5月9日推上出现的一张图片把很多朋友都干懵圈了,众望所归的KJ-600清晰照终于出来了,而且顺带作为对比,还有一张法国海军的E-2D预警机,几乎可以说是一模一样,KJ-600看着就是E-2D的翻版,网友戏称PLA又把摸着美军过河了,事情真相真是这样吗?
KJ-600抄袭美军E-2D?其实细节完全不一样!
上图中的绿皮机就是PLA(解放军)的KJ-600,灰色低可视涂装就是法国海军的E-2D,这是美军著名的E-2预警机的最先进变体之一,法国向美国诺斯洛普·格鲁门公司购买了这种舰载预警机,两者的相似性也是成为各个军事群网友热烈讨论的对象,笔者就被群友艾特了一回:
“为什么KJ-600后面垂尾不学一样的,与E-2D是反的?”
大部分朋友看不出两架飞机的其它位置差异,而垂尾却相差巨大,KJ-600和E-2D刚好相反,E-2D短段朝上,长段朝下,KJ-600则是短段朝下,长段朝上,网友戏称,都抄成一样了,为什么垂尾却掉了个个呢?
答案其实很简单,KJ-600的水平尾翼要比E-2D更低一些,这导致垂尾下半部分短了,而且还有一个很大的切角,这是为了避免大迎角起飞时擦到甲板。
飞机起飞时需要跑道滑跑,此时会放下襟翼增升,速度达到起飞速度后,飞行员会偏转水平尾翼,给飞机尾部一个向下压的力矩,促使飞机抬头起飞,此时的飞机迎角是比较大的,如果机尾设计比较超出尾部,那么有可能擦地损伤。
大迎角起飞容易擦伤尾部
因此一般的飞机尾部都会比较高,为的就是避免大迎角起飞时擦到跑道,并且飞行手册也会规定最大起飞迎角,超过就可能发生擦地风险,台湾华航曾有客机擦尾维修不善导致事故的案例,所以这个迎角控制非常关键。
舰载机与陆基跑道起飞相比,距离短、迎角会比陆基飞机更大一些,更要考虑机尾擦地的问题,而由于舰载预警机的特殊性,要求垂尾还特别长,所以才会出现这种明显切角的垂直尾翼。
请注意水平尾翼的上反角
为什么要四个垂尾?
一般飞行器都只有一个垂尾,部分战斗机为了隐身性能与大迎角机动性能考虑双垂尾,但KJ-600和E-2D却有四个垂尾,这到底是什么原因?
原因是前面那个顶着的那个大盘子,严重影响了气流,为了保证航向稳定性,必须要加长垂尾长度或者增加垂尾数量来保证航向,很多朋友有可能没有认识到这个航向安定性的重要性,这是保证飞机不侧滑的关键设备。
没有垂尾到底能不能飞?答案是能飞!B-2就是一种无垂尾的飞行器,这个无垂尾还能增加隐身性能,不过问题也来了,由于无垂尾,B-2无法控制飞机的航向稳定性,会发生左右晃动,极端的情况下可能会变成横飞,造成极其严重的飞行事故。
B-2因为要保证隐身性能,所以它采用了机翼上的减速板配合数字飞控系统来避免机身侧滑,但预警机不需要隐身,因为预警机本身就是一个发射电磁波的巨大源头,无论怎样的隐身机身设计都会被发现。
因此预警机是可以毫无顾忌使用垂尾的,而且一用还用了四个!E-2预警机雷达罩直径7.31米、厚度0.76米,因为有了这个巨大的雷达,所以对垂尾要求就高了:
- 1、雷达罩的支架和这个巨大的罩子会严重影响气流;
- 2、雷达会发射电磁波,在理想的情况下,垂尾不能“遮挡”
- 3、垂尾不能太高的另一个原因是高了重心也会偏高
要同时满足这三个要求的,要在雷达罩影响气流的情况下还不能遮挡同时又要保证高效率,只能增加垂尾数量,四垂尾比较合适,因为三垂尾的中间这条垂尾影响最大,效率最差,因这个舰载机预警机走向四垂尾也是无奈之举。
请注意平尾上辅助航向稳定的小翼
为什么大型预警机就不需要多垂尾?原因也挺简单的,大型预警机的雷达罩距离垂尾距离相对比较远,影响不至于像短小精悍的舰载预警机那么大,所以仍然是单垂尾,但有些机型可能会布置平尾小翼辅助稳定。
两者的差别大了:远不止垂尾
除了垂尾不一样,其实KJ-600和E-2差别还是挺多的,比如KJ-600的雷达罩要约为8米,比E-2的雷达罩要大一圈,而厚度也比E-2的雷达罩要厚很多,并且支撑也不一样,基本在雷达罩和支撑上两者相差就很大了。
