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 挑戰一個難題:單引擎戰鬥機與雙引擎戰鬥機,哪個好?
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dasha
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Posted - 12/08/2017 :  18:21:05  會員資料 Send dasha a Private Message  引言回覆
挑戰一個難題: 單引擎戰鬥機與雙引擎戰鬥機, 哪個好?
最簡單的答案當然是"個案比較", 而這事實上也沒說錯, 不過其實這問題還是可以歸納出一些規則的. 很少有事情能只用一條規則就分析出結果, 但大多事情其實只是少數幾條規則交互作用的結果, 比方複雜的生物演化, 實際上就只是兩條規則, "天擇"與"性擇"而已.
倒是超過雙引擎的戰鬥機, 那個當笑談就好, 不是沒有啦......

戰鬥機單引擎雙引擎的爭執, 基本上是1930年代才開始嚴重的, 當時國際關係的主軸, 是英法德三國競爭, 戰鬥機的基本作戰半徑需求, 法國是能從國內基地飛到德國境內, 以及飛過英倫海峽在敵人海岸邊攔截, 英德就是能在北海上攔截敵機, 這距離也夠飛過海峽對付法國, 或進入法國境內了.
而依據一次大戰的經驗, 戰鬥機的基本任務, 就是攔截入侵的敵人轟炸機與偵察機, 這不只需要比敵人轟炸機偵察機更快的速度與飛行高度, 大概要比敵人高出25~50%, 還有數量要夠多, 以確保沒有漏網之魚, 這就意謂戰鬥機生產成本必須便宜.
要便宜的話, 就是沒必要的東西盡量不要裝, 也不要大, 而有人戰鬥機上就有個玩意沒辦法不裝也沒辦法縮太小, 人, 所以戰鬥機的機身寬度與高度, 基本上就是決定於座艙, 然後引擎大小與輸出大致呈正比, 把尺寸限制在相當於該機座艙寬度高度水準內, 最理想, 因為太小的話輸出低則速度不容易高, 太大的話會製造太多無謂阻力與重量, 對推重比與阻力都會有不良影響, 更糟的是整架飛機一肥, 價格可就便宜不下來......
因此, 戰鬥機引擎直徑最好與戰鬥機座艙寬高相關, 也就是70~130公分之間, 甚至更緊一點是80~110公分之間, 就成為戰鬥機設計史上相當重要的原則之一.
於是, 1930年代活塞引擎戰鬥機, 一度流行液冷引擎, 因為座艙通常是高大於寬, 呈直立長方形, 液冷氣冷中間轉軸雖然都是圓的, 但液冷引擎採用直排氣缸或V型/逆V型汽缸, 然後散熱器放在下方, 整個也是直立長方形造型, 可以說最符合座艙形狀.
氣冷引擎直到1930年代早期, 都很難確保第二排的冷卻, 第一排以戰鬥機座艙大小, 汽缸大概只能塞7個, 而液冷引擎同期可以做到長6排, V型就是2組6排12個汽缸, 汽缸就比氣冷多, 容易提高輸出, 更不用說7個汽缸一定是輻射狀安排, 寬高一樣大, 等於強迫機身變胖而製造額外阻力.

