? ? ? ?超巡，目前來看應(yīng)該是四代機(jī)中爭議最大的性能了，尤其是F35出來后，似乎超巡能力就并非四代機(jī)所需的重要能力了?是否意味著在四代機(jī)空戰(zhàn)中超巡不重要了？另一方面來說，超巡所能代表的也僅僅只有是否能超音速巡航，但超音速能力并不能完全被此涵蓋，因此本篇改成了超音速飛行能力篇。

為什么要超巡?

? ? ? ?有一種說法是這樣的，二代機(jī)重視高空高速，而三代機(jī)重視亞音速格斗。不完全，但是還是比較貼合現(xiàn)實(shí)中的發(fā)展趨勢的。傳統(tǒng)觀念認(rèn)為，我速度越快發(fā)射的導(dǎo)彈速度也就越快，我飛的越高導(dǎo)彈就扔的越遠(yuǎn)。同理，有了這個(gè)優(yōu)勢我就也越難被敵人的導(dǎo)彈擊中。但是事實(shí)上現(xiàn)實(shí)中的空戰(zhàn)沒有這么簡單，憑啥導(dǎo)彈就一定得是跟在你屁股后面追你?在雙方探測能力差不多且有指引的情況下，更有可能是兩機(jī)相向?qū)ι洹?/p>

? ? ? ?那在這種情況下，速度越快生存能力越強(qiáng)就說不好了。我們先認(rèn)識(shí)一下關(guān)于導(dǎo)彈不可逃逸區(qū)的概念，和很多人想象中的不同，不是說不可逃逸區(qū)內(nèi)導(dǎo)彈就一定會(huì)命中目標(biāo)，而是是在不可逃逸區(qū)內(nèi)目標(biāo)如何機(jī)動(dòng)，導(dǎo)彈都能追上目標(biāo)而不是被甩開就是不可逃逸區(qū)。簡單的說，兩架飛機(jī)相向而飛，A機(jī)發(fā)射導(dǎo)彈后B機(jī)迅速掉頭然后直線飛行，導(dǎo)彈在這種情況下能夠追上目標(biāo)，而在導(dǎo)彈發(fā)射前，B飛機(jī)就可以視為進(jìn)入了A機(jī)的不可逃逸區(qū)。

我們可以做一個(gè)極端理想模型，以典型二代機(jī)F104C戰(zhàn)機(jī)為例，45000英尺2馬赫時(shí)穩(wěn)盤2G，a=v2/r，可得F104C在這個(gè)狀態(tài)下回轉(zhuǎn)半徑等于680m/s×680m/s÷20m/s2=23120m（事實(shí)上這個(gè)模型比較粗略，不光加速度不準(zhǔn)確，在這個(gè)高度下的1馬赫所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)也不對(duì)），而在這種狀況下，F(xiàn)104c在做完一個(gè)四分之一之前基本上都是在接近敵機(jī)的或者敵機(jī)發(fā)射的導(dǎo)彈的（事實(shí)上因?yàn)橛袡M向位移在轉(zhuǎn)彎1/4之前一段我機(jī)和敵機(jī)或者導(dǎo)彈的航向的夾角就小于90°了，但是還是那句話，簡化運(yùn)算不用考慮），然后在算在做完1/4的過程中耗時(shí)≈23120m×3.14÷2÷680m/s=53.38秒。我們加速有一枚均速為3馬赫的導(dǎo)彈在飛向F104c，那么在這個(gè)過程中導(dǎo)彈已經(jīng)飛行了54447.6米，我們假設(shè)導(dǎo)彈隨F104C機(jī)動(dòng)的航跡是一個(gè)角速度變化一致的標(biāo)準(zhǔn)圓弧并在F104c做完四分之一轉(zhuǎn)彎的時(shí)候相遇，可得發(fā)射距離達(dá)到了可觀的70496.1米，而且這這個(gè)過程中導(dǎo)彈的過載并不大。也就是說，在飛行中一味地追求高速不能讓自己活下去，反而可能讓你死的更快。

