控 制 b ro e 计算机 H UD 铭合找 以次系统控 制器 大气数据 系统转换器 燃 以及 内存检 测的 显示 一在 匕 料管理系统 卜 号 针 行试验 中 , 其 中1具 一要 显示器(通常是右 仁 仁 方那 一 R 丁可替换成颤振激励系统盯 t e 丁 具C u l e X ltd t! n 或螺 旋解出伞的控制 而板 至于 C 次要 显示器则被 用于显示各次系统状态 燃 油 挂载 的恃理 显示 . 以及通信/导航/识别 仪表 板 卜方还 有 一套广 角抬 头 显示 器 旧 U D , 至于操控则

9、采用 了侧置式操纵杆的 手洲节流阀 与操纵杆旧O 丁 引界 A 面, 可 比飞 行员双干无须离开操纵杆与 冷流阀, 就能执 次要 多功能显示器 主要多功能显示器 乡 东 任务显, 处J 几 里器 , 这此系统 均通过 M I 一丁一 L 5 D 巧53B 总 线 彼此 链 接 为执行 匕 行测试任 务的需要 , Y F 一 2 机 2 毋安装了 一 介飞测专用的大气数据探 管 与高 加速度转换器 , 用于测鳅 自 丁 流 eest edm 与静 压, 通过这套系统得到的指示空速 度 爬升率 在座舱仪表右上万的C R 丁1 二 几 另外丫 一 2扫 仁 安装 J 近50 上 F 2 L 还 L加

10、速度 高 攻角与测渭角等数据 , 都 .!示 ( N工 C 系统 的操作眼示 计 260个应变规( strdln 己loe 与15个姿态 飞 平嵌式的静压 口 显示机头 大气 数据探针数据用的C R丁 . Y 一 的大气数据 系统传感器配置 , 这样 的传 感器在机 头左右两侧各有一套 , 照片中 . Y 一 的座舱仪表布置 , 含2 个主要多功能显示器 3 个次要多功能显示器与1个显示 F 2 F 2 机头大气数据探针数据用的CR T 另外还可见到该机采用 了类似F一 的侧置式操纵杆 6 1 还可注意到丫 一 视野极佳 的单 片无框式座舱 罩 F 2 74 一 1 海陆 雕 鳃 l % !

11、日 一 虹 # !刊 日? !n # ? 仁H L % y l & 瓦区 ( 这张风 洞模 型照片非常清楚地呈现了丫 2 的武器舱配置, 包括机腹中线可容纳4 枚标准型A IM一 0 的主武器舱 , 以及 两侧进气道外侧各 !个可容纳1 枚A M 一 F一 12 9的小型武器舱 为执行飞行测试任务 的需要 . 丫 卜22的机鼻安装有大气数据探管 , 机上还安装 了近5 具加速度计 26 个应变规 与1 个姿态传感器, 这 些仪器获得 的数 据, 与经由电气信号 0 0 5 155 3B 总线 日 摄影机所取得的数据 , 可借遥测数据数据链传送回地面控制站, 供后续 分析使用 (右 图

12、D u . . 传感洲 . 这此 仪 据获得的数据 . 与经山电全 讯甲子 5 3巴乙线 5 侧 数扣数据竹 j J . 们控 制站 , 供 后 续分 析 使用 : -引 地 日 摄影机 , 以及月 J 几 D 个川 打1 这副V 型尾翼可提供俯 仰 偏 航 #护丧 丫转 摄武器释脸l I 自陷m m 摄缓 J l I l 勺 州毛 汀秒可撷取2 6 张 训所取l 的数据 . 可借加密 与J 助日 I j l 少 密的遥 轴的稳定与控制 月 _俯视投 影的 前 缘 :千 角J 变都 # 1几 同即砚 度, J书 # 人I勺 翼扭 0 以利 i 冲安袋在机尾两端 , 在高攻 角 卜 壁斤机失 可

