以现在最先进的战斗机做垂直爬升有多大难度?

作者&投稿:衅响 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
目前能垂直爬升的飞机有几种~

只要飞机的推重比(也就是发动机最大推力与飞机重量的比值)大于1,飞机就可以垂直爬升。

所有第三代战斗机,比如苏-27、F-15、F-16等等,还有一部分第2代战斗机,推重比都大于1,也就是发动机推力大于本身重量,无须依靠机翼的升力,就可以垂直向上爬升。

客机和军用运输机,还有绝大多数轰炸机和攻击机,推重比都小于1,要靠机翼产生升力才能爬升,所以当垂直向上、机翼不产生升力时,是不能爬升的。

国产J11B与美国F/A-22EMD的差距~

也可以看作是SU-27对F22的差距~


F/A-22EMD猛禽战斗机部分性能:
机全长:18.9米
机全高: 5.08米
翼展宽:13.56米
翼面积:78.03平方米
空重:16000公斤(最新推估)
全备起飞:≥35000公斤
内载燃油:14375L(这是根据F119发动机的耗油量结合F22的航程估算的)
搭载弹量:2270公斤(全内载)
搭载弹量:≥9000公斤(含外挂,一说可达12tons)
机身材料重量比:42%钛合金,23%复合材料,15%铝合金,20%其它
升限:18288米
可控迎角机动:超过正负60度
实际超音速巡航速度:1.72马赫(超过YF22指标15%)
最大速度:2.0马赫
加速能力:54秒(超过YF22指标2%)
海平面爬升率:355米/秒
最大G限:-3G/+9G(人体正常操作限度)
瞬间盘旋角速率:30度/秒
加速能力:(自200节加速至1马赫)小于30秒
美国F22采用了比美国F117A的分段模拟后合成隐身设计更先进、更全面和精确的设计技术。
美国F22正面雷达反射率为0.0065平方米(俄制苏27正面反射为10平方米)
F22侧面雷达反射率为2~3平方米,仅为苏27侧面雷达反射率的1/100。
F22同样使用了先进的红外隐身技术,通过喷流冷却矩形喷口,垂尾、平尾、尾撑向后延伸,可遮蔽发动机喷口的红外线辐射,蒙皮采用波音公司的TopCOAT红外抑制涂料,有效降低了超音速巡航时产生的红外辐射。F119发动机也才有了红外抑制措施,在推力下降2%-3%的情况下就能将红外辐射强度下降80%,可使红外辐射波瓣宽度变窄,有效缩小了红外制导导弹的可攻击范围。
优于F22采用了新式隐身设计,使得雷达波散射中心和红外辐射中心改变,使得敌方的雷达制导导弹和红外制导导弹脱靶量增加,此外F22也装备了新式智能红外诱饵弹,和先进拖拽式雷达诱饵弹。
洛马工程师声称,F-22的隐形性能将能使其安全接近S-300级防空单位至约24-25公里左右的距离,但是如果使用JDAM的话,其能攻击S-300的有效距离也差不多就是如此(所以美军目前才在积极开发能自F/A-22弹舱发射,射程从400-600公里至1000-1850公里不等的高低配巡航导弹)
澳大利亚国防部的评估:
俄制NO11相控阵雷达(SU-35/SU-37/SU-47的雷达配备)能侦测的最大距离/R-77空对空导弹寻标器(AGAT9B-1103M / 9B134能追踪到的最大距离 / R-77寻标器能锁定的最大距离
F15/SU27 (正面RCS: 5-10m2): 180-200KM / 70-80KM / 15-20KM
F/A-18 C (正面RCS: 1-2m2) : 140-165KM / 45-55KM / 10-15KM
RAFALE B/C (正面RCS: 0.5m2): 90-95KM / 25-35KM / 8-10KM
F/A-18 E/F (正面RCS: 0.1m2): 75-85KM / 20-25KM / 7-8KM
F-22A (正面RCS : 0.01m2以下): 15-18KM / 5-6KM / 1-2KM
美国F22战斗机除了采用隐身和抑制红外辐射的方法隐身外,还采用了先进的电磁波射频管理抑制技术,FA-22的射频管理技术使敌方不要指望截获F22的雷达波束来探测它的存在,因为如果不采用先进的电磁波射频管理抑制技术将反而更容易被敌方发现。
FA-22采用先进的APG-77有源相控阵雷达,美国APG-77雷达除了传统的雷达功能外,还集成了情报侦查、电子干扰、通信等功能,并支持无源定位探测能力。APG-77雷达的扫描速度极快,减小了被敌方截获和识别的概率,同时符合美军低可截获(LPI)要求。APG-77采用的低可截获技术包括根据目标探测需要控制发射功率,伪装码扩谱等。
APG-77雷达还具有非合作目标识别能力(NCTR),可不通过容易被截获的敌我识别问答装置对远方目标进行识别分类。非合作目标识别能力(NCTR)原理是,依靠APG-77雷达的逆向合成孔径技术的极高分辨率(达到30厘米)对远方迎头飞行的战斗机的发动机转动叶片的回波进行分析处理,计算远方战斗机的发动机的叶片数量和转速进行敌我识别。
