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楼主: 万磁王

败在闪电的新世纪海盗——波音X-32

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 楼主| 发表于 2017-6-26 12:41:02 | 显示全部楼层
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  所谓的LAMBDA主翼是一种形状独特的主翼,主翼后缘具有一前掠角与后掠角,增加了展弦比,使高空气动效率胜过梯形翼,于中低空时也有相当的机动性,大面积的襟副翼透过差动还能补足失去的垂直尾翼功能,并搭配矢量喷管增加机体机动性。
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LAMBDA机翼的设计特点

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 楼主| 发表于 2017-6-26 12:41:17 | 显示全部楼层
  面对如此对手,波音的胜算微乎其微,加之波音所提出的构型虽有构造简单的优点,但却有着过于与众不同的设计只要一个部分未能达到标准,整架战斗机的性能便有可能无法达标。
  但麦道公司一项致命的决定使得他错失了这张啜手可得的大订单,也走向了遭到并吞的悲惨结局:更改STOVL构型的设计。
  麦道方案在起初是依循其在ASTOVL项目中所得到的实验结果,采取了升力风扇为STOVL构型的升力方式,然而,在1995年6月时麦道认为升力风扇所需的高转速传动轴若有任一部位的零件若故障将使战斗机蒙受危险,故放弃近乎完成的升力风扇设计,改采和雅克-141相同的升力发动机设计,也就是将原本的升力风扇位置更换为单具独立的发动机,为起飞的STOVL机提供升力,但此一设计提供的推力以及热气对于跑道、甲板的破坏性都相当的高,这可能会让甲板受到无法实时修复的损害,对舰上的操作造成问题,极高可能吸入发动机的废气更是一大问题,如需解决此问题还得再多设置挡板,却又会成为战斗机的冗重。
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麦道把升力风扇改为升力发动机实在是个败笔
  而多一具发动机所带来的后勤维修也令STOVL型的预定用户海军陆战队感到困扰,同时使得油耗上升,更不用提只有离决标一年多前所提出的临时变动有多少完成度让人感到怀疑,以上种种原因的影响下,即便1996年范保罗航展上的记者会麦道十分乐观,但其它的观察家则对麦道的情况多数不具信心,而事实也证明了,麦道临时更动设计使得他们在JSF项目吞下最后的一败。
  1996年11月16号,国防部长威廉‧佩里宣布JSF项目的波音与洛克希德第二阶段资格,并参与概念验证及工程制造与发展阶段(EMD)的合约竞标。
  竞标JSF项目失利对于麦道而言不啻是一大损失,在民航机市场上,由于DC-10飞安表现不佳,该公司的业绩早已逐渐下滑,而JSF的失利也意味着麦道无法像过去一样处于军用机市场的龙头地位,面临公司经营上的困难。于是在JSF项目第一阶段宣布后未久,麦道便与波音合并,结束了麦道自F-4到F-15、长达三十余年的辉煌年代。

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 楼主| 发表于 2017-6-26 12:41:36 | 显示全部楼层
概念验证:X-32出场
  波音于1996年11月夺下概念验证阶段的参赛权后,该公司开发的370构型获得了X-32的编号,此一编号原先是预定使用于CALF项目胜出机种上的。
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波音988-370构型获得了X-32的编号
  X-32整体构型延续自ASTOVL项目时的AVX-70甚多,但两个构型整体已经有一定程度的差异。
  X-32如同AVX-70,采单发颔式进气,进气口具有一前掠的进气罩,在STOVL模式可移动阻止热气反弹,动力来源为普惠F119-PW-614,具有高达22680千克的后燃推力,以为X-32  STOVL构型提供足够的推力,不论是传统起降型、STOVL型或舰载型,机尾都具有一具折流板式的二维矢量喷管,可做正负20度的偏转,同时在机身两侧还有两具升力用的矢量喷管,旋转角度为后方45度到前方15度,产生的喷流可为战斗机提供升力,达到STOVL效果。
  由于X-32的颔式进气无法以S型进气道降低正面RCS,波音在思考过后以一可动伸缩遮板达到此效果:当STOVL型战斗机起飞需要降大推力时,可动伸缩遮板就开启以增强推力,平时的传统起降或巡航等则维持遮蔽。
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波音X-32 STOVL型想象图

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 楼主| 发表于 2017-6-26 12:41:50 | 显示全部楼层
  而STOVL型的升力方式则沿用自AVX-70,采取中置发动机升力喷管,和升力风扇相比,中置发动机仅多出几具位于机腹的矢量喷管,有效降低冗重,但同时局限住发动机摆放位置,使得机身构型受到限制,也较为粗壮,整体而言这种升力方式鲜少用于需要超音速、低阻力的战斗机,此外,中置发动机也有着向下喷射之气流为滚烫热气,对跑道或甲板伤害极大,产生的尘土容易损害机身的缺点,自颔式进气道吸入的热气轻则降低发动机推力,严重可能会造成发动机故障,导致飞安意外发生。
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X-32的中置发动机示意图