13、J #少少 勺 魂 侧产生的涡流 , 保持 完整的控 制能 力 含了 舱 与武器舱 的前机 身 J坷 卜含了 歹 J两 座 以发动机舱及喷嘴的后机 身. 均以 牡杂曲向 构吧 , 引 大的姜形主翼 平滑地 融为 一 体 舱; 则为较传统的两片式没计 八 V 珍s C C 抽p s t 1 e 诺斯 洛普YF一 23 丫 一3 采川 肖查l F 2 ( 独特的前后对称菱型 仁 , 前缘!补 角 #孙了 翼 : 缘前掠角都是弓 夏几主呢 j 0 i 缘带了 川刊 处 潍呢 . 沂缘则含有面积非常 大的. 魂 , 襟别呢 , :!据 厂榷个后缘9 0 % 的 民度 俐 l 赵特写 足外 倾5 度 帕

14、勺 ( d e 工 t 丁d vd or 可 时兼作水 平尾翼与垂 !# 尾呢的个 巾力 卜 式V 吧尾翼 , 称作万向升 降舵 Co 1u.n ATF 的通用 整合处 理器 模块 概念 F 2 Y 一 与丫 2 3 的航电系统架构 , 都是基于美国三军联合整合航电工作小组( I W G 一 JA 在1 9 88 一1 9 8 9年间发布的通用航电基线I (C A B IIB IB 标准 在过去的战机上 , 每个航电次系统都有自身独立的运算处理与储存装置 , 然后再通 过总线与主任务计算机及其他系统连接 而J A W G 则试图以单一的整合模块来同时满足 I 不同次系统的运算 储存与传输需求.

15、 I J A W G 制定 的通用 模块是一 种6 英寸 x 6 英寸 x 0 .5英 寸的机 板 , 利 用一系 列分别 用 于提供数字数据处理 矢量处理 总线控制 总体内存 数字/模拟转换等功能的机板模 块 , 就能满 足执 行所有一 般功能的需要 , 而特殊 功能则通 过对可程 序化硬件 设计对应 的 软件 来执行 此外所有模块 也都采用 了共通 的V H S C 芯 片组 , 并含有 自我检 测(B T 功能 而这 些 I I 模块板卡再安插到液冷式机箱背板的插槽上 , 每片模块都可独立更换 , 整个机箱与模块 板卡的构造 , 与今日的刀锋式服务器颇为类似. 以一2 为例 , 该机就安

16、装了两部通用处 2 理器 机箱 , 其 内一共安 插了超过 10 0 片通用模 块 , 19 9 0 年当 时每 片模块板 卡的成本约 为 3认0 0 0美元 , 大量生产后预期可 降到 10 0 0 0美元 . 藉由前述方式 , J A W G 的通用航电架构可 实现 # I 基本 组件 # # 系统功 能 % 与 机 体配 置l 等三 个层次 的通用与整 合 , 从而得 到降低 生产 管 理成本 , 以及改善 维护性等 效益 . 首先是 基本 组件 层级 的整合 , 所有通 用模 块都 是 由一 系列 通用 的V 日s C 芯 片组构 I 成 ; 其次是运 算/储存/传 输功能的整合 ,

17、借 O p 软件 搭配一系列 共通模块 板卡硬 件 , 便 能执 行 雷达 电 战 通信/导 航/识 别 系统控 制 等次 系统 所需 要的信 号处 理 数据 处 理 数字输 入/输 出与数据储存 等功能 二 最后是机 体配置空 间的整 合 , 所有通用模 块板卡 酬 # . , : 黑 .盘 岔 忠: 瓷 忿 一, ! 口 口 口 口 O Q 皿.哑 M 叫ul F翻 御 . . . 口 O 一 川 F! ! , 一 一 乏 祖公 心 拼 多一 一 减十 温 翻 嘿 喇 叮 一 力 卜 一 川 # l ! 抽 荟 f腼 州 力 f 门 . M u 场m 耐比R 创巨 瓮 j夔呵 一同安装到液