知道戰鬥機設計原則後, 回過頭看1930年代, 戰鬥機除了能攔截敵人轟炸機偵察機以外, 如果能長腿一點, 協助保護轟炸機偵察機的話, 那更好, 尤其英法這種殖民大國, 還有殖民地巡邏需要的超長航程需求; 而日本與美國之間距離也不像英法德那麼近, 所以也有比較長航程戰鬥機的需求.
航程要多長? 法國必須能逛英德兩國全國多數區域, 英德則是要能飛過北海進入對方全國, 這個就長很多了.
但航程長了, 裝油就多, 而戰鬥機性能要比的不是空機性能, 是裝一堆油與武器之後, 還能不能達成要求的性能, 單引擎機多裝油讓重量太重的話, 就不能滿足需求, 所以這就有了雙引擎提高輸出的戰鬥機需求, 當時來說這種戰鬥機叫做戰略戰鬥機.
但是, 戰略戰鬥機能有相當於一般戰鬥機的性能嗎? 相對於主流單引擎戰鬥機把引擎裝機鼻而只有單一機身, 主流雙引擎戰鬥機卻是左右翼面各一個引擎, 中間一個比引擎更胖的機身, 引擎兩倍, 產生阻力的機身卻變成三個......而攜帶燃油方面, 兩個引擎一起開的耗油是兩倍, 同樣航程的載油量也須兩倍, 航程要倍增的話, 那油量可能就是四倍......另外, 導航也是問題, 歐洲國家都覺得需要多一個導航員, 才能避免迷航, 這下要帶上去的人不只1個, 而是2個甚至3個, 引擎兩倍, 阻力呆重都不只兩倍, 那還能期待甚? 雖然可以靠一些設計的方式減低阻力, 但大部分的雙引擎戰鬥機, 阻力比較高, 迴旋速度都比較差, 所以敵不過單引擎戰鬥機.
當然, 還是有非主流的, 最典型的就是P-38, 中間機身能縮多小就多小, 小到那個座艙被罵很窄, 而且只有1個人, 阻力與人的重量就減低不少. 但最重要的, 其實不是機身縮小, 而是引擎後方的尾衍, 裡面塞了渦輪增壓器, 讓引擎輸出不會像其他飛機那樣容易隨空氣密度降低而降低, 也就是到高空以後, 你的引擎比較有力, 引擎不只兩倍, 可以三四倍, 所以就成為足以對抗單引擎戰機的雙引擎戰機.
理論上, 單引擎戰機也可以用渦輪增壓獲得同樣的優勢, 但渦輪增壓體積太大, 同批合約的P-39想裝就裝不上去, 所以當時的單引擎機沒辦法與P-38這種比擬.
當然, 技師是會想辦法的, 最後成功裝上渦輪增壓的P-47, 讓渦輪增壓必要的管道從座艙左右及底側通過, 整個飛機胖一大圈, 還利用這胖一大圈的優勢, 使用胖一大圈的氣冷活塞引擎, 一排9氣缸, 而且這時氣冷引擎的第二排冷卻問題解決了, 變成18氣缸, 液冷引擎卻最多只增到7排, V型也只有14氣缸, 就輸給氣冷引擎了, 讓氣冷引擎在二戰中又成為優勢戰鬥機用引擎, P-47外, F6F/F4U, 以及Fw190, 都是靠氣冷引擎的高性能戰鬥機.
只是, 胖帶來的價格問題......所以二戰的戰鬥機, 產量最大的幾種都用液冷引擎, 而且航程最嚇人的P-51, 也是用液冷引擎, 比較低馬力與比較低阻力帶來的比較高燃油航程效率, 造就P-51的航程優勢.
到1940年代中期, 雙引擎戰鬥機短時間內發生性能凌駕於單引擎戰鬥機的事情, 那就是Me262與流星, 理由很簡單, 早期低推力噴射引擎, 要裝兩具才能獲得讓人滿足的推力......但等到推力2000公斤級的噴射引擎出現後, 主流又回到單引擎戰鬥機了.

只是, 這次的單引擎優勢只出現在1940年代末期, 因為冷戰隨即爆發, 這次敵對的是距離遠很多的美蘇, 就算歐洲的英法離蘇聯比較近, 但現在單引擎戰鬥機的航程需求, 一下就拉長到要能從法國非過半個德國, 或從英國飛過北海, 這在二戰之前可是戰略戰鬥機的需求, 現在卻變成戰鬥機的最低航程需求......
更糟的是, 噴射引擎耗油遠大於螺旋槳引擎, Me109與噴火這種飛機, 只要在駕駛下方主翼結構內塞個油箱, 航程就夠了; 較短氣冷引擎的零戰則追加引擎與駕駛之間的油箱, 較長液冷引擎的P-51也只要把油箱擺在駕駛後方, 就可以了. 但噴射戰鬥機卻要在機身內到處塞油, 變成裝油氣球, 才有Me109或噴火的航程.
後燃器出現後進一步惡化這問題, F11F(F-11)還想依照過去的原則, 在盡量小的機身內塞盡量大的引擎, 結果這架飛機的運動性評價確實不錯, 被選為藍天使的表演用機, 但機身內機翼內到處塞油, 垂直尾翼也裝滿油, 航程還是被嫌很短, 當時甚至有提議要飛行員穿潛水裝, 座艙內就塞滿油......
美國空軍有了P-47的經驗, 所以首架超音速戰鬥機直接拿客機用的大引擎來改, F-100用的J-57, 讓整架飛機變得又胖又大, 機身內就比較好塞油了, 讓接下來一系列戰鬥機大部分都還是單引擎戰鬥機, 只有與戰略戰鬥機一樣長航程的F-101, 要求能在華約境內逛大街的航程, 才只好雙引擎......
等到越戰, 嘩, 美國空軍這些長航程單引擎戰鬥機, 就慘了, 雖然說空戰結果, F-105還算贏過MiG-17/21, 但價格比起來就不是這麼一回事, 又胖又貴的F-105只能勉強超過便宜得多的這些傢伙, 被檢討到翻......
不過, 同期也不是沒有表現得好的單引擎戰鬥機, MiG-21不說, 美國海軍的F8u(F-8), 也是交換比很漂亮的戰鬥機, 因為這些飛機還是遵循老原則, 從外表看起來, 機身剛好只能包住引擎, 讓直徑縮到最小, 額外阻力小, 所以還有足夠能量, 不會像機身比引擎胖的那些傢伙那樣一堆呆重. 而後來的Mirage III也是一樣, 把一些油分散到又厚又大的三角翼後, 就讓航程與阻力表現都很平衡, 彌補三角翼的先天缺點, 又沒有MiG-21的短腿問題.

