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中國殲10B推力矢量完勝蘇35:尺寸小偏轉角度大且耐用
送交者: 三把刀 2018年11月02日00:51:03 於 [軍事天地] 發送悄悄話

  這一屆珠海航展,很有意思的是,成飛不停刷屏,殲20編隊一次又一次在珠海機場上空來回翻飛,而殲10B戰鬥機也不停的秀推力矢量噴管,謀殺了眾多資深航空攝影師的快門次數,網絡上大量高清大圖流傳,但是不少朋友還是覺得有點蒙圈,為啥看起來殲10B的推力矢量噴管和原始太行發動機噴管沒啥兩樣,都一樣尺寸,地面停機下垂也不明顯,不像俄羅斯蘇35戰鬥機粗長的噴管那麼醒目。

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                                   這就是殲10B的推力矢量噴管下垂圖

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                  這是蘇35戰鬥機的推力矢量,從這個角度看下垂不明顯,但是

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                    這就是蘇35戰鬥機的推力矢量噴管,很長吧,大家記住噴管直徑大約1米

004.jpg

                小紅圈是中國殲10B推力矢量,大紅圈是俄羅斯蘇35設計師思路,差距很大

  或許就有人問了,為何都是推力矢量噴管,中國殲10B短小這麼多,而俄羅斯蘇35粗長到不能接受?

  從外表來看,都是圓柱形的噴管,有人就會覺得差不多,其實俄羅斯蘇35這種推力矢量噴管水平設計太差,可以算世界倒數,當然和俄羅斯歷史上推力矢量噴管來比還是強不少。

  推力矢量這個技術其實不是新花樣,50年代開始很多導彈都開始使用,但是一直到了80年代,戰鬥機設計師在70年代開始三代機格鬥上得到的經驗表明,普通三代機由於氣動舵面天生的特性,舵面從20度大多就開始氣流分離,到了30度幾乎幾乎不可用,整機最大可控迎角一般不超過30度,這嚴重限制了飛機機動性發揮,所以科學家就放棄了普通氣動舵面控制這一個路子,將目光投射到發動機上。

  發動機有個好處就是,安裝位置靠後,而且推力巨大,稍微噴管偏轉一點就可以得到很大的控制力矩,這就成了新科技的一個制高點,美國俄羅斯都耗費巨資開發推力矢量技術,扁的圓的,單方向的全方向的都有,最終F22第一個使用扁平推力矢量噴管服役,極大的提高了飛機機動性,以及隱身效能,但是帶來了巨大的發動機推力損失和巨大的重量增加,即使採用了航天陶瓷技術瘋狂減重,一台F119發動機推力矢量噴口加控制系統增重就超過200公斤。

  美俄爭霸,跟風是俄羅斯人本性,俄羅斯人在蘇27上採用的扁平推力矢量技術,則遭到大敗,高溫燃起從燃燒室流動到噴口,圓形轉方口推力損失高達14%-17%,而且發動機增重超過半噸,要知道AL-31F發動機整機才1500公斤,幾乎三分之一,一架蘇27使用兩台推力矢量發動機的話,整機尾部就要增重1噸,為了配平機頭也差不多增加1噸,全機增加2噸重量,這飛機完全廢了,所以俄羅斯跪了,轉向圓形推力矢量,學名叫軸對稱推力矢量。

  最終俄羅斯人採取了比較保守穩妥的設計,在AL-31F發動機上進行改進設計,型號改為AL-31FP發動機,設計特點是安裝在喉道前的萬向球形結構實現了俯仰偏轉,這種設計的優點是,運動結構簡單,容易實現,缺點是冷卻和密封難度大,最終AL31FP發動機噴管轉向部分使得發動機增重110公斤,長度增加0.4米!

  蘇35戰鬥機的推力矢量採用萬向接頭式,由面積可調的收斂擴散噴管和可偏轉的球形結構框架組成,球形結構框架安裝在喉道前,通過繞萬向球形接頭轉動收斂擴散噴管整體產生偏轉得到矢量推力。

  AL31FP發動機推力矢量噴管偏轉軸線和垂直方向成32度夾角,偏轉角度僅為15度,轉向速度每秒30度,通過同步動作和差動,可以讓飛機得到垂直方向和側面方向矢量推力,這種設計也延續到了蘇57戰鬥機上,噴管控制系統媒介為封閉在發動機控制系統中的航空油料,省事省錢。

  從技術來說,俄羅斯人的推力矢量技術非常非常原始,設計師不敢在發動機噴口喉道以後做動作,所以在加力燃燒室段做的鉸接,距離成飛殲10B這種平衡梁式的差2代技術,殲10B推力矢量噴管技術是在每一個做動器上的喉道和擴散一起動作,先進很多。

  而殲10B的推力矢量技術是作動環式的,它由矢量調節作動筒,喉道面積調節作動筒,調節環和調節環支撐機構組成,殲10B的推力矢量設計方案,和美國F110發動機上的差不多,軸對稱矢量噴管有3個相互成120度的三個矢量調節作動筒,多個喉道面積調節作動筒,可以360度全方位偏轉,最大偏轉角速度60度每秒。

  按照某些資料的說法,按照推力矢量設計準則,俄羅斯方案完全不合格,推力矢量設計大體有以下要求:

  矢量偏轉角度應該達到20度,偏轉後發動機性能損失小,穩態和過渡態矢量對發動機節流無限制,外形尺寸小,矢量對飛機尾翼無干擾,俯仰矢量推力最大應該達到20%的發動機加力推力,偏航矢量推力最大應該達到10%加力推力,俯仰變化率最大60度每秒,偏航則為30度每秒,控制系統特性應該滿足推力矢量噴管動靜特性要求。

  按照這個標準來說,蘇35的推力矢量嚴重不達標,主要體現在偏轉角度小,只有15度,而且外形尺寸大,高速飛行偏轉帶來阻力過大,俯仰變化率也不夠快。

  實際上來說,殲10B推力矢量技術完爆蘇35推力矢量技術,增重預計40-50公斤,對發動機和整機影響極小,而且噴管壽命很長。


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