本帖最后由 泡泡 于 2018-11-2 09:01 编辑 ) W; q( d4 D" a# n \
! @) G6 M* s! n+ }( ^5 Z
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?
! V0 l, d$ Y$ @3 [6 z- e
' b; V0 M4 }6 _+ H& {! s- b9 E; G: j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。
) J( m' e7 I0 m- Y" z( U/ N+ B! ?0 y
2 p; N, ~6 \2 _; `8 F3 p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。
3 Q0 @) ]- L, U/ Z. w) r; {* Y5 t0 ^: Y7 {
, Z; K/ K4 }9 s, b
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
7 R2 |& c! K' a( q G6 B% s- E' J6 H+ ~
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。
5 W7 y( \! k% H1 e/ {6 F
6 |# C0 O% ^+ W& Q! R5 K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。
8 B L; A6 l- j) u3 N
' F0 t) @! K# ~* Z+ x2 x4 d+ N2 l# O, B9 y+ a3 T! g
F22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" F2 k p$ p0 b+ X0 X7 J
/ V) R# L! ~) W7 B5 D ~: y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!+ I) s9 t, [4 R) @6 l$ R) t
1 Z r* v! s4 w1 _/ v* [
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 Z8 O# ]/ \2 R2 K# g% `% A$ v( S+ q5 @( G- y8 H8 ? ]
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。
) B! E$ x9 x; \3 g1 b" n3 x t3 E Z0 l/ s9 V- p
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。- B6 [9 A: l$ U; \
4 m2 @5 X* A; \ o2 N. {; f9 \
' z! P& q# h9 d
歼10B推力矢量喷口可以360度随便动作,比苏35设计更好些
% k, Y2 A% O9 T$ E% m9 y* w% x
# d9 ?7 u) p8 i3 x$ I g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。7 L" f2 K5 ]- g& z r
$ b# n9 ]; h' q9 g% k3 }4 S' m/ U6 ^8 T9 J$ z5 r4 L' h) M
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:6 p3 G2 m! D% J3 A! d! Z
0 K O) w" J% y5 o6 g/ g- _1 M
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。, R4 ^5 m7 m3 L$ O
: n r' }+ Q1 [7 B8 G
( V& ^' J6 O- s+ x3 U发动机推力矢量偏转角度,和偏转快慢都很有讲究
4 w, ^( k% @" [
0 o. T6 P) _6 ]* i" ?; G# l2 S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。/ Q) S, j. F6 e' v% E
3 C5 q# {4 o# _0 e: Y, 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
4 n' X& W# v- @$ D! Y- e* i, s4 e, ]( @$ U: u, j
, ^, [+ w5 R) o' s# q+ F2 L |