只是, 這時代最好的戰鬥機, 大家都知道是雙引擎的F4H(F-4), 而且從這時代開始, 後來的F-15與F-22, 都是雙引擎機最好, 單引擎機雖然有F-16撐場面, 但性能上終究無法與雙引擎機比擬.
造成這現象的原因, 首先是戰鬥機必要的東西增多了, 多了個雷達, 而且西歐方面重量大概都是兩三百公斤, 系統比較重的蘇聯也沒對單引擎機特別優待, 對單引擎機雙引擎機都差不多, 還要從引擎發電機吃很多電, 有兩組引擎的雙引擎機, 供電馬上就佔優勢.
接著, 航程要求, 冷戰讓單引擎戰鬥機的航程必須拉長, 空中加油則緩解了對雙引擎戰鬥機的航程要求, 雖然帳面數字上, 雙引擎戰鬥機的航程要求依然高於單引擎戰鬥機, 但假如是不裝副油箱的航程, 會發現多數戰鬥機都變得相當近似, 雙引擎戰鬥機四倍油量要求不復見, 另一個影響雙引擎戰鬥機的因素也變緩.
而且現在的雙引擎戰鬥機, 很少會把引擎與機身獨立, 引擎機身整合在一起時, 投影面積變小, 閃電那種引擎上下安裝, 導致正面投影不到單引擎機兩倍的就算是特例, 其他飛機也不會有單引擎機的3~4倍的水準, 這時靠機身設計調整, 就更容易做到推力兩倍但阻力低於兩倍的狀況.
把玩1960年代以後的戰鬥機模型, 會發現除了三角翼戰鬥機與F-16以外, 其他單引擎戰鬥機從尾部看過去, 機身都比引擎胖一大圈, 以二戰的飛機為例, 這等於P-47去裝零戰的引擎, 輸出比應有的掉了好幾成......而雙引擎機的額外突起部分, 不再像Bf110那樣比引擎還大, 更接近P-38這種比引擎小的狀況, 一增一減, 差距就拉近了.

F-16在這時代算是少數優秀單引擎機的特例, 很重要之處, 就是堅持一次大戰以來的原則, 機身後段就是與引擎一樣粗, 前段則是剖成上下兩半, 即使壓縮座艙高度與雷達天線面積, 還讓起落架成為最差設計範例, 也不要破壞線條, 前緣延伸流暢拉到機尾的兩條結構, 讓很多本來要塞在機身的東西都能塞進去, 減低阻力與重量.
而暢銷就帶給F-16另一個優勢, 比較多人願意投資其相容設備, 比方雷達性能提升, 以及比AIM-7輕很多的AIM-120, 使得本來只是短程晴天戰機的F-16, 變成航電與火力上足堪媲美F-15/18的傢伙, 這其實是壓縮F-15/18的空戰潛力......另外就是引擎的大推力版本也是優先安裝在F-16而非F-15上.

說到最後, 又是拉拉雜雜一大堆......其實基本原則還是兩條: 1.盡可能把最大的動力系統塞入最小的機身內, 能省則省. 2.至少要塞入能滿足任務的最底限需求設備, 能多則多. 至於要如何在兩條矛盾的要求間平衡, 就是好壞之差.

攀登新高山1208
新手上路

China
93 Posts

Posted - 12/09/2017 :  15:07:08  會員資料 Send 攀登新高山1208 a Private Message  引言回覆
排除其他因素,一定是双发重型的好
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cph0516
我是菜鳥

427 Posts

Posted - 12/09/2017 :  21:43:58  會員資料 Send cph0516 a Private Message  引言回覆
雙發價格就高上不少了,優點當然是燃油空間大

不能掛副油箱的情況下,雙發基本是一定比單發好
F-22應該是雙發的極限了

要走低價C/P還是只能單發
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dasha
版主

36990 Posts

Posted - 12/11/2017 :  06:49:33  會員資料 Send dasha a Private Message  引言回覆
雙發價格一直是缺點,但其他性能方面,無副油箱作戰航程是另一個問題,早期雙引擎戰鬥機沒幾個表現好的,重點之一就是航程要求比單引擎戰鬥機大得太多,那時代外掛副油箱並不流行,都靠機內空間裝油,飛機的額外阻力重量太多.
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kumachan
路人甲乙丙

Taiwan
3763 Posts

Posted - 12/11/2017 :  10:20:20  會員資料 Send kumachan a Private Message  引言回覆
同時代性能科技沒有代差,要不要做到科技尖端,往往是錢的問題.
單發如果不是當成輔助機,而是主力機,也可以用盡先進技術.
單發因為體積小設計更新快,反而平均在技術面會小幅領先.

然後同樣的錢與人,單發可以養更大量航空部隊.
算起交換比,以Lanchester's laws來粗略計算,
(不考慮空戰陣形或訓練度與指揮調度造成的影響)
更多單發機,能類似2打1,更大量單發其實會佔優勢.

