战斗机副油箱最早采用的办法是在机体的特定挂钩上安装可投放的光滑流线型副油箱,可这改变了飞机的原始气动布局,增加了飞行阻力,也削弱了飞机的战斗力。为克服副油箱的缺点,保形油箱应运而生。保形油箱的设计思想是在保持或不大改变飞机整体流线型(保形)的气动布局的前提下,紧贴机体添置贮存燃油的容器,使容器圆形表面与机翼或机身的表面相切,从而减小飞行阻力和雷达反射面积。

基本概述

外挂武器和副油箱是保证及提高现代军用飞机战斗力的主要设备。为了布置这些设备,传统方法是将它们安装在机体的特定挂架上,其优点是:一方面可以极大地增加飞机燃油贮存总量,另一方面,当副油箱内燃油耗完后根据需要可以在飞行中投放,以减轻飞机负载。但是这样将使飞机的外形变得极为复杂,这种做法改变了飞机的原始气动布局,极大地增加了飞行阻力,削弱了飞机的气动性能,同时副油箱作为外挂物体,对飞机的雷达反射面积也有较大的扩大。并且悬挂在机体下方的副油箱占用了武器挂载点,削弱了飞机的战斗力。

保形油箱(CFT,Conformal 燃料 Tank)就是在解决飞机性能与外部装载的矛盾过程中产生的。为了克服副油箱的缺点,保形油箱便应运而生。保形油箱通常根据特定飞机全机面积分布来布置,充分考虑飞机其它部件、系统的正常运行、维修、拆装的方便,以尽量避免飞机性能的恶化。其设计思想是在保持或不大改变飞机整体流线型(保形)的气动布局的前提下,紧贴机体添置贮存容器,使容器光滑的表面与机翼或机身的表面相切,以求减小飞行阻力和雷达散射面积(RCS)。合理地设计外挂舱的位置和形状,可以使全机的面积分布更接近理想状态,以改善飞机的阻力特性;有时还可以对飞机的强散射源起到修正和遮蔽作用,从而改善飞机的隐身性能。

内容简介

目前,保形油箱的设计十分流行,主要是因为它具备以下优点:

增加飞机航程

对于歼击机强击机歼击轰炸机等高速飞机而言,它们机翼的展弦比小,不便于在机翼内安装主油箱,安装在机身内的主油箱其贮存容积极为有限,不适应现代空中作战的远程要求,而安装保形油箱能增大飞机燃油贮存总量,提高飞机航程和机动能力。不仅如此,保形油箱中大都装有增压系统和油泵式供油系统,能在各种情形下为发动机提供燃油。如洛克希德·马丁公司研制的安装在F-16战斗机机身顶部的保形油箱可在不减少武器装备空间的情况下,为F-16战斗机多携带1.4吨燃料,大大增加F-16的航程。

减少飞行阻力

众所周知,流线型的物体在空气中运动时所受的阻力要比不规则凸出型物体或外挂型物体所受阻力小得多。也就是说,流线型保形油箱相比外挂副油箱阻力大幅下降。在F-15战斗机飞机上,保形油箱的阻力比挂副油箱的阻力减小50%,这得益于该保形油箱优秀的外形设计恰好填补进气道外壁和翼根之间的空间,与飞机的外形融合为一体,使飞机在亚音速飞行时不增加飞行阻力,即使是超音速飞行阻力增加也不大,不会影响飞机的载荷系数和速度极限。

提高飞行稳定性

在飞机上配置燃油箱时,除考虑油量容积外还必须考虑飞机重心位置和容许变化范围。保形油箱有效地缩短了副油箱到飞机重心的距离,增大了左右油箱油量容许变化范围,增强了飞机的稳定性。凭直观我们就可以理解,机翼下的副油箱因为远离飞机的中心轴线,载满燃油时,飞机左右平衡的难度系数会较大。而保形油箱一般紧贴机身,与飞机重心点的距离较近。飞机摆动时,保形油箱因力臂短而产生的摆动力矩也就小了,飞机自然就稳定得多。虽然飞机一般都有平衡输油系统,但飞行中难免出现飞机左右发动机组耗油量不等,而导致出现左右油箱剩油量不等的情况。较之副油箱,保形油箱距飞机重心较近,左右油箱油量不等而产生的转动力矩就不会很大,这样就增大了左右油箱油量容许变化范围,使得飞行更为安全可靠。

加强隐形能力

有实验证明,投影面积相同的一块平板和一个球体,其雷达反射截面积竟相差4个数量级。因此,合理设计飞机外形,对于减小雷达反射截面积有决定性的作用。而飞机安装适当的保形油箱,不仅不会增加飞机的雷达反射截面积,而且还能减少飞机整体雷达反射截面积。如F-15战斗机加装保形油箱后,油箱与飞机的外形融为一体,减小了反射源数量,使机身形成平滑过渡的曲线形体。

提高载弹能力

一般来讲,飞机通过保形设计可以让

副油箱所占用的武器装载空间或挂载位置,甚至可以创造出新的武器挂架,从而提高载弹能力。如在设计F-15C/D保形油箱时,在保形油箱下方前后增加了两个挂架,可以挂载“麻雀”导弹,也可以挂载航空炸弹

当然,保形油箱并非完美之物。保形油箱多是半永久性安装的,在保形油箱与机身之间的缝隙用密封条填补,一般情况下不会拆下来,更不用说飞行中投掷了。不能投放的保形油箱会增加飞机的重量,并增加飞行阻力,从而影响飞机的机动性。

除上述几点外,保形油箱的优点还有很多。例如,因为保形油箱大都使用了隔舱化设计,它们除了能装载燃油还可以安装侦察传感器、雷达探测干扰设备、激光识别器、微光电视设备和侦察照相机等额外装备。

详细介绍

性能数据

Conformal 燃料 Tank(CFT)保形

油箱是在设计F-15C/D型时为了增加航程引入的,外挂式保形油箱是两个铝制的细长形油箱,保形油箱安装时紧贴在F-15两侧进气道外壁。每个保形油箱可以提供3.226立方米的可用空间,如果用来载油的话,可装载3,228升。当初在设计保形油箱时使用了隔舱化设计,因此除了装载燃油还可以安装侦察传感器、雷达探测干扰设备、激光识别器、微光电视设备和侦察照相机等额外装备。为了不影响F-15C/D原先进气道下的4个半埋式的AIM-7麻雀导弹挂架,在保形油箱下方前后增加了两个挂架,可以挂载麻雀导弹也可以挂载航空炸弹。后来在设计F-15E时,发现保形油箱上的挂架数量不敷使用,所以从新安排了保形油箱下方的挂架:最下方安装了一体式的挂架,其中整合了三个小挂架,在一体式的挂架上方又增加了三个单独的挂架,这样每个保形油箱就有6个挂架,每个挂载能力454千克,使F-15E外部挂载量达10,705千克。

重量影响

当保形油箱安装在F-15机体上时,所

增加的阻力并不多,这得益于保形油箱优秀的外形设计,恰好填补进气道外壁与翼根之间的空间,与飞机的外形融合成一体,使飞机在亚音速飞行时不增加飞行阻力,超音速飞行时阻力增加也不大,也不影响飞机的载荷系数和速度极限。保形油箱不能在飞行中投放,在保形油箱与机身之间的缝隙用密封条填补,估计在整个服役期内把保形油箱拆下来的几率也不大。对于F-15战斗机/D这种纯粹的空优战斗机来说,只有在一些远程转场和巡逻任务中才使用保形油箱,因为保形油箱增加的重量影响机动性。

参考资料