揭秘F35战斗机空中悬停技术 | 附3个原理shiping

迈克尔贝 2023-12-19 03:02

F-35闪电II是一款由美国洛克希德·马丁公司设计生产的单座单发多用途战斗机,主要用于前线支援、目标轰炸和防空截击等多种任务。2011年7月14日,首架F-35A正式交付美国空军服役。

F-35战斗机01F-35属于具有隐身设计的第五代战斗机,作战半径超过1,000千米,具备有限的类超音速巡航能力美国空军、海军和海军陆战队总共将装备2,443架,取代F-16系列、A-10攻击机、F/A-18系列等。

5B后部尾喷管的一个动作模拟。

F-35战斗机在推力损失仅有2%-3%的情况下,将尾喷管3-5微米中波波段的红外辐射强度减弱了80%-90%,同时使红外辐射波瓣的宽度变窄,减小了红外制导空空导弹的可攻击区,导致来袭导弹的脱靶率增大

F-35战斗机配置有”分散式孔径系统”,环绕飞机前后上下装设了6个红外线感应装置,即时提供驾驶员接近己方的飞行体数据F-35驾驶员配戴的嵌入显示幕的头盔,可以从分散式孔径系统中搜集到全方位的目标数据

分散式孔径系统为飞行员提供全向昼/夜视景早期的F-35B设计重量比项目预期的重量超出3000磅,导致飞机的推重比下降,使该机型在航程、速度、机动性等各项指标均不合格洛克希德·马丁公司为了解决“过重”而导致推重比下降的问题,缩薄了机身蒙皮,缩小了武器仓与垂尾,内部管线配置,重新设计了机翼构造与航电系统等,终于缩减了2205磅的重量。

F-35的头盔显示器系统(HMDS)是光电系统和飞行员头部位置跟踪装置的组合,它将为飞行员显示关键的飞行状态数据、任务信息、威胁和安全状态信息,同时为飞行员引导机载武器和传感器(如雷达和EOTS)指向所关注的区域;或发出视觉提示,告诉飞行员应该关注的区域。

F-35战机的头盔显示器系统普惠公司研制的F135发动机为F-35战斗机提供动力,F-35可以在没有使用加力燃烧室的情况下,以1.2马赫的速度飞行150英里F135是第二款(雷达)隐形加力喷气发动机F-35战机的最高速度超过1.6马赫,最大起飞重量为60,000磅(27,000千克)。

普惠F135发动机F-35B配备了由罗尔斯罗伊斯开发的升降系统该升降系统由升降风扇、驱动轴、两个滚柱和“三轴承旋转模块”(3BSM)组成3BSM是推力矢量喷嘴,允许主发动机排气在飞机尾部向下偏转升力风扇靠近飞机前部,使用两个反向旋转的叶片提供平衡推力。

普惠F135发动机配备罗罗升降系统F-35战斗机发展出3种主要的衍生版本,包括采用传统跑道起降的F-35A,短距离起飞/垂直起降机种F-35B,与作为航母舰载机的F-35C只有F-35B才算是垂直起降型,但相对于传统的战斗机,即使是A型和C型的起降距离都算短距离起降。

02F35战斗机能垂直起降的是F35B型,为了实现垂直起降,采用了发动机喷管向下偏转的模式,再加上升力风扇和调姿喷管来提供足够的升力。

F-35B空中悬停F-35B进行垂直起降的过程相对比较缓慢,这可以被看作是一个进行缓慢动态变化的“悬停”过程,如果F-35B做不到空中短暂的悬停,也就不可能实现垂直起降。

F-35B(推力向量)垂直起降动力解剖图F-35B战斗机一共有四个喷口机身中轴线上的两个喷口提供主要升力(约91%),机翼下方的两个喷口提供较小推力,用于平衡以及姿态调整尾喷口喷出的是高温燃气,其他三个喷口喷出的都是冷空气。

F-35B发动机的主喷口向下偏折了90度,提供了竖直

F-35B尾喷口偏折

F-35B悬停时尾喷管蠕动过程F-35B两侧机翼下方的小喷口,是从发动机的低压压气机

F-35B悬停垂直降落F-35B座舱后部有个竖直圆筒形的物体叫升力风扇。升力风扇自身不能产生动力,它需要一根长长的传动轴连接到主发动机上,由主发动机的低压涡轮带动。

F-35B机背的升力风扇和辅助进气口平飞时,升力风扇与主发动机脱开不工作,主发动机仅用来提供平飞时的向后推力当垂直起降时,升力风扇上方和下方的盖板打开,离合器将升力风扇与传动轴连接起来,主发动机的低压涡轮功率直接传递到升力风扇上,驱动升力风扇旋转,从风扇上方的进气口吸取空气并喷向下方,提供升力。

F-35B复杂的动力系统直径1.27米的升力风扇是由风扇、涵道、D形喷管、联轴器、作动装置以及伺服系统组成,升力风扇有着超过40度的前后偏转角在发动机正常工作的状态下,可以将机体上方的空气垂直向下喷出,喷气流量高达230kg/s,从而提供高达90000牛的升力,再加上发动机口下喷,使得悬停时的总推力达到175300牛。

F-35B的升力风扇升力风扇底部有一个VseoB喷管,能对升力风扇产生的升力进行矢量调节,这个组件被整合进飞机结构中,能承受结构载荷,这样做的目的是节省重量,要知道实现短距起飞垂直降落的一个关键因素就是:发动机产生的垂直升力要大于飞机重量。

F-35B在不到3秒的时间里,就能把尾喷管15700磅的水平推力矢量偏转成垂直向下,使总升力达到39000磅,F-35B的垂直升力几乎相当于欧洲台风战机的全加力推力这惊人的推力矢量能力是普惠公司专为F-35B的推进系统开发的。

红外摄影机拍摄F-35B悬停状态F35支持垂直起降这其中涉及了很多的技术,我国的战斗机也不差,只是在发动机方面还略有逊色,很期待国产战斗机的优异表现。

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