[討論] 俄(中)國中央流體研究院對F-16的性能低估

看板Military作者karmapayes (種子)時間3年前 (2020/12/07 22:07)推噓27(27推 0噓 86→)

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料敵從寬還是從嚴：俄國中央流體研究院（TsAGI）對F-16的性能低估文章不長，原文轉載背景介紹以F-15A/F-16A為代表的西方第三代戰鬥機在80年代的幾場局部衝突中以碾壓性的性能優勢震撼了蘇聯。在西方第三代戰鬥機F-15A/F-16A/「狂風」等機型的飛行手冊和測試報告解密之前，蘇聯為了獲知對手的大致性能，同時也為了給自己的戰鬥機飛行員撰寫教材指明對付這幾種對手的戰術策略，委託了國內的幾個機構（主要是中央流體研究院，簡寫 TsAGI）用經典的工程方法估計了幾種西方飛機的性能，並且和蘇-27的飛行測試結果進行了對比。多年之後，美國公開了F-16的AGARD-242試飛報告。本文的數據來源即為以上幾份資料。通過對比蘇聯的估計值和美國的實測值，可以得知蘇聯對於對手的性能估計精確度如何，以及這些誤差背後的技術/非技術性因素。蘇-27和西方三種機型(F-15/F-16/「狂風」F2)的數據對比的報告封面。蘇-27性能取自飛行測試結果，而西方飛機性能為蘇聯機構估計 F-16的AGARD-242試飛結果是我國評價F-16性能的重要依據 TsAGI計算報告中的飛行重量 TsAGI對比報告中的四種飛機，以空載輕油的理想構型（或者最多帶兩枚格鬥彈）作為比較基準。蘇-27空戰飛行重量定為18920千克。F-16A空戰飛行重量定為9200千克。這一數據較好地反映了蘇-27最初型號蘇-27B的重量特性（因已到壽，2005年前已全部退役）。說句題外話，目前蘇霍伊官網上的蘇-27單座基準型最輕的型號，空重已經上升到17200千克左右，所以本文中的18920千克只能反映其極輕載油（約1800千克）下的性能。F-16A的 9200千克飛行重量與美國盟國大量裝備的F-16MLU的半油(1550千克)帶兩彈作戰重量基本吻合。我國在使用F-16的AGARD-242試飛報告做性能評測時，也使用的是幾乎相同的飛行重量。而兩台AL-31F的全加力耗油率超過一台F100的兩倍。換句話說，本文中的對比條件，對蘇-27極其有利：蘇-27隻需攜帶可支撐約2.2分鐘全加力的燃料，而F-16攜帶的燃料可支撐約4.3分鐘的全加力。本文的對比範圍聲明：本文只對比機動飛行性能，不對比推重比，翼載荷等。因為推重比和翼載荷不是飛行性能，只有轉彎加速爬升等等這些才叫飛行性能。本文著重對比以下性能：海平面直線飛行SEP，海平面4-7G過載上升轉彎機動SEP，跨音速最大機動過載，海平面0.7馬赫持續機動過載，5000米高度0.9馬赫持續機動過載。名詞解釋：SEP和爬升率爬升率的計算方式為速度*sin(爬升角)，亦即速度的垂直分量，其中爬升角的定義是：以該角度上升時，推力=阻力+重力的軸向分量，亦即飛機縱嚮應受力平衡，不能因為推力不足而減速。換句話說，假設大氣條件不隨高度變化（比如密度和含氧量不隨高度上升而衰減），那麼飛機應該能保持這個上升率一直上升，不會減速。不難看出，平飛中突然猛拉起的「躥升率」並不是爬升率。這是很多業餘愛好者，甚至部分航空從業人員都容易犯的錯誤。 SEP是單位重量剩餘功率(specific excess power)的縮寫。計算方式為(推力-阻力)*速度 /重力。不少書刊經常強調一個定理：SEP=爬升率，這其實是一個數學上的巧合，而且需要加限制條件才能成立。如果讀者有中學數理基礎，列出飛機軸向的力平衡方程，不難證明SEP恰好等於爬升率。但是有一種情況例外：如果飛機的推力非常大，以至於即使垂直上升時也不能達到力平衡，亦即垂直上升時還能加速，那麼此時的SEP就不等於爬升率了，它喪失了物理直觀，但仍然可以作為一種垂直機動能力的指標。這個值越高，意味著做垂直面的佔位機動時更加快速敏捷，能量損失更小。這就是為什麼某些飛機的數據圖表裡，以280 米/秒飛行時，其SEP能超過280米/秒，讓人在直觀上難以理解。其含義是以280米/秒做垂直爬升時還能加速，已經超過了傳統爬升率的範疇。也正是這個原因，SEP數十年來一直是重要的垂直機動能力指標。以上說的是「狹義SEP」，亦即直線飛行時的SEP。還有一種「廣義SEP」，讓飛機一邊轉彎一邊計算SEP（這一演算法由蘇聯開創），可以很好的表徵其上升轉彎，筋斗，尹麥曼迴轉等垂直機動性能。本文中會同時對比狹義和廣義SEP。 F-16蘇聯估計值vs F-16實測值vs蘇-27實測值跨音速最大過載： F-16蘇聯估計值：7.33G，F-16實測值：9G+，蘇-27實測值：7.5G 海平面最大速度： F-16蘇聯估計值：1400km/k（1.14馬赫），F-16實測值：1.2馬赫（仍有強烈的加速趨勢，因其它因素被人為限制），蘇-27實測值：1400km/h（1.14馬赫）為了讓結果更有說服力，我特意選取了F-16的滿油測試數據vs蘇聯對F-16的半油估計數據，盡量對F-16不利。