中国航空工业如何从世界三流一步步走向世界一流;国产“海翼”号水下滑翔机刷新世界纪录

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楼主 2021-04-04 08:11:44
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中国航空工业如何从世界三流一步步走向世界一流

飞机是上个世纪以来最伟大的发明,莱特兄弟的飞行者一号,首飞的时候,留空距离30米不到,但是宣告了一个新时代的来临,但是可以克服地形的限制在空间高速穿插自由翱翔这个特点,让任何别的发明直接暗淡无光,坦克还是军舰都完全出局,所以飞机出现20年不到,全世界各大强国,只要有条件都争相抢购飞机,要么买要么造。

百年以来,飞机不断发展,现代先进飞机可以运载百多吨货物,飞跃世界最高的山峰,跨越世界最大的海洋,轻松的穿越地形的阻隔,超越气候的影响,从海平面到30公里高空,从0到3000公里时速,不同型号的飞机在翱翔。普通的产品,经过100多年,大多垂垂老矣,不堪入目,而飞机仍然青春常在,真是一个巨大的奇迹,在21世纪初美国军方做科研发展规划的时候,美国军方仍然把飞机作为一个最最优先发展的方向,不断加大投资力度,引进各种高新科技,推出各种新型号飞机,占领市场,保证霸权。

A380可以将500乘客和行李运到10000公里的远方,时间就是10多小时,世界离了飞机,真的很不转

飞机长盛不衰的理由有很多,比如飞的快快,飞的高,而其中一个重要的理由就是,除了飞机以外世界上没有另外一种武器可以轻松跨越地形的障碍,风雨黑夜等等不利气候的干扰,随时随地可以从任何一个方向对敌人发起进攻,相比之下,陆地上的坦克车辆,极端依赖于道路,路断了过不去,路上多个大坑也不行,多个大石头也不行还不用说山地沙漠丛林沼泽等等,即使道路情况比较好,速度也飙不起来,大多就是50-60最高的往往也不过100,而海军的军舰和潜艇,速度更慢,最大速度大多就是50多公里每小时,而且受制于气候非常严重,只能在水面上获得,速度和机动性差距飞机几十倍。

航空事业,我国其实起步并不晚,最早的飞行先驱冯如,和莱特兄弟前后脚,曾经多次创造飞行世界记录,但是好景不长,冯如在一次飞行表演中牺牲后,中国航空的好运也到此为止,之后就是日本人几十年的狂轰滥炸,直到二战结束,俗话说,树欲静而风不停,很快朝鲜战争就来了,我国在苏联援助的米格15战斗机支持下,拿到了一定的制空权,其中也多次爆击了美国的B29轰炸机,使得志愿军从鸭绿江边一直打到了38线,取得了辉煌的成就。

在朝鲜替苏联挡刀,在此之后,苏联对我国表示感谢,几乎把全套工业体系低价输出到我国,这就是我国建国初期的156个重大引进项目,其中就有航空工业,尤其是沈阳飞机制造厂,米格17 米格19米格21的生产线。

当然中国设计师也不甘寂寞,从引进苏联飞机生产线的同时也开始了自主研发之路,歼教1喷气教练机,第一次打破苏联机头进气的格局,但是因为莫名其妙的原因,放弃了,自主在雅克18教练机上大步改进的初教六却大获成功,生产了56年迄今为止仍未停产,总数高达3000架,飞机机动性好,操纵性好,安全可靠,号称飞不死。

初教6,中国最好的初级教练机,号称飞不死,这个飞机的成功让新中国的设计师有了极大信心

在1960年代我国设计师在教练机上极其舒服的成功了,同时也展开了对战斗机进行冲刺,和美国F5A类似布局两侧进气前途无量的东风104,还没有完事就疯狂升级到东风107,速度从1.4马赫升级到1.8马赫,以此同时由于大跃进的影响,不自量力推出了双25飞机东风113(升限25公里,速度2.5马赫,这个疯狂的指标,现在都有点勉强),都因为过于好高骛远而失败,加上同时沈阳飞机厂制造歼6战斗机300架批量报废,造成严重浪费,最终新机项目全部停下,在制飞机全线停产整段。