但雙發大型機是有酬載與航程的普遍優勢.(除了一些特例)
所以也無法完全被取代.即使無外油時沒特殊優勢.
但有航程需求時,注定大型機能多掛油箱與多掛彈藥,對阻力影響較小.


Edited by - kumachan on 12/11/2017 10:30:26
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waffe
路人甲乙丙

2437 Posts

Posted - 12/11/2017 :  14:04:37  會員資料 Send waffe a Private Message  引言回覆
quote:
Originally posted by dasha

1930年代活塞引擎戰鬥機, 一度流行液冷引擎, 因為座艙通常是高大於寬, 呈直立長方形, 液冷氣冷中間轉軸雖然都是圓的, 但液冷引擎採用直排氣缸或V型/逆V型汽缸, 然後散熱器放在下方, 整個也是直立長方形造型, 可以說最符合座艙形狀.
氣冷引擎直到1930年代早期, 都很難確保第二排的冷卻, 第一排以戰鬥機座艙大小, 汽缸大概只能塞7個, 而液冷引擎同期可以做到長6排, V型就是2組6排12個汽缸, 汽缸就比氣冷多, 容易提高輸出, 更不用說7個汽缸一定是輻射狀安排, 寬高一樣大, 等於強迫機身變胖而製造額外阻力.



這點小弟補充一下,其實發動機用水冷還是氣冷與他的汽缸是直列式或是環型排列沒有直接的關係,兩者最大的關聯在於發動機的功率。也就是V型直列式的引擎一樣也能直接用氣冷從V8(就是V型8肛一共4排)還是V12(就是V型12肛一共6排)都行。

例如:V-12
https://en.wikipedia.org/wiki/Ranger_V-770

或是V-8
https://en.wikipedia.org/wiki/Argus_As_10

V-6以下的就更多了。

這種構型一樣能取得迎風面積小的優點,而且沒有星形引擎天生震動大的缺點(因為汽肛環形排列上面的活塞被重力拉扯下面的要抗拒重力)。但功率作不大因為大約超過700匹(很大概)金屬的材質就無法承受,解決的辦法就是用更多汽肛去分攤功率但會導致引擎過肥也會太複雜。

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閒遊之人
我是老鳥

6096 Posts

Posted - 12/11/2017 :  23:32:57  會員資料 Send 閒遊之人 a Private Message  引言回覆
所以後來大家都用噴射引擎
就是活塞越來越複雜難搞?
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toga
版主

Tajikistan
10367 Posts

Posted - 12/12/2017 :  00:19:04  會員資料 Send toga a Private Message  引言回覆
活塞螺旋槳構型戰機的飛行速度極限約莫就是時速850公里上下(而且這還是直到1989年才由特殊改裝競技表演機創下,二次大戰時活塞螺旋槳構型戰機的最高飛行時速紀錄約莫只有784公里),想飛得更快更高就得用噴射引擎。

一萌二PAK三聯閃,四代歐風五國潘,十全側衛百戰鷹,成千蟲隼萬國繁。

Edited by - toga on 12/12/2017 00:19:38
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BlueWhaleMoon
路人甲乙丙

3404 Posts

Posted - 12/12/2017 :  02:30:14  會員資料 Send BlueWhaleMoon a Private Message  引言回覆
我覺得這個問題很有趣,但是dasha兄把螺旋槳年代與噴射年代混在一起談不太妥。一些個人的發散的想法,可能欠缺條理,請見諒。

1. 螺旋槳年代,除了Do335這個怪胎以外,雙發戰鬥機一定要左右兩個引擎倉,因此飛行水平性能一定較差。垂直運動不一定。

2. 螺旋槳年代,兩架P-51拼成的P-82可以當成是一個很好的例子。P-51已經是一架航程非常遠的飛機,除了層流翼阻力很小的優勢外,內載油量裝載到極限也是一個因素,P-51滿載內油起飛,在某個內油箱消耗一定量以前,開的都要小心翼翼,連飛行穩定性都會受到影響。P-51的耗油SOP是先把內油箱消耗一部分,讓飛行穩定性恢復,才開始使用副油箱的油料。其他單引擎飛機都沒有這麼搞。可見P-51的設計幾乎不可能再加內油了。

而P-82的優勢就是航程比P-51更遠。因此航程上來說,雙發機種可以做到單發作不到的任務需求。而P-82的空戰能力至少沒有下降很多。

3. 螺旋槳年代,通常會拿BF110與BF109來對比,但是我認為這是不合理的對比。德國同等科技比較適合的對比應該是FW187。因為BF110的呆重太多了,光是多一個人+後向機槍,就是太多的呆重讓空戰性能下降,而這不是技術的問題,是當初德國空軍開的需求就是有問題的。

4. 噴射機年代,雙引擎至少可以並排装一起,阻力與滾轉等性能雖然會損失,但是比起螺旋槳年代改善太多了。

結論基本上是贊同的
quote:

說到最後, 又是拉拉雜雜一大堆......其實基本原則還是兩條: 1.盡可能把最大的動力系統塞入最小的機身內, 能省則省. 2.至少要塞入能滿足任務的最底限需求設備, 能多則多. 至於要如何在兩條矛盾的要求間平衡, 就是好壞之差.



