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戰鬥機上的設備不需要用電?
2008/02/10 14:07:39瀏覽2663|回應2|推薦3

說到電漿匿蹤,既然有個這個字,那就多少表示這種系統會牽涉到飛機上的供電系統以及相關的設備。在2008年2月號以及過去多篇文章中推俄國的電漿匿蹤系統的作者,認為電漿系統耗電量雖大,但是不會構成任何妨礙,也不用擔心會干擾到其他飛機上任何系統的供電需求。以下引用他的網路文章的說法:

這些人最愛嘲笑別人"只定性不定量"
可是等到他們自己在想電漿的事情,自己就犯了這個錯誤
早期比較誇張,很狂妄的說"電漿隱形啊?可以啊,請你先把核電廠搬上飛機再說"
後來新聞比較多了,講法沒那嚜誇張,但是還是認定電漿很消耗能量。
然後依據"電漿很消耗能量"來判電漿隱形死刑

其實他們觀念並沒有全錯,電漿某些意義來說是很耗能量,可適用這個
事實來判其死刑就不對了。例如俄國老的第一代電漿系統據稱最大耗電
5萬瓦。而且也提出耗電量大事其實用化的一個問題。但是5萬瓦就"能量"
的耗損根本可以忽略,他只佔巡航時消耗在企動力的功率的1~3%,所以占
全機能耗就更少。

只是5萬瓦就"電力"來說就很兇。1假Su-27這樣的重戰機正常供電6萬瓦,
所以在電力系統不改進的情況下,5萬瓦的確是很大的耗電。

所以拿這個5萬瓦來抨擊"電漿太耗電,為了匿蹤付出的代價太大"根本也是
欲加之罪何患無辭。像Su-35BM線再就多了一顆發電機,發電量在6萬瓦級。
有這東西,那電漿系統就不用跟其他航電"搶電用"了。

首先,電漿匿蹤需要大量的電力是作者自己也承認的,那麼,想要將一個很吃電的系統改裝到現役的,或者是已經設計好的飛機上面,就得要考慮這個系統會不會把電都吃的差不多而影響其他系統的工作。根據作者自己的說法是會嚴重影響,那麼,從實際運用的角度上來看,不解決這個問題,這個系統就不能直接運用在使用中的飛機上,而必須重新修改飛機的供電系統。

當然,說增加一顆發電機很容易,作者提到新的俄國Su-35BM就多裝一顆發電機,因為俄國是大規模的修改這架飛機的內部系統和配線,所以能夠增加一顆新的發電機,這和其他經過大規模改裝的飛機的型態是一樣的路線,然而,這種方式如果不能運用在現役的飛機上面,那麼電漿系統自然就無法安裝上去,這個道理應該不難看出。換句話說,如果電力的供應問題無法解決,那電漿匿蹤系統就和過去歷史上眾多其他由於客觀因素無法安裝的系統一樣,會遭到被判死刑的命運。這是一個很現實的考慮,而不是單純的以理論計算就好了。

在這裡先岔開,讓我們探討一下飛機上的發電機的安裝和增加的一些概念。

增加一顆發電機有沒有其他要考慮的地方?首先,飛機上的主要發電機(次要或者是緊急發電機是有可能使用外界的氣流驅動的風扇)都是透過發動機來驅動,產生電力,所以,更換電力輸出較大的發電機,或者是增加發電機的數量,是要付出相對應的代價的。舉一個例子,過去中國的J-8在修改的時候增加發電機的輸出電量,以應付較多的航電系統的供電需要,在沒有提升發動機的輸出下,飛機的最大速度略有降低。當然,如果發動機也有隨之修改,對飛行速度的影響可能不明顯,卻有可能在其他方面有負面的效果,因為都是靠發動機的輸出來產生的。

其次,既然有發電,就會有散熱的需求,許多高功率的戰鬥機雷達的冷卻是以液冷的方式進行,因為強制氣冷無法維持適當的工作溫度。換句話說,飛機上的許多設備有散熱需要的管線和空間,而這些空間會隨著飛機的改進而逐漸被吃掉。一個現役的飛機的例子就是美國海軍的F/A-18E/F超級大黃蜂。這架飛機的機身大小比大黃蜂要大上一些的原因,除了航程的因素以外,另外一個針對的目標就是要把大黃蜂已經用完的航電提升和散熱需要的剩餘空間恢復,如此才有辦法繼續隨需要而提升電子設備的性能。增加電子系統需要考慮散熱,增加發電機也需要考慮散熱,散熱的管道不夠的時候會發生什麼事情,相信大家都有概念。

第三點就是空間,因為發電機是需要由發動機來驅動,無論是用齒輪或者是壓縮段分出來的氣流,發電機和相關的設備都會佔用一些空間。而且,不同的飛機和發動機在發電機的安裝上也不見得一樣,有些是在發動機的外側成一體,有些是安裝在機身上,要考慮的因素也很多。

說到這裡,飛機上的發電機的加裝考慮大致上有這些限制因素,所以即便有預留的成長空間,真的要大幅增加供電量的話,多半是等到飛機有大幅度修改的時候一起進行的情況比較普遍。

除了上面作者的網路文章強調發電機和電漿匿蹤的推想之外,2008年2月號全球防衛雜誌上他的文章(作者署名Luze)邁入第五代的俄羅斯航電系統與4++代戰機細節考證當中也有提到Su-35BM增加一顆輔助動力裝置的輸出能量恰好等於過去俄國宣稱的用電需求(5萬瓦),因此作者認為這兩者之間有可能有關聯。(請看第66頁的地方)。作者對於發電量的增加的原因認為值得追蹤的地方是和電漿匿蹤有關係,而沒有去考慮其他的可能原因,這也是他對航電系統不慎了解有關係。

前面提到,飛機上的所有需要吃電的設備都要靠發電機供應,如果去找一些飛機的系統細節資料中,有些會提供發電機的供應能力,有些列出交流電,有些列出交流電和轉換為直流電之後的伏特-安培數。像是60kVA或者是50kVA。如果對電力學有點認識的朋友可能知道,VA在直流電上就相當於提供的瓦數,很類似作者在文章中提到Su-27的電量供應能力(6萬瓦)。然而,飛機的發電機幾乎都是交流電輸出,那麼,60kVA的交流電輸出可以直接轉換為6萬瓦嗎?

