西藏魅力 发表于 2018-03-21
军用飞机对油箱的安全性要求很高,作为现代战斗机,其油箱防爆性的设计底线是在被机炮炮弹 击中时不会快速泄露和扩散燃料,不会在短时间内达到爆炸极限并引发爆炸。

  至于油箱防爆性能不达标会怎么样,这方面的例子也许知名度不高,但二战中有个国家的作战飞机基本无视油箱防爆性能,那就是日本。日本人为了在发动机性能有限的前提下获得极端的性能,对飞机各个部分都做了极端的减重,比如飞行员背后往往没有防弹钢板,另外油箱里也根本没有生橡胶防爆层。这么干的结果,就是日本陆海军绝大部分飞机在被对手的枪炮弹打中之后立即拖出白色的尾烟,其实这不是烟而是雾化的航空汽油,只需要一个小火星,疯狂漏油的日本飞机就会瞬间爆炸。



  被美军12.7毫米机枪弹击中的日本海军97式飞行艇,在这张照片拍摄后几秒钟就发生了爆炸

  二战中和二战后,主要航空强国的活塞式作战飞机的油箱普遍采用了生橡胶防爆层。生橡胶防爆原理是油箱被炮弹击穿后,原本安装和燃料之间隔着隔离层的生橡胶层也被击穿,汽油与生橡胶接触将其溶解,溶解物很快堵塞了油箱破口,仿制汽油外泄与空气接触。



  格鲁门F9F舰载战斗机正在生产线上安装防爆油箱

  冷战中的美苏等国的二代机和三代机,其油箱的被动防爆措施主要是内壁填充聚氨酯泡沫塑料,这样的防护层在生产时工艺简便,而且对后勤的要求较低。美军飞机比如F-4、F-5、F-105、F-15、C-130等飞机都采用了这种防爆油箱工艺。

  苏联军用飞机曾经一度主要以惰性气体加压的方式保护油箱,比如苏-17和苏-24,不过在苏-27的设计过程中,开始有人建议采用与西方类似的聚氨酯泡沫塑料来保护油箱。相比西方国家,苏联空军如果采用这种泡沫塑料更占便宜,因为他的空军作战飞机绝大部分在寒带和温带活动,气温和湿度都不高,聚氨酯泡沫塑料的性能不会有下降。而且,原有的惰性气体防护系统在空战中只能一次性使用,因为其工作介质在起到防护作用的同时也会损耗。



  苏-22跟苏-17一样采用惰性气体防护的油箱

  经过计算,最初的苏联聚氨酯泡沫塑料防爆油箱,由于注入泡沫塑料其容积将缩小5%,不过,这对于采用升力体设计的重型战斗机苏-27来说可能根本不算缺点,苏-27的油箱容积太大了,最大起飞重量条件下最多可以装9400公斤燃油,比当时中国空军的歼-7飞机的最大起飞重量都大,曾强烈震撼了以林虎将军为首的中国空军考察团。



  苏-27强大的载油能力让他可以考虑任何类型的防爆油箱而不必担心航程

  为了证实防爆油箱的性能,苏霍伊设计局进行了大量的破坏性试验。1980-1981年,设计局研制出了防爆油箱破坏性试验的试验台,代号是T10-2BZH。试验开始前,先向试验的飞机油箱舱段中注入泡沫塑料,然后加注油气混合物并保证足够的压力,以模拟飞行过程中突然中弹的效果。试验场先后用20毫米、23毫米和30毫米炮弹向试验舱段射击,各次试验无一出现油箱爆炸。这次试验结束后,试验场又修复了被打穿多处的油箱,在抽掉聚氨酯泡沫塑料之后重新注入油气混合物,采用标准的钢制碎片打击油箱,结果果然发生了预期中的爆炸,整个试验台也被炸毁。



  经过这次试验证明聚氨酯泡沫塑料材料可以为油箱提供足够的防爆保护,不过苏联空军的一些军官事后提出了不同意见,他们认为从其他方向射来的炮弹也许不会引发油箱爆炸,但如果炮弹来自于气流来流方向,则有可能将破损的油箱及泡沫塑料材料烧穿,继而引发爆炸。

  为了证明这种情况下防爆油箱的性能,设计局在1985年用一台R29S-300发动机的试车台架上T-10-5原型机相同构型的机翼结构,在时速520-550公里的吹风条件下向机翼射击,虽然炮弹在被命中部位附近有产生爆炸的危险,不过火势被证明并没有扩大的风险。后来经过改进设计,弗拉基米尔材料研究所还搞出了PPU-AIO-110聚氨酯泡沫塑料,其空洞率更高,可使苏-27的防爆材料整体减重70公斤。



  1987年,苏霍伊设计局进行了最终的油箱防爆试验,试验对象是一架由共青城飞机制造厂生产的03-01号机,其设计基于T-10-5,这架飞机被拖到法乌斯特沃靶场,被威力比20毫米炮弹大很多倍的GSH-301火炮的30毫米炮弹射击,距离 仅有25-30米。这架飞机一共被炮弹击中27次,检查结果表明仅有3次可能造成飞机损失。

  试验证明至少苏-27的防爆油箱在面对30毫米炮弹时,其生存性是相当可靠的。