踢館 | 發動機推力大小代表一切?警惕這些「數據陷阱」?

2021-02-18 講武堂

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追求學♂問的分割線


問:堂主不是說毛子的發動機十年內崩盤嗎,毛子用「產品30」狠狠打了堂主的嘴。堂主老是說毛子是核武版沙特,稱不上工業國,那它為啥能搞出有工業之花之稱的「產品30」(大毛還沒搞定AL41F就掛了,毛子也吃不到多少四代飛機發動機的老本吧)?堂主能否猜猜這款發動機的性能,技術水準,中俄開發的大客機可否用它的核心機搞民用版渦扇發動機?

 

 

打臉?產品30剛出來,性能到底如何,除了毛子自己誰知道?所以具體談如何很難講。

不過照之前毛子說的是107千牛軍推、176千牛的加力推力(照一貫作風,還很可能有很大水分),這就是典型的大推力但是低性能,這種性能曲線,極有可能是靠加大涵道比、大流量和大加力比來實現大加力推力。

圖:我們都知道,同一款發動機,在保持溫度等參數不變的情況下,涵道比越大推力越大。所以現在商用客機動不動就7、8倍甚至是10倍的涵道比。

圖:但要說明的是,涵道比越大,發動機的高速性能越差,所以只有客機會用這麼大涵道比的渦扇發動機,戰鬥機只能用小涵道比的。F-22強調高速性能,所以其F-119發動機的涵道比比F-100這些三代機的發動機小很多。

和產品30作為對比的是美國的F-119發動機,加力推比只有156千牛,看起來比產品30要小20千牛推力,看起來很弱雞是吧?然而實際人家軍用推力是116千牛,反而比產品30的軍用推力還大。

圖:國內對F-119最大狀態的速度-高度特性推測。四代機要超音速巡航,那就需要發動機在1-2萬米高度、1.5馬赫速度下具有很大的推力。如果只是低速狀態推力大,而高速狀態推力小,那還怎麼超聲速巡航?

實際上產品30這種真細細探究起來,更像是三代發動機的加強版。比如美國的F-110GE132/134系列發動機,它們是在F110發動機基礎上升級的,用在阿聯的F-16E戰鬥轟炸機上,最大可以提供152千牛推力,這還是可以輕鬆使用的模式。當時還搞了個F-110X發動機,推力更大。但是這些都是三代發動機,只是推力大了,高速性能沒法比,加速能力也沒法比。

圖:F-110-GE-129發動機裝F-16時的推力曲線,可見越過一定速度範圍後推力反而下降。F-16這麼多年來從7噸增重到9噸,發動機推力跟著長,就是通過放大涵道比等手段實現的。產品30吹得兇,實際不過如此。

至於做民用,那不就跟CFM56或者說跟我們的渦扇20差不多麼?

 

問:美國目前五代機項目都是洛馬的,格魯曼有B-21,波音也就是三代機項目,四代機估計沒希望了,您覺得美國未來航空工業何去何從,對中國有何借鑑意義?

 

要這麼算的話,從60年代初開始到F-16出世,這段時間美國空軍海軍的戰鬥機生產全是麥克唐納的F-4和F-15啊,這其實比起洛馬的壟斷來說這也差不多了,那之後還不是有洛馬又搞起來了?

戰鬥機、轟炸機之類其實也是相通的,最多就是積累經驗的區別而已。洛馬做F-22之前,上一次賣掉的戰鬥機那是F-104,都是30多年前的事情了(洛馬收購造F-16的通用是冷戰後的事),之後這些年洛馬是靠C-130、C-141這樣的運輸機,還有L1011這樣的客機混日子,根本就沒啥戰鬥機研製經驗,還不是贏了F-22競標?

圖:美國公司研究的鴨翼戰鬥機方案。打算涉足某一行業的軍火公司就得不斷的自己投錢搞預先研究,積累能力,這樣到真正競標時才能有競爭力。這種事情不是靠國家給錢,而是得企業自己有追求,如果企業就像混日子,那它還是死了的好。

實際上跟洛馬競爭的諾斯洛普,在之前也就只有F-5這樣的教練機改戰鬥機的經驗,F-18做出來也被麥克唐納-道格拉斯拿走了,也是個很多年沒做過戰鬥機的企業。

所以這種行業內的所謂特長分工其實都是扯,基礎研究到位了,西飛也一樣可以做戰鬥機,洪都的L-15跟三代戰鬥機也沒啥區別。

下面,讓我們看看飛豹A、運-20、轟-20的總師、603所的唐長虹院士如何說:

 

問:據說B-52在60年代就已經停產,但服役至今,聽說還要延壽再用二、三十年,美帝是怎麼解決零件替換問題的?就靠拆卸除役封存的舊貨,且不說舊飛機有沒有足夠零件可拆,那些東西都是生產幾十年的舊貨好不好,還能用嗎?中國軍隊也有許多停產的重武器,比如59式坦克,又是怎麼解決零件問題呢?

