戰鬥機如何取暖？萬米高空，空調不制熱反制冷？1

戰鬥機需要裝空調嗎 當然需要 而且是必不可少的設備 可以這樣說 如果沒有空調啊 戰機飛行員根本不可能飛行於高空 那麼戰機空調是如何發展而來的 它的作用又是哪些 接下來跟着大兵一起來看一下 1915年5月23號 隨着全球首架戰鬥機試飛成功 也就是福克異單一戰機正式拉開了世界空戰的舞臺 不過這個時候的戰機呢 並不具備空調功能 當時所有用於作戰的飛機及座艙基本都是露天的 在這種情況下 就連那些由常見飛機改裝而來的轟炸機也沒有密封座艙 在執行投彈任務時 飛行員需要攜帶一名戰鬥人員一同作戰 前者負責駕駛戰機來到預定位置 後者呢 則是需要將機艙中的炸彈都投放出去 而在這個階段下 就連殲擊機的原理也極爲簡單粗暴 只需要在戰機上增加一個射擊位 射擊員就能操作步槍或者機槍 對空中目標進行掃射 以此來完成戰鬥任務 所以說 這個時期的作戰飛機基本上都是怎麼簡單怎麼來 再加上這時的戰機飛行高度並不高 所以呢 並未考慮到空氣調節系統 戰機飛行員們享受的都是純天然的空氣和風速 不過 由於戰機的高度每上升1000米 氣溫就會下降大約6度左右 那時候戰機一般情況下的飛行高度都是幾千米 這個時候的溫度最低能達到零下幾十度 因此 就算是40度的夏天 飛行員依舊會穿上冬裝上陣 這種情況呢 一直持續到了二戰時期 隨着各國戰機技術的發展 戰機結構開始發生了翻天覆地的變化 這個時期的戰機逐漸變成了金屬單一結構 不變的是 這個階段下的戰機駕駛艙還是沒有配置空調系統 不過 爲了保證自家飛行員的生命安全 日本是率先發明瞭電熱飛行服 其主要特點在於保暖層 該保暖層上裝有多塊電加熱片 加熱片導線 電源組件和電源儲存帶等等 由於電源組件採用了入水自動開啓的模式 一旦落水後 保暖層就會自動加熱 可以實現在人員昏迷狀態下加熱保暖 延長待久時間 由於電源組件採用了擋位設置 在寒冷的季節落水或着陸的條件下 人員可以根據自身感受調節加熱擋位 達到最佳的人體功效 解決了飛行員高空保暖的問題 隨着時間的推移 後來又發明了抗壓服務 而美國呢則是在b29轟炸機上率先採用了加壓艙 至此各國戰機開始走向了現代和成熟 到了二戰末期 戰機的結構已經開始從最初的金屬結構慢慢演變爲導熱性更差的複合型機身結構 這時期的戰機呢 不僅飛行速度能輕鬆突破因素 其飛行高度也達到了上萬米 這種情況下 爲了確保飛行員的安全 戰機駕駛艙就必須是密封的了 在絕對密閉的環境下 空調系統就成了調節艙內空氣的關鍵 因此 從這個時期開始 戰機空調系統逐漸普及到了全世界 只不過 戰機的空調系統和大家所熟知的地面空調系統工作原理呢 有些不同 後者的工作原理核心是逆卡諾循環 也就是安裝在室外的空調壓縮機 通過壓縮製冷劑 使其變成高溫高壓的氣體 之後 空調的冷凝器會將這些氣體降溫 以此轉化爲常溫的高壓氣體 之後呢 再利用室內機的風扇由蒸發器吹出冷風 進而完成整個製冷過程 與之相比 戰機的空調系統工作原理不同 官方名稱爲電氣控制系統 也就是由壓縮空氣源 熱交換器以及渦輪膨脹機等零部件構成 屬於戰機機載系統的核心組成部分 該系統呢 可以將渦扇發動機 工作期間產生的動能轉化爲電能 以此滿足座艙和電子設備艙的空氣調溫和調拉等要求 簡單來說呢 這套系統能將萬米高空中的冷與發動機裏面的熱相互交互 以此提高或者降低駕駛艙裏的溫度 確保戰機飛行員能一直處於舒適的作戰環境中 不僅如此 bcs還具備了儲水物的功能 這對於小型戰機來說非常重要 比如美國的f16所配備的空調系統 它面板上的旋轉按鈕就能夠隨時的調節機艙內的冷熱溫度 飛行員可以根據體感調節需要的模式 只不過呢 由於f16是上世紀70年代的產物了 隨着現代戰爭的不斷發展 現代戰機 尤其是五代機 越來越注重整體的性能和隱身性 在這種前提下呢 單一的空氣循環系統根本無法滿足戰機的總體需求了 因此 座艙環境控制系統就誕生了 該環境控制系統的目的是爲了確保飛機座艙和設備艙內 有着飛行員和設備正常工作所需要的適當環境條件 可以起到座艙空氣和空氣分配 控制座艙壓力以及控制溫度和溼度的作用 整套系統呢 包含了座艙加壓系統和空調系統 其中 