战斗机的座舱盖设计有什么讲究吗?
感谢邀请。
有关舱盖涉及的词汇是非常的多,毕竟飞机的舱盖已经从玻璃+支撑骨架发展到今天的大型整体座舱盖了。
标准化文件介绍在《某型号座舱盖及风挡外形设计》的绪论第一句便是:
高性能的飞机座舱盖设计涉及到多个研究领域,它必须满足不同的专业、不同部门的特殊要求,有些甚至于是相互矛盾的要求和目的。夸夸其谈如此复杂的事物之前首先允许我介绍当前国家指导座舱盖设计使用的标准化文件,这些文件当中的术语准确且凝练,是优秀的术语、定义学习的文件。
部门名称编号航空航天工业部固定翼飞机风挡系统通用规范HB6514-91国防科学技术工业委员会飞机座舱盖系统通用规范GJB1393-92国防科学技术工业委员会歼击机座舱几何尺寸GJB35A-93座舱盖设计要求座舱是飞机最重要的人机接口。座舱盖的设计要求变化也代表当时的飞机的技战术水平。美国《航空航天工程》2002年11月报道:
质量只有163kg的F/A-22飞机的座舱盖竟是飞机工程中最富挑战性的项目之一座舱盖需要满足气动阻力要低;舱盖重量要轻;飞行员视界要宽,活动范围要大;可靠性;互换性;维修性;工艺性等要求。这其中不乏重量工艺这类要求材料学进步才能带来根本性进步的要求,也包括飞行员的人机工效,维修性需要深厚工程经验积累的要求。
这里举例现代战斗机设计的要点
1、视野要求飞行员依赖自身感官感知环境,座舱的视界大小对飞机作战效能有很大影响。
2、舱盖设计阻力要求战斗机需要满足技战术性能要求中的最大马赫数,最大加速度,最低巡航速度等指标,但超音速飞机舱盖引起的阻力约占阻力系数的10%-20%,因此需要包括座舱盖的综合性减阻设计。
3、座舱布局要求飞行员需要更优秀的人机环境,飞机交互设备需要更大的显示空间,飞行员的外部视野,进出空间,逃生通道;飞机仪表,操纵设备的有效宽度。
4、结构强度要求随着飞机速度和过载提升,需要舱盖在飞机设计工况内座舱增压载荷,气动载荷,气动热载荷,气密带载荷,鸟击的撞击载荷等载荷综合作用下保证安全可靠。
5、工艺成形与折光要求飞行员透过飞机透明件感知外界来完成各种操作;因此需要保证透明件的透光率,清晰度,光学畸变,杂点,斑痕控制在规定范围。
6、隐身要求座舱是全机主要无线电强散射源,舱盖需要保证雷达波无法穿透且自身能保持飞机外形的低雷达反射截面。
座舱盖设计要点的发展讲座舱盖的矛盾发展首先要重申座舱盖的定义:其主要功能是与机身座舱段构成密封座舱,把傲虎飞行员免受迎面高速气流的吹袭和外部环境威胁,比如外来物撞击。所有飞机的座舱盖的技战术指标都必须满足该红线。
以下使用二战,第二代喷气式战斗机,第三代喷气式战斗机,第四代战斗机来套用上一章的要求来分析座舱盖的进化。
二战视野
飞机发明了11年之后速度就达到了17级大风的水平(1914年Norman Spratt驾驶RAF SE.4到达时速216.5KM/H)。两次世界大战间对速度的追求让流线型的竞速飞机视野十分小。
超马林的S.6B竞速机,虽然该机速度记录高达655.8KM/H,但依然使用的半密封座舱但是第二次世界大战的爆发让阻力和视野这对冤家的矛盾彻底爆发,之后70年内你方唱罢我登台。
为了保证速度二战早期战斗机基本大部分支撑骨架加玻璃的舱盖,加上活塞螺旋桨飞机的后三点起落架,其后果就是
不开座舱盖探头就只能找地勤大爷看路的P47P40直接把机背掏开了这一切直到英国人的迈尔斯M.20出现
之后就是你熟悉的P51,P47都用上了有机玻璃的气泡座舱。
阻力,结构强度。
将这三点放到一起来是属于历史的局限,因为座舱盖的基本功能加之当时时代对于高速的追求,舱盖口框(机身上舱盖的开口)无一例外的都很小(相对现代战斗机)而且其高度大部分唯一飞行员的肩部。
工艺
当然二战后气泡座舱略胜一筹的原因还不止因为起泡座舱优秀的视野。 支撑骨架阻挡过多,舱盖光学窗口过多造成的成像畸变,不连续这样的工艺,基础科学问题。就跟汽车的A,B柱造成视野盲区一样,二战飞机密密麻麻的舱盖骨架甚至让美国要求骨架厚度不得大于1英寸
上图很明显就能感觉到座舱布局