经过几年的休整,我国航空工业1962年又引进了米格21飞机,国产后叫歼7战斗机,经过一段时间的使用,空军飞行员觉得飞机加速快机动性好,唯一不足就是航程太短,爬升有点不够快,航电设备差,由于当时已经和苏联断绝了关系,最终只好依靠自己研发飞机,经过4年的努力,沈阳飞机研究所推出了歼7魔改,单发变双发的歼8,推比从歼7的0.7大大增加到0.9+,爬升和机动性有了很大的好转,但是美中不足的是由于缺乏经验,飞机做的比较长,造成比较大的惯性交感问题,操纵性严重恶化,超音速推力有足够的剩余,但是操纵限制极大,实际上高速性能发挥不出来,这个也体现出来我们设计师经验严重匮乏,而且论证和计算实验做的极其不充分,这个问题一直延续了30年之久,直到歼10战斗机出现。

歼8战斗机的出现是中国第一次设计战斗机的尝试,由于经验过于缺乏,设计太急躁,问题太多,归于失败

歼7魔改歼8战斗机总体气动操纵设计失败,我国战斗机设计师并没有气馁,吸取经验教训继续发起冲击,在自己研发的抬式飞机基础上吸取西方鸭式布局的飞机的特点,推出了歼10战斗机,歼10战斗机飞控先进,机动性好,背后还有一整套美国三代机的设计规范,比如:损伤容限,破损安全等结构完整性大纲,而且极其强调飞机的可靠性和维修性,这就把我国过去歼7,歼8战斗机是要求大大提升了一代,寿命从1千多点升级到4-5千小时,而且飞机飞过载高达9g,比之前的歼7 7g大了不少,而且在9g高机动有几百次的寿命,这是一个破天荒的进步,从这个角度来说,一个歼10可以轻松虐歼7和歼8战斗机,最最喜人的是,通过歼10战斗机项目,我国完全掌握了了战斗机的电传飞控技术,这是一个无比巨大的成就。

在歼10研制的1980-90年代,我国从欧美得到了一些三代机航电的技术,比如1553总线技术和ANAPG66雷达样机,也经过自己的努力攻克了脉冲多普勒雷达的难关,在2000年后定型国产1471和神鹰雷达,配合霹雳11和霹雳12导弹,这是中国空军战斗机首次具有中距拦射和下视下射能力,基本具备了西方1990年代的能力。

歼10战斗机让中国第一次完全掌握了三代机的设计制造技术,全方位和国际接轨,设计规范和水平完全相当

但是我国歼10战斗机,2004年才开始批量,脉冲多普勒雷达和中距主动雷达制导导弹(业内叫:不管弹),这个喜悦还没有多久,2005年就传来一个坏消息,美国F22战斗机批量生产,而且坏消息还不止一个,2006年F35战斗机首飞,这么两座大山压在中国设计师的头上,非常沉重,众所周知,隐身战斗机拥有对于非隐身战斗机绝对的秒杀横扫能力,不及时推出我国的隐身战斗机,我国的空军战斗机将成一堆废铁,毫无还手之力。

在美国从1990年开始上马F22,1996年开始做JSF联合攻击战斗机的时候,出于显摆,各种先进技术肆无忌惮的通过网络报刊,杂志到处发飙,各种细节到处曝光,俗称车模,能露的都露了,这也是苏联解体后,美国一家独大自信狂妄的一种很自然态度。

F22在美国一家独大的形势下到处曝光亮相,各种技术细节和高清图片满天飞

最终我国航空专家指定了航电设备紧跟F35,机动性能紧跟F22,虽然由于发动机的拖累,飞机性能暂时达不到F22的指标,但是关键的隐身,和有源相控阵雷达,光电设备,信息作战能力,都尽量和美国F35逼近,而飞机机动性比F35好不少,实际上形成了对F35一定的压制能力。

歼20战斗机,2008年竞标成功,2011年1月11日首飞,这创造了一个史无前例的记录,当然这个也和引进欧美技术有关,波音和空客飞机采用数字化设计,而我国厂家也和他们有合作,这个数字化设计技术就从欧美渗透到我国,数字化设计的威力就是,设计制造周期减半,设计制造差错减小9成,而飞机的精度几乎提高一个等级。

F35为了国际合作,信息全方位公开,尤其航电和制造技术,也让中国设计师有了很好学习的机会

在加上我国在航空电子技术海量投资,也攻克了有源相控阵雷达技术和隐身涂料技术,即使在发动机使用俄罗斯三代机战斗机发动机基础上,歼20仍然在主要作战方向做到了极佳的隐身,和F22战斗机类似,加上飞机设计经过优化,飞机超音速阻力很小,在垃圾发动机的推动下,也能做速度稍低的超音速巡航,而且持续时间很长,几乎不受限,而美国F22超巡时候,发动机就能维持半小时,外加超大容量油箱,实际上对于美国的加油机和预警机构成了严重的威胁,也对美国的地面和海上雷达构成了挑战。

