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歼20B没有矢量喷口就顾头不顾尾了?

2024-07-19军事

据报道,歼20B引入的新技术条件下的作战模式,已不会再设计发动机喷口作矢量设计。这一石激起千层浪,很多人认为这是一种顾头不顾尾的设计,尤其是二维矢量喷口特别迷恋的群体,认为这样的设计将让战斗机在尾部隐身与机动能力方面带来缺失。从而影响歼20B的整体作战性能。个人认为,二维矢量喷口好是好,但在大多数情况下得不偿失。下面,我们就先从二维矢量喷口带来的得矢浅析一下,然后顺带讲一下矢量,也欢迎大家指正。

二维矢量喷口是F22的专属设计,这是一种类似折流板的设计,它原来的设计是三维的,也就是说它上下左右两组都可以偏转,但由于尾撑碍事(这是他们的解释,是不是还其它原因,我们放在下面分析),偏转角度受影响,于是就只保留上下两块。这给它带来了俯仰方面的高机动,水平机动依然依赖襟副翼的动作协同。

为什么要取消水平矢量,F22给出的解释似乎并不令人信服,而网上F22吹们给出的解释更雷人——少了这个水平矢量,并不影响F22世界第一的地位,对于这样的见解,我们不置可否,下面我们就试着从航发的尾喷管作用来解释一下。

现在航战斗机航空发动机都有收敛片,随着收敛片的收缩与张开,尾喷气流也就随之出现加速与减速,这个过程不但可以提高尾喷气流的作功效率,而且可以通过尾喷气流来调节飞机的飞行状态。

其次,尾喷气流的加速与减速的原因是通过收敛片收放来实现的,这同时也在调节发动机的尾喷管压力,这个过程可使发动机的高压风扇、涡轮机、尾喷管压力处于更加合适的状态,从而可以使航空发动机的功率输出更稳定。这有利于发动机寿命与飞机的飞行品质。

看完这些,我们再转过头来看F22的尾喷管。它是一个矩形,与里面的圆型的发动机做功不一致,在气流冲击异形时,会产生扰流,这是会影响发动机的工作状态的。这还只是矩型喷口引发的问题之一。

其次,在原设计的三维矢量的作用下,相对于圆形的矢量喷口,它至少有四个角不能参与调节气压。实际上,它设计时每次只能动一组,即上下,或右左,这意味着参与调节压力的只有180度,调节效率减少了一半。同时,在这种气压的调节过程中,又加剧了第一种情况的出现。

单从以上两点的观察来看,矩形喷口矢量是反科学的,如果在没有其它需求的情况下,做这样的设计就是一个哗众取宠的设计?看到这里,就有人要解释了,这是F22为隐身作出的牺牲。个人也是这么认为的,也就是我上面说「其它需求」的原因。

隐身要分开说一下,一个是雷达隐身,一个是红外隐身。

F22的尾喷管雷达隐身可能基于三个,一是材料,二是涂层,三个是外型,材料的采用可能是高温阻燃钛合金或复合陶瓷材料,以适应极端的工作环境,从图中可以看出,这种材料很厚,份量也不轻,在当时的技术环境下,是不能加工成收敛片,也就是说,F22当年选择矩形矢量喷口不得以的选择,不故意想搞成这个样的。至于涂层隐身与外型,二维又平又宽,确实好刷性。

相较于1994年设计的F22,现在的复合材料已有了突飞猛进的发展了,尤其是在人工智能选材与依赖大数据的大模型分析下,研发一种重量轻,结构强度高,且能进行各种成型加工的复合材料不再像当年那么难。

实际上,美国的F35就没有采用F22类似设计,它采用的是钛合金内衬加复合材料外套设计,辅以锯齿状外形。

歼20B是本世纪二十年代的产物,在尾喷管收敛片材枓上有突破是可以理解的。也许就属于这个范畴。这个要强调一下,纯属猜测,如有雷同,不胜荣幸。

下面来谈谈红外隐身。

F22的尾喷管红外隐身不知从何谈起,网传是将发动机深埋起来,以降低红外效用。从某种意义上讲,F22的两侧的弃用矢量板确实起到了一定阻隔红外的效能,但是这不是重点,重点是,它炙热气流的红外特征是挡不住的,尽管它的外涵道引入了冷气流,起到了一定的降红外效用,但这个,只要是涡扇发动机,谁都有。

歼20B在物理遮挡红外方面,腹鳍起到了与F22两侧挡焰板类似的功能,但歼20在红色隐身方面,所作的不止这些,它可能还有引入了引射喷流。早在A型时,就有图片显示,歼20的发动机具有内外两个套筒,这符合引射喷流的设计概念。

所谓引射喷流,就是利用高速气流带动边缘气流朝一个方向冲,而外套筒相当于一个疏理器,能更规整的包裹气流,从而带走热量,降低红外效用。顺便多说一句,引射喷流加速了背部流场,从而让上下气压进一步加大,提升了升阻比。

当然,一定会有人讲,开篇讲的是取消了矢量,中间这一截讲的全是二维矢量,没有二维矢量,轴对称的也行嘛!尤其是在进入2万米以上,大气稀薄,以矢量动作筒来完成机动更直接也更敏捷。

这种说法不是没道理,但问题是,试问当下的战斗机,还有谁能比歼20更适合高速机动?本身在这一空域作战是它的特长,再弄-一个,就有点画蛇添足了。这不是我胡说八道,这是专家们通过大数据测算的结果。

还有,真加上轴对称矢量机动,这尾部肯定得加重量,那么前面就要加配重,不然飞机重心得重新设计,这是一个非常复杂过程。何况加了矢量以后,尾撑要变、腹鳍可能要调整,引射喷流还能不能搞就还不知道。所以,搞矢量不是不可以搞,但就眼下来讲,有点得不偿失。

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