本帖最后由 泡泡 于 2018-11-2 09:01 编辑 $ p' N+ ?4 c6 E5 w, {) O& D
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为何都是推力矢量喷管,中国歼10B短小这么多,而俄罗斯苏35粗长到不能接受?
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* d I/ L9 {$ J) q" m6 l0 C从外表来看,都是圆柱形的喷管,有人就会觉得差不多,其实俄罗斯苏35这种推力矢量喷管水平设计太差,可以算世界倒数,当然和俄罗斯历史上推力矢量喷管来比还是强不少。
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' @* K0 M F0 a推力矢量这个技术其实不是新花样,50年代开始很多导弹都开始使用,但是一直到了80年代,战斗机设计师在70年代开始三代机格斗上得到的经验表明,普通三代机由于气动舵面天生的特性,舵面从20度大多就开始气流分离,到了30度几乎几乎不可用,整机最大可控迎角一般不超过30度,这严重限制了飞机机动性发挥,所以科学家就放弃了普通气动舵面控制这一个路子,将目光投射到发动机上。
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典型三代机机动性虽然比二代机大大提高,但是迎角大多不差过30度
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2 \4 J# u1 I, V+ T& Y n发动机有个好处就是,安装位置靠后,而且推力巨大,稍微喷管偏转一点就可以得到很大的控制力矩,这就成了新科技的一个制高点,美国俄罗斯都耗费巨资开发推力矢量技术,扁的圆的,单方向的全方向的都有,最终F22第一个使用扁平推力矢量喷管服役,极大的提高了飞机机动性,以及隐身效能,但是带来了巨大的发动机推力损失和巨大的重量增加,即使采用了航天陶瓷技术疯狂减重,一台F119发动机推力矢量喷口加控制系统增重就超过200公斤。. h( v6 Z+ ~3 T! A- n- M
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美俄争霸,跟风是俄罗斯人本性,俄罗斯人在苏27上采用的扁平推力矢量技术,则遭到大败,高温燃起从燃烧室流动到喷口,圆形转方口推力损失高达14%-17%,而且发动机增重超过半吨,要知道AL-31F发动机整机才1500公斤,几乎三分之一,一架苏27使用两台推力矢量发动机的话,整机尾部就要增重1吨,为了配平机头也差不多增加1吨,全机增加2吨重量,这飞机完全废了,所以俄罗斯跪了,转向圆形推力矢量,学名叫轴对称推力矢量。
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5 c# M- ?& ~! K1 D2 VF22战斗机采用先进二元推力矢量,谁都不敢跟进,增重实在太多,推力损失太大% M6 o2 D6 v) ^: z0 e# o
! I, E# V1 Z% {" @% K$ u2 `8 t最终俄罗斯人采取了比较保守稳妥的设计,在AL-31F发动机上进行改进设计,型号改为AL-31FP发动机,设计特点是安装在喉道前的万向球形结构实现了俯仰偏转,这种设计的优点是,运动结构简单,容易实现,缺点是冷却和密封难度大,最终AL31FP发动机喷管转向部分使得发动机增重110公斤,长度增加0.4米!
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) G8 H8 Y! B& Y4 T2 w& V& _8 L苏35战斗机的推力矢量采用万向接头式,由面积可调的收敛扩散喷管和可偏转的球形结构框架组成,球形结构框架安装在喉道前,通过绕万向球形接头转动收敛扩散喷管整体产生偏转得到矢量推力。4 F1 z' D+ D1 Y( F5 p& D3 |6 C3 S
( ?( I# O5 A5 U2 a$ GAL31FP发动机推力矢量喷管偏转轴线和垂直方向成32度夹角,偏转角度仅为15度,转向速度每秒30度,通过同步动作和差动,可以让飞机得到垂直方向和侧面方向矢量推力,这种设计也延续到了苏57战斗机上,喷管控制系统媒介为封闭在发动机控制系统中的航空油料,省事省钱。
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从技术来说,俄罗斯人的推力矢量技术非常非常原始,设计师不敢在发动机喷口喉道以后做动作,所以在加力燃烧室段做的铰接,距离成飞歼10B这种平衡梁式的差2代技术,歼10B推力矢量喷管技术是在每一个做动器上的喉道和扩散一起动作,先进很多。
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歼10B推力矢量喷口可以360度随便动作,比苏35设计更好些 ?9 f: Y5 w% u* D* X8 k2 ^) ^3 j
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而歼10B的推力矢量技术是作动环式的,它由矢量调节作动筒,喉道面积调节作动筒,调节环和调节环支撑机构组成,歼10B的推力矢量设计方案,和美国F110发动机上的差不多,轴对称矢量喷管有3个相互成120度的三个矢量调节作动筒,多个喉道面积调节作动筒,可以360度全方位偏转,最大偏转角速度60度每秒。. O) s* M* R3 Q; u
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按照某些资料的说法,按照推力矢量设计准则,俄罗斯方案完全不合格,推力矢量设计大体有以下要求:; n8 c9 ?( a) |
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矢量偏转角度应该达到20度,偏转后发动机性能损失小,稳态和过渡态矢量对发动机节流无限制,外形尺寸小,矢量对飞机尾翼无干扰,俯仰矢量推力最大应该达到20%的发动机加力推力,偏航矢量推力最大应该达到10%加力推力,俯仰变化率最大60度每秒,偏航则为30度每秒,控制系统特性应该满足推力矢量喷管动静特性要求。
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发动机推力矢量偏转角度,和偏转快慢都很有讲究
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按照这个标准来说,苏35的推力矢量严重不达标,主要体现在偏转角度小,只有15度,而且外形尺寸大,高速飞行偏转带来阻力过大,俯仰变化率也不够快。0 D y. W4 D& O1 `5 X& P& c
7 [: h/ P+ d4 F; o: z" t# R实际上来说,歼10B推力矢量技术完爆苏35推力矢量技术,增重预计40-50公斤,对发动机和整机影响极小,而且喷管寿命很长+ |8 Z& l" I! v% h6 Z C
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