? ? ? ? 當(dāng)然了二代機(jī)巡航速度也很少有超過音速的，現(xiàn)實(shí)中可能會(huì)更可觀一點(diǎn)，但是在跨音速段，這可就是三代機(jī)的主場完全沒有優(yōu)勢，也就不做對(duì)比了。為此了有了兩個(gè)發(fā)展方向，第一就是一條路走到黑，進(jìn)攻就是最好的防御，我速度更快使導(dǎo)彈射程更遠(yuǎn)，把機(jī)體造大換上尺寸更大的雷達(dá)遠(yuǎn)遠(yuǎn)的發(fā)現(xiàn)你，掛上更重的導(dǎo)彈增大其動(dòng)力射程。遠(yuǎn)遠(yuǎn)的消滅你，沒錯(cuò)，因此你得到了一款超級(jí)截?fù)魴C(jī)——米格31。

? ? ? ?或者第二條思路，我不追求極速了，我換上渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，追求低速下的機(jī)動(dòng)性，用大推重比換取加速度，同理，我們可以假設(shè)一款三代機(jī)，在一馬赫的時(shí)候擁有8G的穩(wěn)盤過載（事實(shí)上這個(gè)數(shù)據(jù)已經(jīng)很高了，正常飛機(jī)估計(jì)也就是在這個(gè)速度下瞬盤達(dá)到8G），那么他的轉(zhuǎn)彎半徑也就是340m/s×340m/s÷80m/s2=1445m，即使180°轉(zhuǎn)彎也就是1445m×3.14÷340m/s2=13.345秒，同樣假設(shè)一枚均速3馬赫的導(dǎo)彈飛行軌跡才13611.9米。之后這架三代機(jī)就可以開加力靠大推重比加速跑路了。

? ? ? 相比于二代機(jī)不可逃逸區(qū)范圍大大降低，當(dāng)然了真實(shí)空戰(zhàn)中并沒有那么簡單，事實(shí)上三代機(jī)應(yīng)該會(huì)在遠(yuǎn)超過不可逃逸區(qū)的范圍外發(fā)射，同時(shí)如果對(duì)面也發(fā)射了話就會(huì)一邊進(jìn)行機(jī)動(dòng)，要么試圖讓對(duì)面因?yàn)槲覚C(jī)的速度向量與敵機(jī)雷達(dá)的波束垂直, 這樣的我機(jī)的徑向相對(duì)速度就非常小, 敵機(jī)雷達(dá)難以穩(wěn)定截獲。但是這樣的話己方就不能繼續(xù)引導(dǎo)我方的導(dǎo)彈攻擊（目前新的三代半傾向于傾斜放置旋轉(zhuǎn)陣面或者雪豹E那種可機(jī)械控制陣面指向的思路解決這個(gè)問題）因此更多的是進(jìn)行側(cè)向機(jī)動(dòng)來誘使導(dǎo)彈跟著做機(jī)動(dòng)，消耗導(dǎo)彈能量，縮短其射程，也可以選擇左右搖擺蛇形機(jī)動(dòng)能擴(kuò)大導(dǎo)彈的動(dòng)態(tài)誤差, 增加其脫靶量。而當(dāng)導(dǎo)彈和本機(jī)的距離小到一定程度時(shí), 本機(jī)必須進(jìn)180° 的轉(zhuǎn)彎才能規(guī)避導(dǎo)彈的攻擊, 這個(gè)距離稱為“極限距離”，就是我們之前考慮的極端情況。

