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戰鬥機的機動性 一問


莊孝爺 wrote:
只是求證首頁敘述,...(恕刪)


二樓已經說得很清楚了。
飛機在纏鬥中轉彎,事實上很多戰機在轉彎時,為了維持最小轉彎率與身體可以承受得最大9G轉彎,推力不足的飛機本身會越飛越慢,轉彎半徑會減小,推重比足的飛機會盯著它直到它失去動能,放棄轉彎時幹掉它,如果推重力比不足的飛機在追推力足的飛機,會發現敵機在9G的轉彎中慢慢飛離,這是理論上的說法。
真正在空戰中,推重比不足的飛機在纏鬥時絕對不會維持持續轉彎,一定會利用尾舵與飛機的滾轉以高角度桶滾動作脫離迴轉,進入另一個纏鬥姿態,靈活的飛機在此時能很快的轉變整個飛行方向,讓追尾的敵機來不及反應,真正有經驗的高手飛行員會騙追尾敵機,接近自己,因為太靠近反而變成對敵機的飛行動作轉變來不及反應,而完全失去敵機的蹤跡,老鳥飛行員會保持一定的距離叮著敵機,一路上找開槍的時機。

所以飛機的飛行員訓練遠比飛機的性能重要。會纏鬥的飛行員在爛飛機裡一樣可以把敵人幹掉,最好的例子就是越戰! 以纏鬥性能而言,MIG-21 MIG-19 MIG-17應該都比老美的F100 F105 F4靈活刁專,可是老美的擊落率在飛行員接受纏鬥訓練回來以後,擊落率就遠遠超過俄式飛機的飛行員。過去老共飛行員的訓練嚴重不足,遠遠不是台灣的對手,所以多年以前的空戰結果,老共空軍都非常悽慘。最近7-8年來,老共開始重視飛行員的訓練時數,這不是在短時間內可以完全追上的,因為很多戰鬥飛行要靠經驗傳承。因為老共飛行員沒有實戰經驗,戰術戰法的訓練都是找老美過去解密的資料練兵,很難講其訓練成果是否能比上台灣飛行員在老美指導下的成果。其纏鬥能力是否真能比的上完全接受美式訓練的台灣飛行員,有待未來的一戰證明。
但是台海上空戰機的指揮調度作戰能力,老美對台灣空軍的指揮調度能力遠勝對岸的指揮能力是大力讚賞。對外解密的少數文件中可以看到多次台海危機,台灣的空軍數量雖不如對岸,但是在多批共軍進犯的編隊與進犯航線選定及其調度能力來看,台灣戰機由多個機場輪番上陣的佔位與掩護作為及調度準備工作都能彌補數量上的不足,最有意思的是對岸是用戰機的戰法,非常原始,小編隊作戰與多批小編隊作戰的陣式與進出的安排都顯示老美空軍戰略與戰術指揮訓練的極大不同,當然這與老美長年打仗的經驗傳授有很大的關係。
莊孝爺 wrote:
我是外行人 ( 軍...(恕刪)


這個問題好啊。我說一下我的理解。有錯誤的歡迎指正。

在不考慮駕駛員9G昏迷的飛控限制下,在氣動性能差不多的情況下,機身強度高的,轉彎半徑可以越小。

轉彎的時候有兩個力量,離心與向心力,離心力就是G值,是機體重量倍數值,向心力就是氣動力與向量推力的總和。如果沒有向量推力那就是純粹的氣動。

同樣的速度同樣的回轉半徑,造成了極限G的時候,在10000磅與40000磅的機身上就產生了極限G值倍數的重量平均落在機身上。

而氣動力與推力(向量)總和必須大於等於這個G力。當轉彎時候的風阻變大,速度隨之降下來的時候,G值也掉下來,所以可以控制翼面做更小的轉彎。讓整個飛行半徑一直維持在極限G,這應該是現代戰機的飛控。

機身與翼面強度必須支撐住。當你的強度越高,你的控制翼面可以做出更大的動作。而控制翼面與翼剖面構型又帶來了向心力。

基本上機身強度和翼面負載應該是沒有絕對關係。飛彈的極限G非常高,除了它速度快之外,控制翼面與推力的總和才是重點。
老美為什麼不喜歡設計三角翼飛機?老美過去有兩架很有名的三角翼飛機F102 Delta Dagger F106 Delta Dart 從此徹底了解了三角翼的麻煩與問題,所以後面60年都不再設計三角翼的戰機,哪麼達梭為什麼如此喜歡三角翼? 這實在是因為法國的引擎科技太落後,三角翼可以彌補推力不足的引擎所產生的很多性能上的問題,鎖已達梭只好用三角翼設計,多年以來也作了許多設計去彌補三角翼的不足。

歸根究柢,最重要的還是飛行員的素質與訓練。
報告莊爺, 要理解這個問題會有風險!
據說 航空動力學 越清楚的飛行員, 飛得漂亮但是不會嗆辣。
所以曾聽老人家說要用身體去記憶不要背死書。

如果 您說的狀況 :
推力重量比 一樣. == 水平面加速能力一樣
翼面負荷 一樣. === 水平面質量中心升力一樣
極速 一樣. == 抵銷最大阻力能力一樣

以民航機教範作解釋, 請看合力圖 :



所以在不失去高度垂直面分力來源, 有向下重力, 有浮力在BANK 角提供分力做抵抗, 然後水平面分力要產生足夠向心力拉住飛機
繞圈。 所以BANK越大, 分力越小。 只好以越快腳速度變化增加浮力分量以抵抗重力,所以角速度最大,在向心軸向上承受加速度也要增大。

看圖比較好理解:


然後公式就會推倒出來........ (我數學不好, 直接拿FAA簡化版)
FAA's Pilot's Handbook of Aeronautical Knowledge which is available for free online.

