A-10攻击机技术特点浅析

2017-11-09 03:08沈亮李自启符松海冷智辉
教练机 2017年3期
关键词:攻击机低空机翼

沈亮,李自启,符松海,冷智辉

(航空工业洪都江西,南昌330024)

A-10攻击机技术特点浅析

沈亮,李自启,符松海,冷智辉

(航空工业洪都江西,南昌330024)

攻击机是作战飞机的一个重要分支,A-10飞机是对地攻击机的典型代表,本文从A-10飞机的技术与设计特点出发,介绍其气动布局、生存力、使用维护等方面的特点,分析其任务优势及存在的不足,并根据近距空中支援任务的发展需求,浅析未来近距空中支援任务空中平台的发展趋势。

攻击机;近距空中支援;生存力

0 引言

优秀的武器必须有效、可靠,易于操纵、保养,价格便宜,可大量购买,使用时能满足战时需要,鼓舞士气,在战场上要能比敌方的武器更好地完成使命。攻击机就是其中一种良好的武器平台,起源于一战时期的德国,主要用于低空、超低空突击敌方战术或浅近战役纵深内的目标,直接支援地面部队作战,又称之为近距空中支援飞机。它具有良好的低空操纵性、安定性和良好的搜索地面小目标的能力,可配备品种较多的对地攻击武器。

A-10攻击机是美军根据越战中A-1攻击的优良表现及存在的不足、总结经验教训而研制的一型专门用于执行近距空中支援任务的飞机,具有好的低空低速性能、大的载弹量、长的待机时间以及高的抗损伤能力。A-10攻击机以其外表的其貌不扬到实战中的累累战功,向世人展示了它独特的对地攻击作战能力。实战证明,A-10攻击机是一种优秀的近距空中支援飞机。

1 技术特点

A-10飞机设计瞄准对地攻击及近距支援任务,在设计方面深入贯彻对地攻击及近距支援作战任务的设计要求。A-10飞机在历次战争中的不俗表现,证明了其显赫的近距空中支援任务平台的地位。其任务能力的优势在气动布局、操作维护、总体布置等方面均有其独特表现,总的来说,采用多种降低易损性和提高生存力的措施,整机具有结构简单、火力强、生存能力高等特点。

1)气动布局—良好的低空低速机动性能

从外型上看,A-10飞机采用常规布局、双垂尾和尾吊发动机短舱(图1),具有很好的低空亚音速性能。

A-10飞机机身为全金属半硬壳式铝合金结构,大部分机身段是等截面的。机翼为中等厚度的大弯度平直下单翼,中央翼段位单块式结构,等弦长、等厚度。每侧机翼后缘内侧有两段开缝襟翼,左右机翼对应位置的襟翼可以互换,外侧为副翼。主起落架舱内的翼段有小的前缘缝翼,采用全金属三梁结构,通过前梁和后梁的四个接头与机身加强框连接。尾翼为全金属悬臂式等弦长平尾,左右两侧升降舵可互换。悬臂式双垂尾装于平尾端部,平尾采用三梁抗扭翼盒。

在副翼的设计上,采用张开式副翼设计,可分别往上下偏转,如图2所示。在着陆时两边副翼上下部分同时上下偏转,向上偏转的副翼部分可作为减速板,向下偏转副翼可以增加机翼弯度,提高着陆时机翼升力,达到减速增升的目的,从而实现小速度着陆,最大程度的减小着陆距离。

与同期追求先进气动布局的高性能战斗机相比,A-10的外观似乎显得落后,有些另类,甚至笨拙。而实际上,A-10设计得相当巧妙,非常适合低空作战。该机所采用的中等厚度大弯度平直下单翼、尾吊双发、双垂尾的正常布局,是决定其成为优秀武器平台的关键。这种设计不仅便于安排翼下挂架,而且有利于长长的平尾与两个垂直尾翼遮蔽发动机排出的火焰与气流,有利于抑制红外制导的地空导弹的攻击。尾吊发动机不仅可以简化设计、减轻结构重量,还可以避免七管炮射击造成的发动机吞烟,在起降时可最大限度避免发动机吸入异物。两个垂直尾翼增加了飞行安定性,作战中即使有一个垂尾遭到破坏,飞机仍然能够正常操纵。长长的机翼,不仅可以提高航程,还可以提升起降性能。下垂的翼端设计还可减小阻力,增加约8%的航程。平直机翼可保证在小速度与低空的机动能力,特别是对地攻击所需要的大角度俯冲能力。从上述众多细节看,A-10的设计可谓以小博大。

