让日本仰视的无侦7却被发动机困扰!航程远低于美国全球鹰无人机

科技解析站 2023-01-05 20:15:23

根据日本防卫省披露,在2023年的第一天和第二天,分别探测到中国无人机在宫古海峡空域飞行。从照片可以看出这架无人机就是中国版全球鹰无人机——无侦7高空无人侦察机。

值得一提的是,这次照片与以往日本防卫省发布的外军飞机照片不一样,以往都是平视拍摄的近距离照片,这次却是远远拍摄的仰视照片。

日本F15DJ仰拍无侦7高空无人侦察机

这是因为我国的无侦7高空无人侦察机飞行高度实在太高了,以至于超越日本现役所有战机的升限。据了解,日本现有战机之中升限最高的是F-35A和F-15DJ,升限均为18300米左右。

根据美国军事网站《战区》的报道,在发现中国的“无帧7”之后,日本自卫队方面紧急起飞了F-15DJ战斗机升空监视。

然而这架日本战机仍旧无法飞到无侦7的飞行高度与它伴飞,只能采取仰视角度对它进行远距离拍摄。外界推测,当时无侦7的飞行高度很可能达到20000米。据了解,目前只有美国和我国自行研制出高空长航时无人战略侦察机。此刻,作为中国人无比骄傲。

那么我国的无侦7高空无人战略侦察机相比美国RQ-4B全球鹰高空无人战略侦察机谁更好呢?

RQ-4B凭借更合适的发动机,在航程、续航时间方面优势巨大;无侦7则凭借更好的气动设计,在航速、反应速度、造价方面更有优势,但仍存在发动机短板。

无侦7采用独特的“菱形联翼+V形垂尾”气动布局,机长14米,翼展22.8米,高3.9米,载荷650公斤,最大起飞重量约7.5吨,实用升限20000米,最高时速750公里,持续飞行时长10个小时,最大航程超过7500公里。

无侦7高空无人侦察机

根据美军公布的数据:RQ-4B采用“平直翼+V形垂尾”气动布局,机长14.5米(47.6英尺),翼展39.9米(130.9英尺),机高4.63米(15.2英尺),载荷1360公斤(3000磅),最大起飞重量14.628吨,实用升限20000米(65000英尺),巡航时速635公里(343海里),持续飞行时间33小时,最大航程约20960公里(11319海里)。

按照比例测算,美制RQ-4B即便整体重量降低至7.314吨,载油量、发动机推力均减半,它的载荷也能达到780公斤,起飞重量少200公斤左右的前提下,载荷却比无侦7还要多130公斤;航程达到20960公里,达到无侦7的2.8倍左右。

航程如此突出的原因主要有3方面:

1、RQ-4B的整机推重比选择较小值。

RQ-4B的整机推重比只有0.219,而无侦7整机推重比达到0.336,比RQ-4B高53.45%左右。即便发动机耗油率相当,同等起飞重量的前提下,无侦7的油耗也要高53.45%。

2、RQ-4B采用大翼展平直翼,升阻比高达33以上。

为了尽可能飞得高一点,并以较低推重比飞行,RQ-4B选择超长平直翼,翼展高达39.9米,升阻比高达33以上。这么设计非常有利于以很小的推力,推动它飞到20000米高空,尽可能降低油耗,提升航程。

RQ-4B高空无人战略侦察机

相比之下,无侦7的翼展只有22.8米,远小于RQ-4B。好在无侦7在世界上率先应用了“菱形联翼”设计,可以较小的翼展达到相同的升阻比。这方面无侦7反而是领先RQ-4B的。

3、RQ-4B采用的发动机耗油率相当优秀。

资料显示,RQ-4B采用一台劳斯莱斯AE-3007H涡轮风扇发动机(美军编号F137-RR-100),推力31.4千牛,起飞耗油率仅0.39kg/(daN·h),巡航耗油率仅0.653kg/(daN·h)。

根据尾喷口来看,无侦7采用的是与国产L15A高级教练机相同的发动机AI-222-25涡扇发动机,推力24.7千牛,起飞耗油率为0.64公斤/(daN.h),巡航耗油率约为0.9公斤/(daN.h)。然而它的耗油率却比AE-3007H高50%以上,加上更高的推重比,同等起飞重量条件下,无侦7的耗油率将比RQ-4B高1.3倍以上。

当然,无侦7这么设计主要是因为我国与美国对高空战略侦察机的功能需求不一样。

如果想尽可能提升无侦7的航程,无侦7可以采用推力小一号的涡扇11,推力只有16千牛,油耗降低35%左右,航程可做到11000公里,只是巡航速度要从750公里/小时降低到600~650公里/小时左右。

实际上,目前我国尚未突破“三条岛链”战略围堵,因此暂无全球侦查需求,只要能够覆盖三条岛链即可。考虑到我国领土和领海仍然与多个国家存在纠纷,为应对随时可能出现的突发事件,要求无人战略侦察机要具备快速反应能力。