18、冷式整合机 箱的背板插槽上 . 曰 翻 七% 币 伪 m 如 r .(i I N , S州 饰 C而扮 川 . e七 O 通用整合航 电架构图解. 在最基础 的组 件层次上 , 为一 系列以v 卜 I 芯 片组构成 的基 本功能组件 , 然后由这些组 件 ! C S 组成 不同功 能的通用模块板 卡, 最后 所有通 用模 块板卡 再 都借共通规格的插槽 , 安装在同一个液冷式机箱中 , 不但简化了机体航电舱的配置 , 也 便于管理 维 护与升级. 通用 整合航 电架构图解. 在最基础 的组件层 次上 , 为一 系列以V 日 C 芯片组构 成的 I S 基本功 能组件 , 然后 由这 些组件组成

19、不 同功能 的通用模块 板卡 , 最 后所有通 用模块板 卡 再一同安装到液 冷式整 合机箱的背板插槽上 O 正在安插 整合航 电通 用处理 器板 卡的工程师 , 通过执行不 同软件的相同通用处 理器板卡, 即可满足盯 F所有机载次 系统的运算需求 75 与丫 一 F 22相似 , YF一 23亦采用以光纤缆线连接的数字飞控 系统 匕 机结构 同样主要由金属材料制成 , 其中有高达35% . Y 一 的三视线图 F 2 3 的比例是钦合金 , 另外还应用了近25% 的复合材料 , 如连同 两个发动机舱 上 盖在内后机身上表面蒙皮 , 就是一整片由石 墨复合材料制成的1 英尺 吃英尺曲面蒙皮结构

20、 0 YF一 23的前 只点式起落架可承受每秒 1 0叹的降落冲击 , 其 中鼻轮是向前收入机身 , 主轮 则是 向后收 入机身 , 三个起落 架舱门均为单川# 式 为节省成本 , YF一 23原型机的前起落架是 直接取用 自F一 15的前起落架 , 主起落架则取自F A 一 / 旧的主起 落架 , 但略有简化 , 少了一段向外转折的机构 丫 23并未设仪任何传统的气动力减速板 , 而采用类似 F一 B一 2轰炸机以主翼后缘控制面充当减速板 的设计 , Y F一 23可将 主翼后缘外 侧的副翼向上打 , 内侧的襟副翼则向下打 , 以在 降落或飞行 中发挥减速的效用 , 从而省去额外 设置减速板

21、带 来的重量 诺斯洛普的pA V 原型机只在 机腹 中线 配置l个 大型武 器 舱 , 其深度足可容纳4 枚弹翼未修改的标准型A 工 一 M 120 这样 的携弹能力与空军需求有相当的差距 , 因此诺斯洛普在FSD提 案中建议将鼠产型F 一 3的机身延长2 5 英尺 , 以便在原来的大 2 型武器舱前方再增设仪1 个可容纳2枚A M 一 I 9的小型武器舱 , 搭 配在大型武 器舱 改用弹翼缩小 的新 型A M 一 0 , 如此便 可将 I 12 F 一 总携弹量提高到符合空军需求的8枚 23 某些资料指称 , 丫 一 的主武 器舱挂 架采用了较传统的 F 23 抛射机制 , 先利用升降式佳架

22、将飞弹伸展到舱外 , 置于武器 远离, 位于主翼下方的进气 口为固定几何式的倒置梯形设计 , 进气 口离机翼 前缘有一段距离, 因而可将主翼前缘充作进气道二重震波系统中的第一重 , 另外两侧主翼上表面内侧各有一个 辅助进气门 至于边界层气流则可通过进 气口上唇板的多孔结构板吸附排出 , 排气槽位于进气 口后方的机身上表面 凭借这种进气口设计 , YF 一 可省略边界层隔板的配置 , 有助于减轻结构重 23 量, 同时也降低了又 S 与阻力 C 舱外的气流之中, 然后再点燃抛射用火药(或燃气产生器 匕 将 弹推离挂 架 相 比之下 , 丫 22的发射架 本身就是 F一 ! 种液压 致动的机械式弹