另外各位别看着机身差不多,其实KJ-600和E-2差别也非常大,KJ-600的前身是JZY-01试验机,编号的意思是舰载预-01,拼音缩写。这架试验机是运-7小型运输机为载机改进而来的,采用WJ6C发动机,换装了六叶复合材料螺旋桨片,与E-2比较接近了。
但JZY-01验证机机身长达到23.7米,翼展达到29.2米,体积、重量较大,起落架纤细无法弹射起飞,只能在陆地跑道起飞,不适合上舰,主要用于验证舰载预警机背负大型雷达的多垂尾气动布局。
后来西飞重新设计了这架舰载预警机的机身,要说它与JZY-01没关系吗?还是有那么一点点关系,至少JZY-01验证过的部分技术KJ-600用上了,但机身结构这些已经没啥大关系了,基本是全新设计,你要说是Y-7的魔改版也不是不行,国内社交媒体上不都这么开玩笑的么?连J-20都是J-8魔改改出来的哈。
目前公开资料,KJ-600长度为18.3米,E-2是17.54米,俄罗斯的YAK44是20.5米,机翼位置,垂尾位置,机身特征等细节参数完全不一样,作为对飞行器气动布局有一定了解的朋友一定知道,这些参数随便改一处就得重新吹风洞,要是全部改了,那基本就是全新设计。
相信各位并不反对KJ-600确实有抄E-2作业的嫌疑,但事实上这个作业还不是随便抄的,这里有几个前提:
- 1、必须能识别出E-2气动布局的缺陷在哪里;
- 2、改动后必须可以自行吹风洞,找出新的最佳气动外形;
有朋友认为,天下飞机外形千千万,为什么就会搞成和E-2外差不多?答案是E-2是一种使用了半个多世纪的成熟机型,解决问题的方法不能借鉴吗?比如四垂尾,雷达支撑架结构以及粗短机身设计保证航母甲板降落时耐冲击等都可以参考。
E-2的三视图
摸着鹰酱过河:不香吗?
另外还有就是机翼折叠设计与机舱设计与内部舱室布局等,成熟的经验为什么不能参考?再有就是像中国军工这样瞪一眼就怀孕的技术谁有啊,有可以参考的我们就参考成熟经验,没有参考的就自行创新,比如J-20的气动布局设计,就是在发动机推力不足的情况下一个天才的解决方法。
还有中国的大量无人机气动布局,与美军类似的,也有完全不一样的,在效率与创新方面早已能做到收放自如,完全不存在所谓偷窃技术的说法,技术走通了之后就是隔层窗户纸,外观看一眼就知道这种结构的优缺点,我魔改一版比你原版的还优秀,你反过来得抄我的设计,目前美军就有这个趋势,比如美军新版驱逐舰就参考了055的设计,我们说什么了吗?
军工领域就是你有闲工夫就搞个验证机一个个去测试,来不及但有本事就抄个魔改版,没本事就一比一复制,再没本事就买,买不到、技术也不好那就只能整个猴版,要是连猴版也整不出,那就只能用落后一代,或者玩个响的,就像朝鲜整出了核弹,虽然只是个原子弹,但也很吓人啊,并且还搞了洲际导弹能投送到美国,这美国人心中真是一万只羊驼奔腾而过。
KJ-600预警机技术:超越美军一代
相信这张对比图公开后,绝大部分网友的关注点都在气动外形上,但事实上预警机最关键的是预警,最后才是飞机,所以我们得把关注点从飞机转移到预警这个关键的功能上,至于这些方面的差别,中国的预警机已经全面超越美军的预警技术了。
预警机的雷达技术已有很多代:美军却还留在上一代
可能有很多朋友都发现了中美预警机的差别,美国大型E-3预警机的转盘是会转动的,而中国的KJ-2000却是不转的,为什么会有这个差别?到底是转的好还是不转的好?要分析两者差异,我们简单可以了解下预警机雷达所经历的发展:
- 倒置卡塞格伦;
- 平板(波导)缝隙阵;
- 无源相控阵;
- 有源相控阵;
- 数字阵列;
- 共形阵列;
现代机载雷达(预警机也是机载雷达的一种)大概经历了6代发展,各位猜猜看,美军的大型预警机E-3的雷达是在哪一代?笔者告诉各位,是平板缝隙阵,那么KJ-2000是哪一代呢?答案是有源相控阵,两者之间至少相差2代。这些雷达各位有什么优缺点,下文简单介绍一下:
倒置卡塞格伦天线
普通的抛物天线焦点处是馈源,而卡塞格伦天线的馈源在抛物面的中心,经过焦点的副反射器反射到抛物面上然后再变成平面波辐射出去,倒置卡塞格伦天线的馈源又回到了抛物天线位置,但在前方增加了一个垂直线极化天线(为了对抗地杂波,机载雷达天线多为垂直线极化天线)。