蘇聯對低空最大速度和跨音速瞬時過載的估計有很大誤差這張圖片解密後曾引發俄羅斯震驚。蘇聯時期估計F-16在0.85馬赫以上可用過載只有 7.33G，然而圖中的F-16在0.87馬赫分明拉到了9.5G。該圖來自以色列空軍「歌劇院行動」中轟炸完反應堆之後的規避機動，顯示了實戰中F-16的性能，非常有含金量持續轉彎過載海平面0.7馬赫： F-16A蘇聯估計值：7.5G，F-16A實測值：9G（強度限制），蘇-27實測值：8.5G（強度限制）。 5000米0.9馬赫： F-16A蘇聯估計值：6G，F-16A實測值：7G，蘇-27實測值：6.7G。擴展閱讀： F-16C-block50同條件可達7.45G，米格-29A為6.6G。蘇聯估計的F-16A持續轉彎過載包線，和從AGARD-242試飛報告得到的F-16A持續轉彎過載包線對比海平面直線SEP(法向過載Ny=1) F-16A蘇聯估計值：245米/秒，F-16A實測值：343米/秒，蘇-27實測值：310米/秒。這項性能的估計誤差已經大到難以直視了海平面上升轉彎SEP(法向過載Ny>1，越大則轉彎越劇烈) 這一項尚未在F-16A的手冊中找到(只有滿油數據)，但是在F-16C-block50的手冊中有，而且條件是空載輕油，恰好滿足要求。注意圖表的格式和蘇聯的不大一樣，所以筆者加了一些箭頭和說明，方便讀者理解。蘇聯只估計了F-16的Ny=3和Ny=5的相關數據，認為蘇-27的測試結果足以保證70-90米/秒的優勢。 F-16C-block50手冊上給出了Ny=4~7的詳盡測試數據。結果讓人大跌眼鏡：當Ny=4.2時，比蘇-27的Ny=3的數據居然高了75米/秒。當Ny=6.5時，比蘇-27的Ny=5的數據高了50米/秒，比蘇-27的Ny=3的數據居然還高15米/秒。F-16在4.2G上升轉彎中能維持366米/秒的SEP ，不僅大大超過了蘇-27的直線上升SEP幅度達56米/秒，也比米格-29的同條件直線上升 SEP高21米/秒。通俗的說，F-16在更劇烈的急轉彎中，仍能維持更高的上升率。甚至出現了上升轉彎比對手的直線上升還快的多的奇特現象。蘇聯直接將F-16的該項性能低估了1/3-1/2，接近於二代機水準。 ============================================================================= (中共)我國的態度：　　因為歷史的因緣際會，我們同時拿到了蘇聯的估計值和原廠的測試值，所以在數據的取捨上經常出現糾結和矛盾之處。甚至有一本教材前後數據矛盾的bug。 ============================================================================== 結束語經典工程方法用於估計活塞螺旋槳戰鬥機性能時精度尚可，但是對於大量使用靜不穩定和渦升力設計的現代戰鬥機而言，輸入的少量誤差可能被各種非線性效應放大，導致估計結果偏差較大。類似的低估問題不僅存在於F-16，也存在於F-15，不過程度低一些。F-15的瞬時盤旋性能，小速度飛行性能和各種機動過載的SEP值都有一定的低估，以後可以考慮另寫一篇文章。一個有趣的現象是，TsAGI估計的F-16A性能數據，相當接近於F-16/79的實際數據。出處: http://kong.top81cn.cn/encyclopaedia/2359.html http://kong.top81cn.cn/encyclopaedia/2359_2.html ============================================================================== 空軍之翼的翻譯文章除了五毛，偶而也是有些明眼人我們都知道歐美對蘇中最大的優勢在於航電許多五毛卻解釋成"機動性上俄製戰機大勝"甚至引申成 "換裝新式航電的俄製戰機將對歐美4代(半)戰機全面輾壓" 但是事實上氣動配上強大的多的引擎讓F15/16在轉彎和加速甚至都大幅超過了27/29 在西方航空電子革命性進步後冷戰最末期的27/29根本不是西方4代的對手 20年後由於俄羅斯的貧窮4代半後這些差距甚至有增無減連PESA的SU35都在買，真的沒問題嗎? -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 118.170.237.114 (臺灣) ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Military/M.1607350036.A.792.html

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