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1 # 崑崙玉屏風
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2 # 五嶽掩赤城
能量機動理論是美國“瘋子上校”不滿美國空軍混亂的戰鬥機研發思路,所提出的數量化比較戰機空戰優劣性的公式。約翰.伯伊德
其核心是戰鬥機的單位剩餘功率(SEP)概念,認為該數值代表戰鬥機的機動效能水平。並給出公式:單位剩餘功率=(推力-阻力)ⅹ速度/重量。
因為空戰對抗的本質就是能量的對抗,任何一個高負載大機動動作,都要損失能量換取。空戰雙方誰能量高誰可進行機動動作餘地就大。所以空戰本質就是能量高的打能力低的,能量取快的打bb泥濘能量獲取速度慢的。伯伊德的能量機動理論,不過是將這個道理進行數字化量表體現出來。用伯伊德的原話講就是“從根本上來講,空戰中機動佔位的問題其實就是一個能量問題。”
二戰後美國空軍混亂的戰機設計思想之所以讓伯伊德忍不可忍提出這一理論的,針對的就是二戰後美軍混亂的戰鬥機研發思路。雖然美國二戰後航空技術始終勝於蘇聯,但是其技術優勢長期未能轉化為戰場優勢。糾結就在於美國對於戰鬥機設計思路歸於混亂,貪多嚼不爛,不分輕重點。既要航程、又要速度、還要爬升率、航電裝置要先進,對地轟炸也要能幹。再加上戰後各航空公司整體訂單萎縮,競爭激烈,各航空企業為了競爭,只求最驚悚能吸引眼球和吸引力,導致美國在二戰戰鬥機研發上,不是太笨重,就是太奇葩。即使相對成功的F-104也是速度和爬升非常強,但操控效能極爛的“人操火箭”,因為高達38%的墜毀率,讓二戰頭號空戰王牌哈特曼從德國憤而退役以表抗議。
想比較,蘇聯人靈活輕巧的米格機給美軍的威脅越來越大,米格-15與F-86佩刀的雙雄會,米格-19/殲-6在中國國土防空戰中創造的23勝0敗戰績,到越戰時米格-21表現幾乎讓美國空軍絕望,雖然從雙方交換比上美國還是3:1佔據絕對優勢,但是北越空軍飛行員平均訓練時間不超過2個月,米格-21總產量超過2萬架,而美中國產量最高的鬼怪也就6000架,這種易上手性和易生產能力讓美軍一度很絕望。
戰鬥機黑手黨正是這種背景下,伯伊德等一群退役軍官和國防部退役系統分析員們開始串聯起來,掀起一股自下而上的造反運動。他們對美軍裝備進行猛烈的批評和抨擊,這些人最後被冠以“戰鬥機黑手黨”的稱號,而伯伊德就是其中最著名的一個。戰鬥機黑手黨們除了能量機動理論、包線圖、ODAD迴圈理論外,藍軍和假想敵中隊也是他們倡導的。
他們認為,美國國防部已經沉溺在“高技術”和“極度複雜的武器系統”不能自拔了。這些武器非常昂貴以至於美軍只能採購較少的數量。“過於複雜”則使得這些武器難以使用和維護,導致了戰備完好率下降,並減少了戰機出動能力。更糟糕的是,這些複雜的武器裝備在實戰中還不如那些簡單、便宜的武器有戰鬥力。戰鬥機黑手黨們第一個戰績是F-15,就是在他們影響下,大幅度削減空重,刪除不必要的高速度和高空效能,要不然收穫的不過是另一架米格-25。
他們以美國的《空軍》雜誌為主戰場,以國防部專案分析與評估辦公室戰術空中力量分部為大本營。獲得大批基層飛行員認同和聲援,並且他們這種“橫掃一切”、“推倒一切”的敢說敢放瘋子作風,深受媒體和大眾的歡迎。戰鬥機黑手黨的另外一個核心,史賓尼還成為時代雜誌封面人物
而F-16的設計和定型過程中,也正好受“戰鬥機黑手黨”們影響最深的時候,非常好的秉承了伯伊德的“能量機動理論”思想,單發大推力發動機,採用翼身融合、中等展弦比機翼,最佳化高亞音速和跨音速階段的飛行阻力,結構簡單、輕巧,早期型號連火控雷達都不帶,空重只有6.7噸。安全按照伯伊德能量機動理論公式的思路,增加推力,減少阻力,減少空重,獲得更高的SEP,這也是F-16機動效能出色,大獲成功的主要原因。F-16的總設計師希爾哈克是伯伊德的好友,他邀請伯伊德參加“輕型靈巧戰鬥機”的設計討論,並將其能量機動理論“翻譯成”設計引數