 

因為,B-52壽命實際上還沒到啊……

這種大型低速飛機壽命可以做到三萬小時的,其實你算一下就知道,按照軍機那正常服役的消耗,每年飛個三、四百個小時,三萬小時那得飛接近100年了。

圖:波音707是B-52的同門兄弟,國內從1973年開始引進,1993年首批退役,飛行20年。民航的飛行時間很恐怖的,以2013年民航總局的公報統計為例,在冊運輸飛機日利用率為9.53小時,其中大中飛機的日利用率為9.79小時,小型飛機日利用率為6.60小時。這樣算,20年能飛7萬小時,以前飛的少也得有2、3萬小時。國內引進的麥道82,最長飛行時數11萬小時,不過後期都得當貨機用。

至於零部件,壽命其實是在運轉中消耗的,磨損、應力、高溫、腐蝕都是導致壽命消耗的原因,而拆下來的零件一般都是油封起來不用,這樣實際上它們的壽命基本都不會消耗,只要不是保管不善腐蝕了,儲備幾十上百年都不難。

圖:裝修中的飛機機艙,有大量管線。飛機的飛行壽命是針對結構強度的,不飛就不會損耗。日曆壽命是針對管線電器的,放著不動也會損耗。飛機零備件大多是機械部件,只要封存好就不會損耗。電氣電纜可以換新產品,這也比較容易,電子設備則通過定期更新升級來替換。

美國人還有非常完善的儲備體制,比如說波音707這樣飛機在航空公司退役的時候,美國空軍就去買掉了全世界幾乎全部波音707的庫存備用發動機,來作為B-52的發動機儲備庫,加上一些比較缺的零件臨時高價訂購一批,這樣也就維持了機隊的完善運作。

圖:B-52更換垂尾部件。維護舊飛機時成本曲線是非線性的,它隨著機齡的增長而加速上升。就B-52來說,每架的操作維護費用由1996財年的550萬美元上漲到了2006財年的1360美元。皆為當年美元幣值,未考慮通貨膨脹因素。所以就算能繼續用,美國空軍也有些受不了了,還是要替換的,只是沒錢買新飛機……

圖:當然老裝備總是有備件不足的問題,於是完好率會不斷下降,比如臺灣坦克部隊M47的出動率就很悲催,或者說他們重裝備的出動率大都很悲催,過高裝檢主要靠個人關係借零件和裝備。美國人也一樣,所以三軍不斷提出買F-35替換老舊的三代機。

 

問:前幾天看NAAS,裡面有文章介紹RPG,研發初期那部分提到了巴祖卡。堂主能不能介紹下美國的單兵火箭彈發展或者型號,以及為什麼美國會最終放棄自行發展單兵火箭彈,而用古斯塔夫和反坦克飛彈代替呢?

 

巴祖卡可不是單兵火箭彈,RPG-7也是一樣的,都是要多人使用的。單兵火箭筒是美國後來搞的M72之類的。

巴祖卡開始是60毫米口徑的反坦克火箭筒,因為威力不足,後面又發展了89毫米的超級巴祖卡,都是採用的筒彈分離設計。看兄弟連的就知道,發射前得後面一個兄弟從菊花裡面塞火箭彈進去,還得再插上引信的電線才行。

圖:巴祖卡使用場景。

巴祖卡比較長,攜帶它就很難帶槍做戰術動作了。而單兵火箭一般是筒彈一體的,因為不是專職人員使用,所以長度必須小、筒子比較短、射程也比較近。而且口徑一般都比較小,彈藥重量輕。