另外,美国F22战斗机还采用了综合电子战系统中的ALR-94雷达警告接收机与先进的APG-77雷达配合实现了荫蔽接敌能力。ALR-94雷达警告接收机可探测范围可达460公里、360度全方位探测。能为为APG77雷达提供185公里距离内的目标位置指示。在ALR-94雷达警告接收机的指示下,APG-77雷达可采用2*2度针状波束对指向的目标进行扫描,提高了搜索效率外,还使得敌方几乎无法截获F22的雷达信号,ALR-94雷达警告接收机还可直接向AIM-120空对空导弹实时输入目标数据,同时通过APG-77雷达的针状波束对指向为导弹提供目标距离和速度参数。从而实现隐身进行打击能力,这就技术被美军称为“窄波束交错搜索与跟踪”技术(NBILST)。ALR-94雷达警告接收机也可以为反辐射导弹提供目标指示。
FA-22还采用传感器孔径综合设计,机上布置的20多个电磁天线就能完成原来第三代F15战斗机上60多个天线才能完成的功能。
F22采用了敌方无法截获的激光综合飞行数据链,能实现16机编队协调作战。可分为4个4机编队作战。每个小队都能实现信息共享。
机载雷达:AN/APG-77主动数组雷达
GaAs T/R单元数:1500 --2200单元
最大输出功率:≥15千瓦
侦测距离(最大距离):400公里--460公里
侦测距离(一般战机):240公里
空对空侦测距离(对雷达反射率为1平方米的目标而言):
在隐形模式下:192公里 LPI标准--美军低可截获标准
在非隐形模式下:260-270公里
UHR分辨率模式下:可获致距离160公里目标物高达30厘米级分辨率雷达影像
最多可同步追踪100个目标
简单举例:如果在没有预警机或者地面引导预警支援的情况下,可以选择16机编队其中2架F22雷达开机,其他F22保持静默,发现敌方目标后,前方2个编队发射AIM120导弹发动超视距攻击后机动脱离,后续4机编队接替进行中段制导,以此形成轮流攻击、制导,实现强大的超视距攻击能力。事实上,隐身超视距攻击的空战战术不只这种简单的描述,根据战场要求还有非常多的战术选择。
F22过失速机动与超音速巡航能力:
美国F22相对于以前的战斗机,最大的突破就是其过失速机动与实战环境下的超音速巡航能力了。
超音速巡航指得是飞机速度超过1.4马赫以上,并持续飞行30分钟以上的飞行能力,美国F22战斗机不开加力,实际巡航速度高达1.72马赫。这主要得益于其出色的低阻气动外形、武器内置、和大推力小涵道比的F119发动机。
F22先进的气动外形和机体结构,使它具有大幅度的放静宽稳定度,具有非常优秀的可持续超音速飞行能力,而在亚音速飞行时F22具有高度的纵向静不稳定度,据有关评估可达35%(中国J8主动控制验证机为4%,美国F-16/俄国Su27为5%)和中立稳定度水平。
过失速机动(PSM)指得是飞机在失速状态下仍然可以进行可控的机动能力。美国F22的过失速机动能力源于其先进的气动布局、矢量推力控制能力、可靠的大推力发动机和飞行控制系统控制律。使F22在空战的近距格斗中可以迅速改变机头指向,转换敌我态势。
F22在正负60度的超大迎角状态下进行翻滚时,机头指向可瞬间改变速率达到90度/秒;在正负40度大迎角飞行下还能进行360度横滚,在正负20度迎角下的翻滚速率有50度/秒,提高到100度/秒。F22的电传控制系统还能实现多种直接力控制机动模式,改善了飞机对地攻击时瞄准的精度,减小了飞行员的疲劳,提高了低空飞行品质。
F22的超音速巡航使它具有快速外推拦截线、快速接敌,快速占位,大幅增加导弹攻击区域、快速脱离战场,摆脱攻击的能力。计算机模拟计算,F22的空战效能比在跨音速下提高了200%,超视距空战效能提高500%。在战场上F22的可控制区域面积比现役第三代战斗机扩大11倍。
英国方面的计算机仿真则显示: 在和Su-35/37等级的对手交锋时, F-22的的获胜机率高达91%, 换算成交换比的话则高达10.2:1。
完善的隐身能力使得F22能轻易识别锁定空中目标,并在50至80公里(使用AIM-120C/D)乃至100至200公里(使用AADRM)的距离外朝他国敌机发动视距外攻击时,敌国战机的雷达却难以在20至30公里距离外有效锁定猛禽;至于在红外线隐形方面,目前仅知道有洛马工程师曾声称:其表现较猛禽战机的雷达隐形性"不惶多让"。
F22和F-15与F-16等上代战机相较,其超越群伦的实战高速飞行性能与超音速机动性使得同样的空对空导弹在其手中,有效射程可望延伸50-100%,并使敌方AAM/SAM的有效迎击距离缩短25-75%。
依照猛禽中队飞行员说法,近来其已经与空军F-15和F-16比试过多次,而截至目前,尚未有任何一架F-15或F-16找到在被猛禽"击落"前,先行发现猛禽战机存在的方法;在过去一年来,猛禽战机和F-15C间的多次空中仿真较量,取得104:0之压倒性综合仿真战果,其中包括那次"以一敌五,三分解决"的经典传奇.在和F-16间的典型仿真测试中,通常是以一对猛禽战机对抗6-8架F-16战隼,在隐形与1.5马赫级超音速巡航功能下,战斗的结局几乎总是一面倒。F-22在开战后4-5分钟内将所有茫然不知的F-16机群全数屠杀。
据说在一次测试飞行中,一架猛禽于中低空和一架在中高空飞行的F-15C对头接近,结果直到双方接近至相对距离约8公里左右处,F-15C的飞行员才赫然发现猛禽的存在;而在另外一次测试中,一架刚出厂,连雷达隐形涂料都还未上好的猛禽机与F-15C展开仿真对战,结果等到猛禽机逼进到都可以用AIM-9M发动攻击的时候,F-15C的雷达还无法有效锁住F-22并发动AIM-120仿真攻击。



