昨天說了兩件事,第一是《南天門計劃》里那些所謂原創的機體,其實一眼就能看出影子:小本子幾十年前的機設原稿,換個漆面加點花紋,就搖身一變成了“民族驕傲”。第二是某米的宣傳里,最見不得光的就是那一堆小字,明明是閹割、縮水、闡述不全,卻要用營銷腔調糊弄消費者。結果好嘛,這兩件事一說出來,評論區立刻炸了,怒斥、謾罵齊飛。
說實話,我看這些罵聲倒是覺得挺有趣。大家對“酷炫外形”“宣傳話術”的容忍度,遠遠超過了對真實邏輯的關心。可科技不是舞臺上的熒光棒,不是炫酷設定的堆疊,它的本質是結構力學、是氣動效率、是成本與收益的權衡。忽略這些,把科技當成“情緒寄托”,那就是在自欺欺人。
先說下W君自己的故事,在理工科專業而言其實是挺無奈的。W君家里一直是軍工口的,小時候已經不能說是耳濡目染了,當年在山溝溝里面家里很窮哪有什么兒童玩具玩啊,導致第一次摸槍就在上幼兒園的時候,沒錯,當時的唯一娛樂就是到后山和家大人打打槍,以及每個禮拜日家長單位組織看一個露天電影。但男孩子嘛從基因里就被飛機大炮機槍坦克所吸引,從小也就喜歡這些真家伙。
到長大了上學也就學了這些東西。但是……真學了這些,除了專業課的緒論導論之外,在專業里面就不提任何具體的武器了。這不是個例,很多熱血沸騰進入具體專業的人,也就是入學前一兩個禮拜精神亢奮那么一下,后面就是要多枯燥有多枯燥,熬到畢業能觸及真家伙了嗎?完全不能,還得在實驗室里面調配方、配工序、記數據……這比上學時候更枯燥。
我是革命一顆螺絲釘,哪里需要哪里鉆。但即便是這樣,在很多人提到軍事技術的時候,出于本能也會說一句“這有嘛厲害的啊”,原因就是所有的技術不可能脫離基本原理而存在。
拿《南天門計劃》中的飛機設計來說,無異于小孩搭樂高積木,能裝的大炮導彈都堆在一個坦克底盤上。
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這東西除了自我滿足的炫酷感之外,你會覺得它可以嚇到敵人嗎?相信我們都這樣做了——“就問你跟不跟吧?”,W君就只能告訴你了只有傻子才跟!
不過,在《南天門計劃》這件事上來說,W君還是要從另外一個方向引入清華大學@聶影教授的觀點“在今天的傳播環境中,視覺符號比文字更有力量,特別是當我們希望傳統文化走出去時,用圖像化、造型化的方式往往比文字敘事更高效。”,這就是W君為什么不反感《南天門計劃》的一個基本原因——它至少讓國外知道了什么是“南天門”、什么是“白帝”,通過一個科幻IP的傳播將中國的傳統文化概念滲透到世界的方方面面才是一個文創作品該做且必須做好的事情。
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至于拿來給自己打雞血、自我催眠,那就大大的不該了。
咱今天就細致的說說:
在很多科幻作品中的戰斗機形象大多是不符合空氣動力學的。在昨天的文章中有人回復說“為了黑‘南天門’,作者是看了多少日本漫畫啊”——搞情報分析的嘛,不僅僅要分析現實圖像資料,動漫、影視、游戲這些虛擬作品里,同樣可能夾帶著情報信息。很多人以為“漫畫是幻想”,可問題就在于:設計師的靈感來源總要有個現實參照,不少細節會在潛意識里透出來。機翼布局、武器艙構型、雷達罩比例,這些東西一旦出現在“娛樂化的畫稿”里,實際上就已經在泄露思路了。
別小看這些虛擬資料,在冷戰時期,美蘇雙方就會把對方的電影、廣告畫冊甚至模型說明書當作間接佐證。今天的動漫、游戲同樣具備這種“意外泄密”的價值。換句話說,你笑別人看漫畫,其實你自己正是被漫畫和宣傳片騙得最深的那一類人。
說個歷史案例:1942年亞歷山大·德·塞維爾斯基(這是美國的“制空權”發起者)寫了一本小說叫做《空中制勝(Victory Through Air Power)》,1943年被迪士尼拍成了同名動畫片。
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片中出現了美國正在秘密研發的道格拉斯B-19遠程轟炸機的形象。甚至連航程、機體結構都被暴露出來。
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這件事被日本帝國知道了之后,旋即以伊-29潛艇裝載217噸錫、橡膠等戰略物資向納粹德國換取Me163火箭式戰斗機的技術資料,后來很有針對性的以去掉裝甲為代價將原始的Me163的20mm機炮改為了兩門30mm機炮。這就是“秋水”火箭戰斗機。
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只不過由于時間緊迫,1945年7月第一架“秋水”才成功首飛,如果再早一些時間的話很可能美國就無法扔下原子彈了。
當然了,歷史不容假設。咱們還是說回今天的話題——很多科幻作品里的戰斗機設計,尤其像《南天門計劃》這種,問題在哪里?
