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第一章听课总结第一节 历代战斗机介绍 1 第一代战斗机：定义：首批采用喷气发动机的战斗机时间：间大约为1944至1953年，即二战后十年判断依据：喷气式、亚音速意义：从此战斗机螺旋桨时代进入喷气时代，战斗机的“喷气革命”气动布局及优缺点：，大部分是正常式布局，但在综合性能上有着较大缺陷，如使用寿命较短，发动机可靠性差、体积笨重，耗油率高，多为机头进气布局代表机型：米格-15、米格-17、F-86，米格-19，F-100，歼5、歼6机载设备及装备：雷达测距仪，空战武器主要为航空机炮，没有大功率机载雷达，仅安装简单的雷达测距装臵机身材料：机体结构按静强度准则设计，多以铝合金和钢为主的金属半硬壳式结构。总结：接近或突破音障，后掠翼，前三点式起落架，喷气式飞机的萌芽阶段这是世界航空发展的里程碑。2 第二代战斗机定义：认为速度越快战斗机生存力越强 时间：于20世纪50年代后期至70年代初期判断依据：飞行速度基本达到并超过音速 出现垂直起降及变后掠翼意义：史称战斗机的“超音速革命”气动布局及优缺点：气动布局多采用大后掠或小展弦比的三角形机翼，细长机身或采用面积律的蜂腰机身，部分第二代战斗机不再采用机头进气布局，而采用机身两侧进气等布局代表机型：米格-21和F-4，米格-23、米格-25、F-104、F-5、幻影III，歼7、歼8机身材料：结构以静强度设计为主，结构形式仍为金属半硬壳式结构，出现了整体壁板，金属蜂窝等轻质结构形式。机体材料仍以金属为主，主要是铝合金和高强度钢总结：主要作战使命是拦截和近距格斗，因此，高空高速成为设计研制的主导思想，追求速度和高度的极限3第三代战斗机：定义：强调中近距离空战和空空格斗的多用途超音速战斗机，不再单方面追求速度和高度，而是追求综合性能时间：20世纪70年代初判断依据：相对于二代机具有更高的机动性能和超视距攻击能力意义：史称能量机动革命气动布局及优缺点：采用多种气动布局形式。出现鸭式布局、无尾布局、三翼面布局、翼身融合、大边条翼、前缘机动襟翼、腹部进气等布局形式采用了更为先进的发动机，涡轮风扇发动机广泛应用于三代机，推重比（发动机推力/飞机重量）达到并超过1.0。代表机型：苏-27、米格-29、苏-35、苏-37 F-15、F-16、“幻影”2000 歼-10、歼-11机载设备及装备：，开始采用大量的诸如主动控制、空中加油、复合材料、放宽静稳定、电传操纵等先进技术 机身材料：的使用过载达到9左右，使用寿命一般在3000飞行小时上，机体除满足强度、刚度设计要求外，还考虑了安全寿命设计、破损安全或损伤容限设计。为减轻结构重量，第三代战斗机的框、梁、壁板等主体结构多采用整体构件，钛合金、铝锂合金、复合材料等先进轻质材料的用量明显增加总结：具有多用途、大航程、敏捷性、先进的综合航空电子和火控系统，更大的武器外挂能力 是名副其实的“空中优势”战斗机4三代半战斗机：定义：综合水平介于三代机和四代机之间代表机型：F/A-18E/F“超级大黄蜂”、 “台风”、 “阵风” JAS-39“鹰狮”气动布局及优缺点：隐身性，良好的机动性、敏捷性机身材料：复合材料、钛合金等新材料总结：比三代机有更优异的性能，同时具备部分第四代战斗机的性能特征5第四代战斗机：定义：强调隐身性能等的多用途超音速战斗机，主要体现“先敌发现、先敌攻击、先敌制胜”的作战思想时间：于20世纪80年代初期判断依据：意义：称战斗机的隐身革命气动布局及优缺点：具备隐身能力 采用了推重比大于10并带有“矢量喷管”的涡轮风扇发动机具有超机动、超声速巡航、中远程攻击能力。