J11B

机长:21.935米
机高:5.935米
翼展:14.948米
空重:15700千克
正常起飞重量:23700千克
最大起飞重量:33000千克
载弹:6000千克
最大速度:3000千米/小时
最大航程:4390千米
作战半径:1500千米
实用升限:18000米
起飞距离:650米
着陆距离:620米
动力装置:2台AL-31F
发动机推力:2*12500公斤
机载武器:30毫米机炮,10个外挂点(可挂载各类空空导弹,空地导弹,反舰导弹等)

战斗机垂直爬升大致分两种情况。


一是推力垂直爬升,飞机处于垂直状态,发动机推力大于飞机重力,也就是所谓的推重比大于1(实际需要更大)。此时推力克服重力,飞机和垂直发射的火箭是一样的。垂直起降战斗机垂直起飞时也是这种状态。

当然,垂直爬升都是有极限的。主要是发动机加力或最大军推都不可能长期保持足够的动力,发动机效率都会随着垂直爬升时间和高度会逐渐降低,飞机爬升速度也会降低。

垂直起降战斗机可以借助姿态控制喷口保持稳定,在爬升极限达到悬停状态。推力矢量战斗机理论上可以实现悬停,目前实际大都是准悬停。传统飞机在速度降低,气动面无法满足稳定要求时,就会丢姿态,推力方向不再与重力垂直,自然掉高度。

第二种是惯性垂直爬升。简单说,飞机翻筋斗,总有一段是垂直向上的吧,那一段就是。即便推重比不到1,战斗机也可以先平飞或俯冲,积攒速度,借助垂直机动实现向上运动。此时,飞机靠惯性和推力继续向上,但由于推力不足以抵消重力,飞机在减速运动,加速度=(推力-重力-阻力)g/重力,是个负数。飞机减速直到速度将为零或姿态变化打破平衡。

还有一种极其特殊的情况,战斗机不可能,滑翔机之类“理论上”可能遇到:当滑翔机恰好遇到合适的逆风爬升,水平空速与风速相等,飞机借助升力垂直上升。理论上有可能,实际由于风速风向不可能能恒定,可能瞬间遇到。



现代战斗机只要动力够,基本都可以垂直爬升,例如我国歼十战斗机、歼二十战斗机,美国的F-22战斗机等等,战斗机做垂直爬升不难,但是大飞机是没办法做到的,还有就是在战斗机满油满弹的时候也比较难做到垂直爬升。