通常劣作就是違反這兩條還要硬上。

不過更多的是需求定義錯誤。由BF-110的例子來看,如何成功的定義任務需求,並且與未來面臨的戰場環境挑戰不會脫節太多,很多時候是決定機體成敗的關鍵。BF-110根本是需求開錯了,FW187的設計比較合理,但是德國空軍因為沒有後向機槍拒收(現在看來蠢極了)

蚊式是另一個有關需求的好例子,當時轟炸機都將自衛武裝當成是"必備"需求,蚊式挑戰這個概念而且成功的定義更恰當的需求格式,從而成為一代名作。(雙引擎重型機,飛的比單引擎的還快)

那麼到底是單引擎好還是雙引擎好? 我覺得這個問題根本不是問題。因為如果空軍開出來的需求,單引擎就可以滿足(比如說YF16vsYF17),那可以看出來單引擎並沒有劣勢,反而可以減重一點,有一點優勢。不過並不具有決定性的差異。同時一具大推力引擎的技術難度比較高,在成熟以前,有可能有妥善度的問題。(早期F15的引擎妥善度很不妥)

問題是,有的時候空軍開出來的需求,單引擎根本做不到。比如說雖然F16的支持者常常說F16的航程不輸F15。但是在1980年代,如果需求是攜帶四麻雀四響尾蛇並且長航程爭奪空優,8噸的飛機根本達不到這個需求(F16沒法攜帶四中四短)。設計上一定要放大到15噸大小的飛機。這麼大的飛機,非雙F100引擎不可。

同年代類似的故事是: 甲方拿出AWG-9與AIM-54,要求操作這套系統的長程戰鬥機。我就不相信當年有任何人可以用單發設計滿足需求。

反過來說,如果不需要攜帶麻雀飛彈,只需要攜帶四短遠程空優作戰,8噸的飛機就可以做得很好。那把飛機作到15噸,就有點莫名其妙了。

Edited by - BlueWhaleMoon on 12/12/2017 15:28:48
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allenhsy
路人甲乙丙

1163 Posts

Posted - 12/12/2017 :  14:40:21  會員資料 Send allenhsy a Private Message  引言回覆
quote:
Originally posted by BlueWhaleMoon


問題是,有的時候空軍開出來的需求,單引擎根本做不到。比如說雖然F16的支持者常常說F16的航程不輸F15。


F16航程勝過F15那是F16A對F15A的事了,F15C加內油加CFT,F16越變越重就不行了
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waffe
路人甲乙丙

2437 Posts

Posted - 12/12/2017 :  15:04:27  會員資料 Send waffe a Private Message  引言回覆
FW187要比較的對象應該是P-38而不是ME-110,110與蚊子都是多用途機而189與38都是重型戰鬥機,看起來很像都是掛兩顆言盡但實際上的需求差異極大。

在戰間期由於科技的發展有些不健全變成轟戰機隨便都能在飛行速度上領先戰鬥機,而且由於沒有雷達所以要發現敵人的轟戰機只能用人工智能可見光監視器,可視距離短不說還很受天氣的影響因此預警時間短就是一個頭很大的問題。而預警時間短就算了那個時代的戰鬥機從地面發動到起飛爬升到大約5000公尺的高度少說也要10-15分鐘,然後再開足油門往敵人大約的方向飛去找不到敵人就算了常常是找到了也快沒油了,而且更重要的敵方突防的轟炸機都是成群的飛來而我方的戰鬥機不一定都位於敵方轟炸機的來襲方向上,所以另一個鳥事就是攔截的機群數量容易不足。敵方炸A目標來了50架大炸B但該區只有一個大隊20架左右的戰機,其他地方的拼命趕來能不能趕到其次趕到了也不一定還有油能作戰,還有就是敵人丟完炸彈拍拍屁股回家的路上我方戰鬥機也都落地加油變成只能目送不能追擊。

於是乎一種速度跟單發機差不多但航程加倍的雙發機就是一個很好的選擇,能前進預警、能跨區支援、能追擊逃敵,還能配置更強大的火力。可是...........很貴

你戰鬥機要這種那種的需求但是還有轟炸機部隊、偵察機部隊、攻擊機部隊都一樣有這樣那樣的需求,豬餵肥了人瘦了、雞餵飽了鴨子餓死了。於是乎在雙發機貴的問題上要是能滿足其他方面的需求那就平攤成本變成不貴了,所以當時的雙發機常常被稱為萬能機或是多用途機就是因為這些問題,但馬兒好馬兒還是要吃草弄來弄去的結果就是一個平庸但是能滿足大家的外型。像老美財大氣粗能弄一堆專門設計的機種但歐洲各國就只能認命用通用型的飛機。相同的問題也出在德國的HE-219,艦載的109與噴火(根本是玩命拿這種東西上艦)等等都是。遠的不說如果當年德國佬選了187那接著之後出現的夜間轟炸德國人頭就更大了187的體格根本無法裝雷達,而且航程也短德國佬只能LP捏著先埃炸再去開發新飛機。
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BlueWhaleMoon
路人甲乙丙