四代机很好的兼顾了隐身性和机动性，在不开加力燃烧的情况下可以进行超声速巡航代表机型：F-22和F-35 米格1.44、T-50 苏-47机载设备及装备：目标攻击武器系统、综合式航电系统，主要机载武器为超视距攻击空空导弹机身材料：大量采用比强度、比刚度更高的轻质材料，其中复合材料、钛合金、铝锂合金等高性能轻质材料的用量大幅度增加，传统铝合金和钢的用量显著减少，机体按耐久性/损伤容限设计总结：第四代战斗机相比于前三代，综合性能又上了一个大台阶第二节 先进气动布局技术气动布局定义：飞机气动布局通常指其不同气动力承力面（机翼、机身、尾翼等）的安排型式，包含飞机的气动外形、气动参数及相关综合技术分类：1正常式布局：正常式布局是指机翼在前、水平尾翼在机身后段的布局型式。 特点：，技术成熟，数据资源、知识储备和设计经验丰富，理论研究完善，生产技术也成熟稳定，同其他气动布局型式相比各项性能比较均衡。对于静稳定的正常式布局飞机而言，水平尾翼需产生负升力，全机升力减小，升阻比降低平尾位于机翼的下洗区，影响平尾效率正常式布局飞机机翼-尾翼的组合具有较好的纵向和横航向稳定性 常见机型：苏-27、F-15、F-22 2鸭式布局：鸭式布局是指将水平尾翼安排在机翼之前的气动布局 特点：对于静稳定的飞机，鸭翼产生向上的平衡力，提高了全机的升力。 在中大迎角时，鸭翼和主翼都产生脱体涡，两者相互作用，使涡系更定而产生很高的涡升力 鸭式布局机动性比正常式布局飞机更好 鸭翼翼梢的涡流会使机翼的诱导阻力特性变差，增大了诱导阻力 大迎角下，如果鸭面前缘涡破裂，可能使飞机纵向静不稳定 鸭式布局在大迎角时俯仰力矩上仰严重常见机型：莱特兄弟的“飞行者1号” “阵风”、EF-2000、 “台风”、JAS-39“鹰师”3三翼面布局：三翼面布局是在常规布局的基础上增加一个水平前翼，即飞机的升力面由前翼、机翼和水平尾翼构成特点：此种布局可以看成是正常式布局和鸭式布局的综合，既保持了常规二翼面布局便于操纵的优点，又具有鸭式布局飞机机动性强的优点三翼面布局能提供更大的升力，前翼和平尾都可以产生正升力 前翼与机翼前后缘襟翼以及平尾配合操纵，可以提高大迎角操纵效率 增加一个翼面及其操纵系统，使得结构复杂性有所增加，同时有可能增加结构重量 代表机型：苏-35、苏-37 4无尾布局：没有平尾和前翼，有立尾，升力面只有机翼的布局型式 特点：没有平尾，减去了平尾引起的阻力，超声速阻力很小，升阻比大，高速气动力特性好 在结构上，无尾布局机身结构得到简化，强度和刚度特性好 无尾飞机操纵特性差，纵向操纵和配平仅靠机翼后缘的升降舵来完成 代表机型：幻影2000；F-102、SR-71 萨博355飞翼布局：飞翼布局是单一机翼式布局，机身和机翼融为一体。飞翼布局是气动效率最高的布局型式，当前并没有飞翼式战斗机 特点：飞翼布局最大的缺点在于稳定性不足，纵向静不稳定，荷兰滚模态发散、偏航阻尼小导致航向静不稳定 6前掠翼布局： 代表机型：X-29 苏-47 7可变后掠翼布局：代表机型：F-14 狂风战斗机 8边条翼布局 代表机型：米格-29 F-18哥特式大边条各代战斗机的布局演变：第一代战斗机：主要采用正常式布局，机翼在前，尾翼在后。由于雷达外露，进气道布臵在机头，即机头进气；由于采用了喷气式发动机，飞行速度进一步提高，为推迟激波出现，广泛采用后掠翼第二代战斗机：多采用大后掠或小展弦比的三角形机翼，细长机身或采用面积律的蜂腰机身部分第二代战斗机不再采用机头进气布局，而采用机身两侧进气等布局，出现了变后掠机翼，和无尾布局第三代战斗机：出现鸭式布局、无尾布局、三翼面布局、翼身融合、大边条翼、腹部进气等等布局形式第四代战斗机：正常式布局 近距耦合鸭式布局 、上反鸭翼带尖拱边条的鸭式气动布局第三节 低可探测技术低可探测技术概述：通常又称为隐身技术，是指通过降低飞行器的特征信号，使其难以被发现、识别和攻击的技术。它是一项跨学科的系统工程，涉及到电磁理论、空气动力学、飞行器设计、材料科学、雷达技术、红外技术、声学、光学以及测试技术等多种学科。隐身技术的手段：减小武器平台的特征信号。特征信号：声、可见光、热（红外）、电、磁等，不同的武器平台包含的特征信号不同，飞机的特征信号主要包括电、热。