【机设】高空高速的复兴——Rh-172 Chaetura II“尖尾雨燕”全天候截击机(1)设计历程(7)
机身为硬壳式结构,全机机身结构由机头(前机身)、中机身和两个发动机短舱共计四个主要分段个承力结构框组成。前机身主要由复合材料制造,中机身则以30X、VNS-2、VNS-5合金钢为主,发动机舱则是耐高温合金和钛合金制造而成。机身迎风面和前缘位置均局部采用钨合金、Inconnel X合金和金属基复合材料,以抵御气动加热峰值。前机身结构采用复合材料铺设整体固化成型工艺制造成机身壁板,部分机体壁板与结构框架一体成型,各零部件再铆接成完整的机体分段;中机身和发动机舱的钢结构采用氩弧焊接,钛合金和耐高温合金结构采用电子束焊接,此外还有相当一部分结构件采用3D打印和整体铸造/锻造成型。
前机身包括雷达罩、雷达设备舱、前机身贮箱(主要贮存起动和加压用的高压气瓶、RCS推力器的过氧化氢推进剂等,以及激光器电容器、航电设备后备蓄电池等设备,同时设置有一个约2,500升的配平油箱)、前航电设备舱、后航电设备舱和APU/辅助推进系统舱,以及座舱两侧和下方的机头可收放边条和鸭翼结构。前机身上有若干开窗和口盖,以利安装机头周围复杂的光学和其它波段传感器组件。前机身整体横截面从机头处的近似切角矩形或不规则六边形逐渐过渡到后部与机身相连过渡的梯形,尖锐的棱边和连续变换曲率的侧面外形在减少RCS特征的同时有利于在超声速下产生额外升力,以及在大攻角下产生可供利用的前体涡。机头长细比很大,达到了10以上,以尽可能降低波阻。座舱作为一个埋入式的澡盆状结构插入前后航电舱顶部,这种结构亦方便紧急情况下作为整体式逃生舱从机身脱离。
沿着前机身两侧蒙皮布置有侧向共型阵相控阵雷达天线和其他电子设备的保形天线,埋入蒙皮壁板或紧贴壁板下方安装。此外在腹部位置还有用于前下方探测的补盲阵列。由于前机身是全机的最高点,这使机载雷达具备了在战术战斗机中极其罕见的全向探测能力。这也是前机身采用复合材料蒙皮的原因,以确保天线系统工作时的透波性。类似的,大大小小的共形天线遍布Rh-172的整个机身,也成为其良好态势感知能力的基石。但因前机身在巡航时亦受到较为明显的气动加热,因此这一区域的散热问题一定程度上成为挑战,为此在前机身贮箱内额外容纳有一个50升的高压氮气瓶作为冷却剂。
包括机头在内,机体的整个迎风面和有较大浸润面积、从分析上会承受较大热流载荷的区域均喷涂了由碳化硅/二硅化钼、陶瓷基复合材料和二氧化硅气凝胶组成的轻质隔热透波涂层。这一涂层密度相较如碳-碳合成隔热瓦等设计重量和厚度都大为减少,同时还具有辐射散热能力和透波特性,不会干扰机载雷达的工作,也方便了在机身的其它区域喷涂吸波涂层减少RCS。除此之外,机身上表面还混合喷涂了白色的二氧化硅热辐射涂层和纳米金属粒子隐身涂层,以增强飞行中机体的热辐射率和减少明显突出的机背的RCS面积,尤其是避免被天基雷达侦察手段发现位置。与机身其他位置的黑色碳化硅/二硅化钼和碳合成隔热材料涂层相对比,这种上白下黑的外观让本机在第一眼看去就有着如同航天器一般的直观外观印象。视机体位置不同,全部涂层的厚度在8-25毫米不等。