倒卡天线工作原理 前部横杠处为极化栅格。 后面倾斜45度布置的为极化扭转板
二代机以及部分三代机中用这类天线挺多,苏27与苏30的火控雷达用的也是倒置卡塞格伦天线,这种天线优点是成本低,缺点是扫描时增益低,波束畸变严重,也不太适合用在预警机上,因为抛物面旋转的体积太大了,完全不适合需要360°扫描的预警机机载雷达。
平板(波导)缝隙阵
这种天线属于平板阵,由成千上万个小单元天线按照一定规则,间距等均匀布置在阵列面上,这些单元天线组成一个高增益、窄波束、超低副瓣的平面阵列天线,之所以叫做缝隙阵是因为在波导表面开缝(槽),让小缝隙成为一个天线,将电磁波辐射出去。
E3使用的APY1平板缝隙阵雷达
打开天线时可以看到一个个小槽,就是缝隙阵的来历,不过平板阵天线除了缝隙阵还有偶极子阵,Vivaldi天线阵,微带贴片天线阵等。平板阵应用其实挺广的,这个布局和相控阵也差不多,所以可以升级为相控阵,但作为预警机却不是随便升级的,下文会简单说明。
无源相控阵与有源相控阵
相控阵雷达是改变雷达波相位来改变波束方向的雷达,这种雷达扫描速率比机械方式要高得多、波束方向改变快,有更强的多目标接战能力,边扫描边跟踪能力,以及空对空-空对地多模式同时工作的能力。相控阵雷达根据发射方式分如下两种:
- 1、无源相控阵(PESA):天线表面的阵列单元只有改变“信号相位”的能力而没有发射信号的能力,信号产生还是用天线后的行波管来完成的;
- 2、有源相控阵(AESA):天线表面的每一个阵列单元T/R都能完整地包含信号产生、发射与接收的能力,也被称为主动相控阵;
前者结构相对简单,技术门槛相对低,而后者要求就高了,有源相控阵雷达即使有部分受损,剩下的部分依然可以正常工作。
平板缝隙阵的性能其实也不错,缺点是无法改变雷达波相位以改变波束方向,所以只能机械扫描,需要装一台电机让天线转起来,相控阵完全没有这个问题。因此使用相控阵天线的预警机不需要电机带动旋转,只需要三面阵拼接覆盖360度扫描范围即可。
美国的E-3预警机使用的是平板缝隙阵,虽然可以改成相控阵,但平板缝隙阵属于单/双面阵,相控阵需要三面阵,整个雷达罩都要重新设计,无论是气动特性还是结构重量都会大幅度改变,而且E-3预警机数量高达68架,这一改估计能改出个天价!目前E-3预警机还能凑合着用,所以机载计算机,发射单元等都已经升级,但并没有升级到相控阵的计划。
数字阵列与共形阵列
数字阵与共形阵其实都属于相控阵,不过两者还是有很大区别的,传统的相控阵雷达,是依靠移相器、衰减器和微波合成网络来实现波束在空间扫描,其本质还是一种在模拟域的基于射频器件和馈电网络构建的运算处理方式。
而数字阵列雷达是种收、发均采用数字波束形成技术的全数字化相控阵雷达 ,它采取的是在数字域实现幅相加权(即数字波束形成),数字阵列对每个收发通道的信号进行数字化处理,实现了发射波形产生和接收信号处理的全数字化,每个通道发射以及接收波形所需要的幅度相位数据等参数都是可以单独控制,波束的形成更灵活准确。
共形阵其实就是数字阵,但它的形式和数字阵又有些不一样,数字阵也只能贴在平板上,但共形阵可以贴合在机体表面,基本不影响飞机的气动外形,布置灵活,面积还超大!比较麻烦的问题是机体曲面,这些分布在复杂曲面上的发射单元波束处理、信号处理难度太大,目前做的最好的是中国。
E-3是平板缝隙阵,E-2D属于八木天线线阵(平面阵的一种),KJ-2000是有源相控阵,KJ-500是数字阵,而KJ-200B属于共形阵,我国每出一个型号就升级一代,这个速度也是让美军也有点傻眼。
据目前公开的消息,KJ-600会使用有源相控数字阵列雷达,也就是最后说的数字阵,笔者能理解KJ-600没有使用共形阵,毕竟这是我国第一款舰载预警机,确保稳定使用还是第一位,但这个性能也已经比美军的E-2D要先进三代。
所以说当各位还停留在预警机外观上纠结时,了解内幕的朋友早就跳脱于这种纠结于皮囊的肤浅认识,与外形相比,我们更在意预警机技术的进步,在这一块上,美军真的已经落后了,可能很多朋友都不信,如果不同意本文的说法,可以自行去查查E-3和E-2D的技术。