2)生存力—超强的对地攻击及自身防护能力

A-10飞机的生存力主要体现在总体布置、系统余度等方面。在总体布置上,A-10延续了P-40及A-1、A-4的主起落架舱和主起落架收放方式的设计。向前收起的主起落架,可以腾出更多的空间安排武器挂架。强大的武器挂载能力,使其具有超强的对地攻击能力。主起落架收起后并未完全收放在机翼前缘前伸的整流罩内,将近1/2的轮子裸露在外,如图3所示,目的是为了在迫降时能够吸收冲击能量,保护飞机及其乘员。在座舱视界设计上,A-10短粗、下切的机头及美军飞机惯有的高高耸起的宽敞座舱十分有利于飞行员观察。良好的座舱视野使得飞行员具有较好的对地观察能力,有利于发现潜在危险,从而进行规避;另外,为防止油箱被炮火命中,A-10将油箱置于机身内,油箱为橡胶泡棉自动闭锁式,中弹后会自动封闭,防止油料外漏;输油管只有一小截暴露在发动机与油箱之间,并在机体上部,油箱中弹后油管也会自动封闭,避免油料流入受损油箱。紧急时可关闭主油箱,使用两个发动机之间的小油箱继续飞行。

在系统余度及安全性方面,全机关键部位均采用了钛合金装甲防卫。A-10飞机超低空飞行性能好,可以仰仗地形掩护免遭地空导弹的攻击。为了提高A-10的安全系数,采取了诸多的提高飞机生存能力的措施:座舱周围由12.7mm~38mm厚的钛合金装甲板构成一个“浴盆”,内侧衬有防弹纤维,机腹钛合金装甲厚50mm,可抵挡23mm穿甲弹的打击。A-10的主要结构都为余度设计,机身大梁、主结构框都是双套的,有一个被击坏不致造成灾难性的后果。两套有装甲防护的多余度液压主飞行操纵系统,分别置于机身两侧,即使一边中弹仍可保持操控,万一液压系统损坏,飞行员还可通过钢缆控制方向舵及升降舵。除钢缆外,液压、电力与其他线路均分成左右各一套系统,增加了安全系数。A-10的副翼、升降舵和方向舵,左右都可独立制动,有一侧被击坏仍可保证安全操纵。A-10的两台发动机间距较大,同时中弹损伤的可能性很小。风扇机匣也有装甲保护,一台发动机被击坏时,碎片不会伤及另一台。即使一台发动机熄火,甚至被击中,该机也能飞回基地。

3)使用维护—适应野战机场的简单快速维护

A-10采用宽胎面、低压轮胎,带有防滑刹车装置,以适应未铺砌跑道,同时采用尾吊发动机防止沙尘吸入,适宜野战机场。

在机身结构方面,为适应空军对低成本攻击机的要求,费尔柴尔德公司设计人员突出了以下设计特点:采用搭结蒙皮工艺的大部分机身设计成等截面形式,简单实用;机翼采用全金属三梁结构,通过前、后梁的4个接头与机身加强框相连,单块式中央翼段等弦长、等厚度;机翼后缘内侧为两段式开缝襟翼,左右可以互换;垂直尾翼上的方向舵、平尾、升降舵均可左右互换;机身后部吊挂发动机短舱等。这些设计既有利于生产,又有利于维修保障。

在使用维护方面,该机起落架设计非常简单,不像F-16那样拥有复杂的收放系统。起落架在紧急时刻可依赖重力将其甩放下来。同时,为简化野外操作程序,便于维修保障,A-10在设计方面拥有许多优点。例如,前机身左侧安装有伸缩杆式登机梯,如图4所示,可方便驾驶员登机,减少地勤负担;左面的主起落架短舱前端设有压力加油口,便于地勤站在地面为飞机加油。

在动力装置方面,A-10配装两台通用电气公司生产的TF-34-GE-100涡扇发动机,TF34的设计比较强调外场的维护性,采用了单元体结构设计,拆装方便,发动机的许多零件可以单独更换,如风扇转子叶片和静子叶片、压气机的全部转子和静子叶片、低压涡轮叶片等(图5)。更换风扇叶片时,无需将发动机从飞机上卸下来。

2 主要优势与潜在不足

A-10攻击机主要设计目标为对地攻击,在传统军事领域及近距空中支援作战任务中得到广泛应用。经历多年的发展及实战检验,A-10攻击机以其赫赫战功展示了其在近距空中支援等作战中突出的优势。

1)主要优势

A-10飞机与早期攻击机、兼顾对地攻击能力的多用途战斗机相比,在任务能力上呈现出以下优势:

(1)具有良好的对地攻击及生存能力

A-10作为美国空军主要的近距空中支援飞机,机载武器种类繁多,火力强劲,使用灵活。用来攻击坦克群、战场上的活动目标及重要的火力设施,为地面部队扫除障碍。其良好的低空低速机动飞行能力和品种繁多、火力强劲的武器配置使其在打击地面固定和移动目标时成功率高,能有效为地面部队扫清障碍,实现近距空中支援任务目的。