? ? ? ?而這個(gè)時(shí)候我們可以發(fā)現(xiàn)一件很操蛋的事情，在這種狀態(tài)下發(fā)射的初速度越高，發(fā)射導(dǎo)彈能對(duì)敵機(jī)造成威脅的距離也就更大。因此單純要跑路我們應(yīng)該在速度很慢的情況下飛行然后加速跑路，要是要擊落敵機(jī)咱們?cè)诘谝惠喎炊芸?（勇敢者游戲.jpd）如果沒有其他雷達(dá)引導(dǎo)的話，機(jī)載雷達(dá)的發(fā)現(xiàn)距離和導(dǎo)彈發(fā)射距離差不多都是一百公里作用，如果在一發(fā)現(xiàn)的時(shí)候就發(fā)射導(dǎo)彈逼迫對(duì)方進(jìn)行機(jī)動(dòng)的話，超巡的話就意味著可以使得自己的導(dǎo)彈更先對(duì)對(duì)方產(chǎn)生威脅。那么我發(fā)現(xiàn)后迅速加速行不行?抱歉，三代機(jī)雖然推重比比較大，但是從亞音速加速到類似F22超巡1.5馬赫的時(shí)間也得一分鐘以上，此時(shí)兩機(jī)距離已經(jīng)很近了，此時(shí)你們的距離縮短了50公里左右，好吧，你成功使自己進(jìn)入了別人的不可逃逸區(qū)且在這個(gè)速度下機(jī)動(dòng)性很低。因此保持超巡很重要，當(dāng)然了，前提是自己在高速下仍然擁有很強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性，比如F22，F(xiàn)22在超音速下仍然穩(wěn)定的能有5G的穩(wěn)定過載，以1.5馬赫速度來算，回轉(zhuǎn)半徑也就是5202米，轉(zhuǎn)彎時(shí)間也就32秒，同時(shí)一枚均速三馬赫的導(dǎo)彈的軌跡也就是在32668.56米，再考慮到導(dǎo)彈動(dòng)力射程往往也就10多秒，尾追能追上的距離也不會(huì)很遠(yuǎn)。這種簡單運(yùn)算的結(jié)論和下圖數(shù)據(jù)是基本上符合的。

可見在過載相同的情況下，巡航速度越快的飛機(jī)越有優(yōu)勢，因此超巡很重要。

? ? ? ? 不過，在F22服役的那幾年，超巡的優(yōu)勢基本沒怎么發(fā)揮出來，我隱身能力太好了，其他三代機(jī)根本就看不見他，基本上就是在敵機(jī)看不見的時(shí)候就把敵機(jī)擊落，有沒有超巡能力似乎不影響。我猜想，或許F35設(shè)計(jì)中不那么重視超巡能力就是這個(gè)因素，以為靠隱身能力就你碾壓對(duì)面。然后殲20就出來了（F35：寄?。?/p>

? ? ? 當(dāng)然了，五代機(jī)直接的空戰(zhàn)模式至今我們也不是非常清楚，有些人認(rèn)為會(huì)接近于一代機(jī)空戰(zhàn)，但是我認(rèn)為五代機(jī)綜合探測能力比較強(qiáng)（具體會(huì)在和別人合作航電篇介紹），實(shí)際上并不會(huì)淪落到視距內(nèi)空戰(zhàn)的地步，不然殲20沒有機(jī)炮豈不是設(shè)計(jì)的很傻?

F22的氣動(dòng)設(shè)計(jì)

F22的超巡數(shù)據(jù)是在1.4－1.5馬赫之間超巡185公里，然后亞音速巡航作戰(zhàn)半徑徑約為833公里。

超音速能力好不好主要要看超音速升阻比，升力方面的話F22比較難觀察，也沒有什么明顯的壓縮升力設(shè)計(jì)，因此主要從減阻方面分析。

從整體設(shè)計(jì)來看，F(xiàn)22其實(shí)也就一般，論后掠角不如蘇57和殲20，論展弦比不如殲20小，論平均截面積，倒是好看一點(diǎn)，殲20是3.62平方米，F(xiàn)22是3.619平方米，但是考慮到F22的平尾后延了很多，實(shí)際上去除平尾也就是3.88平方米，比不過殲20也比不過蘇57。不過也得看是跟誰比，和F35比的話，這些就變成了全面優(yōu)勢。

