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1 # 航空君
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2 # 利刃號
戰鬥機的速度越高對其機體堅固性要求越高,這是早已經被公認的事實。舉個例子說明一下,鼎鼎大名的“俯衝轟炸理論”在轟炸機近乎垂直的俯衝轟炸過程中速度會提高到水平飛行的2倍以上,因此德國這種轟炸理論創始人“烏德特”空軍上將一直致力於尋找強度足夠的機型,空軍司令赫爾曼-格林甚至不惜挪用空軍公款為他購買兩架“寇蒂斯-鷹”式戰鬥機,這是當時世界上最堅固的機型。
而最後服役於閃電戰的JU-87“斯圖卡”俯衝轟炸機就是當時德國空軍最堅固的機型,機身強度甚至比BF-109還要大得多,因此說需要在高速狀態下飛行的飛機都需要更強機身,而為了增加機身強度需要更加厚實的機身部件相應的重量也會增加,這是因為飛機速度越快阻力越大對機身的破壞也就越大,沒有高強度、大重量的機身很容易自動解體小日本在試飛零式戰機時就出現過強度不夠導致空中解體的事故。
而高機動性也需要戰鬥機承受重力與風速的雙重撕扯,尤其是提供升力的機翼部分需要更高的強度,美國沒能趕上二戰的F-8F“雄貓”戰鬥機就出現過因高機動性嚴重過載,導致機翼翼尖折斷的事故這還是在亞音速狀態下的機動動作,如果換做是處於超音速過載機動狀態情況下,估計雄貓那樣的機型就會粉身碎骨了,因此F22不僅機身氣動外形有利於隱身化,它的內部加強部件在三代機當中也是很少見的,這是為了保證超音速過載機動下的機身強度。即便如此超音速飛行之後F-22表面吸波材料經常被強風颳掉,如下圖:
打個比方,戰鬥機做盤旋機動的時候,從簡單的物理原理就可以算出,超音速時的速度必然比亞音速時候大,則戰鬥機機體受到的離心力,向心力及推力分力,必然是比亞音速時要大。所以超音速機動性的要求的提高,當然會對戰鬥機結構重量有影響,但也未必有太大影響。
戰鬥機機動效能是個非常複雜的問題,直接和氣動外形設計,發動機推力和效能,飛控軟體等各個方面有千絲萬縷的關係。而且需要對現有的各個系統做出一個精妙的平衡,才能是戰鬥機效能最最佳化。對於美國來說,即使其在發動機,氣動外形上已經是全球領先,但戰鬥機的機動性依然受到了成本和隱身要求的幾重製約。對於成本,不可能為了達到效能而不計成本使用新材料新科技,導致無法採購足夠的數量,無法形成戰鬥力。這方面F-22和黑鳥都是現成的例子。
而隱身要求也是很多時候會和其它要求相矛盾,如F-117,就是氣動外形和隱身效能在當時科技條件下折中調合的平衡方案。雖然被命名為戰鬥機的F字頭,但為了達到切實有效的隱身效能,採用怪異的多面體外形,犧牲了很多飛行效能,只能作為攻擊機使用。
所以超音速機動能力也是一樣,需要和亞音速機動效能,隱身效能,作戰使用等等各種要求作出平衡。以現有的空戰條件來看,超音速機動效能只能是穩步提高,難以在現有科技條件下像亞音速機動效能一樣有跨躍式的提升。但超音速機動性對新式戰鬥機來說是種提升自身效能優勢非常有效的手段,一定會在成本、效能各項效能折中後依然較前一代戰鬥機有較大提升。
另外一種制約超音速機動性提高的因素就是飛行員,訓練有素的飛行員能抵抗9G過載,這差不多也是人類極限。在超音速這樣的大速度下繼續提高機動效能,結構重量是一方面,飛行員承受能力也會達到極限,制約進一步提高。