隐身技术的目的：使武器平台难以被发现、识别和攻击，提高其生存力。隐身技术的意义增加敌方探测、跟踪和预测我方目标的难度，降低敌方获取信息的准确性和完整性。降低敌方使用武器进攻和防御的机会和能力。提高完成任务和生存能力的概率。和其他新技术综合使用，改变战争的形式。改变了现代空战的方法和战术，影响、甚至打破了敌对双方的战略平衡。分类：从频段上分，有雷达隐身技术、红外隐身技术、声隐身技术、可见光隐身技术等。分别针对不同特征信号的减缩。雷达隐身技术：从技术手段上分有，外形隐身技术、材料隐身技术、电子设备隐身技术 1外形隐身技术：多阶可导 2材料隐身技术：涂覆稀薄材料RAM 3电子设备隐身技术：隐身飞机的发展：从以SR71为代表的第二代飞机开始，隐身就作为关键技术被引入到飞机设计当中随着飞机发展到第五代，对隐身技术的认识也走过了一个不断深化发展的过程，隐身技术在飞机设计上的应用也有了四次大的飞越这四次技术飞越的代表性飞机为：SR71黑鸟F117、B2F-22、F-35X-36、X-45、X-47，捕食鸟（隐身技术验证机）F-117发展背景：冷战后期美国的国家战略需要一种可以不依靠其它飞机支援就可以遂行作战任务的隐身飞机，以达到对敌方战略战术目标进行突然精确打击的目标该战略造成过分突出和迷信隐身性能，使用特殊的飞机外形和全面使用吸波材料，牺牲了飞机的机动性等其它综合性能F-22发展背景：需要在21世纪前三十年具有绝对制空优势的先进隐身战斗机，可以不依靠其它飞机支援遂行作战任务，以达到对敌方战略战术目标进行突然精确打击和取得空中优势F-35发展背景：与F-22飞机进行“高低搭配”，更加突出“低成本”的概念不寻求隐身性能的突破，而是把重点放在减少生产和维护费用主要技术要求放在进一步降低隐身维修需求上，使每次出动所需要的维修量不到0.5工时捕食鸟发展背景：非接触、零伤亡”局部战争的需求，需要一种飞行速度更快、更加隐身、制造工艺更加便利、研制和维护成本更低、储存和部署更加容易的第五代飞机飞行器散射源：主要强散射源： 腔体散射（进气道、尾喷管、座舱、雷达舱）二面角（机翼-机身、机翼-机身-挂架、垂直尾翼-水 平尾翼）曲面镜面反射：机身，机翼、尾翼前后缘次弱散射源：缝隙：机翼、机身上舱门口盖缝隙以及机翼的襟、副 翼缝隙台阶：不同部件间造成的结构台阶螺/铆钉：尖点小孔介质不连续特征：导体和介质分界面表面波散射：行波、爬行波散射 ）飞机的各向散射源：头 向座舱、雷达舱、进气道-腔体散射正侧向机身、立尾-镜面反射、 机翼与机身、立尾与平尾-角反射后 向尾喷口-腔体散射斜侧向机翼和平尾前后缘-边缘绕射其 它外挂物散射、缝隙绕射、尖点绕射、表面波绕射外形隐身技术：定义：通过改变飞行器的外形，使重点姿态角域内RCS降低的隐身技术优缺点：优点：能在常规飞行器散射基础上大大降低飞行器的RCS，是现代隐身飞机的主流。缺点：外形设计受气动、结构、尺寸等限制，有一 定的瓶颈，需要其它隐身技术进行弥补。具体措施：减少散射源：布局：飞翼、翼身融合无尾三角翼双垂尾减少外挂、武器内埋较少开口，缝隙，台阶将强散射源转化为弱散射源在座舱盖表面蒸镀上一层不透波的金属膜，遮挡住雷达波，使其不能进入座舱内镀膜不影响舱盖的透明度，既保证了飞行员的视野又可以降低RCS值遮挡技术背负式与反背负式进气道，利用机身遮挡进气道 采用S形弯管进气道遮挡压气机，使电磁波不能直接照射到压气机利用金属栅网遮盖进气道网孔尺寸远小于雷达波长电磁波将从栅网上散射而不进入进气道镀制导电膜系舱门口盖锯齿化舱门、口盖、唇口锯齿化控制散射方向，使散射能量集中在雷达威胁区域之外将飞机的主要散射能量偏离雷达的威胁区域，从而来降低飞机的后向散射能量，降低雷达发现飞机的概率将飞行器的雷达回波的主要能量控制在少数很窄的方位内，使两个波峰之间的回波信号非常弱边缘平行化，将飞机的雷达回波的主要能量控制在少数很窄的方位内，使波峰之间的回波信号非常弱在某些方位飞机上总存在一些构成主要散射源的边缘或表面。