3404 Posts

Posted - 12/12/2017 :  15:25:51  會員資料 Send BlueWhaleMoon a Private Message  引言回覆
quote:
Originally posted by waffe

FW187要比較的對象應該是P-38而不是ME-110,110與蚊子都是多用途機而189與38都是重型戰鬥機,看起來很像都是掛兩顆言盡但實際上的需求差異極大。




是的是的,這就是我想表達的意思。

我用這個例子來說的是,如果要比較二戰單發/雙發的空戰潛能,常用的BF-109 vs BF-110是很不妥當的例子,因為BF-110設計時並不是追求遠程/空戰最佳化,而是如您所言,多方折衝/想像未來後的某種詭異的需求。

https://www.ptt.cc/bbs/Warfare/M.1490499206.A.DB4.html

https://www.ptt.cc/bbs/Warfare/M.1490451252.A.D35.html

當然後來BF-110額外的空間讓BF-110成為非常優良的多用途平台,那是事實,但是我覺得是意料之外的收穫。

Edited by - BlueWhaleMoon on 12/12/2017 15:57:45
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dasha
版主

36990 Posts

Posted - 12/13/2017 :  08:40:06  會員資料 Send dasha a Private Message  引言回覆
螺旋槳與噴射的效率折衷點大概在600km/hr或400mile/hr,這速度以下螺旋槳的效率較高,那之上因為阻力因素,噴射效率較高.活塞可以用在螺旋槳,但義大利的活塞噴射實驗失敗,渦輪設計可以噴射與螺旋槳,所以現在活塞只剩一些小傢伙在用,因為渦輪螺旋槳的變速箱對那種引擎汽車還小的農業機來說,大了些,麻煩了些.

1930年代除了簡單的戰鬥機以外,還有一種需求就是萬能機,這種東西現在分類可能會丟在攻擊機內,實際上要不是可以空戰可以丟炸彈也可以掛水雷的Roc,就是下面這種傢伙:
https://en.wikipedia.org/wiki/Vickers_Wellesley
不要看人家作戰航程好像短於P-51,首先速度就讓這傢伙的飛行時間比人家長,那個航程比較接近駕駛員合理耐力範圍而不是油量,而且這傢伙創下過48小時不著地從埃及飛澳洲的紀錄,比P-82的最大距離高出快要50%!
只是,看那個速度......這傢伙帶機槍機砲與一些小炸彈,在伊朗伊拉克到巴勒斯坦的廣大範圍巡邏,看到游擊隊就飛下去"關切"一下,比當時任何傢伙都好用,類似現在美國那些戰略轟炸機密接支援的搞法,可是你在西北歐前線,會怎樣?
所以德國這種沒有廣大殖民地治安需求,但需要飛過北海去打英國的國家,要讓擔負類似長程或長時間任務的飛機有像樣的速度與性能,那就是BF110了......
BF109/110確實不是同樣需求的產物,但另一個角度來說,如果你能讓BF109有BF110的航程,軍方就會把第二個人與額外炸彈這種需求加在BF109身上,變成另一架Wellesley,也就是說,那時代雙引擎戰鬥機性能不行的主因,就在於大部分的空軍,會在雙引擎戰鬥機身上加上一大堆其他的東西,最後塞到這種傢伙就是笨重不堪.

會把螺旋槳與噴射一起談,就是因為螺旋槳時代的飛機要求比較簡單,所以才容易凸顯"戰鬥機引擎及機身受制於駕駛艙尺寸"這個重點,噴射時代在戰鬥機身上加諸的要求越來越多,F-105載彈量就已經是B-17/24等級,F-16算是輕戰機居然還超過F-105這種重戰機,如果小弟沒記錯,F-35靠內載可以做到與B-17差不多同水準的載彈與打擊半徑......你單引擎戰機都變成戰略轟炸機了,重點反而凸顯不出來.
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waffe
路人甲乙丙

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Posted - 12/13/2017 :  12:39:57  會員資料 Send waffe a Private Message  引言回覆
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Originally posted by BlueWhaleMoon

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Originally posted by waffe

FW187要比較的對象應該是P-38而不是ME-110,110與蚊子都是多用途機而189與38都是重型戰鬥機,看起來很像都是掛兩顆言盡但實際上的需求差異極大。




是的是的,這就是我想表達的意思。

我用這個例子來說的是,如果要比較二戰單發/雙發的空戰潛能,常用的BF-109 vs BF-110是很不妥當的例子,因為BF-110設計時並不是追求遠程/空戰最佳化,而是如您所言,多方折衝/想像未來後的某種詭異的需求。

https://www.ptt.cc/bbs/Warfare/M.1490499206.A.DB4.html

https://www.ptt.cc/bbs/Warfare/M.1490451252.A.D35.html

當然後來BF-110額外的空間讓BF-110成為非常優良的多用途平台,那是事實,但是我覺得是意料之外的收穫。




我們從飛機的基本設計概念來看會比較清楚問題的所在。當時會有雙發萬能機的產生最主要的重點在於航程上的延伸,而飛機基礎設計中對於航程的基本計算公式如下:

航程=常數 乘 螺旋槳效率/燃料消耗率 乘 巡航昇力阻力比 乘 巡航起始重量/巡航結束重量的對數

從公式可以很清楚的看出來在同一個科技水平的狀態下要想延伸飛機的航程除了悶頭研究降阻以外就是提高飛機的體格以增加載油量。

但很明顯的這是對立的,油扛越多飛機越肥阻力就會隨著變大。所以如果要用雙發機當成轟炸機的帶刀護衛那能扛多少油就是重點,而當時的問題就是要能夠全程陪著轟戰機來回的雙發機體格都不小,你可以設計成一種著重高速或是高性能的雙發機那不難,但那直接的結果就是他比單發機飛得遠但無法當成轟炸機的帶刀護衛,直接的結果就是變成一種很貴的戰鬥機而且最慘的是這種雙發戰鬥機在與單發戰鬥機的對戰上沒有明顯的優勢。

而體肥的遠程雙發機自然而然的因為身體大後續的改幅度就會大,而且由於機動性明顯無法擺脫咬尾的單發機所以設立後座槍守成為必然。

後續實戰中類似像BF110無法有校護航轟炸機並不是設計上有什麼問題而是在設計的當時沒人考慮到雷達這種黑科技。轟炸機結合護航機都是一個大編隊,而在沒有雷達與相對應的防空體系時要攔截敵方飛機是一件非常沒有效率的事,地面起飛的戰機有太遠追不到的、根本找不到敵機的、找到敵機時相對位置無法攔截或是無法有效攔截的、攔截機隊散成一大陀的等等鳥問題。

所以在戰前就算沒有戰鬥機的護航想有效攔截大編隊的轟戰機都不是容易的事,面對大多時候都是三三兩兩從四面八方飛來的敵方攔截機轟戰機群裡配置這些不是很靈活的戰鬥機也是能有效達成轟炸機護衛的任務。

只是當對方有了雷達之後情況就變了,從以往斷斷續續的回報變成全成的監控。地面攔截機能在雷達的指引下以最佳的時間起飛並且飛到最佳的攔截陣位上一擁而上,這時才是造成那些雙發的帶刀護衛自己都要逃命的最大問題。
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dasha
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Posted - 12/14/2017 :  06:23:54  會員資料 Send dasha a Private Message  引言回覆
其實雙發機因為自己動力比較大,掛重東西相對省力,就算設計者沒這麼想,到前線也很容易被搞成萬能機來用......AIM-7的重量與500磅炸彈可是差不多的,這對輕戰機很傷.
而且超音速時代以後,面積率也讓雙引擎戰機比較佔優勢,好調整.
不過,有時金錢萬能,F-16的副油箱一路變大,就是因為有需求有市場,大家才敢去測試.
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kumachan
路人甲乙丙

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Posted - 12/14/2017 :  17:11:49  會員資料 Send kumachan a Private Message  引言回覆
單發F16肯花錢魔改也是能再增程增籌載,例如換發+三角翼+半埋減阻掛彈....
只是一路改下去註定不再便宜輕小. 就有商品定位不同的問題.
不是技術面辦不到,是誰肯出$$的問題.
單發不是不能強悍優秀,但它原始定位通常就是走CP值路線.
除了少數案子用超強的放大版單發去硬走高性能路線.
與其說單發雙發的差異,不如說產品定位的差異.

產品定位往往看噸位比較準. 單發可能超大推,雙發也可能兩小推.....
但同時期噸位高一截的戰鬥機,都很難是低價高CP值路線....

Edited by - kumachan on 12/14/2017 17:22:13
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star3
路人甲乙丙

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Posted - 12/14/2017 :  21:02:08  會員資料 Send star3 a Private Message  引言回覆
双发飞行员生存率高,是这岱a?
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閒遊之人
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Posted - 12/14/2017 :  21:11:11  會員資料 Send 閒遊之人 a Private Message  引言回覆
也因此阿米海軍對戰機的要求就是雙發...
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kumachan
路人甲乙丙

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Posted - 12/14/2017 :  21:56:04  會員資料 Send kumachan a Private Message  引言回覆
雙發是單發失效時,還能救回來....
就算飛不回來降落,起碼在離航艦近一點才摔.
冷戰時PBY除役後,大概就沒有像V22這種能長程搜救飛機.
冷戰時搜救直升機太短腿了.海航摔在大洋很難救回.

冷戰後西方引擎更可靠,已不太強求雙發.
但非西方體系引擎的就還是雙發安全點.