答案其實很簡單:為了炫酷的外觀而不顧空氣動力學和結構力學的基本限制。這本質上是小本子帶來的一股空氣動力學上的歪風邪氣!
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說的更直白一點是——你指望著一個二戰戰敗國、從1945年之后就沒設計過新型戰斗機的國家來引領未來戰機的空氣動力學設計這件事本身就是離了個大譜的。
只不過,小本子很擅長抄襲。如果國際上有一些引爆眼球的設計他們就會哪里用到自己的作品中。
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例如F-14的機體造型被改成了《超時空要塞》中的變形戰斗機。
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還有一個例子就是X-29了,前掠翼、帶鴨翼很科幻的設定,轉變了一下就成了日本科幻作品中很多未來戰斗機的范式。
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其實,無非就是從視覺傳播的角度上看起來很“新奇”。反正不需要考慮任何實際上的設定,只要有任何新技術都可以卡通化的畫到動畫作品中。
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最終,就形成了“日系幻想戰斗機”的一個基本設定狀態——哪個國家戰斗機先進酷就把這些元素吸收改進到自己的幻想中,就好像日本依舊保留了二戰帝國的榮耀一般。
其實這件事和在手腕上畫塊勞力士沒啥區別。
但畫著畫著就跑到邪修的路線上去了。例如現代日系科幻戰機中機翼后梁的前傾角被設計的越來越大了。你如果仔細看日系科幻作品,你會發現幾乎所有的機翼后邊都是向前“翻”過去的。
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這件事就很魔幻了。而且就目前而言,這個趨勢是愈演愈烈。
在機翼內部的骨架里,最核心的部件就是 梁(Spar)。其中位于前方的通常叫 前梁(Front Spar),而更靠近翼后緣的則叫 后梁(Rear Spar),有些飛機也會把最主要的一根承力梁稱作 主梁(Main Spar)。它們和肋(Ribs)、縱桁(Stringers)、蒙皮(Skin)一起,構成了一個輕量卻極其堅固的整體,就像一座橋梁一樣把升力傳遞并分散開。
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一般來說,主梁是機翼真正的“脊梁骨”。飛行中,升力作用在整個翼面上,就像一只巨大的手在不斷向上掰機翼。這會在機翼根部產生極大的彎矩。如果沒有足夠強度的結構,機翼會像被折斷的樹枝一樣瞬間斷裂。主梁通過上、下弦帽來抵抗拉伸和壓縮,而梁腹板則負責承受剪切力,使機翼能夠在持續的高負荷下保持形狀和剛度。這也是為什么大多數飛機的主梁位置都在翼弦前緣 20%~30% 左右的地方,那是升力壓力最集中的區域。
相比之下,后梁雖然不承擔主要的彎矩,但同樣至關重要。它既要分擔部分彎矩和剪力,幫助機翼形成一個完整的“受力閉合框架”,又要為襟翼、副翼等操縱面提供牢固的鉸接點。換句話說,后梁既是機翼結構的“副支柱”,又是飛行控制的“安裝基座”。沒有它,機翼后緣的舵面就無從固定,飛機也就失去了最基本的操縱能力。
以F-22的機翼結構做個例子來看:
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在圖中以鈦合金為主,位置靠近翼弦前緣,大約占機翼前 25%~30%。它承受絕大部分的彎矩,是整個機翼的主要受力骨架。F-22 在這里用了大量鈦材,就是因為這里的拉伸與壓縮應力最大,只有鈦才能保證高強度和抗疲勞。
F-22 的后梁位置更靠近翼后緣,作用主要是分擔部分彎矩和剪力,形成一個受力閉合框架;提供襟翼、副翼的鉸接點,讓飛控系統能夠精準操縱。從圖上的加固結構我們可以看到后梁并不需要像主梁那樣極度抗彎,但必須保證剛度和穩定性,否則后緣舵面會在高速下抖動甚至失效。
即便如此,F-22的機翼內部還有大量復合材料制作的肋(上圖橙色部分),在不分擔量結構的前提下緊密的固定機翼蒙皮,使之不會在高機動下而脫離。