細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)的話，首先是進(jìn)氣道，F(xiàn)22采用了加萊特進(jìn)氣道，這是一種乘波體進(jìn)氣道。

（為啥是乘波體進(jìn)氣道自己看吧，肝著太累了，不想重新組織語言了）

反正說起來是挺厲害的，但是性能嘛。。。

不過在理想情況下，即使是加萊特進(jìn)氣道不能調(diào)節(jié)，理論上也會(huì)有一部分性能和二元可調(diào)進(jìn)氣道差不多的，因此更有可能的如大S彎曲之類的隱身設(shè)計(jì)影響了性能。

? ? ???從機(jī)翼上看，F(xiàn)22采用的比較獨(dú)特的翼尖扭轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)。

眾所周知，對(duì)于后掠翼來說有一個(gè)問題，那就是氣流在經(jīng)過機(jī)翼的時(shí)候會(huì)被偏折，而展現(xiàn)流動(dòng)，這就意味著在機(jī)翼外緣流速會(huì)更快。這里我們引入雷諾數(shù)的概念，雷諾數(shù)Re＝ρVL／μ其中ρ是流體密度，V是流速，L是物體特征長度，μ是粘性系數(shù)，雷諾數(shù)其實(shí)就是流體的慣性力與粘性力的比值，當(dāng)這個(gè)比值達(dá)到一定程度，氣體的粘性力再也無法維持氣流附著在機(jī)翼上時(shí)，氣流也就隨之分離，從層流變成湍流。這個(gè)數(shù)值叫臨界雷諾數(shù)，達(dá)到這個(gè)數(shù)值失速就會(huì)發(fā)生。因?yàn)檎宫F(xiàn)流動(dòng)的緣故，外側(cè)機(jī)翼的氣流流速更快，因此更容易達(dá)到臨界雷諾數(shù)，使失速率先發(fā)生。二代機(jī)選擇加翼刀阻斷展向流動(dòng)，三代機(jī)有的選擇在機(jī)翼上設(shè)置鋸齒拉渦阻斷展向流動(dòng)。那么這些和機(jī)翼扭轉(zhuǎn)有什么關(guān)系呢？我們要知道μ粘性系數(shù)則和迎角有關(guān)，因此通過降低機(jī)翼外緣迎角的方式也可以延緩機(jī)翼外緣失速的發(fā)生，增大超音速下的升力。

? ? ? ?關(guān)于超音速面積率修型，F(xiàn)22在截面積最大的后腰處進(jìn)行了收緊設(shè)計(jì)，使得其整體截面積變化非常的平滑，降低了超音速下的阻力，殲20采用了類似的設(shè)計(jì)，這也是重型機(jī)的優(yōu)勢，而中型機(jī)的話因?yàn)闄C(jī)內(nèi)空間不足，只能在背部增加截面積，破壞了升力體。（我不說是誰）

垂尾沒什么說的，碩大的垂尾犧牲了阻力，增加的超音速下的穩(wěn)定性。

? ? ? ?關(guān)于二元矢量噴口，這個(gè)就有意思了，可以在亞音速下起到增升和減阻的效果，首先是超環(huán)量升力，簡單的說就是二元矢量噴口向下偏轉(zhuǎn)改變了經(jīng)過噴口氣流的方向，增加了環(huán)量（可以理解為增加上表面流速與下表面的差，形成一個(gè)環(huán)狀的速度）也被稱為超環(huán)量升力，想要具體了解的可以看一下這個(gè)視頻，講到還蠻詳細(xì)的BV1a34y1s7gS，當(dāng)然了這個(gè)優(yōu)勢僅限于亞音速下，超音速后為了穩(wěn)定不可能有飛機(jī)還能保證氣動(dòng)焦點(diǎn)在重心前面形成靜不穩(wěn)定，因此超音速后就沒辦法利用超環(huán)量升力了，還得用負(fù)升力配平。