但戰鬥機黑手黨們在批評過程中又實際上進入另外一個極端,忽視技術和創新,這也導致其聲勢在90年代開始消退。但歷史總是那麼搞笑和反覆,美軍又似乎染上了技術依賴和求大求全的老毛病,作為單發輕型戰鬥機設計的F-35A空重比F-15C都還重,海軍雙發中型的F/A-18E/F超級大黃蜂空重比F-15E還重。
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3 # 貞觀防務
瘋子少校約翰·伯伊德是一個傳奇人物,這人有著驚人的成就,但是因為作風問題以及美國官僚主義,最終退役時也只是上校。因為他出名的時候是少校,所以“瘋子少校”的綽號就跟了他一輩子。
堪稱美國曆史上最有影響力的飛行員,他提出的《能量機動理論》指導了除F-14以外所有國家的所有四代機以及五代機的設計,他的《航空攻擊研究》和《能量機動理論》標誌著空戰從一門只可意會不可言傳的藝術變成了一門科學。
要指出的是,《能量機動理論》並非專門的著作,而是對約翰伯伊德所做的關於空戰的研究進行彙總的結果。
《能量機動理論》中一個最重要的概念即SEP,(specific excess power),即剩餘單位功率。
SEP = (F - f)* S / M;
其中F為推力,f為阻力,S為速度,M為質量。
概念並不複雜,但是要理解起來是非常困難的,需要相當程度的飛行動力學相關知識。
一直以來,對於戰鬥機來說,速度效能和盤旋效能都是獨立分開的兩個量。但是這兩項效能實際上並非完全獨立的,它們有相當的關聯性,飛機在某一速度段的加速效能就和這一速度段的盤旋效能正相關。
根據“能量格鬥”這一概念我們知道,盤旋效能並不是一架飛機格鬥效能的全部,加速效能帶來的垂直面機動能力也能提高格鬥效能。
也就是說提到戰鬥機的格鬥效能絕對不能單純用盤旋效能概括。
最典型的例子就是BF-109 VS F6F地獄貓。
BF-109雖然盤旋效能不如F6F,但是因為SEP的優勢,實際上BF-109可以透過垂直面機動優勢在格鬥中輕而易舉的戰勝F6F。這個時候,我們無法透過一種科學的方法衡量BF-109與F6F的格鬥效能孰優孰劣,又差多少。而SEP這個概念完美的解決了這個問題。
這是為什麼呢?
我們知道飛機的最大盤旋效能取決於最大升力。在速度固定的情況下,最大升力固定。平飛需要的升力也是固定的。這意味著盤旋效能較好的飛機在大部分速度段內都將擁有更小的平飛攻角,也就是相對低一些的阻力。
這意味著速度慢一些的飛機在包線某一點的左端將可能擁有比速度快一些的飛機更好的加速效能。
最典型的例子就是A6M5C與F6F-5型。它們的功重比相似,但是因為A6M5C的低速升力特性更好,阻力更低,所以低速段加速效能更好。
也就是說《能量機動理論》中SEP的概念統一了戰鬥機格鬥效能的分化標準。
另一方面,SEP的計算非常簡單,這意味著飛機設計人員在原始設計階段就可以對他們設計的戰鬥機的效能有一個很好的預估,設計師們能夠更容易的獲得他們心目中的理想戰鬥機。
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據我的印象,這是一個“混合”概念,是“二次世界大戰”前後期衡量戰機一定程度上的“先進性”指標。其中含有兩個“概念”,——能量機動和角機動,通俗一點的理解就是空戰中戰機“咬住”對手需要消耗的能量,當然這個能量應該是越少越好了。
戰機一般的效能指標含四個方面,速度——當然能達到超音速更棒了、高度——類似於搶佔制高點的能力、火力——載彈量、機動能力——也就是狹義的能量機動理論了。可以看出,能量機動理論就不是一個純粹的戰機發動機輸出功率的大小問題了,其中更多的含義賦予了飛機的科學設計。
“二戰”中著名的戰機首推拉—11(蘇聯)、噴火(英國)、雷電、Mustang、P—80(美國)和日本的零式戰鬥機等,最高航速已經接近於800Km/小時,是噴氣式戰鬥機迅猛發展的時代。
當然,現代戰機除“能量機動理論”,更增添了“隱身”、“超視距”、“抗干擾”、“超音速”等綜合性的功能,是時代發展的象徵。
感謝關注。