同樣,在機翼的根部(圖片左下角)我們也可以看到為了讓F-22的后梁前傾所做的額外加固設計,以及這種機翼結構本身不穩固需要在機翼內部再加上若干輔梁進行結構加固的妥協做法。
那么F-22機翼后沿向前的傾角有多大呢?這件事很多人幾乎都沒有太注意到,看圖:
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其實只有10度不到,而且這里洛克希德的工程師還耍了一個小心思——后梁前移,其實這根后梁依舊是以近似于垂直的角度固定在機身框架上的。
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這已經是為了達到隱身效果在結構上做出的最大犧牲了。即便是這樣做,也大幅度的擠占了F-22的燃油空間,致使這架戰斗機成了出名的小短腿。
很多人喜聞樂見的X-29,那后緣角度可大了去了,很多人覺得是這樣吧?那是光看賊吃肉不看賊挨打的典型了。
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這架飛機加固了機翼擠占了大量機翼空間,反正是試驗機,上去飛個半小時就夠了,真的還沒有現在一些人手里的無人機飛行時間長呢!原因在哪里?也是加強了結構后機翼儲油空間嚴重壓縮。原來的F-5可以攜帶機內燃油2650公斤,這個是1804公斤。
其實,這件事歸根結底就是結構力學的問題。真要加固,工程師當然有一百種辦法:可以加厚梁,可以多布置輔梁,可以換更強的鈦合金,也可以用更高模量的復合材料。只要你愿意堆材料,總能把那根前傾的后梁撐住。
但天下沒有免費的午餐。你加固一根梁,重量就要額外付出;你調整結構布局,強度冗余就得額外付出;你塞進更多加固件,原本能放燃油、能裝設備的空間就得讓出來。最終的結果就是——飛機的重量上升,航程下降,可維護性降低。
這些問題在畫漫畫的時候根本不用考慮,幾筆線條就能把后緣畫得又尖又炫,完全不需要為重量、強度、空間和成本買單。可是現實不是畫紙,飛機飛上天靠的是材料學、空氣動力學和工程算賬,而不是筆觸的想象力。
同樣“日本科幻飛機”屁股越來越尖有好處嗎?當然有好處了!從空氣動力學上來說這種飛機飛行時的尾渦會更干凈,高速飛行時波阻會略微減小。這得益于面積率的“溫和收束”原則。
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但是,過于急促的收束使總橫截面積曲線偏離 Sears–Haack 最優分布,在跨聲速飛行的時候會形成更強的膨脹扇—再壓縮激波組合,波阻上升,反而未必比現代軍用戰斗機的設計更好。
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其實吧,這些炫酷的技術并不是沒人試過。無論是前掠翼、激進收束,還是復雜折線后緣,做航空航天的人也早就做過各種風洞實驗、原型機試飛,結論都擺在那兒了:能飛,但代價巨大,不具備工程普適性。
所以,當下主流戰機的設計絕不是因為“設計師不敢突破想象力”,而是因為他們已經算過賬、摔過飛機,知道哪些東西能量產服役,哪些只適合實驗室和漫畫書。
說白了,你真的不用懷疑——能設計戰斗機的人,腦子一定比只會畫漫畫的人更清楚空氣和材料的賬單。區別只是:一個在和噸級鈦合金、燃油艙、疲勞壽命較勁,另一個只需要讓畫面更帥、線條更酷。
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所以看到現在的新機型就別問為什么沒有科幻作品中的帥了,平平無奇樸實無華的東西其實是把那些華而不實的坑都避開了。
回到文章開頭聶教授的觀點——視覺符號更有傳播力,我們的《南天門計劃》,甚至更多科幻作品如果還帶著日系機設的影子,其實說明人家的文化傳播力更強。哪怕這些設定從空氣動力學和結構力學上看全是不靠譜的東西,但通過漫畫、游戲、模型,它們已經在我們這代人的腦子里扎根,讓人下意識以為未來的戰機就該長成那個樣子。
這意味著什么?意味著你的想象力、你的美學判斷,甚至你對未來的期待,早已在不知不覺中被文化入侵了。
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這是一場戰爭!別不自知!
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