二战这段时间对于战斗机的座舱布局的发展主要集中于逃生通道比拼
顶着几百公里的大风开车门可不是个好主意me109侧开门的进出空间也不是很友好滑盖用其方便的进入空间,逃生通道一统江湖第二代喷气式战斗机二战末期喷气时代的来临,同飞机诞生之初一样人们回归对速度的追求,随着1947年10月14日10:00B-29带着查尔斯·E·耶格尔以及其胯下的X-1起飞人类终于冲破音速。
非常不幸,2020年12月7日查尔斯·E·耶格尔已经与世长辞了日光之下并无新事,十年之后战斗机剑指高空高速。
视野
速度依然是影响座舱视野的核心因素,一样是无论东西无法免俗。虽然舱盖还是气泡的但是却尽可能和机身融为一体。
MIG17这样更注重机动性的飞机视野还比较良好F-111这类高速战轰的视野已经是令人绝望的地步了。阻力,结构强度
二代机座舱阻力和结构妥协最典型的实际上并不是战斗机而是一直把载人最速喷气机保持到现在的SR-71,直接自己感受一下把。
SR-71这样局促座舱开窗大概更多是为了航空生理角度出发吧(个人猜测工艺
虽然此时的舱盖看起来好像跟二战前一样布满隔框,但是基础科学的发展可以让二代机隔框只限于活动舱盖的位置,而且除了风挡之外,舱盖的曲率也逐渐开始增大了。
座舱布局
二代战机因为对于更高的高度追求以及更快的速度追求加之此时仍是机械仪表占主流所以并没有更改二战到现在的座舱布局,反倒是逃生通道因为速度出现了F-111这种一体式逃生舱。
机械仪表仍然是主流但是出现了一体式逃生舱这样对抗高速气流的逃生方式。三代喷气式战斗机随着美国深陷越战泥潭,骄傲的百系列被越共练惨,美利坚三代战斗机粉墨登场F14,15,16,18都为三代机座舱设计哲学填了自己的一笔。
视野
视野这个直接一图流,大家自己体会
自己体会阻力,结构强度
这一时期除了了F-14,F-15,SU-27这样依然要求高速性能带来的制空,拦截性能之外也出现了F-16,F-18这些起飞重量相对轻,急速限制在1.8Mach的飞机,加之F-18引起的玻璃化浪潮,飞行员高G过载的要求,这就导致F-16这样的飞机座舱的气泡前所未有的又圆又大
工艺
工艺进步更是出现了F-16这种风挡座舱一体化的风潮,一体化风挡座舱因为优缺点十分明显,我将在大规模使用的四代机身上详细介绍
座舱布局
三代机因为更加现代化的过载设计以及航电发展呈现了设备和人员开始整体上移的趋势,飞机口框从飞行员肩部下放至飞行员胸腰部。航电玻璃化显示器要求更大的显示面积来显示更多信息。
F16的口框可以明显看到达到飞行员胸部更大的显示面积对于数字化航电来说可以展现的信息无疑更多隐身
在F-117腾空而起之后,隐身飞机的已经不是什么天马行空的想象,身为三代散射元的座舱势必也需要做隐身处理,为了保证电磁波不入射首先就需要给舱盖镀膜
F-16的镀膜舱盖有关三代机的隐身我专门写过一个回答
三代机可以涂装隐身材料增加隐身性吗? - 白熊的回答 - https://www.zhihu.com/question/290074791/answer/468492294第四代战斗机视野
四代战机从视野和隐身的角度出发,简单来说舱盖要整,要大
F-22像F-16同样极端的单片聚碳酸酯舱盖阻力,结构强度
单片透明件对于分体式舱盖在阻力上也许会有些微乎其微的优势,但是对于单片舱盖来说自身结构强度反而成为技术难点,即抗鸟撞性能与穿盖弹射性能的矛盾。
F-22的大厚度透明件只能选择弹射舱盖逃生,为了实现更加高效的弹射,一体式舱盖的四代机普遍采用了使用加强筋的变厚度一体化舱盖
明显可以看到座舱盖内部加强筋座舱布局
四代因广泛采用一体化舱盖,舱盖整体全寿命周期变形及状态控制,舱盖互换性,健康管理都成为了新的课题
隐身
隐身对于四代机重要性不言而喻
这个回答的一些观点借鉴自以下会议文章及论文
本回答高度笼统,只取一些时代特征较为鲜明的例子,个人文笔也非常差。还请各位多多海涵。
本人既没有相关学术背景也不是从业者完全是一腔热情驱使了解的这些知识,所以不保证权威可信。欢迎指正。
战斗机的座舱盖设计有什么讲究吗?