圖:美國M72的全備重量只有2.5公斤,還不如RPG-7的火箭彈重量大,口徑也只有66毫米,威力是很可憐的。

圖:攜帶DZJ08單兵火箭筒的步兵,雖然仍然很不方便,但好歹可以人手一發,而且能同時使用其它武器。

這種單兵火箭是針對50到60年代那些只有鋼裝甲、抗破甲彈能力很弱的坦克,所以看著好像還湊合,但是越戰經驗證明,它們打PT-76兩棲坦克這樣的薄皮大餡效果都不好。

而且這種火箭彈往往要幾十米內射擊才能命中坦克這樣的移動目標,危險性太大,因此很快就被淘汰了,活下來的其實主要是打工事而不是坦克。

圖:我軍搞一堆火箭筒,甚至機步班裡都有2名專職火箭筒手,是因為一直在延續以前的老編制。而以前我們窮的要死,武器要啥缺啥,只有人力充沛,於是就拼命搞廉價而危險的火箭筒。

 

問:聽很多人說梅卡瓦步兵坦克很強,火控、裝甲、穿深和我們99,或其他國家的m1a2,貓2比起來如何,強的話強在哪,不足的的地方在哪?

 

梅卡瓦坦克的核心問題,就是在裝甲上。

在均質鋼裝甲+旋轉穩定穿甲彈時代,以色列人利用動力前置設計,有效的提高了裝甲防護水平,車體首上有80毫米左右大傾角裝甲,相當於300毫米以上的垂直鋼裝甲,加上內部還有三層間隔裝甲,防護水平在70年代末來說還是不錯的。

圖:梅卡瓦坦克首上裝甲和內部裝甲結構。

圖:梅卡瓦的吊裝發動機,可見首上裝甲版很薄。

但是到了80年代隨著複合裝甲的出現,這就出大問題了。複合裝甲密度低,單位厚度的防護力其實是弱的,其強防護是靠著因為密度低,所以同等重量下有大厚度來實現的,因此需要很大安裝空間。

而梅卡瓦首裝甲鋼板下面就是發動機和變速箱,根本不可能搞大厚度複合裝甲,只能繼續用鋼裝甲混著。所以實際上幾十年來梅卡瓦的防護水平根本沒啥進步,比起M1這種從400毫米不到的水平增長到800毫米水平的,完全沒法比。

 

圖:梅卡瓦首上裝甲板打開,可見厚度並不大,和現代坦克動輒半米、一米的前裝甲完全不能比。

圖:美國M1A2的首下裝甲,厚度很大,但是重量其實很輕。

面對現代大威力穿甲彈,梅卡瓦的防護基本不行了。在治安戰裡面,他先保乘員的設計還是可以的,有個大尾門至少容易逃生,前面發動機也可以作為間隔裝甲來防禦破甲彈。

圖:打開尾門,將擔架上的士兵收容在車內。梅卡瓦這個兼職運輸車的能力還是很有用的,尤其是在治安戰裡。

至於火控、穿深基本可以參照韓國的K1A1坦克,炮和彈藥水平都差不多,都是美國輸出的。

 

問:堂主啊,有個難題求教。一直想知道西方的扭力彈簧弩炮和我國古代的弓體床弩哪個更厲害(射程和威力),網上為這個都打成一片了,有人說扭力彈簧不如複合的巨弓,也有人說古籍上記載的三弓床弩射程不過和「明代紅夷大炮一炮糜爛數裡」一樣是吹牛的,求解答……

 

射程這個東西其實是要看你怎麼算的。弓箭和火炮的區別就是,哪怕都是較低彈道射擊,弓箭遠一點基本就沒啥用了,而火炮哪怕偏得離譜,也是蹭著就必死無疑,所以兩者射程其實也不是一個概念。

圖:滑膛炮5度仰角時的射程,哪怕是12磅山地榴這樣的小傢伙也有900米,初速201.5米/秒。弓箭的初速一般在50-70米/秒之間,這是由其材料極限決定的,所以拉力再大的床弩也不例外。

你要說三弓床弩射出去極限能飛多遠,那是很正常的,因為確實是很能飛的。要知道單兵弓箭飛四、五百米其實也都是屬於正常,那更不要說初速更快、減速更慢的床弩了,飛到一公裡外是正常的。

圖:大型床弩甚至有要用牛來上弦的,力量自然是很大的。能用人力上弦的其實都不算大。

只是這樣滑翔飛過去的速度已經很慢了,威力那自然也就很小,沒有什麼使用價值。

至於扭力彈簧炮,其實相當於投石機而不是弓弩,只是雙臂投石機而已,原理區別還是很大的。而這玩意到目前都沒被複製成功過,或者說複製出來性能很慘烈,歷史上那些記載估計都是吹牛逼。

圖:羅馬弩炮最前端有兩個轉軸,軸上套著帶支架的轉子,轉子依靠馬尾材料的扭力轉動,帶動弓矢、石塊飛向目標。

圖:現代複製的羅馬弩炮。除非古羅馬人有什麼超級材料已經失傳,否則現代人做不出來的效果,他們更做不出來。現代複製弩炮失敗,足以說明關於他的記載誇大太多,就像明代稱滑膛炮「一炮即出、糜爛數十裡」一樣。

 

 

迷你踢館

 

 

問:有個小白問題想問糖糖,記得很多年前看過飛彈部隊這個電視劇,裡面發射飛彈還要看天氣情況,天氣不好還會發射驅雲彈,這個是為什麼?

