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有架飞机风头可能盖过歼-20 或成为本届航展最大惊喜

标签:感光器 宾夕法尼亚州


来源:炮火笔记

第十二届中国航展开幕在即,展馆里陆续已经有了一些装备在布展,也有一些飞机已经提前到达航展现场。在这些到的比较早的飞机中,有一架飞机很引人注目,甚至有可能称为“本届航展最大惊喜”。

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惊喜是它么?可能不是。(摄影Bassman)

这架飞机是一架提前到达的歼10B,总体上看和普通的歼10B没有什么区别,但仔细看尾喷管就会发现,它的尾喷管和普通的歼10不一样。据称这是国内新研发的矢量推力喷管,计划用于改装现有三代机或安装于歼20上面。目前不知该机是否要进行飞行表演,还是只进行静态展示,不过即使是只进行静态展示,这也是足够激动人心,因为这是我国矢量推力发动机产品首次公开亮相。

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上图是本届参展的矢量喷管歼10B,下图是普通的歼10B的尾喷管。

发动机矢量喷管主要有三维喷管(即圆喷管)和二元喷管(即方喷管)两种,它们都可以增加飞机机动性、减少超音速飞行时的阻力,而且如果是二元喷管还可以增强飞机隐身性能。

目前服役的采用二元矢量喷管的战斗机只有F-22一款,而采用三维矢量喷管的有苏-30MKI、苏-35、苏57(姑且总称为苏-27系)等,这款歼10的出现,表明中国即将成为第三个在战斗机上装备有矢量推力发动机的国家。当然,试验过矢量推力的国家或机型还是不少的,例如欧洲EJ200发动机也有过三维矢量喷管的试验,米格-29OVT也改装了三维矢量喷管。

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EJ200发动机的矢量喷管正在进行演示试验。

不过,美国和俄罗斯对矢量推力的主要应用角度并不相同。

F-22采用双发双二元喷管,由于双发飞机的机身一般都比较方,因此采用二元喷管可以使后机身完美贴合喷管而无需进行方转圆的过渡,有利于飞行减阻和隐身。而且,F-22采用矢量喷管主要不是为了增加机动性,虽然它确实有助于增强大迎角飞行能力,但更主要的是使F-22实现超音速巡航并增加超音速机动性。因为飞机超音速飞行时其气动中心要后移,就会产生额外的俯仰力矩,传统上飞机都采用舵面偏转等手段来平衡这一力矩,这就产生很大的配平阻力,同时占用了舵面使得可以用于机动的偏转范围减少,所以传统战斗机的超音速机动性都很差。而F-22采用二元矢量喷管,可以采用喷管微量偏转的方式来平衡气动中心后移的力矩,而水平尾翼无需再进行偏转。这样就大大减小了超音速飞行的阻力,同时增加了超音速飞行时舵面的操纵范围。另外,F-22在设计之初就采用二元喷管,其喷管-后机身一体化设计做的比较好,也进一步减少了干扰阻力并增强了隐身能力。

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F-22的二元方型尾喷管,和后机身贴合的很好,没有传统圆喷管到后机身的过渡。

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苏联当年利用苏-27进行过二元矢量喷管的试验,但据称试验结果不好,阻力增加。实际上,二元喷管是要和后机身体进行一体化设计才能起到减阻等作用,像这样单独改装一个喷管显然是只会增加飞行障碍。

而苏-27系列与F-22不同,它当初采用的就是圆型喷管,方机身采用了比较传统的方转圆过渡设计,而如果再为采用二元喷管而重新进行后机身过渡设计,其改动量必然很大,成本也会很高。因此,苏-27系列就采用三维矢量喷管,无需对后机身进行改装,以最简单的方式实现矢量推力。因此,减少超音速阻力、增强隐身性能等需要重新设计后机身才能发挥的用途,在苏-27系上面就不存在了,它们采用矢量推力的唯一目的就是增强飞机机动性。当然,其他三代机改装矢量喷管的结果也是一样的,它们的机身都没有进行过特殊设计,不适合直接改装二元喷管。

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苏-35上的矢量推力喷管,它也只能进行上下偏转,只是在安装到机身上时有一个角度,实际上是倾斜偏转,可以起到一定的产生航向力矩作用。

当然,包括苏-27在内的其他三代机,如果改装矢量喷管后采用所谓偏转喷管来平衡超音速飞行的气动力矩理论上也是可行的,但由于三代机超音速飞行时间很短而无法超音速巡航,因此这样的功能并没有太大的意义,所以包括苏-30MKI、苏-35、米格-29OVT、F-15S/MTD、F-16MATV等多款改装了矢量喷管的战斗机或试验机,都是以增强机动性为主要目的。而苏-57虽然在换装“产品30”发动机后号称可以超音速巡航,但目前并没有迹象表明它的矢量喷管也是为了达到F-22这样的减阻用途。

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据称是俄罗斯“产品30“发动机的矢量推力喷管。

对于歼10这样的单发战斗机来说,其机身本身就是接近圆型,因此更适合改装三维矢量喷管,二元喷管就不用考虑了。而且歼10装矢量喷管的目的也是增加机动性,应该也没有别的诉求。对于歼10改装我们可以参考美国F-16MATV(多轴推力矢量计划Multi-Axis Thrust-Vectoring),该机就是90年代初美国在F-16上安装三维矢量推力喷管,可以全向偏转。试飞结果表明此举确实可以大幅度提高飞机机动性,但由于当时改装矢量喷管需要对飞控软件进行大量改写,可能还需要升级机载计算机,以在软硬件方面适应矢量推力带来的控制变化。估计是这样改装的总成本较高,因此该项目最终停留在试验阶段,其成果转为技术储备,而没有进行实用化改装。

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F-16 MATV验证机,以及美国当年进行矢量推力实验的三款机型F-18 HARV、X-31和F-16 MATV。实际上美国对三维矢量喷管也进行了大量研究,只不过没有投入应用。

当然,近20年过去了,可能现在的技术水平有所提升,至少在硬件方面是当年所无法比拟的,因此对三代机进行矢量推力改装也许就可以比较经济的实现。另外有可能是当年正赶上冷战结束,很多项目由于资金被裁减而中止,因此F-16MATV项目只有钱进行了试验;而现在我国空军正是急待加强实力的阶段,改装成本只要不是高的离谱,都是可以接受的,因此歼10改装矢量推力就有最终实装的现实基础。

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不过,还有另一种可能,那就是这架歼10改装矢量推力发动机最终是为歼20安装矢量推力而进行的测试,这也是有可能的结果。不过歼20是双发飞机,改装矢量喷管时其飞控特性与单发飞机毕竟还是不同(例如双喷管可上下差动是单发飞机所没有的),因此用歼10来测试并不一定能完美地达到试验目的。所以这架矢量推力的歼10的未来究竟如何,让我们拭目以待。

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