问题

如果飞机被制造得足够大并且内置了机库,战斗机是否可以轻松地飞入机库,放下起落架并以相同速度降落?

回答
这个问题非常有意思,它涉及到航空工程、结构设计以及操作流程等多个方面。如果抛开目前技术和成本的限制,仅仅从理论和想象的角度来探讨,答案是:这并非不可能,但实现起来会非常非常复杂,并且需要解决一系列严峻的技术难题。

让我们来仔细拆解一下,如果一架巨型飞机(我们可以称之为“空中母舰”或“航空母舰级运输机”)拥有内置机库,并且设计得足以容纳和操作战斗机,理论上战斗机在其中降落的可行性:

一、 巨型飞机的设计考量:

1. 尺寸与结构强度:
巨大的内部空间: 首先,飞机本身需要大到离谱,才能在内部容纳一架完整的战斗机,并留出足够的空间让战斗机进行起降操作。这意味着机身长度、宽度和高度都要远超目前任何现有的飞机,包括安225这样的巨无霸。
承载能力与结构刚性: 飞机内部的机库不仅需要能容纳战斗机的重量,还要能够承受战斗机在起降过程中产生的巨大载荷。起落架的冲击力、发动机推力以及空气动力学作用力都需要被飞机结构吸收和分散。这要求飞机拥有超乎想象的结构强度和刚性,材料科学和结构工程需要有颠覆性的进步。想想看,战斗机起降时的地面载荷,现在被转移到了空中,而且是分散在飞机内部的几个起降点上。
抗颠簸与稳定性: 空中环境是动态的,即使是大型飞机也会受到气流的影响而产生颠簸。要在高速飞行的巨型飞机内部进行如此精密的起降操作,飞机需要极其强大的稳定系统,以抵消外部气流的影响,为战斗机提供一个相对稳定的降落环境。

2. 机库的内部设计:
空间布局: 机库内部需要有清晰的滑行通道、停泊区域,以及关键的起降区域。起降区域的长度需要满足战斗机的正常降落速度和刹车距离。
地面处理系统: 机库内部的地面需要具备高性能的刹车系统,来帮助战斗机安全减速。这可能涉及特殊的制动轨道、反推辅助系统,甚至是一些额外的制动机制,以应对战斗机在有限空间内的快速减速需求。
照明与导航: 在巨型飞机的内部进行起降,飞行员需要清晰的视觉指示和导航辅助。这就需要设计一套高效的内部照明系统和视觉导航标记,甚至可能是类似于机场跑道的灯光系统。
空气动力学环境控制: 在起降过程中,战斗机的发动机需要运转,产生推力。这会搅动机库内的空气,形成复杂的空气动力学环境。需要有有效的通风和空气动力学控制系统,来保证战斗机在降落过程中不会受到过大的气流扰动,同时也要处理发动机排出的高温燃气和噪音。
燃油与维护: 机库需要有相应的燃油补给接口以及基本的维护通道,以便在战斗机降落后进行操作。

二、 战斗机的准备与操作:

1. 飞行员技能与训练:
精密操作: 驾驶战斗机在狭窄且高速移动的机库内降落,对飞行员的要求极高。这不仅仅是简单的降落,还需要极高的空间感知能力、精准的操纵技巧和快速的反应速度。飞行员需要经过高度专业化的训练,模拟在这种极端环境下的降落。
导航与对接: 战斗机飞行员需要能够精确地导航进入机库,并对准降落区域。这可能需要机载雷达、视觉辅助系统以及与巨型飞机之间的高精度通信和定位系统。

2. 战斗机的改装(可能不需要):
起降速度: 如果巨型飞机的机库设计得足够大,并且拥有足够长的“跑道”,理论上战斗机可以以其常规的降落速度和姿态进行降落。关键在于飞机提供的降落环境是否能够满足战斗机的技术要求。
起落架: 战斗机的起落架设计已经考虑了承受一定的冲击载荷,但要在一个相对封闭且动态的巨型飞机内部降落,起落架的耐久性和可靠性需要进一步验证。

三、 关键的技术挑战与可行性分析:

1. 降落区设计的挑战:
长度: 战斗机的降落速度通常比民航客机快,刹车距离也更长。要在一个飞机内部提供足够的安全降落距离,意味着这个“机库跑道”需要非常长。对于小型战斗机来说,可能需要数百米,对于大型战斗机来说,则需要更长。这进一步增加了巨型飞机的整体尺寸。
宽度: 战斗机的翼展也需要被考虑在内,机库的宽度必须大于战斗机的翼展,并留出足够的边距。
坡度与角度: 理想情况下,机库内部的降落区域应该与外部环境保持相似的坡度和角度,以方便飞行员的进入和操作。

2. 制动系统的挑战:
高强度制动: 战斗机在降落过程中需要迅速减速。巨型飞机内部的制动系统需要能够承担如此巨大的能量,并将动能转化为热能或机械能释放。目前的飞机刹车系统是针对在地面摩擦力较大的环境中工作的,在飞机内部需要不同的解决方案。
热量管理: 高强度的制动会产生大量热量,需要有效的散热系统来防止设备过热。

3. 空气动力学与安全性的挑战:
内部气流: 即使巨型飞机有空气动力学控制系统,战斗机发动机在机库内的运转也会产生强大的气流扰动。如何保证降落过程中战斗机不会被这些气流推向机库壁或发生不稳定的姿态,是一个巨大的挑战。
安全隔离: 战斗机降落时会产生大量的噪音和高温燃气。机库需要有良好的隔音和隔热设计,并且要能安全地排放这些废气,防止对飞机其他区域造成影响。
应急处理: 一旦发生紧急情况,例如战斗机刹车失灵或偏离航道,如何进行有效的应急处理,确保机库内人员和飞机其他部分的飞行安全,也是至关重要的问题。