座艙空氣系統是座艙增壓和空氣調節的氣源 可以確保艙內氣壓比外界環境氣壓高 並且還能保持艙內的空氣清潔 而空氣分配系統呢 則是將調溫的空氣流入艙內 達到製冷或者制熱以及通風的效果 進而保證艙內的溫度條件適宜 爲飛行員提供一個良好的駕駛環境 值得一提的是 現今戰機的ECS系統 大多數情況下呢 是負責製冷的 很少用到制熱 就算戰機在萬米高空時 溫度會降至零下幾十度 那這是爲什麼呢 這種情況的主要原因呢 就是現今更先進的戰機 爲了提高性能 機身使用了大量的複合材料 相比於之前的金屬材料 複合材料導熱性更差 加上密封式的座艙蓋 使得高空的冷空氣很難傳導進去 另外 爲了提高戰機雷達的探測距離和電子對抗能力 戰機積載電子設備的功率變得越來越大 特別是先進的有源相控陣雷達 在開機後 它所散發的熱量甚至能夠直接烤熟牛排 再加上大兵上面提到的複合材料導熱性差 使其很難將這部分的熱量散發到大氣中去 所以就必須由ECS系統製冷 此外呢 由於戰機的飛行速度過快 有時候甚至會突破因素 戰機同外界空氣摩擦會產生許多熱量 雖然複合材料導熱性差 但依舊會有一部分的熱量傳入機內 就更需要製冷了 這時候 外界冷空氣的影響反而變得微乎其微 不僅如此 現今戰機越來越追求機動能力 這對飛行員所承受的過載能力要求也是越來越高 但人的承受能力畢竟是有限的 因此便誕生了抗核服 事實上 這些抗核服穿在身上比飛行夾克還保暖 根本上就是密不透風 所以在地面上 飛行員穿着厚重的飛行服 坐在封閉的機艙內時 經常會有地面的空調車出動 用一根管子向艙內吹冷氣 以此來降溫 最後則是戰機和客機不同 並不是一直飛行於萬米高空直至降落的 執行任務期間 戰機經常要飛越幾個溫度帶 甚至直接從萬米高空降到百米 這就需要ECS系統有一個良好的溫控能力 再加上現代空戰大多數都不會在萬米高空了 一般都在中低空 很少用到制熱系統 因此將ECS系統調到製冷是一個比較好的選擇 例如 曾經有美艦載機飛行員吐槽說 在航母甲板上呢 他們會被要求打開艙蓋 由於飛機沒有足夠的電力 空調系統根本不起作用 夏天在甲板上很熱 而你呢 就像是在一個敞開殼的罐頭裏 周圍到處都是戰機發動機噴出的熱氣 有時候會讓你呼吸困難 無法忍受 更有甚者因此灼傷了眼睛 不僅如此 有一名飛行員曾經說過 他的一次接人旅行 在一個萬里無雲的天空 飛機剛起飛不久 他就發現空調系統壞了 沒有了冷卻和加熱功能 駕駛艙內的溫度迅速升高 到達目的地後呢 他的飛行服從頭到腳都被汗水浸溼了 後來他說 如果時間再長一點 自己有可能會因爲身體不適 分散注意力 甚至產生可怕的脫水現象 由此可見 製冷對於戰機來說有多麼重要 不過 就算同樣都是ECS系統 各國戰機之間依然存在差距 比如蘇27側衛戰鬥機 作爲俄羅斯四代戰機的代表機種 由於蘇27的ECS系統依然是三代戰機上的簡單式的低壓儲水系統 雖然採用了高壓水分離器和燃油空氣散熱器 能夠顯著改善座艙溫度環境 但是在給座艙空氣量等方面 蘇27是要略遜於西方國家生產的四代機的 如果將蘇27與Fa18的座艙空氣量做比較 除了高空飛行狀態時 蘇27其他任何飛行狀態的座艙空氣量一直都是300正負20KGH 而Fa18呢 卻能根據飛行狀態的變化 隨時控制系統 以自動的按空氣量曲線調節供給座艙的流量 也就是300-450KGH之間的變化 明顯可以看出啊 Fa18座艙的空氣量比蘇27大了四分之一左右 另外 此前曾有人對蘇27飛行員關於該機座艙ECS性能進行了調研 結果顯示 在夏季高空飛行時 蘇27的ECS系統能滿足其控制要求 但是如果飛行高度低於2000米的話 它的座艙內溫度就會很高 飛行期間會產生悶熱感 下飛機後呢 衣服幾乎溼透 而Fa18就沒有這種狀況 也就是說 蘇27的ECS所提供的製冷量 顯然是不如後者的 總結來說 現代戰機已經發展到了第五代 甚至第六代戰機也將會在未來幾年內誕生 ECS系統肯定也需要與時俱進了 最後給大家提個問題 你覺得是戰機空調耗能大呢 還是陸地空調耗能大呢 歡迎在評論區內討論 如果視頻中有出錯的地方 歡迎各位在評論區內指正 今天的視頻到這裏就結束了 喜歡的朋友請點贊關注 咱們下期再見