 

《飛彈旅長》吧?講二炮的,大氣狀況對飛彈影響還真挺大的,尤其是積雨雲,發射的時候雨雲過厚甚至可能引發雷擊。

 

問:堂主請談談現代常規潛艇(包括AIP)水下巡航速度是多少?網上查閱有說1-2節的,這種速度也太喜感了,如何能及時機動到指定位置?

 

1到2節還是低了點,一般是3到4節航速。至於機動?那就開通氣管,打開柴油機狂飆唄……不過在現代航空反潛面前,這也跟送死差不多了。

圖:蘇聯潛艇的航速比較低,可以開到2節,後期增加到3節。潛艇開到2節也是很難的,因為此時舵效低,所以不容易保持航行穩定。

圖:哥特蘭的AIP可以開到最高6節。

 

問:堂主!抗戰神劇確實可恨,但被家裡的長輩「被看電視」。我看到這些神劇裡面,腳盆雞出現女兵的概率幾乎100%。我想知道14年抗戰過程,這些女鬼子是否真實存在,數量多少,起多大作用?

 

基本沒有,日本女性地位很低的,連野戰醫院護士也是男性居多,只有後方醫院還有各種慰安所才會有女性。

圖:南京日軍野戰醫院,可見護士也是男性。抗日神劇女性多,是因為國內的導演編劇離開多角戀就不會拍戲,必須靠感情戲湊時間。

 

問:中日甲午戰爭和八國聯軍侵華戰爭時期,清軍的武器真的不比列強差,甚至更好,白刃戰也並不是清軍擅長的,在白刃戰中清軍傷亡遠遠大於侵略者。請問堂主這是真的嗎?有什麼證據可以證明或者反駁?

 

這純屬瞎扯……白刃戰其實反而是少見的,因為往往在雙方開始拼刺刀之前,弱勢一方就崩潰了,根本不存在多少較量問題。

 

問:堂主,客機能否使用翼身融合構型,下一代客機的構型應該是怎樣的,會比現有客機提升多少?

 

不知道……下一代客機怎麼樣,說了已經三十年了,波音都出了無數方案,最後還是老老實實的搞787……什麼花活都沒法用上,翼身融合也不例外。

圖:空客的一個方案,將發動機放在機翼根部,採用雙垂尾。

圖:洛克希德·馬丁公司的這個方案採用了菱形機翼設計,兼具前掠翼和後掠翼的優點,而且只有一臺大涵道比發動機。

圖:波音公司的飛翼方案。客機總體布局不僅要考慮自己,還得考慮機場。比如機場航站樓是一定的,常規布局適合的飛翼布局用起來就不行,於是就需要改建,這個成本很高。

 

問:曾見過一位網友說與自己部隊的親屬請教過最大動員部隊人數的問題,親屬告訴他最大數是2000萬,再多就指揮不過來了。不知道這個數字可信不?

 

美國二戰那最大員額都有1200萬了,現在指揮體系發達得多,怎麼可能指揮不了。

 

問:請堂主談一下美國海拉姆的性能吧,尤其是哪些地方值得我們去學習的呢?

 

海拉姆,哈哈哈。用這個名字是因為剛開始說是滾筒的,後來發現滾筒的不好,二代又變成非滾筒了,結果還叫滾筒飛彈,哈哈哈哈……而且一代出來打靶成功率超低,只好拉回去回爐好幾年。也就德國人沒東西裝,不得不早早吃下了。

圖:第一代拉姆飛彈,只有2個控制彈翼,所以必須不斷旋轉以便讓這一對彈翼控制垂直和水平機動。

圖:第二代海拉姆的飛彈,老老實實用了4個控制翼面。

 

問:堂主,請問如果二戰德軍把阿登反擊戰的部隊用到反擊蘇軍,會有什麼樣的戰果,這樣不是更符合「向東頂住蘇聯人,直到盟軍來踢我們的屁股」的戰略嗎?

 

沒啥用,因為那個時間短沒法展開進攻……

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