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 楼主| 发表于 2017-6-26 12:42:02 | 显示全部楼层
  主翼方面则是以偏向不等边梯形的类三角翼搭配外倾的垂直尾翼,和AVX-70同样没有水平尾翼的设置,且翼根保留AVX-70构型时期的厚实,其效益除可在用与F-16相去不远的空重搭载后者三倍的燃油量外,还能在主翼装置传感器,同时为了提高低速时的升力,主翼前缘具有大面积的副翼,在低速时下压提高升力。
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X-32集成了AVX-70的大尺寸三角翼

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 楼主| 发表于 2017-6-26 12:42:15 | 显示全部楼层
  整体而言,大面积三角翼使得X-32机体结构更加简单,利于后勤维修,同时也在STOVL时能提供大升力。
  武装方面,X-32配备一门27mm毛瑟机炮为固定武装,两侧的弹舱则可挂载AIM-120、AIM-9等对空武器以及对地打击用的JDAM。
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由于机身中间被发动机占据,所以X-32的弹舱只能布置在两侧
  而机身材料方面,X-32起初采用热塑性树脂为基底生产的新型复合材料,此种材料具有耐热的优点,同时也十分坚固,但最后却发现加压釜中会产生裂痕,而被迫放弃此种材料。
  后勤部分波音下足了功夫,得益于长期经营民航机市场的经验,波音对于后勤维修方面深具信心,除了X-32本身的诸多设计便可降低维修成本外,搭配JDIS联合信息分配系统及多种商用软硬件而成的X-32维修体系都大幅降低了成本、人力及时间,波音宣称还能在24小时内将零件提供至全美任一地方,48小时内零件则可运达求全任何一个角落。
  在1997年JSF项目公布JIRD-2标准,主要阐述了JSF项目所需的支持性及成本需求,以及后勤维修部分,来年1998年公布的JIRD-3则要求航电需求,海军方面还将燃料与载弹量自3630千克提高到4080千克,同时要求  降低着舰速度。

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 楼主| 发表于 2017-6-26 12:42:28 | 显示全部楼层
  然而1997年年底,X-32细部设计完成时,波音却惊觉X-32大面积三角翼所提供的升力不足以满足军方对于JSF的性能要求,其中最为严重的部分在于航舰起降的性能。
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X-32的无尾三角翼布局因海军降低了着舰速度而变成鸡肋

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 楼主| 发表于 2017-6-26 12:42:43 | 显示全部楼层
  对于将战斗机部署于航舰上的美国海军而言,三角翼战斗机往往带来许多麻烦,过去唯一一款无尾三角翼设计的舰载机F4D天光仅仅服役8年就退役。
  无尾三角翼虽然有着高速、大升力、高爬升率等优点,但缺点也是显著的,早期低空性能奇差,直到1970年代线传飞控系统问世才补救了该构型的低空性能,但由于只依靠机翼后缘的襟翼控制俯仰,无尾三角翼战斗机的起降距离往往会较长,着陆/着舰速度也较高,而航舰的有限空间明显无法容忍此缺点。
  对于军方更动JSF性能需求,使得升力不足这一点,洛克希德选择将X-35舰载型的机翼面积增加,在透过折叠的方式节省航舰机库空间,但波音厚实的三角翼设计却无法折叠,至使波音不得不大幅修正X-32,推出373构型,该构型将主翼大幅修正,翼前缘后掠角不变,但主翼后缘自前掠20度改为后掠20度,并增设水平尾翼,缩小了主翼面积,并向后延伸遮蔽了二维矢量喷管,但整体而言的翼面积仍比原先多上许多。
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X-32从无尾到有尾的进化
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波音JSF最终量产型想象图

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 楼主| 发表于 2017-6-26 12:42:56 | 显示全部楼层
  除主翼设计的更动外,机首起落架重新设计,进气口位置较为前移,以后掠式进气口取代了前掠式进气口。诸多研改下,X-32  373构型的重量有所减轻,高攻角飞行能力及隐身性能则上升,但外观上X-32粗短的特色并未改变。
  373构型在1999年2月正式公开,但即便373构型修改后符合了军方的性能需求,对于X-32的原型机仍无太大帮助。当时X-32两架原型机已组装八个月,这些修改全无法套用在完成度相当高的X-32原型机上,故两架原型机是沿用370构型的设计进行制造。
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X-32的整体机翼复合材料蒙皮

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 楼主| 发表于 2017-6-26 12:43:10 | 显示全部楼层
 波音则表示,一旦X-32在JSF案胜出,正式量产型将以374构型——373构型的进一步修改版——生产,而370构型已经能达到美国军方的性能需求,374构型只会更上一层楼。
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波音JSF的最终设计定格在了988-374构型上
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988-374构型全尺寸模型

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