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战机世界 科技树(战机世界科技树图全系)

文章来源:互联网作者:小编发布时间:2022-08-19 12:04:48

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就像美国F-15在创造世界纪录时所做的那样,P42的重量也被尽可能减轻,它不但拆掉了所有不必要的设备,甚至连油漆也被全部去除。

战机世界 科技树(战机世界科技树图全系)

1986年11月的一天,一架闪着金属光泽的苏联战斗机,在严寒中和一辆硕大的履带牵引车用钢缆栓在一起,周围则是忙碌的工作人员。之所以会出现这样一个奇怪的组合,是因为这架战斗机今天的任务是:打破世界纪录!

这架飞机,就是刚刚在苏联空军服役的苏27,此时关于它的一切都属于绝密,甚至连它的型号都被禁止公开。为了冲击世界纪录,苏联给了它一个临时代号:P-42。

这个代号是由时任苏27主设计师的米哈伊尔·佩特罗维奇·西蒙诺夫拟定的,为了纪念他的父亲。P是西蒙诺夫父亲名字佩特罗维奇的首字母,42则代表1942年。正是在那一年的11月20日,西蒙诺夫的父亲牺牲在了斯大林格勒前线。

就像美国F-15在创造世界纪录时所做的那样,P42的重量也被尽可能减轻,它不但拆掉了所有不必要的设备,甚至连油漆也被全部去除。

为了进入最佳状态,P-42的起飞时间也被选择在冬季,因为低温更有利于发动机输出最大推力。

由于重量大幅减轻,P-42的推重比已经大于2。也就是说,这时发动机的推力比自身重量大了整整两倍,动力全开后仅凭飞机自身的刹车已经无法制动。

苏联人只好用钢缆把飞机和一辆改装过的履带牵引车连接在一起,防止飞机提前滑跑。

起飞命令下达后,飞行员打开发动机加力,保持动力满负荷输出。接着,连接牵引车的钢缆被断开,秒表开始计数,P-42以最大速度冲上天空并快速爬升。

它只用了短短25.4秒,就蹿升到了3000米高空,打破了10年前由美国F15创造的爬升世界纪录。

从1986年到1988年,P-42一直在不断冲击飞行纪录。它不停地刷新原本属于F15的各项世界纪录,总数多达27项。至少在数据上看,此时苏27已经在和F15的竞争中赢得了胜利。

4年后,世界顶级战斗机苏-27落户中国,它的到来大幅提升了我国空军的战斗力,还深刻影响了此后几十年中国航空工业的发展轨迹。

在之前的系列文章中,我已经把苏27来华的这段往事做了梳理,在此不多赘述。今天我们主要聊聊,在苏27诞生前后都发生了哪些鲜为人知的故事。

导弹万岁

1971年3月,一场紧张的竞标在苏联拉开序幕,苏联希望通过这次竞标,选拔出未来苏军的主力战斗机。而这次选拔的背后,其实是苏军对未来空战模式的思考。

六十年代末,苏联航空部门开始对二代战斗机的不足进行认真讨论。他们在思考一个问题,未来苏联究竟应该制造什么样的战斗机,才能在空战中取胜?

全世界第一种实用化的空空导弹

从50年代末空对空导弹的出现开始,喷气式战斗机的空战理论发生了一些变化。

这时人们认为,在配备了能自动搜索目标的空对空导弹后,战斗机只需要在合适的时间、合适的位置发射导弹,就能在远距离消灭敌人,用机炮进行格斗的场景将不会再出现。

于是,如何提高喷气式战斗机的速度,就成为研究的重点。

这个时期的战斗机大多能够高速飞行,因为抢先占领发射阵位才是最重要的能力,接下来只要用空对空导弹解决战斗就行了。

那么,如此强调高速性能,战斗机的另一个重要参数“机动性”又怎么办呢?很遗憾,机动性似乎被设计师们彻底遗忘了。或者更准确一点说,机动性被设计师“牺牲”掉了。

当时的主流战斗机,机翼后掠角不断增加,机翼形状也变得更利于高速飞行,2倍音速几乎成为标配。

因为战斗机被当成导弹发射的平台,所以那种在空中互相咬尾进行“狗斗”的盘旋能力,就不再被重视,个别型号甚至直接取消了机炮。

曾经取消机炮的鬼怪式

“导弹制胜论”发展到极致后的代表性武器,是一种变态的美国导弹——精灵,它丧心病狂地给空对空导弹配备了核装药,把本来是点杀伤的空空导弹,硬生生给搞成了面杀伤武器。精灵的设计者是想把爆炸半径范围内的所有飞机都化为灰烬。