答案是不行。這是因為交流電需要考慮一個轉換因子叫做power factor,我不是很確定中文怎麼翻譯。從這個網頁上來看,這個轉換因子是一個百分比的數字,每個發電機都不相同,他所提供的經驗值是60%,不過在洽詢有工作經驗的朋友後了解,這個轉換百分比可以提高到至少80%以上,取保守一點,80%好了。

作者在計算上有沒有這樣換算不是很清楚,從很有限的資料來看,也許沒有。不過就以他的計算為一個比較的標準好了。以下的比較是以可以找到的戰鬥機的發電機輸出數字作一個概略性的比較,在找資料和諮詢的過程中發現,很多細節其實相當的複雜,而且飛機上的系統還要轉換為直流電來運作,這又有一些損失的部分。同時,即便像是Jane's的年鑑上的數字的意義與格式既不統一,也有不清楚的地方,所以各位有發現錯誤的地方請各訴我,以便加以修正。不過,這個對比的方向和思考路線應該是沒有太大的問題。

以F-16C為例,他有一顆60kVA輸出的發電機,以80%計算,他的全機的電力供應大約是4萬8千瓦。在F-16C上使用的APG-68雷達的輸入功率是10.5kVA,換句話說,光是雷達的輸入(還不算訊號放大的部分)就要吃掉1/6的電量(這個數字在與其他雷達比較之後,有偏高的存疑,請各位多加留意),幸好到了APG-68(V)9的時候,需求降低到5.6kVA。

換成是F-15C的話,他有兩顆發電機,因為數據一下找不到,只能靠印象,好像是40/50kVA的樣子,姑且以50kVA來估計總輸出,如果有錯誤我會修正。F-15C比較普遍使用的雷達APG-63,他的輸入需求是10.5kVA,最大輸出功率是12.9kW,光是一個系統就需要這麼高的電量。

F-15E的有90kVA的輸出,雷達的輸入差不多,可是為了一個後座,新的航電,加上LANTIR莢艙也要吃飛機上的電力,發電機的供應能量要增加這麼多。

回到作者提到的Su-35BM,這架飛機裝了許多新航電,有運算速度比以前快的電腦,有更多的顯示設備,同時很重要的一點,他的新雷達的輸出功率最大是20kW,這種輸出等級比過去Su-27的雷達要高出不少。在Benjamin S. Lambeth撰寫的Russia's Air Power in Crisis一書中提到,俄國在1990年代承認他們的航電系統的用電效率不如西方的系統。這些年來俄國當然有進步,然而,當雷達的輸出也要提高這麼多的時候,這些多餘的需求怎麼來的?

當然是只能去增加發電量,無論是增加單一發電機的輸出能力或者是增加一顆可能,看目前的情況,俄國是走向多加一顆發電機的可能性較高。

作者看到新增加的發電機,新雷達,新航電的時候,都沒有將他們聯想在一起,只是迅速的跳到他偏好的電漿匿蹤上面。比起許多細節還是相當模糊的電漿匿蹤,這些電子系統的電力供應只怕是更實際,更需要面對的問題。

除非,作者認為這些新玩具都不需要更多的電力來支撐運作

考慮完這些新系統的電力需求之後,還有多少空間給電漿匿蹤呢?而且,當俄國都已經在2003年表示要在機體外部加上電將進行匿蹤還有困難,而這些研究的機密性也會偏高。在沒有進一步資料的時候,不需要什麼事情都要和電漿匿蹤扯上關係,注意一些實際需求還是比較恰當的分析走向。

敬請各位批評指教。謝謝。

( 知識學習科學百科 )
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引用
引用網址:https://classic-blog.udn.com/article/trackback.jsp?uid=wcobrachen&aid=1605725

 回應文章

Taipi
Re:
2008/02/12 01:04

我是覺得:
既然都有了「因為俄國是大規模的修改這架飛機的內部系統和配線,所以能夠增加一顆新的發電機」這種文章,

當然可以想像是先把原有的發電機做昇級,以應付增加的耗電量,
同時再新增一顆發電機來專供電漿匿蹤用,以免互相影響、干擾其他系統。

且現在說沒有也並不代表真的是沒有。

以F-117為例:
1977年就已升空,但直到1988年官方才正式承認其存在事實。

mustang(wcobrachen) 於 2008-02-12 01:23 回覆:

的確不是現在沒有,以後也不會有。不過現在沒有確定一點的資料時,保守也比較好。

此外,你可以比較一下F-15C到F-15E的供電量的改變,這還沒有換功率大很多的雷達就已經要這麼多的增加了。

航電吃電的細節其實一般資料很少提到,卻是不少飛機需要大改或者是犧牲其他系統或者是性能的因素之一。

謝謝。


Flak
Re:
2008/02/11 01:52
平可夫在漢和防衛評論裡面有訪問俄國雷達廠,裡面有說Su-35加電力的確是給ESA雷達用的(忘了是A還是P),而現有的Su-27或30也因為電力不夠,所以不能換ESA雷達。