难度大不大具体看气动布局和发动机推力。最牛的还是F22,短距起飞加垂直爬升很牛。



理论上只要飞机的推重比大于1,飞机就可以垂直爬升。

高度越大,发动机推力就会越小,所以这个和高度以及飞机载荷是有关系的

现代飞机很多推重比都大于1,别说战斗机了,客机都可以。

下图是一架正在做垂直爬升的中型客机



垂直爬升时,战斗机发动机的功率一般都开到最大,飞机整个机体都呈现超负荷状态,这个过程绝对不能太长,不然发动机可能出问题,飞机的机体也有可能分解。
从理论上说,只要飞机的动力足,都可以进行垂爬升,但是其战术意义并不明显,所以它常常成为一种特技发展,用来展示发动机卓越的性能。但是如果是单发战斗机,在垂直爬升的过程中如果发动机突然熄火,飞机在瞬间丧失动力,就有可能无法改平而陷入下降螺旋,对于飞机来说是致命的。
垂直爬升时,飞行员体位呈倒置状态,血液大量涌上头部,颅压会明显上升(普通人颅压上升发生脑溢血的可能性明显上升),时间稍长一点就会造成眩晕甚至昏厥,后果还是十分严重的。


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陆河县18963308366: 当垂直爬升时哪个飞机的最持久 -
仉俩降脂: 垂直爬升很考验发动机了,此时机翼产生的升力无效,知名的只有F-22常表演垂直爬升,其他战斗机大多表演大仰角爬升,当然不是说飞机不行,波音737-MAX也表演过垂直爬升,但是论推力和推重比,确实F-22牛叉.

陆河县18963308366: 现在在役的战斗机都有哪几种可以垂直爬升?也就是说机头完全拉起向上
仉俩降脂: 只要推重比超过1就可以垂直爬升.第三代战机空重时的推重比在1.01-1.1左右,只要不带负载,只带少量机内燃油都可以垂直爬升.但是第四代战机像F22带上全部机内燃油,仍然可以垂直爬升,因为其空重时的推重比达到1.44.

陆河县18963308366: 现在世界上 现服役的 可垂直升降战斗机 都有哪些?
仉俩降脂: 目前正在服役的可垂直起降的战斗机只有美国的AV8B,、“鹞”GR.Mk5/7、英国、印度、等国家装备的海鹞,其他的要么是没有进入装备序列,要吗是已经退役,支持飞雪的答案.

陆河县18963308366: 目前能够垂直起降的战斗机有几种? -
仉俩降脂: 英国“鹞式”战斗机基本已经退役. 美国的F-35联合攻击战斗机. 中国歼-18战斗机. 还有一个可以参考的V-22鱼鹰式倾斜旋翼机.

陆河县18963308366: 武装直升机能否短距离的垂直爬升?
仉俩降脂: 凡是直升机都可以让升力大于重量而垂直上升.武装直升机的动力较强,像阿帕奇这样的,最大爬升速度在45公里/小时左右.当然,这是机身处于水平状态时取得的. 目...

陆河县18963308366: 目前的战斗机能否垂直起降?
仉俩降脂: 有,美国最新研制的F35,英国的鹞式战斗机,前苏联的雅克141战斗机,它是通过巡航喷嘴在飞机起飞的时候向下偏转,同时升力发动机发出相应的向后推力矢量,以保持飞机的平稳.

陆河县18963308366: 战斗机怎么能垂直起降 -
仉俩降脂: f35是有两台发动机,在机中有一个,在机尾有一个.你说的是美军陆战队和英国所要求的型号.而空军和海军使用的并不具备垂直起降的能力.原因很简单,问题出在机中的发动机上了.平时这种战机机中的发动机我们是看不到的,到使用的...

陆河县18963308366: 飞机最大爬升速度是不是它的最大垂直爬升速度 -
仉俩降脂: 推重比大于1的飞机,理想状态下(空气密度均匀,发动机最大功率恒定),应该差不多. 我们把推重比大于1的飞机看作火箭的话,那一定是垂直向上飞的时候,上升的最快.

陆河县18963308366: 眼镜蛇动作 - 什么是"眼镜蛇机动"?有什么用?是不是每一位飞行员都会做?
仉俩降脂: “眼镜蛇机动"是由苏-27首先做出来的 它的典型动作是 水平飞行的时候,机头突然向上昂起,机身和地面几乎成为垂直状态 注意在做这个动作的时候,飞行速度不是很快...

陆河县18963308366: 美国F - 15“鹰”战斗机的性能数据是什么? -
仉俩降脂: 飞机性能数据:最大平飞速度M2.5/2650公里/小时、M1.2,实用升限18300米,爬升时间4.6分钟,加速时间48秒,稳定盘旋过载4.3g,限制过载-3g/+9g,稳定盘旋角速度8.7°/秒,爬升率150米/秒,作战半径1200公里,转场航程5745公里,起飞滑跑距离275米,着陆滑跑距离760米.

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