本帖最后由 泡泡 于 2018-11-2 09:01 编辑 8 E) p6 s- O* | Y
; c2 {7 {: P6 @/ M$ y8 \
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?
. C- p4 V; i* K) u' I
4 d6 D. w. c' O) f4 U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。 D4 [* g$ @% @! U4 C# B, G6 N
3 R+ E) c0 [/ |! X) Y, {9 C4 _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。4 t! f( q. U! p" X; l
1 ?, n- [5 ?& b$ b; e t# `) ?6 ]& G7 G* D
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
L5 o ~; I8 }# F6 q! n: l/ g8 u) O, l( j' {/ f; |: u( T
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。1 K o% a% v' A8 R
! M* ^2 V' n0 L5 P5 w3 t2 o- v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。 U$ J8 k4 F6 |, p1 e( z$ s! H6 i7 d
4 t9 M- N; Z, m; o0 _$ K8 `
4 R3 N; L3 T/ l+ g% Y7 AF22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( |8 z5 D, j) ^; q3 j' m0 T5 {
% V* ~8 t7 Z8 m( R8 D0 L
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!
, g: b7 \3 ~5 ]; i& T( h9 ]1 y- k/ f0 O7 [* E1 m1 J
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。3 }! u! i l v: ?% f
1 @4 ]( U/ w- A6 p; X9 q5 ~AL31FP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。
6 g, ~5 `9 J& M' _, T) Q1 i
0 s5 r8 J4 g& n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。( y8 `, X, X9 ?, J0 |
2 }9 Q3 H6 \; a& C
/ G% u% {' N. G6 ?% j: r7 ^! E歼10B推力矢量喷口可以360度随便动作,比苏35设计更好些% n6 t9 D \6 {6 q7 \% r
) x* q, r" V) ?* P2 Q1 f
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。
5 l$ G( U9 g- ?: U: q* q
1 Y. P: }$ y* w" M2 a; c
5 x/ e$ ]0 ?0 o6 W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:, Y7 Y5 z. [+ c
P) @+ {* Z/ z$ w7 k
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。
% d* I) G/ ]6 H1 c7 H; O/ T1 `1 P, `9 W+ O' b7 u
2 { w, E+ P+ r
发动机推力矢量偏转角度,和偏转快慢都很有讲究7 A" k0 h" ~: L
1 i4 `! [! A# }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。2 e; g- I0 L; S$ R
; p# B! k6 g$ L i7 i& P. l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
i% D' w- A5 t& }; i; {# b3 i, X& H; Z+ {1 l
& t# R, |6 h$ u* E# l( a5 @
|