感谢邀请。
有关舱盖涉及的词汇是非常的多,毕竟飞机的舱盖已经从玻璃+支撑骨架发展到今天的大型整体座舱盖了。
标准化文件介绍在《某型号座舱盖及风挡外形设计》的绪论第一句便是:
高性能的飞机座舱盖设计涉及到多个研究领域,它必须满足不同的专业、不同部门的特殊要求,有些甚至于是相互矛盾的要求和目的。夸夸其谈如此复杂的事物之前首先允许我介绍当前国家指导座舱盖设计使用的标准化文件,这些文件当中的术语准确且凝练,是优秀的术语、定义学习的文件。
部门名称编号航空航天工业部固定翼飞机风挡系统通用规范HB6514-91国防科学技术工业委员会飞机座舱盖系统通用规范GJB1393-92国防科学技术工业委员会歼击机座舱几何尺寸GJB35A-93座舱盖设计要求座舱是飞机最重要的人机接口。座舱盖的设计要求变化也代表当时的飞机的技战术水平。美国《航空航天工程》2002年11月报道:
质量只有163kg的F/A-22飞机的座舱盖竟是飞机工程中最富挑战性的项目之一座舱盖需要满足气动阻力要低;舱盖重量要轻;飞行员视界要宽,活动范围要大;可靠性;互换性;维修性;工艺性等要求。这其中不乏重量工艺这类要求材料学进步才能带来根本性进步的要求,也包括飞行员的人机工效,维修性需要深厚工程经验积累的要求。
这里举例现代战斗机设计的要点
1、视野要求飞行员依赖自身感官感知环境,座舱的视界大小对飞机作战效能有很大影响。
2、舱盖设计阻力要求战斗机需要满足技战术性能要求中的最大马赫数,最大加速度,最低巡航速度等指标,但超音速飞机舱盖引起的阻力约占阻力系数的10%-20%,因此需要包括座舱盖的综合性减阻设计。
3、座舱布局要求飞行员需要更优秀的人机环境,飞机交互设备需要更大的显示空间,飞行员的外部视野,进出空间,逃生通道;飞机仪表,操纵设备的有效宽度。
4、结构强度要求随着飞机速度和过载提升,需要舱盖在飞机设计工况内座舱增压载荷,气动载荷,气动热载荷,气密带载荷,鸟击的撞击载荷等载荷综合作用下保证安全可靠。
5、工艺成形与折光要求飞行员透过飞机透明件感知外界来完成各种操作;因此需要保证透明件的透光率,清晰度,光学畸变,杂点,斑痕控制在规定范围。
6、隐身要求座舱是全机主要无线电强散射源,舱盖需要保证雷达波无法穿透且自身能保持飞机外形的低雷达反射截面。
座舱盖设计要点的发展讲座舱盖的矛盾发展首先要重申座舱盖的定义:其主要功能是与机身座舱段构成密封座舱,把傲虎飞行员免受迎面高速气流的吹袭和外部环境威胁,比如外来物撞击。所有飞机的座舱盖的技战术指标都必须满足该红线。
以下使用二战,第二代喷气式战斗机,第三代喷气式战斗机,第四代战斗机来套用上一章的要求来分析座舱盖的进化。
二战视野
飞机发明了11年之后速度就达到了17级大风的水平(1914年Norman Spratt驾驶RAF SE.4到达时速216.5KM/H)。两次世界大战间对速度的追求让流线型的竞速飞机视野十分小。
超马林的S.6B竞速机,虽然该机速度记录高达655.8KM/H,但依然使用的半密封座舱但是第二次世界大战的爆发让阻力和视野这对冤家的矛盾彻底爆发,之后70年内你方唱罢我登台。
为了保证速度二战早期战斗机基本大部分支撑骨架加玻璃的舱盖,加上活塞螺旋桨飞机的后三点起落架,其后果就是
不开座舱盖探头就只能找地勤大爷看路的P47P40直接把机背掏开了这一切直到英国人的迈尔斯M.20出现
之后就是你熟悉的P51,P47都用上了有机玻璃的气泡座舱。
阻力,结构强度。
将这三点放到一起来是属于历史的局限,因为座舱盖的基本功能加之当时时代对于高速的追求,舱盖口框(机身上舱盖的开口)无一例外的都很小(相对现代战斗机)而且其高度大部分唯一飞行员的肩部。
工艺
当然二战后气泡座舱略胜一筹的原因还不止因为起泡座舱优秀的视野。 支撑骨架阻挡过多,舱盖光学窗口过多造成的成像畸变,不连续这样的工艺,基础科学问题。就跟汽车的A,B柱造成视野盲区一样,二战飞机密密麻麻的舱盖骨架甚至让美国要求骨架厚度不得大于1英寸
上图很明显就能感觉到座舱布局