至于減阻，我們可以看到在亞音速下有垂尾布局前半段二元噴口的阻力系數(shù)低于三維噴口，而無垂尾布局則是全面優(yōu)于。

怎么回事呢，我個(gè)人的理解是，二元噴口使得尾焰的和空氣的接觸面積增大，亞音速下噴口噴出的氣流更多的是亞音速的，噴管需要收縮，容易造成在噴口上的附面層破碎，形成負(fù)壓，尾焰接觸面面積更大的二元噴口可以在一定程度上拽住了附面層氣流，而圓形噴口接觸面機(jī)小，沒有起到這種穩(wěn)固附面層氣流的效果，附面層氣流破碎，產(chǎn)生負(fù)壓，增大了壓差阻力。至于有垂尾布局為什么二元噴口后面阻力又大于三元了，應(yīng)該是垂尾產(chǎn)生了不利干擾，迫使附面層氣流不得已也破碎了，因?yàn)槊娣e更大，產(chǎn)生的壓差阻力也就更大了。

? ? ? ?至于超音速后為什么阻力都是二元噴口大，實(shí)際上就是因?yàn)槲擦髟诙獓娍趦?nèi)不是等壓的，要讓其高效對(duì)外做攻把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的話，擴(kuò)張大概角度一致，但是外側(cè)擴(kuò)張角度相比于圓形噴口更大了，因此截面積更大，阻力增加了。不過矢量噴口參與配平的話，可以分擔(dān)其他操作面的壓力，減少配平阻力（當(dāng)然因?yàn)橥屏Ψ较蚋淖兞?。。。向前的推力也變小了）?/p>

? ? ? ?至于推力損失，可以確定的是，優(yōu)化的比較好的二元矢量噴口無論是在亞音速還是在超音速下推力損失都不會(huì)超過5％（雖然我不知道循跡曉講哪來的自信，居然可以在不標(biāo)明哪條曲線是二元矢量噴口，那條是圓形噴口的情況下就敢說這圖片證明了二元矢量推力損失?。?/p>

對(duì)于超巡來說推力也很重要，但是發(fā)動(dòng)機(jī)方面不想肝了，給個(gè)圖表完事。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??總結(jié)

? ? ?整體來看，F(xiàn)22的超音速能力很出色，不單單表現(xiàn)在超巡能力上，超音速下的機(jī)動(dòng)能力也是F22的亮點(diǎn)，四代機(jī)之所以能領(lǐng)先三代機(jī)一代，不單單是有隱身優(yōu)勢，其整體的飛行性能也不容小覷。單純認(rèn)為通過其他手段應(yīng)對(duì)了隱身就能使三代機(jī)槍挑四代機(jī)的，是嚴(yán)重的認(rèn)識(shí)不足。

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引用資料：《美國第四代戰(zhàn)斗機(jī)——F22“猛禽”》

《飛機(jī)氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)》

《F-22 vs 蘇-57：矩形/圓形矢量噴口的傳說和事實(shí)》

關(guān)于三代機(jī)和四代機(jī)加速性能對(duì)比http://tieba.baidu.com/p/7396109222?share=9105&fr=sharewise&see_lz=0&share_from=post&sfc=copy&client_type=2&client_version=12.25.5.0&st=1655803687&is_video=false&unique=AF883BDFF97B6169139EB137E093AFA8

［理論計(jì)算］F22超巡和亞巡油量/航程消耗之比，以及F22最大超巡作戰(zhàn)半徑https://zhuanlan.zhihu.com/p/162060709

殲20氣動(dòng)布局研究三（高速篇）:比F22更優(yōu)秀的超音速升阻特性https://zhuanlan.zhihu.com/p/270634518

https://www.zhihu.com/answer/2468553156

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