由于A-10飞机需要近地低速飞行,非常容易遭受敌方地面火力的攻击,为了保证飞行员安全及任务成功率,要求A-10具备良好的生存能力。因此,A-10飞机在座舱位置配置了较好的装甲防护设备,以保证飞行员在执行对地攻击任务时的安全。在系统可靠性方面,A-10飞机采用多余度设计方式,例如,采用两套有装甲防护的多余度液压主飞行操纵系统,在一套操纵系统中弹损伤后仍可保持操控,即使液压系统损坏,飞行员还可通过钢缆控制方向舵及升降舵。除此之外,液压、电力与其他线路均采用了多余度设计,增加了安全系数。因此,在对地作战的过程中具有较强的任务生存力。A-10飞机超低空飞行性能好,可以依靠地形掩护免遭地面火力的攻击。另外,A-10飞机还可以依靠电子战系统来防御来自敌方的攻击。

(2)具备全天候协同精确打击能力

随着作战需求的不断演变,A-10飞机也适应性的做了相应的改进,在航电设备、武器配置等方面进行了全方位的升级,在机间协同及精确打击能力方面有了较大的提升,以适应全天候协同精确打击能力要求。

美军针对A-10飞机开展了一系列的能力提升改装,主要集中在该机的电子系统和武器系统方面。改进后的A-10飞机装备了功能强大的中央任务计算机,配备有一个任务数据记录系统,可以通过数据链传输给地面指挥系统,实现空地协同作战的目的。同时,升级后的A-10飞机还能携带“蓝盾”II吊舱和更先进的“狙击手”激光指示吊舱,并且可以实现双机激光跟踪器联合工作,投放精确制导炸弹,实现双机协同作战。

2)潜在不足

由于A-10飞机开始设计于上世纪六七十年代,主要瞄准上世纪六七十年代后期的作战任务需求,进入新世纪,随着时代的发展,技术的进步,纵观美军最近的几场战争,近距空中支援任务的形式也在日渐更新,A-10飞机在新时期的近距空中支援作战任务的适应性方面存在一些不足,包括以下几点:

(1)远距作战及空中待机时间不足

现代近距空中支援作战要求支援飞机具有较好的空中待机及快速响应能力,A-10在气动布局上采用平直机翼布局,零升阻力高,不利于低空高速飞行,在作战后快速脱离战场能力不足,且在低空飞行时,需用推力较大,巡航耗油率提高,导致空中待机时间降低。

A-10飞机虽然已经具备4小时左右的空中待机能力,但对于远距、持续空中支援任务,空中平台的待机能力通常需要达到10小时左右,因此,A-10飞机在远距作战及低空巡航待机能力方面呈现出一定的不足。

(2)现代化战场的适应性偏低

随着技术进步,便携式防空武器大量扩散,改变了战场威胁形态,限制了战机的低空使用。A-10飞机战场反应时间长,依靠语音协调,难以满足信息化快速响应。

3 结语

美军在近期的几场战争及持续的反恐作战中,近距空中支援空中平台的投入量逐渐加大,作战形式也呈现多样化。各国对近距空中支援空中平台的关注度也在逐渐增加,对平台的研制和装备的投入也在逐渐增加。这种趋势也推动了近距空中支援空中平台的发展。因此,我国有必要针对现代信息化近距空中支援任务的特点,开展新型近距支援作战飞机研制,以满足现代化近距支援作战任务的需求。

[1]李清,孙京波,梁宏涛.F-22战斗机性能项目军事需求研究[J].面向信息化战争的军事装备科学.

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[3]潘文林.大名鼎鼎的A-10攻击机[J].航空档案,2007,9

[4]李屹东,李悦霖.察打一体无人机的特点与发展[J].国际航空,2014,9.

[5]David R.Jacques,Dennis D.Strouble,A-10 Thunderbolt II(Warthog)SYSTEMS ENGINEERING CASE STUDY[M],Air Force Center for Systems Engineering,2010.

Brief Analysis on Technical Characteristics of A-10 Attacker

Shen Liang,Li Ziqi,Fu Songhai,Leng Zhihui
(A灾IC-HONGDU,Nanchang,Jiangxi 330024)

As an important branch of combat aircraft.A-10 aircraft is the typical aircraft of air-to-ground attacker.Based on the technical and design characteristics of A-10 aircraft,this paper introduces its features on dynamic layout,survival capability,operation and maintenance,analyzes its mission advantages and existing disadvantages,and briefs the development trend of close-air-support mission air platform in future according to the development requirements of close-air-support mission.

Attacker;Close-air-support;Survival capability

2017-08-18)

>>>作者简介 沈亮,男,1980年出生,2007年毕业于上海大学,硕士,高级工程师,现从事需求分析、概念设计及费用效能分析等工作。

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