二战这段时间对于战斗机的座舱布局的发展主要集中于逃生通道比拼
顶着几百公里的大风开车门可不是个好主意me109侧开门的进出空间也不是很友好滑盖用其方便的进入空间,逃生通道一统江湖第二代喷气式战斗机二战末期喷气时代的来临,同飞机诞生之初一样人们回归对速度的追求,随着1947年10月14日10:00B-29带着查尔斯·E·耶格尔以及其胯下的X-1起飞人类终于冲破音速。
非常不幸,2020年12月7日查尔斯·E·耶格尔已经与世长辞了日光之下并无新事,十年之后战斗机剑指高空高速。
视野
速度依然是影响座舱视野的核心因素,一样是无论东西无法免俗。虽然舱盖还是气泡的但是却尽可能和机身融为一体。
MIG17这样更注重机动性的飞机视野还比较良好F-111这类高速战轰的视野已经是令人绝望的地步了。阻力,结构强度
二代机座舱阻力和结构妥协最典型的实际上并不是战斗机而是一直把载人最速喷气机保持到现在的SR-71,直接自己感受一下把。
SR-71这样局促座舱开窗大概更多是为了航空生理角度出发吧(个人猜测工艺
虽然此时的舱盖看起来好像跟二战前一样布满隔框,但是基础科学的发展可以让二代机隔框只限于活动舱盖的位置,而且除了风挡之外,舱盖的曲率也逐渐开始增大了。
座舱布局
二代战机因为对于更高的高度追求以及更快的速度追求加之此时仍是机械仪表占主流所以并没有更改二战到现在的座舱布局,反倒是逃生通道因为速度出现了F-111这种一体式逃生舱。
机械仪表仍然是主流但是出现了一体式逃生舱这样对抗高速气流的逃生方式。三代喷气式战斗机随着美国深陷越战泥潭,骄傲的百系列被越共练惨,美利坚三代战斗机粉墨登场F14,15,16,18都为三代机座舱设计哲学填了自己的一笔。
视野
视野这个直接一图流,大家自己体会
自己体会阻力,结构强度
这一时期除了了F-14,F-15,SU-27这样依然要求高速性能带来的制空,拦截性能之外也出现了F-16,F-18这些起飞重量相对轻,急速限制在1.8Mach的飞机,加之F-18引起的玻璃化浪潮,飞行员高G过载的要求,这就导致F-16这样的飞机座舱的气泡前所未有的又圆又大
工艺
工艺进步更是出现了F-16这种风挡座舱一体化的风潮,一体化风挡座舱因为优缺点十分明显,我将在大规模使用的四代机身上详细介绍
座舱布局
三代机因为更加现代化的过载设计以及航电发展呈现了设备和人员开始整体上移的趋势,飞机口框从飞行员肩部下放至飞行员胸腰部。航电玻璃化显示器要求更大的显示面积来显示更多信息。
F16的口框可以明显看到达到飞行员胸部更大的显示面积对于数字化航电来说可以展现的信息无疑更多隐身
在F-117腾空而起之后,隐身飞机的已经不是什么天马行空的想象,身为三代散射元的座舱势必也需要做隐身处理,为了保证电磁波不入射首先就需要给舱盖镀膜
F-16的镀膜舱盖有关三代机的隐身我专门写过一个回答
三代机可以涂装隐身材料增加隐身性吗? - 白熊的回答 - https://www.zhihu.com/question/290074791/answer/468492294第四代战斗机视野
四代战机从视野和隐身的角度出发,简单来说舱盖要整,要大
F-22像F-16同样极端的单片聚碳酸酯舱盖阻力,结构强度
单片透明件对于分体式舱盖在阻力上也许会有些微乎其微的优势,但是对于单片舱盖来说自身结构强度反而成为技术难点,即抗鸟撞性能与穿盖弹射性能的矛盾。
F-22的大厚度透明件只能选择弹射舱盖逃生,为了实现更加高效的弹射,一体式舱盖的四代机普遍采用了使用加强筋的变厚度一体化舱盖
明显可以看到座舱盖内部加强筋座舱布局
四代因广泛采用一体化舱盖,舱盖整体全寿命周期变形及状态控制,舱盖互换性,健康管理都成为了新的课题
隐身
隐身对于四代机重要性不言而喻
这个回答的一些观点借鉴自以下会议文章及论文
本回答高度笼统,只取一些时代特征较为鲜明的例子,个人文笔也非常差。还请各位多多海涵。
本人既没有相关学术背景也不是从业者完全是一腔热情驱使了解的这些知识,所以不保证权威可信。欢迎指正。
战斗机的座舱盖设计有什么讲究吗?