Edited by - kumachan on 12/14/2017 22:00:02
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cph0516
我是菜鳥

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Posted - 12/15/2017 :  02:09:31  會員資料 Send cph0516 a Private Message  引言回覆
美海軍也沒有一定要雙發

當年的F8/A7/A4都是單發
連教練機也單發

目前來說F-18不掛副油箱也飛不遠,性能也沒F-14D好
自從F-14被砍掉後美海軍真的沒有適合可以用的飛機嗎?


Edited by - cph0516 on 12/15/2017 02:11:49
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dasha
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Posted - 12/15/2017 :  07:08:02  會員資料 Send dasha a Private Message  引言回覆
美國海軍的問題卡在航艦甲板問題,F-14設計時已經有怎樣縮機身長度與重量的問題,但當時還好,F-22/23的海軍版設計都有很明確的砍長度砍重量要求,最後美國海軍縮了也是因為長度重量砍到有點糟糕.
現在美國海軍想要理想的戰鬥機,首先可能要設計更大一圈的航艦,不然下一個世代的話,只怕還是要與海陸合作STOVL戰機,因為STOVL設計一開始就會限制重量大小......
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allenhsy
路人甲乙丙

1163 Posts

Posted - 12/15/2017 :  20:46:50  會員資料 Send allenhsy a Private Message  引言回覆
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Originally posted by cph0516


目前來說F-18不掛副油箱也飛不遠,性能也沒F-14D好
自從F-14被砍掉後美海軍真的沒有適合可以用的飛機嗎?


再說一次,航程遠的是性能很爛的F-14A,短腿的是F/A-18A
F-14D和F/A-18E內油航程基本一致,加副油箱後者更遠
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over55Stars
我是菜鳥

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Posted - 12/16/2017 :  02:09:43  會員資料 Send over55Stars a Private Message  引言回覆
拜讀張明德大人的大作
 (美國海軍超級航艦:核動力時代──從企業號、尼米茲級到福特級)
超級航艦的長度受限於美國現有的船塢
如今, 外界還沒風聲是關於船塢的擴建、新建


至於下一代(空戰用途)艦載機起降的瓶頸
或許先等 F-35C 正式上了航艦才有初步的討論基礎
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dasha
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36990 Posts

Posted - 12/16/2017 :  03:40:57  會員資料 Send dasha a Private Message  引言回覆
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Originally posted by over55Stars

拜讀張明德大人的大作
 (美國海軍超級航艦:核動力時代──從企業號、尼米茲級到福特級)
超級航艦的長度受限於美國現有的船塢
如今, 外界還沒風聲是關於船塢的擴建、新建



這是一種老毛病,皇家海軍從戰鬥艦QE就碰到了,那之後所有的軍艦通通都因為這樣導致長度被卡住,直到一百年後的航艦QE......
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star3
路人甲乙丙

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Posted - 12/16/2017 :  04:14:43  會員資料 Send star3 a Private Message  引言回覆
个人觉得啊,象舰载机进入喷气时代后,难易程度相当于刀尖上跳舞

米海军那个单发舰载机时期也是摔机最利害的

如果走STOVL路线,相当于戴茪铐在刀尖上跳舞或者欧阳锋逆练神功

还是CTOL才是正派武功,现在米海军,一条CV配两个F18中队,那么以后舰载机变大,ㄠ憧b个或一个中队不就完事了?
以一条CV配一个半战斗机中队来说,依然N年内不会有对手,米海军脑子不会那么死板吧



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dasha
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Posted - 12/16/2017 :  05:07:54  會員資料 Send dasha a Private Message  引言回覆
飛機大小的問題不是影響部署數量,而是會有彈射不夠力攔截索不夠力停機坪太小升降機甲板大小重量都要升級等種種問題,聽起來多數是次系統,但解決方法卻是拉長彈射器加大甲板之類,不然就像F-14,某些掛載的時候,F-14A要開後燃器上天而F-14D不用,導致F-14A可用續行時間與作戰半徑遭到壓縮,最後還是影響總體戰力......
尤其現代SAM與SSM射程一直拉長,飛機作戰半徑不跟著增大,競爭力會越來越低,這問題與引擎推力越變越大一樣,都讓戰鬥機內裝油量一直增加,也就一個世代跟著一個世代加大增重......

另一方面,美國那些超級航艦之所以超級,就在出動架次高,每艘可以相當於一個大型機場,不像二戰那些老船,要幾艘才能抗衡一個大型機場,這讓老美能夠用一個航艦戰鬥群就威嚇多數國家不敢進行軍事蠢動.
以前一個老笑話,老美海軍在乎的不是能不能贏過蘇聯海軍,而是能不能贏過美國空軍,理由就在這,
老美航艦的主要用處不是幹爆人家軍艦,還要幹爆人家空軍與基地,好讓陸戰隊可以在無敵機顧慮有友機助陣的情況下好好打仗,因此其戰力設定標準,至少要相當甚至壓倒有60架戰機的機場,現在美國航艦在這方面的能力已經快到最低限度而已......
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