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飛機上的“晾衣繩”去哪了

在一些大型飛機上, 常能見到像晾衣繩一樣的鋼索天線。 很多航空愛好者都明白, 這種天線用於飛機機載短波電臺的高頻通訊。

這種設計的最大優點是能獲得很長的天線長度。 無線電愛好者們知道, 當天線長度等於波長的四分之一的時候, 能夠取得最高的效率。

不過, 儘管鋼索天線在大部分方向上的增益都很高, 但在少數方向上反而會很低, 尤其是在機頭機尾方向甚至會出現輻射零點的情況, 這在一定程度上會影響飛機在航線上與出發機場和目的地的通訊。

另外, 鋼索天線雖然因為外露佈置而有利於平時維護,

但飛行時也很容易結冰,一旦結冰, 其覆蓋層重量會急劇增加, 不僅將導致高頻損耗增加、通訊距離縮短, 甚至可能因為機械諧振而導致天線本身受損。 所以, 鋼索天線被取代也是航空科技發展的必然規律。

在飛機剛剛進入噴氣時代的時候, 還有很多飛機使用鋼索天線, 但隨著飛機的速度逐漸接近聲速, 鋼索產生的氣動阻力也就越來越難以忽視, 這意味著飛機的有效航程將受到影響。 而且由於天線本身的機械強度不高, 在高速飛行中有斷裂的危險, 可能對飛行安全造成很大威脅。

早期飛機上的天線

從上世紀50年代開始, 飛行速度更快的噴氣式戰鬥機開始使用隱蔽式高頻天線, 這類天線容納在飛機的背鰭或者垂尾前緣裡,通過對天線的合理調諧,

利用機體和機翼產生的二次輻射, 已經足夠滿足戰鬥機乃至部分大型飛機作戰半徑內通訊的要求了。

上世紀50年代後研製的大型軍用飛機, 包括部分大型噴氣式飛機, 仍然使用鋼索天線作為機載高頻通訊設備的一部分。

隨著時代發展, 大型飛機的飛行速度指標也在提升。 在波音367-80(C-135系列軍用平臺和波音707客機的原型機)這一代大型飛機上, 鋼索天線消失了, 取而代之的是在垂尾頂部安裝的探針天線。 這種設計的好處是不用更改飛機設計師們熟悉的傳統垂尾結構, 安裝靈活, 可靠性也不錯;缺點則是容易因氣動振動而影響工作, 另外遭受雷擊的概率也較高。

客機上的天線

為了從根本上改變這些缺陷, 上世紀60年代後期出現的大型飛機逐漸採用了不同的天線佈置方式, 在通訊距離上已經完全不亞于鋼索天線。 比如波音737使用的就是回線天線, 它能在整個短波段實現較好的通訊性能。 另外兩種廣泛應用的隱蔽式天線佈置方式則是尾帽天線和帶狀天線,

前者一般是在垂尾頂端佈置整流罩容納天線(如伊爾-76), 後者則是把天線放在垂尾前緣的整流罩裡(如空客A320)。

中國航空工業對隱蔽式高頻天線設計並不陌生, 早在國內首款自行研發的大型飛機運-10上, 就嘗試使用了尾帽天線, 基本滿足了該機對氣動外形和通訊性能的要求。 而在上世紀90年代從俄羅斯引進伊爾-76運輸機之後, 在軍用運輸機平臺上應用隱蔽式天線的優點也一目了然。

伊爾-76運輸機

而國內第一種將鋼索天線改為隱蔽式天線並投入量產的大中型飛機, 卻是從運-7發展而來的新舟60客機。 除了降低結冰概率提升安全性等因素之外, 當時決定把新舟60的KHF950高頻電臺改用隱蔽式天線的另一大目的, 是為了提升該機的整體形象。

在此後出現的, 完全自用的運-8/9(包括其特種機改型)和轟-6後續型號——包括近年來多次公開亮相的運-9、空警-500和轟-6K, 由於更多考慮成本、可維護性及用戶使用習慣等因素, 使得它們的高頻電臺仍然沿用傳統的鋼索天線。 其實,為這些垂尾前緣內部空間更大的飛機改裝隱蔽式天線並無太大難度,這要看用戶的綜合要求。

在國產噴氣式支線客機ARJ21出現,以及新一代國產大飛機——運-20、C919和AG600陸續亮相之後,這些全新型號的飛機上終於找不到“晾衣繩”了。它們在研製過程中就充分融入了現代民機的設計理念,特別是前三者還強調更高的巡航速度和安全性能。另外ARJ21和C919作為客機還要滿足國內和國際的民航適航標准認證,在研製階段就確定不再使用鋼索天線了。

C919

從目前公開的圖片來看,C919和AG600可能採用和波音737/空客A320類似的回形天線/帶狀天線,而ARJ21和運-20則採用有利於提高全向通訊範圍的尾帽天線。無論採用哪種佈置形式,這些在航空業界已經很成熟的設計,都能夠在滿足使用安全性的同時,保證飛機在飛行中具備良好的通訊能力。(航空知識)

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其實,為這些垂尾前緣內部空間更大的飛機改裝隱蔽式天線並無太大難度,這要看用戶的綜合要求。

在國產噴氣式支線客機ARJ21出現,以及新一代國產大飛機——運-20、C919和AG600陸續亮相之後,這些全新型號的飛機上終於找不到“晾衣繩”了。它們在研製過程中就充分融入了現代民機的設計理念,特別是前三者還強調更高的巡航速度和安全性能。另外ARJ21和C919作為客機還要滿足國內和國際的民航適航標准認證,在研製階段就確定不再使用鋼索天線了。

C919

從目前公開的圖片來看,C919和AG600可能採用和波音737/空客A320類似的回形天線/帶狀天線,而ARJ21和運-20則採用有利於提高全向通訊範圍的尾帽天線。無論採用哪種佈置形式,這些在航空業界已經很成熟的設計,都能夠在滿足使用安全性的同時,保證飛機在飛行中具備良好的通訊能力。(航空知識)

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