越南战争爆发后,这种高速战斗机平台+远程导弹决胜的理论,终于有机会在实战中应用,但结果却让人大感意外。

被现实打脸

在越南上空,飞行员们发现,用导弹击落敌机并非易事。由于空对空导弹存在技术缺陷,所以攻击失败率非常高,美军战斗机经常是打光了携带的全部导弹,也没能取得一个战果。

失败率高的另一个原因是,被导弹锁定的战斗机依然有办法逃脱。

60年代被空空导弹锁定的飞行员,经常用一些规避动作来躲避攻击。比如突然改变飞行路线、大机动切换飞行姿态、迎着阳光飞行等。这时,技术稚嫩的空空导弹往往会跟丢目标。

而一旦导弹攻击失败,敌我双方就会立即进入亚音速缠斗,互相用机炮咬尾攻击,和二战时并没有本质区别。这种情况下,战斗机的机动性如何,就成为获胜的关键。

米格23曾经差点被中国仿制

越南上空发生的一切,让机动性又重新回到飞机设计师的视野中,这次他们开始尝试寻找速度和机动性的平衡点

很快,一种全新的机翼——可变后掠翼就出现在了美国和苏联的战斗机上。

拥有可变后掠翼的战斗机,在高速飞行时能够收缩机翼,让机翼后掠角增大;在空战和起降时,则展开机翼获得更大的升力。

可变后掠翼,在当时被认为能解决所有问题,是战斗机在速度和机动性之间找到平衡的最佳方案。不过,这次科技树的升级也仅仅是“看上去很美”,理想和现实之间依然有很大的距离。

虽然可变后掠翼是一个好主意,但在实际使用中它的效果却差强人意。为了让机翼可变,飞机付出了高昂的代价。

首先是重量增加。为了能让机翼动起来,飞机不得不增加机翼驱动机构,而这套复杂的装置重量可不轻。在飞机增重后,它所获得的机动力提升,往往又被增加的重量消耗掉一大半。

其次是对大速度的需求减少。实战中飞行员们发现,空中优势战斗机的速度只要达到1.6马赫就可以接受,降低阻力显得不再那么重要。

此外,可变后掠翼的地面维护,也给机务人员增加了不少工作量。而在战时,简洁的后勤直接关系到战斗机的出动次数。

于是,苏联和美国的科研人员几乎在同一时间得出了相同的结论:我们需要一种战斗机,它既要能以超音速飞行,还要胜任在亚音速范围内进行的空中近距格斗。

1971年,苏联发布了先进战斗机的技术指标,正式开始下一代战斗机的招标。

苏霍伊的创新

苏联军方希望,飞机设计师能找到一种全新的、更简单也更轻便的方案,既能提高机动性和起降性能,还能兼顾速度。

今天,我们已经在苏27身上看到了这种完美的气动布局,但这是后话,当时整个苏联航空界还都在慢慢摸索。

军方的任务下达后,三家著名的飞机设计局参与了竞争,他们分别是雅科夫列夫、米格和苏霍伊。经过各自攻关后,在苏联航空部科学技术委员会的会议上,三个设计局分别展示了他们的新一代战斗机方案。

雅科夫列夫拿出了雅克-45、米格设计局拿出了米格-29,苏霍伊设计局则主推T-10(T代表三角翼布局,10代表苏霍伊设计局的第10种三角翼飞机)。

雅克夫列夫和米高扬的设计,看起来和他们以前制造的飞机很像,而苏霍伊的方案则显得格外新颖。看来,这次他们搞出了一些新东西。


苏霍伊

苏霍伊设计局从1939年开始独立进行飞机设计,首席设计师是帕维尔·苏霍伊。他设计的第一种轻型轰炸机被命名为苏2,1940年开始量产,一共生产了910架。

不过,能真正体现出苏霍伊能力的,是他在60年代设计的高速轰炸机T-4。这种外形科幻的飞机标志着苏霍伊设计局的设计水准,已经达到相当的高度,步入国际顶尖行列。

尽管T-4项目在70年代中期被叫停,但它采用的钛合金制造技术和电传操纵系统已经取得成功。这些技术储备,后来都应用在了包括苏27在内的新一代飞机上。

苏霍伊设计局其实早在1969年就已经开始探索T-10,在接到正式的设计任务后,他们更是全力以赴。

为了同时获得高速度和高机动,苏霍伊在飞机的空气动力学外形上倾注了大量心血,试图在这个领域取得突破。

不过当时他们也很清楚,仅有先进的气动外形并不够。一个优秀的战斗机系统,还需要优良的机载电子设备、优良的武器系统和很多其他东西。而苏联落后的电子工业能力,从一开始就成为苏霍伊的顾虑之一。

当时苏联政府要求,新战斗机的性能必须比美军最新战斗机高出10%-15%。但苏联起跑已经比美国慢,要想后来居上,他们必须拿出一种足够新颖的方案。

雅克45

70年代正值苏联国力鼎盛时期,官方在努力塑造苏联比美国强大的形象。1972年慕尼黑奥运会上,苏联运动员以50枚金牌的成绩击败美国的33枚,获得金牌榜第一名。当时的苏联舆论也普遍认为,我们的战斗机也必须比美国更强大,更先进。

据当时的苏霍伊设计人员回忆,在研制T-10时,整个设计局都处在一种临战状态,设计人员都按战时时间表工作。苏联政府不但为他们提供了强大的财政支持,还努力让科研人员不受任何政治干扰和排挤,“那是一个伟大的时代。”