实际上F22由于原始设计过于追求空战性能,飞机内油比较少,而且发动机追求高速性能,比较耗油,就造成比较短腿而歼20战斗机由于发动机落后和国产导弹武器落后,就提出了超量的油量和超大的弹仓,最终造了一个大家伙,美国人认为这不是战斗机,这是战斗机轰炸机,机身太长腿太长,长的离谱,不过很好用。

歼20战斗机吸取了F22的机动性和设计细节,外加F35的航电设备,使用自己优势的鸭式布局实现了赶超

最近年航空武器加大投入,我国研发的霹雳15导弹,在霹雳12导弹的基础上换了新型双脉冲发动机,外加高抛弹道,实际上可以在150+甚至200公里对敌人预警机加油机发动攻击,由于飞机具备超音速巡航和隐身优势,被预警机发现后很短时间内就可以射出导弹,然后高速摆脱,敌人追击不及,这使得美国开始想办法,研发隐身加油机,下一步估计要研发无人预警机了。

最近传来一些比较糟糕的消息,由于中国军工科技发展太快,外国产品俗称见光死,欧美各大展台,几乎要直接挂牌:谢绝中国人参观拍照!谢绝中国人拿宣传资料!(大水)

来源:大水来


6329米!国产“海翼”号水下滑翔机刷新世界纪录

新年伊始,滑翔机“火了”!不过,这个滑翔机并非我们想象中的能在空中翱翔,它特指会在水下“飞”的水下滑翔机。习主席在2018年新年贺词中,对我国科技创新与重大工程建设进行了总结,其中就提到我国自主研发的“海翼”号深海滑翔机。“海翼”号深海滑翔机曾在马里亚纳海沟成功完成大深度下潜观测任务,最大下潜深度达到6329米,一举刷新了水下滑翔机最大下潜深度的世界纪录。

作为一种新型水下机器人,水下滑翔机是一种具备大范围、大深度运动能力的深海监测平台。在深海探寻“龙宫”之时,水下滑翔机主要利用净浮力和姿态角调整获得前进的动力,具备能源消耗小、作业时间长、航行距离远、投放与回收简单等诸多优势。美国国防部曾表示将持续加大水下滑翔机研发力度,以保证美国海军的水下作战优势。一个属于水下滑翔机的时代已悄然而至。

通过浮力变化实现“水下翱翔”

水下滑翔机前进路径

暗无天日的深海,沟壑交错的海底,难以捉摸的暗流,严酷的海洋水文条件给水下作业带来诸多风险和挑战——深海监测目前依旧是一道未解的谜题。

传统海洋观测,高度依赖固定系泊设备和海面船只,飞机与卫星也只能在海面观测时“搭把手”。如今,一种可在高危环境下执行高风险任务的机器人悄然诞生,这种可在水下“飞”的“深海精灵”,就是水下滑翔机。

顾名思义,水下滑翔机借鉴了航空领域滑翔机的经验,以浮力作为推进动力,通过浮力变化实现水下“翱翔”。水下滑翔机具备了在深海中长时间连续工作的能力,并且在滑行过程中自身消耗能量低,是可持续的深海观测平台。

不用螺旋桨在水下怎么“飞”?原来,“深海精灵”还有一个“小肚子”,可以通过控制“肚子”大小来改变自身浮力,进而实现在海水中的运动。通常,水下滑翔机浮力引擎外部都装有一个气囊。当下潜到预定深度完成任务后,水下滑翔机就会将机体携带的液压油压入气囊中,随着气囊的膨胀,滑翔机的密度会逐渐低于海水密度,进而实现上浮。当需要前后运动时,“海翼”号配备的可前后移动电池就能大显身手。下潜时,“海翼”号的电池会自动前移,前部的“翅膀”会产生向前的推力,上浮时“海翼”号电池自动后移,这样就可在不断的下潜上浮过程中实现折线前进。

1995年8月,美国海军战略司令部提出“先进水下无人舰队”构想。为顺应这一发展趋势,世界各国纷纷开展了类型多样、用途广泛的水下机器人研究,其中就包括水下滑翔机。目前,美国、法国、日本、加拿大等国的水下滑翔机已形成多种型号,在体系结构和性能上各有所长,部分型号已经实现了产品化。