The Handbook gives the formulas for rate of turn and turning radius on page 4-34:

R=V*V/11.26tanθ
ω=1,091tanθ/V
The variables used are:

V = true airspeed in knots
R = turning radius in feet
θ = bank angle in degrees
ω = rate of turn in degrees per second


因此 空速, BANK角, 要轉半徑, G力限制 四個變數去做圖, 就變成這個 :




就民航機來說, 要轉半徑與G力限制為限制條件, 做出起降計畫 :




我想, 以上應該可以引出很多人補充解釋。

而我綜合您給的題目條件, 大飛機小飛機應該只有油耗差距。

莊孝爺 wrote:
不好意思, 一樓再...(恕刪)


三角翼
用爛引擎
就可以得到不錯的超音速飛行能力
機體設計上
也比較簡單

F-16
有強力發動機當後盾
才具有優秀穿音速纏鬥力

看F-16/79就知
為何性能上就是糟透了

重型戰機
是有特殊用途跟需求
例如
航程F-15E
載彈F-15E
推力F-15E
都有一定水準
lordkon wrote:
三角翼用爛引擎就可...(恕刪)


F-15 算是美軍近代戰鬥機裡面的一個異類
它 是美軍戰鬥機裡 極少數沒有前緣襟翼的機種

F-15的機翼 還有很大的改良空間(以纏鬥而言) 也有人設計出改良的機翼
但是 美軍有時候也很奇怪 就像M-16步槍 還有F-15的機翼 說不動就不動


還好美軍有F-16搭配 但是 美空軍也很賤 為了保持F-15的預算地位
在伊拉克戰爭中 禁止F-16執行空優空戰任務 誰違反了 就調去開貨機
呵呵 就是把空戰戰果都讓給了F-15 如果較便宜的F-16都能搞得定
誰要撥預算給較高價的F-15
Charlie2020 wrote:
事實上三角翼問題多...(恕刪)


裡面有個小小的誤區 我在此稍補充一下

在沒有線傳飛控以前的幻象3 是沒有前緣襟翼的 美國F102 106都沒有
低速機動性能不怎樣 還有起降速度都很高 340公里(那時代的兩倍音速3劍客 幻象3 Mig-21 F104
起降速度都很高)

然後到了有線傳飛控的幻象2000 也有了前緣襟翼
中低速機動性能就比幻象3 好太多了 起降速度也降低了80公里

另外幻象2000在起降時 副翼的操作 是跟幻象3相反的

不過幻象2000也逃不過三角翼的宿命 在大於一定的攻角時 大面積低翼載負荷的機翼 就變成一塊大的減速板
M53-P2的推力還算普通 所以 持續轉彎率不佳 沒法跟F-16沒法在這方面應剛


所以三角翼的機動戰法 是靠再加速性與瞬間迴旋加滾轉(同推力狀況下 三角翼的大後掠角 加速比其他翼型快)
再回到小角度機動再加速 在對方動能耗盡前 保持己方動能 再求擊落對方


再到了有遠距耦合與近距耦合前翼的歐洲雙風 雖然是三角翼 但是EJ-200 M88P2都是中型發動機的佼佼者
在高推重比下 要玩能量空戰 也是很可怕的對手

說個好笑的 我自己玩飛行模擬遊戲 飛Mig-29 以機砲格鬥(gun only)有兩種機型很難搞定
1F-5E 2幻象2000 前者並不是說多好多好 而是太小了 很難瞄 即使是用機砲漏斗線 軌跡線 都很難瞄到
後者呢 我也覺得很怪 米格29算是纏鬥性很好了(在遊戲裡 我覺得比Su-27還要好操縱)對上幻象2000
幻象很少在我前面

Charlie2020 wrote:
飛機在纏鬥中轉彎,...(恕刪)


以纏鬥而言(所指纏鬥為使用機砲與追熱飛彈)
重點不是在多能轉 什麼落葉飄 眼鏡蛇的 或是誰又能拉9個g
做這些動作都會掉速度 喪失動能 如果 天空中 不只有一架對手
那 做這些動作閃掉第一架或是沒迅速幹掉對手 可能就被對方第二架補刀了

而是在於誰更會設計對手 如何設計 也就是繞路徑 以自身更少的動能損失
在幾個動作後 取得射擊角度

還有 滾轉桶滾 其實很好用的 不規則的桶滾 不僅能防禦 還能轉守為攻


美軍戰役裡經典的空戰 很多都不是拼命拉大g來擊落對手
而 戰鬥機學校 就是教這些
yoshiyoyo wrote:
以纏鬥而言(所指纏鬥...(恕刪)


講的好
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