主管战斗机研制的苏军高层,也经常参加航空部的各种会议,还定期拜访设计局,和总设计师面谈。每个月他们还会打来一次电话,沟通设计的进展。

为了对数据进行准确评估,苏霍伊设计局建造了两个模拟舱室,它们能够以3轴运动的方式模拟战斗机空战。

T-10-1

用现在的眼光看,这个办法有点笨拙,但当时却实实在在地解决了很多问题,尤其是能够按照苏联军方发布的规范,对飞机的所有性能参数进行验证。

最终,苏霍伊的设计师们拿出了一个让人眼前一亮的方案,它使用悬臂式中单翼和翼身融合技术,整架飞机看起来就像一只大鸟。

大失所望

从外形上看,T-10有两条从机翼向机身延展的边条翼,把整个飞机都变成了一个升力整体,这对提高机动性发挥了重要作用。

设计师们最初认为,边条翼是一种能提高飞机在超音速状态下的稳定性的好办法。但在大量风洞试验中,他们又发现了一个边条翼带来的超出预期的优势。

在试验中,科研人员观察到一个有趣的现象:尖锐的边条翼可以把气流转化成强大的空气涡流,这些涡流给机翼带来了“压力差”,也就是升力。涡流的强度很大,甚至用肉眼就能看到。

经过计算,边条翼产生的涡流,能让飞机升力增加至少50%,而且这些升力还会随着飞机迎角的增加而大幅提升。

这样带来的好处是:飞机可以做出超大迎角机动动作,比如经典的“普加乔夫眼镜蛇”。而且还不会像以往的战斗机那样,迎角过大就会失速,接着陷入可怕的螺旋。

简单点说就是,T-10获得了超强机动性。

涡流

在空战时,T-10能够完美的进行小半径转弯,并迅速用机首指向目标,而这是在格斗中取胜的关键。

不过,因为要和雅克45以及米格29进行竞争,苏霍伊设计局无法预测军方对这种前卫设计的态度,所以他们准备了两套方案,一套依然是传统布局,另一套则是新型升力体设计。

就在苏联准备进行方案论证时,美国的新款战斗机已经抢先一步。

1972年7月,F15“鹰”式战斗机首飞,它采用了传统布局。从这一点看,苏霍伊T-10战斗机具有明显优势,它很有希望压倒美国战斗机。但在这之前,它必须先战胜自己的苏联同行。

令人欣慰的是,苏霍伊的这套前卫设计不但被军方认可,而且还受到了“热烈欢迎”。

第一轮竞争的结果是,雅克45被淘汰出局,米格29和苏霍伊T-10进入第二阶段。因为对苏霍伊方案的高度认同,在第二轮竞争中,米格设计局也被要求采用和苏霍伊类似的升力体布局重新设计。

这种在招标中对方案进行大幅修正的做法,其实在各国战斗机竞标中很常见,美国也经常出现类似情况。

随着F-15计划的推进,美国人也意识到,如果美军全部装备昂贵的F-15,采购成本过高。因此他们也决定开发一种更便宜、更轻盈的单发战斗机和F-15形成高低搭配,这就是F-16。苏联也进行了类似调整:米格设计局退出了重型战斗机的竞争,转而开发轻型战斗机。

苏霍伊设计局的T-10最终获胜,它在服役后的正式编号是苏-27。

1977年5月20日,安装着大型三角翼、双发动机和高耸双垂尾的T-10原型机进行了首飞。

但令人遗憾的是,总设计师帕维尔·奥西波维奇·苏霍伊已经于1975年去世,他没能亲眼看到T-10飞向蓝天。

战斗机选定后,苏联军方预想的空中作战场景是:轻型战斗机米格-29在前线夺取制空权,苏27作为重型战斗机经过长途奔袭后,进入敌方控制区并夺取制空权,为随后赶来进行“地面大扫除”的苏24扫清障碍。

当试飞员驾驶T-10从水泥跑道上起飞时,一种开创历史的战斗机正式诞生。不过,这时距离T-10成为世界上最好的战斗机,仍然有很长的距离。

苏联通过情报手段搞到了F-15的性能资料,在和T-10参数对比后设计师失望地发现,尽管T-10已经足够创新,使用了大量新技术,但相比F-15竟然毫无胜算。

开发了将近十年,这个结果令人非常沮丧。如果不能战胜F-15,那T-10的存在还有什么意义?

T-10试飞后的结果,让苏霍伊设计局陷入了前所未有的危机当中。但也就是在这个关键时刻,设计局内出现了一位堪称伟大的设计师,正是他的力挽狂澜,才最终拯救了T-10。

后记

为了能把苏-27的研发故事讲透、讲全,一篇文章的篇幅看来不够。我争取用两篇文章,总计大约9000字来完成这个选题。目前,手里的资料已经查阅、整理完毕,请大家保持关注,预计本周内第二篇关于苏27大改的文章就会发布,谢谢各位的阅读。

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