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殲20B沒有向量噴口就顧頭不顧尾了?

2024-07-19軍事

據報道,殲20B引入的新技術條件下的作戰模式,已不會再設計發動機噴口作向量設計。這一石激起千層浪,很多人認為這是一種顧頭不顧尾的設計,尤其是二維向量噴口特別迷戀的群體,認為這樣的設計將讓戰鬥機在尾部隱身與機動能力方面帶來缺失。從而影響殲20B的整體作戰效能。個人認為,二維向量噴口好是好,但在大多數情況下得不償失。下面,我們就先從二維向量噴口帶來的得矢淺析一下,然後順帶講一下向量,也歡迎大家指正。

二維向量噴口是F22的專屬設計,這是一種類似折流板的設計,它原來的設計是三維的,也就是說它上下左右兩組都可以偏轉,但由於尾撐礙事(這是他們的解釋,是不是還其它原因,我們放在下面分析),偏轉角度受影響,於是就只保留上下兩塊。這給它帶來了俯仰方面的高機動,水平機動依然依賴襟副翼的動作協同。

為什麽要取消水平向量,F22給出的解釋似乎並不令人信服,而網上F22吹們給出的解釋更雷人——少了這個水平向量,並不影響F22世界第一的地位,對於這樣的見解,我們不置可否,下面我們就試著從航發的尾噴管作用來解釋一下。

現在航戰鬥機航空發動機都有收斂片,隨著收斂片的收縮與張開,尾噴射流也就隨之出現加速與減速,這個過程不但可以提高尾噴射流的作功效率,而且可以透過尾噴射流來調節飛機的飛行狀態。

其次,尾噴射流的加速與減速的原因是透過收斂片收放來實作的,這同時也在調節發動機的尾噴管壓力,這個過程可使發動機的高壓風扇、渦輪機、尾噴管壓力處於更加合適的狀態,從而可以使航空發動機的功率輸出更穩定。這有利於發動機壽命與飛機的飛行品質。

看完這些,我們再轉過頭來看F22的尾噴管。它是一個矩形,與裏面的圓型的發動機做功不一致,在氣流沖擊異形時,會產生擾流,這是會影響發動機的工作狀態的。這還只是矩型噴口引發的問題之一。

其次,在原設計的三維向量的作用下,相對於圓形的向量噴口,它至少有四個角不能參與調節氣壓。實際上,它設計時每次只能動一組,即上下,或右左,這意味著參與調節壓力的只有180度,調節效率減少了一半。同時,在這種氣壓的調節過程中,又加劇了第一種情況的出現。

單從以上兩點的觀察來看,矩形噴口向量是反科學的,如果在沒有其它需求的情況下,做這樣的設計就是一個嘩眾取寵的設計?看到這裏,就有人要解釋了,這是F22為隱身作出的犧牲。個人也是這麽認為的,也就是我上面說「其它需求」的原因。

隱身要分開說一下,一個是雷達隱身,一個是紅外隱身。

F22的尾噴管雷達隱身可能基於三個,一是材料,二是塗層,三個是外型,材料的采用可能是高溫阻燃鈦合金或復合陶瓷材料,以適應極端的工作環境,從圖中可以看出,這種材料很厚,份量也不輕,在當時的技術環境下,是不能加工成收斂片,也就是說,F22當年選擇矩形向量噴口不得以的選擇,不故意想搞成這個樣的。至於塗層隱身與外型,二維又平又寬,確實好刷性。

相較於1994年設計的F22,現在的復合材料已有了突飛猛進的發展了,尤其是在人工智能選材與依賴大數據的大模型分析下,研發一種重量輕,結構強度高,且能進行各種成型加工的復合材料不再像當年那麽難。

實際上,美國的F35就沒有采用F22類似設計,它采用的是鈦合金內襯加復合材料外套設計,輔以鋸齒狀外形。

殲20B是本世紀二十年代的產物,在尾噴管收斂片材枓上有突破是可以理解的。也許就屬於這個範疇。這個要強調一下,純屬猜測,如有雷同,不勝榮幸。

下面來談談紅外隱身。

F22的尾噴管紅外隱身不知從何談起,網傳是將發動機深埋起來,以降低紅外效用。從某種意義上講,F22的兩側的棄用向量板確實起到了一定阻隔紅外的效能,但是這不是重點,重點是,它炙熱氣流的紅外特征是擋不住的,盡管它的外涵道引入了冷氣流,起到了一定的降紅外效用,但這個,只要是渦扇發動機,誰都有。

殲20B在物理遮擋紅外方面,腹鰭起到了與F22兩側擋焰板類似的功能,但殲20在紅色隱身方面,所作的不止這些,它可能還有引入了引射噴流。早在A型時,就有圖片顯示,殲20的發動機具有內外兩個滑架,這符合引射噴流的設計概念。

所謂引射噴流,就是利用高速氣流帶動邊緣氣流朝一個方向沖,而外滑架相當於一個疏理器,能更規整的包裹氣流,從而帶走熱量,降低紅外效用。順便多說一句,引射噴流加速了背部流場,從而讓上下氣壓進一步加大,提升了升阻比。

當然,一定會有人講,開篇講的是取消了向量,中間這一截講的全是二維向量,沒有二維向量,軸對稱的也行嘛!尤其是在進入2萬米以上,大氣稀薄,以向量動作筒來完成機動更直接也更敏捷。

這種說法不是沒道理,但問題是,試問當下的戰鬥機,還有誰能比殲20更適合高速機動?本身在這一空域作戰是它的特長,再弄-一個,就有點畫蛇添足了。這不是我胡說八道,這是專家們透過大數據測算的結果。

還有,真加上軸對稱向量機動,這尾部肯定得加重量,那麽前面就要加配重,不然飛機重心得重新設計,這是一個非常復雜過程。何況加了向量以後,尾撐要變、腹鰭可能要調整,引射噴流還能不能搞就還不知道。所以,搞向量不是不可以搞,但就眼下來講,有點得不償失。

【個人觀點,不喜勿噴】