23、射器, 在挂架伸展过程中可赋j 子架 上飞 弹 ! 个初始弹射速度 , 让飞弹抛 出武器舱 , 无须使用抛 射火药 丫 一3的 %伸展到舱外一点火抛射 方式 , 可避免飞弹下落穿 F 2 越机身表面高速 气流时 , 运动轨迹发生异变的可能 , 但也必 从进气口开始 , 丫 23的进气导管逐渐向内 F一 向上弯 曲形成 了S型进气 YF一 23的二维喷嘴设 道 , 再与发动机舱连接 . 可完全遮挡发动机的正前方 喷嘴后方还有一段由耐热材料制成的排气槽 计颇为类似B一 2轰炸机 , 喷嘴并未设置于机尾最末端 , 而是设于后机身上方, 这组喷嘴属于单膨胀斜面喷嘴 (si e Expdnsl 又 p

24、Nozzl sER N ngl on dm e厂 类型 , 由外露的可动 上唇板 , 与下方 延伸到机尾的固定式排气槽板形成一个固定斜面 丫 23原型机上的喷嘴排气槽, 是由艾利森( hs n F一 l A o 公司开发以扩散键结 钦合金层板制成的Ldm i oy高效率冷却层板 , 蚀刻在钦合金层板 内的孔道可引 l 须在机构重量与占用舱内容积上付出代价 丫 一 3 1号机安装了2 具普 惠提供的Y F I! 一 W 一 发动 F 2 9 P 旧O 机 , 2 号机则安装2 具G E 的Y F 2 O 一 E 一0 1 G 1 两个发动机舱彼此 . 丫 一 的进气 口没有设置一般 的边 界层分

25、隔板 , 而 是依 靠上唇 口的多孔结 F 23 构来吸除边界层, 然后通过上机身表面的排气门泄出 . 丫 2 3井 没有设置传统 的减速板 , 而是让 主翼后缘的副翼与襟 副翼分别向上 一 要 的阻力发挥减速效果 下打 , 形成 需 76 海陆空天 惯性世界 N R R 与 二 1 N E R T R L T 尼 仁 H N .L , l & 口 卜 一 压 温 一便 % 简朴 了许多 , 只安 装了2具多功能显 角H 口 , 且 主要组件 都足取 自 D 山 于诺斯 洛 户 未因空军 取消 逆 向推 示 器与具厂# 钊卜 力需 求 而重 新 没计机尾 与发 动机舱 , 囚此 丫 一

26、 3 的发动机舱比实l F 2 坏需要还 大 卜 , 号(内 F一 ! SE的现成零件 , 以便节省成本 , 仪表板基 本配置构 烈也沿用了F一 的前座配胃 , 而 15E 部保留 了原来预定留给逆 向推力相关装汽的 一未重新安排仪表布局 H U D 下 方安装有 l 具用 空间, 显得有些大 而无当 不过诺斯洛 汗会 一 干摄影 机与数据纪录器用的飞 行测试显 示面 在用于FSD 提案的优先系统概念( PSC # 户 一板 方知 修正这些设计 , 预期吊产型的F=23将会有 . 停放于地 面的Y 一 , 该pAV原型机仅在机腹 中线设 F 2 3 置一 个大型弹舱 ( 图为开启状态 , 只能

27、容纳4枚标准 本 型A M 一 0 , 尚不 能满 足美 国空军 对携弹 量 的基本要 12 求 故 诺斯团队在 SD提 案中建议拉长机 头 并在这个 大型弹舱前方增设 1个用于携带A IM一 的小型弹舱 , 借以 9 增加携弹能力 至干 操 纵 杆 则 为 传 统 的 中 置式 , 另外 也 一采用了麦道的A CES H零一 零弹射椅 母 个更紧致的机尾构形 丫 一 3 的航电系统 核心 是U n y l 公 , 月 F 2 s s 的 3 2 位通用处理 元素模块(G e n e 丁 P 盯p o e l a s Pr e s no El m en c o s l e t G 尸 E , 采 用 可安 插了 P 5片 模块板 长 的机箱 , 机 !:设有两个彼此远离 内含冗余备份功能的处理器机箱 , 可提 高系 统的可靠性与生存性 比起拥有多达创 工 多功能 显示器 , 日 _大 以引进大尺寸L C