成飛六代機試飛之后,西方專家忙著從網傳的信息里分析,結果才發現早幾年一直在航展展示的六代機透明模型說的都是真的,人家根本不是展示氣動外形、載彈量、機動性能,而是先進的航電系統,以及全電架構。
全電架構不難理解,咱們現在的電動汽車領域三電系統具備領先地位之后,整車的智能化不再局限于智能駕駛、智能座艙之類,而是整個駕駛體系的革新。未來隨著“車聯網”的全面實施,一個龐大的調度網絡就全面形成,整個交通成為了一個體系。
什么意思呢,單車智能駕駛只是初步的,所有交通參與者接入到一個協調系統,車與車、車與人之間能夠自動協調,才是更為智能的方式。
對于戰斗機來說,首當其沖的就是單機的全電架構形成。我們從五代機上就能看出來:
俄羅斯對蘇 - 57 進行了電傳操縱系統的改造,將液壓傳動系統換成電傳操縱系統6。電傳操縱的作動器更輕、更小、控制更精確,能降低戰機的雷達可視性,增強戰機的機動性能并簡化維修工作;
美國F-35 采用的電傳液壓混合操縱系統,設計師放棄使用統一的液壓系統來控制飛機的各個翼面,而是為機翼的每個活動部件設計了獨立的液壓回路,用電傳操縱系統控制這些液壓回路。
這也可以看作是在飛行控制系統方面對全電架構理念的一種應用,通過電傳系統實現對飛機操縱的精確控制,同時結合液壓系統提供動力,提高系統的可靠性和性能。
中國的殲 - 20 在航電系統等方面有高度的綜合化、模塊化設計。有觀點認為殲 - 20 在供電系統等方面可能采用了先進的技術,為航電系統、飛控系統等提供高效穩定的電力供應,雖然沒有明確資料表明其采用了全電架構,但在電力綜合管理和利用方面應該有先進的技術應用,體現了向全電架構發展的趨勢。
當然,我們知道殲-20總師楊偉院士,此前參與殲-10研發是最擅長的就是航電系統和架構方面,有了這些積累,我們才從“必然王國”走進“自由王國”。
六代機使用全電架構可實現能源形式的轉換,滿足任務不同階段的高能源需求1。如在超視距攻擊階段,可集中向雷達、電子戰等系統供電;
在導彈規避階段,可把大部分電能轉換為電液作動器的液壓功率,驅動舵面快速偏轉。傳統飛機電能、液壓能和氣體能源等并存,各類能源往往無法互相轉換,總的能源需求只能通過簡單峰值疊加。
簡單地說,飛機采用全電架構之后,整體機身重量會下降,操作的靈活性會提升,安全性能也有望進一步提高。液壓系統進入空天一體化時代,短板很明顯,需要太多的保障技術。
從成飛此前展示的六代機透明模型上看,采用全電架構之后,機體的設計更為自由,全電架構飛機能夠取消飛附機匣和發附機匣,采用嵌入發動機的起發電機,通過功能復用實現發電機與起動電機的一體化設計,可顯著降低發動機外廓尺寸。
發動機外廓尺寸變小,自然會降低對飛機機體空間需求。全電架構飛機還可通過取消高溫、高壓管路,優化飛機的空間布局,并使熱源和液體防護變得更為簡單。
隨著電力電子技術、電機技術、儲能技術等相關技術的不斷進步,為六代機采用全電架構提供了技術支撐。
例如,更高效的發電機、電動機以及高性能的電力管理系統等的研發,使得全電架構在飛機上的應用成為可能。從殲 - 20 副總師、成都飛機設計研究所總師王海峰院士的論文等相關研究也能看出,全電架構是未來高性能戰斗機的發展方向。
美國的F-22液壓功率是560kW,如在能飛行任務的大部分時間中,將部分液壓功率替換為電能使用,可使全機可用電能倍增。有軍事專家分析成飛六代機稱考慮到六代機可能裝備大功率戰術激光武器等耗電設備,其供電量可能高達 300 千瓦及以上,能量使用效率更好。
所以,現在的西方專家看到六代機的透明模型,就像前幾年西方車企高管抵達車展看我們最新一代電動汽車一樣,他們開始明白,發動機他們可以跟得上,其他什么概念也設想很多年,就是這個全電架構不好辦。
正如有的車企從車展回去就撤掉所有智能駕駛部門,連同智能座艙一并放棄,現在西方的軍事專家也在想這件事情。他們才明白2016年成飛在珠海航展就公布了“先進軍機航電概念座艙”,后來擺放透明六代機的這種涵義。
強調一下,我們所說的全電架構,針對的是未來高性能戰斗機,不是指現在的電動無人機,兩者不是一個概念。
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