战斗机座舱盖的两个核心指标是:
1.视野。确保飞行员能够在正常坐姿下拥有最好的视野,并能够转动头部后获得尽可能大的视角。
2.风阻。尽可能减少飞行阻力。
次要指标包括:
1.强度。不能裂,还要尽可能有一定防护作用。
2.重量。尽可能减重。
3.透光性。不是越透明越好。
4.能够快速打开/抛扔。利于飞行员逃生。
5.便捷性。很多战机强调野战条件下的起降,座舱盖要考虑在无工具辅助的情况下便捷打开和关闭。
6.隐身性能。做成利于反射/吸波的造型或者采用涂层。
根据战斗机在不同时代的战场环境和技术特点,在上述指标中进行取舍综合,就会形成各时代的先进/主流座舱盖设计。
战斗机的座舱盖设计有什么讲究吗?
战斗机座舱盖的两个核心指标是:
1.视野。确保飞行员能够在正常坐姿下拥有最好的视野,并能够转动头部后获得尽可能大的视角。
2.风阻。尽可能减少飞行阻力。
次要指标包括:
1.强度。不能裂,还要尽可能有一定防护作用。
2.重量。尽可能减重。
3.透光性。不是越透明越好。
4.能够快速打开/抛扔。利于飞行员逃生。
5.便捷性。很多战机强调野战条件下的起降,座舱盖要考虑在无工具辅助的情况下便捷打开和关闭。
6.隐身性能。做成利于反射/吸波的造型或者采用涂层。
根据战斗机在不同时代的战场环境和技术特点,在上述指标中进行取舍综合,就会形成各时代的先进/主流座舱盖设计。
战斗机的座舱盖设计有什么讲究吗?
有的~
一开始的时候是没有飞机舱盖的,一方面是当时的飞机飞的不快,速度也就跟现在的敞篷超跑差不多,舱盖那玩意是从二战才开始流行的,因为飞机的速度越来越快了!
然后,就慢慢的发现舱盖这玩意有大用途,比如防弹,比如防风,比如F16的增大飞行员视野……现代化的飞机舱盖,甚至能显示飞机内部的细节……
一般舱盖有四种开启方式:
逃命时的爆破式,这个是紧急情况下跳伞用的,就是先把飞机舱盖炸飞,以方便飞行员弹射跳伞!
后开式:典型是F15
前开式:F35
侧开式:阵风
厕所滑门移动式:tbf,96舰攻之类的老飞机
战斗机的座舱盖设计有什么讲究吗?
有的~
一开始的时候是没有飞机舱盖的,一方面是当时的飞机飞的不快,速度也就跟现在的敞篷超跑差不多,舱盖那玩意是从二战才开始流行的,因为飞机的速度越来越快了!
然后,就慢慢的发现舱盖这玩意有大用途,比如防弹,比如防风,比如F16的增大飞行员视野……现代化的飞机舱盖,甚至能显示飞机内部的细节……
一般舱盖有四种开启方式:
逃命时的爆破式,这个是紧急情况下跳伞用的,就是先把飞机舱盖炸飞,以方便飞行员弹射跳伞!
后开式:典型是F15
前开式:F35
侧开式:阵风
厕所滑门移动式:tbf,96舰攻之类的老飞机