美国自上个世纪90年代起就开始进行水下滑翔机的研究,目前已成功研制出多种型号的产品。金枪鱼机器人技术公司研制的“喷射滑翔者”水下滑翔机,使用一组电池就可连续部署超过6个月。为充分提高水下滑翔机的运动速度和浅海部署能力,美国海军研究办公室在“水下自主计划”需求下,资助ANT公司先后向美国海军交付了18套水下滑翔机,还增加了水雷探测、障碍规避和防范蛙人等功能。

“大闹龙宫”还需几多“魔法”

“海翼”号水下滑翔机

圆圆的头,前部长着一对“翅膀”,筒状修长的身体,后面拖着长长的天线尾巴,水下滑翔机的外貌大致如此。随着相关技术的发展,看似“呆萌”的水下滑翔机早已集成了壳体、浮力机构、控制、传感器、水声通信、导航及发射回收等诸多技术。毕竟,要想在深海“大闹龙宫”,还必须要有自己的独特“魔法”。

水下滑翔机动辄在几千米深的水下活动,那可真是“压力山大”。为避免被压成“馅饼”,水下滑翔机必须使用轻便耐压的特殊抗压材料。我国研制的“海翼”号7000米级水下滑翔机还采用了由轻质碳纤维材料制成的外壳,不仅穿上了“铁布衫”,还成功“瘦身”,为携带更多电池提供了空间。同时,为保证潜得更深、跑得更远,还必须进行相应的减阻设计。通过独特的前缘设计,水下滑翔机有效减少了阻力,进一步提升了续航时间。

水下滑翔机动不动就在海里“跑”,一不小心“跑丢了”怎么办?别怕,水下滑翔机装备了通信与导航定位设施,通过姿态控制把天线最大限度抬离水面,并与卫星等终端建立稳定通信,源源不断地传输位置、姿态、状态和采集到的各类海洋特征数据。

此外,水下滑翔机的发射方式包括水面平台发射、通过吊臂和特殊发射装置发射、通过甲板安装的固定轨道发射等多种方式,使用后也可通过固定式导轨、吊臂、回收笼以及人工方式收回。

不可或缺的水中“多面手”

进行海上测试的“海翼”号水下滑翔机

强对抗、快节奏、非线性的信息化海上战争,对侦察监视、指挥决策、火力打击等诸多环节提出了更高要求,水下战场空间“无人化”已成为大势所趋。水下滑翔机能源消耗小、作业时间长、航行距离远、投放与回收简单,可重复使用及大量投放,在未来的“水下暗战”中将发挥重要作用,是未来水下军事对抗不可或缺的“多面手”。

海洋环境监测平台。水下滑翔机最大的特点,就是能在特定作战区域持久存在并进行监听。通过配备收集关键数据的传感器,水下滑翔机可对海洋温度、密度、深度、潮汐、海流等进行长时间、大范围的测量,不仅提供科学、可靠的水文数据,更能精确掌握水下声音传播特性,为水下作战提供情报和信息支撑。同时,由于水下滑翔机体积小、重量轻、可控性好,可由多个水下滑翔机组成大规模水声观测阵列,与其它海洋环境探测手段“强强联手”,构建完备的海洋环境探测体系。

水声侦察机动尖兵。水下滑翔机具备长航时、高隐蔽性特性,可将其部署在港口、海峡和出海口,对潜艇、水雷、蛙人等目标进行隐蔽侦察和预警探测,为反潜作战提供早期预警信息,构建起水声侦察网络。美国尤其重视水下滑翔机在水声侦察中的应用,通过美国海军研究院资助的“自主海洋采样网”项目先后开展了一系列海洋水声探测试验。未来,还可通过水下滑翔机的“内部接力”对目标实施不间断长时间跟踪,构建起完备的水声侦察预警网络,锻造出低成本的水下反潜巡逻编队。

水下通信网络节点。水下滑翔机搭载有水声通信、无线通信和卫星通信等多种通信设备,可作为通信网络节点实施中继通信,或将成为“海基物联网”的重要组成部分。美国海军在其《无人潜航器主计划》中,明确提出把水下滑翔机作为通信和导航的网络节点。在航行时,水下滑翔机可通过水声通信与其他滑翔机、潜艇及水面舰艇实时传递信息;处于水面状态时,它也可以通过卫星通信将信息传送至岸基中心和高空长航时无人机,有效遂行联合反水雷、反潜作战等多样化军事任务。

来源:《解放军报》2月2日第11版


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