据了解,由于推重比偏小,美国全球鹰无人机从地面起飞爬升到20000米高空需要耗时80分钟以上,对我国来说,它的反应时间太慢,并不适合我军使用。这方面无侦7显然更合适,它的推重比更高,翼展也小很多,不仅加速、爬升速度更快,而且巡航速度也更快,相比全球鹰可以更快地抵达目标区域上空。

此外,全球鹰那尺寸巨大的轻质高强平直翼也不适合我国,如果技术不达标,非常容易引起翼尖振颤而导致飞机失控。由于技术难度太大,这种大尺寸轻质高强平直翼成本非常高,也导致全球鹰无人机造价居高不下,性价比偏低。

大尺寸平直翼面临振颤问题

通过采用“菱形联翼”设计,无侦7大大减少了翼展,有效提升了起降性能。当然,采用这种设计也增加了飞控难度,但好处不言而喻。

无侦7的航程远远不如全球鹰无人机暴露了我国缺少推力2~6吨的高性能大涵道比涡扇发动机的短板。

前面提到,同等起飞重量前提下,无侦7的油耗可达全球鹰的2.3倍以上,导致航程大大缩短。这是因为AI-222-25涡扇发动机属于战斗机使用的小涵道比涡扇发动机,实际上并不适合没有超音速飞行需求的亚音速高空无人战略侦察机使用。

最适合这种无人机使用的发动机是类似于民航客机使用的大涵道比涡扇发动机。RQ-4B采用的劳斯莱斯AE-3007H涡轮风扇发动机恰恰就是一台大涵道比涡扇发动机,涵道比达到5,因此油耗大大降低。为适应高空飞行,它的高压压气机级数高达14级,以保证高空有效推力不至于下降太多。

遗憾的是,目前我国尚未研制出推力2~6吨的大涵道比涡扇发动机。目前的小推力涡扇发动机只有推力500公斤级的AEF50e和WS500、推力1000公斤级的AEF100、推力1600公斤级的WS11,并且都不是大涵道比涡扇发动机,并不适合无侦7使用。

AEF100涡扇发动机

令人欣慰的是,我国早已意识到这一短板,并早已开展相关研究。早在2009年4月,我国《推进技术》专业期刊就发布过一篇名为《高空长航时无人机用涡扇发动机技术分析》的论文,并提到适合高空长航时无人机使用的涡扇发动机是涵道比超过4的大涵道比涡扇发动机。该文章系统分析了研制这种大涵道比涡扇发动机所需攻克的关键技术,并提出了解决思路。

就研制难度而言,小推力级别的大涵道比涡扇发动机研制难度远低于中等推力大涵道比涡扇发动机或者大推力大涵道比涡扇发动机。只要下定决心,我国一定能够研制出合适的高性能小推力级别大涵道比涡扇发动机。届时无侦7无人机在其他指标不变的前提下,航程将有望翻倍,达到15000公里以上。

14 阅读:5666
评论列表
  • 2023-01-09 16:34

    全球鹰当时的主要目的就是霸权主义飞全球,对向就是那些没有放空力量的国家,它慢慢悠悠只要飞得够远就行。我们的无侦七主要针对周边那几个找事的国家和台独,需要快速部署快速反应,发动机推重比一定会调高,而且我们没有那么大的航程需求。

  • tp 10
    2023-01-09 16:12

    你为什么不说一架买一架全球鹰都可以买20架无侦7了?

    用户14xxx46 回复:
    人家贵有贵的道理
  • 2023-01-09 15:01

    但提速快,变道快啊。最重要是菱形机翼稳定,震动小。目前完全可以满足计划目标。

  • 2023-01-09 10:51

    7500的航程对于我军现阶段的需求足够了

  • 2023-01-09 12:14

    反过来讲全球鹰暴露了美军缺少高超声速发动机的技术这话也成立。我们又不追求美军那样的全球到达只要能控制周边就可以了,更何况这种无人机航程已经远超现役的所有载人战机,足够我军的需求了

  • 2023-01-09 17:18

    稍有军事知识的人一看尾气轨迹就可以判断出正式版无侦7是使用涡喷发动机,油耗高,高空动力更好,寿命低,维护复杂,航程相比涡扇较短。大部分无侦7都是使用仿制鹅r13,国内型号涡喷7。居然以猜测判断是ai-222-25涡扇发动机。现在正攻克涡扇发动机小型化,不久大批无人机将来必将换装小型化涡扇发动机。

  • 2023-01-09 20:46

    加油[点赞]

  • 2023-01-09 21:22

    翼展这问题说白了就是材料科学还是跟美国有好大差距啊。。。发动机技术又是短板。。。

  • 2023-01-10 00:00

    [吃瓜]有,总比没有强,油耗高点,也比俄罗斯的没有看着眼馋强,[吃瓜]俄乌战争就是个很好的例子

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