总结来说:

从技术理论上讲,如果我们可以建造出足够巨大、结构强度足够高,并且拥有极其先进的内部环境控制和制动系统的巨型飞机,那么战斗机是有可能在其中降落的。但这需要跨越当前航空工程能力的边界,在材料科学、结构设计、气动控制、导航与制动技术等方面取得突破性的进展。

它更像是一个关于未来天空母舰的科幻设想,而非目前技术能够轻易实现的方案。如果真的要实现,其建造和运行的成本将是天文数字,并且会带来巨大的技术风险。但这种想象本身,正是推动技术进步的动力之一。就像早期的飞行员在狭小的机场跑道上起降飞机一样,对更广阔天空的探索,总会催生出新的解决方案。

网友意见

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在大气层里不行,因为阻碍这个设想的东西,叫“涡流”。

大型飞机后方会形成力度很大、而且运动极不稳定的气流涡流,飞机越大,这种涡流的危险性越高,轻则使后面的飞机上下颠簸,重则直接导致后面的飞机失控坠毁:空中浩劫中有一集讲述墨西哥城空难的,虽然骗子飞行员很奇葩,但引发飞机坠毁的直接原因则是前方航线上的大型客机产生的涡流;1966还是67年,在西班牙上空相撞的加油机和B-52,也是加油时产生的涡流导致相撞,掉了4颗氢弹下来。

根据题主的描述,这种可以直接起降飞机的大型母机至少3、400米长,机身宽度至少25米,这种庞然大物引发的涡流恐怕不是现代飞机或飞控可以掌握的,事实上对于大型涡流控制的研究一直处于碰运气的状态,根本无法有效预估其反应。

但在大气层外就可以了,类似的东西早就在无数星战类科幻游戏中出现过。

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原文发布于2020年10月;2021年11月7日对“X-61”部分更新。


根据题主的描述,首先映入我脑海的是“波音747航空母机”。

母机上层机舱为机库;下层机舱前部为发射舱,后部为回收舱。整架母机可携带10架Model 985-121子机。

这个概念很厉害,是真正的把航母搬到空中、以实现战术飞机的全球抵达、全球作战。

但这个方案最终停留在概念上。


再之后,我想到了这个,这个就比较接近现实了。

“小精灵/Gremlin”项目的主体是X-61无人机,该机以C-130为母机实现发射和回收。

C-130可携带16架X-61A。

(若该项目成功,小精灵的母机当然不会仅局限于C-130.)

该项目相对而言比较成熟了,X-61验证机造出了5架,其中2020年1月首飞时,一架X-61成功脱离了C-130母机,但因为降落伞失效,未能完成回收;2020年8月,第二次飞行,X-61成功脱离母机并最终通过降落伞降落回收——降落伞回收仅仅是项目初期阶段的回收方式,X-61最终肯定是要通过母机完成回收的。

X-61“小精灵/Gremlin”项目是当前最接近现实的“航空母机”方案了,可惜,它不是题主想要的战斗机,它的载荷能力只有150磅,未来承担的更可能的是侦查、节点职能。

【2021年11月7日更新】

根据DARPA在2021年11月5日发布的信息:在21年10月,参与测试的C-130成功完成了对X-61的回收。

但在10月的测试活动中,又有一架X-61坠毁。这样,X-61现在总计就剩下3架了。


说到“小精灵/Gremlin”,说到战斗机,怎能不提到另外一个也常常翻译成“精灵”或“妖精”的迷你战斗机——XF-85“哥布林/Goblin”。

“哥布林/Goblin”以4挺12.7mm的M3勃朗宁为武备,以B-29、B-36轰炸机为母机,从而为轰炸机群提供贴身护航。

该机1948年8月23日实现首飞,但当天在操作回收时遇到苦难,飞机风挡、甚至飞行员的头盔被撞坏都未能完成与母机对接。

1948年10月14日,该机成功脱离母机飞行并第一次完成与母机对接。

但随着空中加油技术的出现和成熟,常规战斗机也可以完成远航程为轰炸机护航任务。自此,携带武备有限、对飞行员技术和胆识却都要求超高的哥布林项目被停止。

整个项目造出了两架验证机,总共飞了3次,只有一人飞过该机。


类似的航空母机项目还有不少,不详细介绍了。

大家看图吧。


MX-1016 “Tip Tow”项目:母机为ETB-29A,子机为两架EF-84D。

“大手牵小手,走路不怕滑!”

这个项目的特别之处在于:母机没有机库。母机与子机的分离和回收都是通过翼尖处的连接装置。

准确地说,这不是母机和子机,而是主机和副机;分离和回收的过程也不该叫分离和回收,而应该叫分裂和合体。

随着空中加油技术的出现和成熟,这个项目完蛋。


跟上面的“Tip Tow”项目类似,下面这个是“Tom Tom”项目,也是通过翼尖完成合体。

随着空中加油技术的出现和成熟,这个项目完蛋。


B-36通过机腹天钩释放和回收F-84的方案,在1955-56年短暂在美国空军实际应用过。

随着空中加油技术的出现和成熟,这个项目完蛋。



除了航空母机,还有航空母艇。

Akron级飞艇可携带最多5架飞机。


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