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戰機如何擁有一副“硬身板”

來源:解放軍報作者:佔傳遠  張俊龍 梁靜責任編輯:伍行健
2020-10-28 00:26

國營112廠工人們修理志願軍空軍的米格-15戰機。
志願軍飛行員李永泰駕駛彈痕累累的米格-15返航。

飛機承載着人類翱翔藍天的夢想,它可以跨越高山大河,跨越大漠戈壁,快速抵達目的地。硝煙瀰漫的戰場上,飛機像是一座座空中堡壘,上演一幕幕驚心動魄的空中搏殺。

1951年9月25日,抗美援朝戰場上,志願軍飛行員李永泰駕駛米格-15與敵機展開殊死搏鬥,最終安全返航。經檢查,飛機中彈30餘發,負傷56處。在後來的作戰中,他又駕機擊落敵機4架,被譽為“攻不爛、打不垮的空中坦克”。

王牌飛行員危中取勝、險中求生,這些速度與激情的背後,無不依賴戰機有一副“硬身板”。回眸歷史,讓我們一起看看戰機是如何迭代發展,又是如何做好自身防護的?

戰機的軟肋在哪裏

引擎中彈、油箱爆炸是戰機墜毀的“元兇”

翻開戰機家族名冊,要説“皮糙肉厚”的成員,人們必定談及這款戰機——伊爾-2。

二戰蘇德庫爾斯克會戰,伊爾-2機羣創下了2個多小時內擊毀德軍270多輛坦克的戰績,也留下某架伊爾-2被敵機重創約600個彈孔依舊能安全返航的傳奇。憑藉“皮實”,伊爾-2屢建奇功,成為一代名機。

米格-15負傷56處、伊爾-2彈孔密佈……這些戰機備受重創,卻能有驚無險地安全返航。這不禁讓人好奇:飛機的軟肋在哪裏?

問題的背後,藴藏着戰機設計的大學問。一位國外專家曾提交了一份關於“飛機應該如何加強防護,才能降低被炮火擊落機率”的建議書。

根據戰機遭受攻擊後的戰傷數據,這位專家研究發現:一場空戰下來,機翼被擊中後,飛機依然可以安全返航,而引擎中彈,飛機大多會失控墜毀。

1956年,美國試飛員湯姆·阿特里奇駕駛F-11戰機進行對地攻擊的機炮測試。他駕駛戰機俯衝攻擊,發射機炮炮彈;繼續俯衝準備第二波攻擊,結果戰機擋風玻璃突然爆裂,引擎出現奇怪噪聲。他立即回航。降落時,戰機幾乎是硬生生地摔在跑道上並起火,阿特里奇一條腿骨折,僥倖逃生。

事故調查發現,引擎的葉片裏殘留幾顆扭曲的機炮炮彈,戰機是被自身打出去的機炮炮彈擊中的。雖然機炮炮彈速度很快,但受到周遭空氣阻力後速度驟減,打完一輪炮彈的戰機在進行第二波攻擊時,正好撞上飛行的炮彈,導致引擎受損。

正反事例都説明,引擎是戰機防護的重中之重。伊爾-2設計師伊留申早有先見之明。他吸取以往戰機被擊落的失敗案例,對飛行座艙、油箱和發動機等部位增加了裝甲厚度。同時,採用木製後機身不至於使飛機增重太多,使得飛機能夠兼顧機動性和防護性。

眾所周知,油箱是飛機的關鍵部位之一。為了避免油箱被擊中後起火爆炸,科學家研製出滅火抑爆阻燃海綿材料,使得油箱被擊中後輕易不會發生二次爆炸。

另外,作為戰機的“中樞神經”,過去飛機操縱系統一旦受損就會導致整機“癱瘓”。如今,設計師將系統從集中式分佈改成分散式多備份分佈,讓戰機“癱瘓”的概率大大減小。

戰機如何做好日常防護

“勤洗澡”“敷面膜”,讓戰機“強身健體”

回顧戰機發展史,從萊特兄弟第一架飛機升空至今,戰機防護能力的躍升都離不開飛機制造材料的改進升級。

從1903年到1919年,飛機大多是木質結構,以木材、蒙布、金屬絲、鋼索等材料作為飛機大梁和骨架。萊特兄弟的“飛行者一號”飛機就是木質骨架的雙翼機。

一戰後,隨着鋁、鋼材料的投入使用,全金屬結構飛機代替木製飛機成為主流。二戰時期,飛機材料再次升級換代,鈦合金逐步在航空發動機和機體結構上應用,極大滿足了高温使用要求。如今,兼具強度高、性能好、質量輕等特點於一身的複合材料成為戰機制造的首選。

為了達到給戰機“強身健體”的目的,設計師還在機身塗層塗料上下了不少功夫。

對戰機而言,自然界隱藏着很多“無形殺手”,無處不在的水汽、煙塵、霧霾極易侵蝕戰機機身。研究表明,未加防護的戰機暴露在高温、高濕、高鹽霧環境中,8天就會出現點狀腐蝕凹坑;4個月,戰機表面形成鼓包;2年,表面出現分層剝離現象……一旦如此,戰機極易發生機身斷裂。

