徐勇凌：F-22特技表演动作剖析 |
| 2011年10月 来源： 新华网 |
从2008年开始，经过几年的训练磨合，美空军飞行员确认已经掌握了F-22的操控特性，随之就开始了世界各地的飞行表演。在美国四代机一枝独秀的时代，这种表演总是自我感觉良好，因为对于那些爱好者而言，F-22无论做什么动作都是那么精彩而充满玄奥，而即使是专业的飞行家，甚至也很难理解F-22的那些动作是如何做到的。对于飞过三代机的飞行员而言，F-22的操控理念、飞行机动特点都是全新的，你再也不能用所谓的“空气动力机动”原理去理解四代机的机动飞行了，因为随着矢量推力技术的引进，飞行已经进入了一个全新的时代。现在我们只能用“超机动”去形容四代机的超凡机动能力，而在一个更为准确专业的名词出现之前，我愿意用“随控飞行”这个新词，因为“随控飞行”很好地体现了四代机想怎么飞就怎么飞的特点。 美国人最懂得F-22技术超越的意义，因此，他们似乎很愿意公开F-22表演的一些信息，包括飞行员对于特技表演的真实描述。当我读到《code one》杂志中保罗.摩尔上校的文字时，我并没有为F-22的超凡所震惊，反倒是美国人做事的认真与精细打动了我，我想如果俄罗斯人对待飞行表演也能做到对细节的如此关注，那么他们在航展上层出不穷的表演事故也会减少很多了。 开场——跃升翻转+向下横滚 所有表演飞行的开场都是至关重要的，对于三代机和四代机，这是表现飞机较大的推重比和垂直机动能力的最好时机。滑跑距离的远近、离陆后爬升增速的快慢、能否完成起飞后的垂直机动、垂直向下机动的半径如何，都可以通过开场的第一个亮相机动中展示出来。 与以往的三代机表演飞行不同，在开场的拉升、后空翻、越肩滚转机动中，F-22得以展示其近乎无半径垂直机动特性，也就是所谓的后空翻。在一般的表演飞行中起飞后的动作分为三种，一是直接向上做筋斗，过顶点后下降翻转对向表演区域；二是做跃升倒转，完成倒转后也是对向表演区域；三是完成一个上升或水平转弯机动，返回表演区域。跃升倒转或者筋斗接下降翻转，都需要飞机具备很好的动力特性，使飞机上升到足够的高度，否则飞机垂直机动的半径不够就会发生坠机事故。在1992年的一次雷鸟单机表演中，飞行员做跃升倒转过程中增速不够，导致倒转时高度过低，飞机的垂直机动半径不足以使其在安全高度退出俯冲，飞行员在飞机即将坠机的刹那弃机跳伞。
资料图片：拉升飞行中F-22可以凭借远大于1的推重比做垂直跃升 F-22的性能较之F-16显然优越得多，在拉升飞行中F-22可以凭借远大于1的推重比做垂直跃升，而在做后空翻时可以靠发动机的矢量推力完成一个近似无半径的垂直翻转，使机头由向上状态迅速通过顶点转为向下，更加刺激的是由于机动半径足够的小，飞行员甚至有机会在垂直向下的俯冲中完成一个405度的滚转，当然，为了确保安全飞行员通报了高度，通过地面观察员确认其高度足以完成滚转并退出俯冲。在这套看似简单的动作中，充分展示了F-22的俯仰操控能力。近似无半径的垂直机动是三代机无法完成的，其旋转角速度远远大于有半径的垂直机动，这一动作的战术意义不言而喻，在被咬尾的不利态势下，F-22仅靠一个拉升倒转，就将机头指向了追尾者，从而实现了瞬间的攻防逆转。 在完成了垂直向下的滚转后，飞行员讲到为了退出俯冲他几乎将驾驶杆拉到了最后但留有余地，这样做的目的是在速度大于400节的情况下，防止因载荷过大造成机体损伤，而飞机的能力其实还有很大的余量，像定点的无半径俯仰机动一样，退出俯冲时只要飞行员愿意可以将半径控制得很小。 总之，在精彩的开场机动中，F-22就展示了其强劲的推力和优越的垂直机动性能，这一看似简单的动作是三代机绝对无法完成的。 弹仓门开启穿越和垂直滚转 F-22的隐身性无疑是其最大的优势所在，但除了地面静展时可以从F-22异样的外表、光洁的表面和隐身涂层的灰暗颜色，最能展示其隐身特征的还是F-22的独特设计——内埋外挂，为此，表演者精心设计了弹仓开启关闭的穿越飞行动作。
资料图片：为了展示多个弹仓同时开启时飞机下表面窗口遍布的奇妙场面，飞行员甚至考虑到了倾斜机身这样的细节 高度100米，速度尽可能地小（200节），为了展示多个弹仓同时开启时飞机下表面窗口遍布的奇妙场面，飞行员甚至考虑到了倾斜机身这样的细节，加之地面观察员的通报，飞机刚好穿越表演区域迅即收起所与舱口，并迅速将飞机改平坡度，加满油门完成上仰垂直滚转机动。 垂直向上滚转机动是一个常规飞机需要大速度完成的精彩表演动作，但F-22凭借大推力在200节的速度即向上拉起并滚转，加之飞机刚穿越表演区，向上的滚转依然在观众的视线之中，表演的效果会非常好看而惊险。