边缘和缝隙在同一走向上的随机分布（包括长短和位置）， 产生了相互抵消的效应。消除二面角效应通过仔细设计飞机的外形，使飞机的RCS在雷达波照射的整个方位内，只有在少数很窄的方位内才出现峰值，并使两个峰值之间的RCS非常小材料隐身技术：定义：在飞行器表面涂覆特制材料，使入射雷达波被吸收，从而减小雷达回波功率，达到隐身目的。优缺点：优点：能在不改变飞机外形，或外形改变较小的情况下，实现隐身。缺点：增加飞机重量，适用带宽受限制，涂敷的吸波 材料容易脱落、变质，保养、维护费用高昂，高速飞 行时，气动热对吸波材料的性能有较大影响。分类：按材料损耗机理：电阻型碳化硅、石墨等属于电阻型,电磁能主要衰减在电阻。电介质型钛酸钡之类属于电介质型，其机理为依靠介质的电子极化、离子极化、分子极化，吸收电磁波。磁介质型铁氧体系列、金属超细粉末等属于磁介质型，具有较高的磁损耗角，依靠磁滞损耗和共振机理，吸收电磁波。按吸收电磁波的方式：谐振型吸波材料吸收型吸波材料按材料成型工艺和承载能力：涂敷型吸波材料将粘结剂与金属粉末、铁氧体、导电纤维等吸波剂混合后形成的吸波涂层。结构型吸波材料指既能承载有能吸波的多功能吸波材料典型吸波材料：铁氧体系列吸波涂料：价廉易得 吸波性能好 比重大 温度特性差金属超细粉末系列涂料：重量较轻 温度稳定性好 缺点 抗老化、耐酸碱能力差 制造技术要求高 价格贵多晶铁纤维吸波材料：包括铁、镍、钴及合金纤维。它的吸波机理主要是涡流损耗和磁滞损耗，也有较强的电损耗吸收性能。重量轻比传统的金属超细粉末吸波材料轻40%-60%多层结构和多层夹芯结构吸波材料：由多层结构或多层夹芯结构制成各层的透波和吸波能力不同，适当选择和布置每层材料的r和r及厚度，使整个结构具有良好的匹配特性和衰减特性碳纤维结构吸波材料：特殊碳纤维增强的碳-热塑性复合材料碳碳复合材料含碳纤维的混杂纤维的复合材料第四节 先进动力技术航空发动机的发展历史航空发动机的百年历史大致可分为两个时期：第一个时期从莱特兄弟的首次飞行开始到第二次世界大战结束为止。在这个时期内，活塞式发动机统治了40年左右。第二个时期从第二次世界大战结束至今。60年来，航空燃气涡轮发动机取代了活塞式发动机，开创了喷气时代，居航空动力的主导地位。活塞式发动机是一种把燃料的热能转化为带动螺旋桨转动的机械能的发动机。效率高，耗油率低，价格低廉，噪音较小，目前广泛用于小型低速飞机上喷气式发动机可以利用向后喷射高速气流，直接产生向前的反作用力，来推动飞行器前进。各类航空发动机涡喷发动机： 涡轮喷气发动机简称涡喷发动机，通常由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成。部分军用发动机的涡轮和尾喷管间还有加力燃烧室。加速快、设计简便等优点，较早实用化的喷气发动机类型。涡轮螺桨发动机：主要由螺旋桨提供拉力和燃气提高少量推力的燃气涡轮发动机，螺旋桨产生的拉力占飞机总推力的主要部分，约为90% 。涡轮螺桨发动机与活塞式发动机相比，具有功率重量大、耗油率低、振动小和高空性能好的优点。与涡轮喷气发动机相比，涡轮螺桨发动机在低亚声速飞行时效率较高，耗油率小，经济性能好。但当飞行速度进一步提高时，螺旋桨叶尖区出现激波，螺旋桨效率急剧下降，大大降低了原有的优势。涡扇发动机：在涡轮螺桨发动机的基础上发展起来的。把螺旋桨的直径大大缩短，增加桨叶的数目和排数，并将所有的桨叶叶片包在机匣内。形成了能在较高的速度下很好工作的“风扇”。涡轮桨扇发动机：涡轮桨扇发动机是可用于800km/h以上速度飞机飞行的一种燃气涡轮螺旋桨风扇发动机，简称桨扇发动机 推进效率高，而且省油涡轮轴发动机：工作过程与涡轮螺桨发动机很相似，不同的是燃气的可用能量几乎全部转变成涡轮的轴功率，用于通过减速器带动直升机的旋翼和尾桨旋转，而且主要用在直升机和垂直短距起落飞机上。功率大、质量轻和体积小，振动小、噪声低，航