因此,人們想出給戰機“洗澡”這個方法。戰機執行完任務後,機務人員用淡水將機身上下進行沖洗,去除機體表面氯鹽等有害物質。這樣的操作,有軍迷起了一個生動形象的名稱——“鳥浴”。

當然,對提升飛機防護能力來説,遠不止“沖沖澡”那麼簡單。多層塗裝、“整容”手術、材質升級……飛機設計師往往對戰機的“皮膚”格外關照,費盡心思想出各種“美容妙方”加以防護。

其中,最常見的是給飛機敷上一層“面膜”,零件塗底漆、面漆、防腐劑等多層塗料是常規方法,最後還要給飛機加上外層塗裝。這樣,戰機從上到下,防腐耐磨、阻燃隱身、低可見度等功能一應俱全,真正實現戰機“顏值和實力並存”的目標。

受傷的“戰鷹”如何重回藍天

比的是搶修速度,決定的是空戰勝負走向

現代戰爭,戰爭手段越先進,航空裝備的技術含量越高,參戰飛機的損傷比就越大。

伊拉克戰爭、阿富汗戰爭中,美英等西方國家以絕對空中優勢力量,迅速有效地摧毀了對方的軍事目標,為贏得戰爭勝利創造了有利條件。

回顧戰史,一系列戰例表明,在戰爭中能否快速搶救受損飛機,保持己方持續有效的空中戰鬥力,是影響戰爭走向的重要因素。

第四次中東戰爭,以色列空軍憑藉過硬的戰場搶修技術,在開戰第一週修復了100多架飛機,最終實現以少勝多。英阿馬島戰爭中,英軍參戰飛機40%戰傷,其中90%的戰傷飛機經過搶修後快速投入戰鬥,為贏得戰爭最後勝利發揮了重要作用。

可以説,對戰傷飛機實施搶救,能有效彌補裝備戰場損耗,是保證航空兵部隊持續作戰能力的重要途徑。

因此,早在上世紀40年代,飛機戰傷搶修就成為航修人的研究項目。數十年來,世界各國高度重視飛機戰傷研究,通過實彈打擊、模擬仿真等方式做了大量試驗論證。

從1993年起,我國正式開啓對飛機戰傷搶修的相關研究工作。與此同時,飛機戰傷搶修相關的組織指揮、後勤保障、搶修隊伍建設也開始起步。

一般情況下,戰傷搶修的第一步是戰傷評估。通過對飛機戰傷程度、修理週期和內容等方面作出評估,進而確定搶修級別,區分情況後給出就地快速修復或者週期較長的後方基地級搶修方式。

高新技術快速發展,為戰機搶修工作提供了硬核支持。比如,在飛機部件上,設計者設計出測量熱應力和材料應變參數的傳感器,並存有預先編制程序,能夠檢測零部件性能參數變化,以保證能夠實時感知處理;飛機戰傷仿真系統能運用計算機模擬飛機在實戰條件下的損傷情況,對戰傷搶修也有着極為重要的意義。

甩掉導彈有多難

沒有永遠的明星,只有彼此的剋星

“天下武功,唯快不破。”如今,導彈是空戰的致命武器,導彈是飛機飛行速度的數倍,被導彈鎖定的飛機,逃脱的機會十分渺茫。

有鋒利的“矛”,必然催生更堅固的“盾”。激烈的空戰猶如“矛”與“盾”的對決,彼此圍繞對方的優點與缺陷,不斷升級自身能力。

二戰末期,空空導彈的研發工作逐漸展開。上世紀50年代中期,雷達與紅外製導的空空導彈實現量產。這種導彈能夠在夜間和視野較差的環境中發揮特殊作用,成為F-4、米格-21等當時世界主流戰機的不二選項。

導彈雖然飛行速度高,但能量消耗得快。現代戰機能夠靠強勁的發動機持續提升高度和速度,且擁有感知導彈發射的能力。因此,戰機可以通過引誘導彈消耗燃料的方式,讓導彈的能量低於自身,形成速度和高度差,成功甩掉“尾巴”。

隨着導彈技術越來越先進,戰機防護手段不僅有能量上的消耗,還有電子上的干擾。

戰機一般採用機載電子戰設備或由戰機羣中電子戰飛機發射出的干擾信號干擾導彈,原理好比在平緩旋律的音樂中插播刺耳的噪聲。

然而,戰機發動機散發的熱量,像是暗夜中一顆清晰明亮的光點,成為難以隱藏的缺陷。導彈設計師注意到了這一點,對應的紅外製導導彈則應運而生。

沒有永遠的明星,只有彼此的剋星。被紅外製導壓制的戰機,又利用比自身紅外特徵更明顯的假目標迷惑導彈。例如,發射熱誘彈使導彈無法識別飛機;利用紅外干擾機增強戰機自身紅外輻射干擾,降低導彈打擊精度,從而增加逃脱概率。

事實證明,強勁的對手,往往是武器裝備改進升級的“磨刀石”。在戰機的發展進程中,“矛”與“盾”的較量時刻上演,只有持續創新才能打造出適應未來戰場的堅甲利器。

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