至于为什么要做滚转机动完全是为了表演效果，因为如果不是为了下接另一个方向的俯仰机动，滚转本身是没有战术价值的（“桶滚”并非严格意义上的纯滚转机动，但桶滚的战术意义非常重要），但在表演飞行中却使用频率非常高，原因是滚转飞行的视觉效果非常好。 小速度的上仰垂直滚转，是常规飞机难以完成的，原因是常规操控系统的俯仰操纵性不足以使飞机在低速迅速上仰成90度，而F-22凭借矢量推力却可以很轻松地做到，因此，这一动作可以说是F-22的“看家本领”。 低空9G过载盘旋穿越观礼台 低空大过载盘旋通场会在比较大的速度下完成，尤其是常规飞机如果速度不够就无法达到9G过载，而9G也是通常的飞行员生理极限。在观礼台上空完成9G大过载盘旋，所要达到的就是震撼的效果。 与常规飞机不同，F-22可以在相对较小的速度下完成9G过载机动，原因还是它有矢量推力的支撑。但为了达到呼啸的震撼力，飞行员依然会选择700公里/小时左右的速度，由于F-22的大推力穿越是需要防止的是速度过大甚至超音，因为在低高度超音会形成巨大的破坏力，这在和平时期是被各种条令法规严格禁止的。 进入观礼区之前飞行员要确认速度在可控的范围，而高度则达到了惊人的100米（这完全是出于对观众安全的考虑），为了达成盘旋的震撼效果，飞机从观众的后方穿越并突然出现在观礼区，随机迅速形成9G的过载，此时飞机在巨大推力的推动下，以很大的速度迅速旋转，机头在矢量推力作用下向被什么东西牵着一般，迅速地扭转，而轨迹也迅速变化，仿佛一瞬间F-22就完成了360度的水平机动。与满行程小速度盘旋不同的是，9G过载不是为了展示盘旋半径有多小，而是展示飞机完成盘旋的速度有多快，伴随着发动机和速度的呼啸声，观众在震耳欲聋的轰鸣中看见的是F-22的华丽转身，如此迅速、如此的桀骜不驯。  9G过载是“几何空战”、“能量机动”的秘籍所在，在传统的近距空战中拼的就是飞机的过载机动能力。而在这一传统空战领域，作为四代机的F-22，展示的是意义截然不同机动，对F-22而言，能量不再是必不可少的机动之源，随着矢量推力技术的引进，近距格斗进入了一个全新的时代——超机动时代。 F-22并非无所不能 F-22毕竟是人类第一种实现超机动的现役飞机，其隐身性能的优势更是独步天下没有对手。在我们还无法做到更好的情况下，我不想去“揭露”所谓F-22的“缺陷”，但作为一个军事飞行的探索者，我必须真正弄懂有什么是F-22做不到的！ 从某种意义上讲，任何设计师都无法设计出一款十全十美的飞机，完美总是相对的。从整合设计的角度分析，一款飞机总是试图突出设计者所想要的性能，而对一些并不重要或技术上难以实现的性能要求，只能弱化或者放弃。 尽管在军机技术领域美国人已经遥遥领先，但从F-22身上我们依然看到了美国人的无奈，那就是矢量推力技术。其实，要使发动机的喷流发生偏转并不难，难的是如何精确而有效地控制喷流方向，并确保工作的绝对可靠性，在矢量喷口技术这一领域，技术的复杂程度出乎我们的想象。俄罗斯人在矢量推力方面的探索超过了20年，由于从一开始他们就选择了转向喷口技术，俄罗斯人一直在矢量推力技术上处于领先地位，而美国人从当年的X-31开始就选择了喷流舵面技术，这种技术的控制虽然简单，但却无法做到全向控制。F-22为了实现隐身性的要求，从设计之初就确立了俯仰方向的推力转向，而在横侧推力方面则只能有喷流舵面来控制，这样做尽管技术上实现起来比较容易，但与飞控系统的交联就相对复杂，为了减小风险他们只能简化控制模式，在俯仰操控方面飞发完全交联控制，而在横侧操控方面发动机只起到辅助的作用，这就大大限制了F-22水平超机动性能。例如，全向矢量喷口的米格-29OVT可以做小速度、甚至0速度下的无半径和小半径水平机动，在复合机动中可以任意发挥随心所欲，而F-22只能在俯仰机动中做到“随控操纵”，在水平机动中只能中规中矩，做相对比较规范的小速度小半径机动，任意状态下的无半径机动是无法完成的。  无半径水平机动并非花拳绣腿，在近距格斗中水平机动性的“随控操纵”可以在飞机状态变化不大的情况下，迅速实现机头指向，这种敏捷性对于近距格斗具有重要的战术意义，F-22由于在水平方向无法做到随控机动，其超机动性能大大缩水，但这也是无奈的，因为，现在美国人还无法做到隐身与全向机动的融合，因此，只能局部放弃对水平机动性的要求。 F-22在超机动领域的技术优势，是世界其他现役军机无法比拟的，相对于俄罗斯人在矢量推力技术上的优势，美国人在发动机推力和可靠性方面优势明显，作为一款推重比远远大于1的四代机，F-22除了实现超机动外，其超音速巡航和小速度机动性能都是独步天下的。从F-22表演飞行的设计规划中，我们也看到了美国人科学、严谨的作风，这是美国空军飞行文化的特色，这一点值得我们借鉴与学习。 |
