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歼-20到底用了什么发动机?
关键字: 俄发国发飞火推一体不是飞火推一锅煮
二维喷口的偏流板后缘还是浅V形的,而不是平直的。这无疑是隐身设计。其实从隐身角度出发,应该深V才对,但那样喷流的压力损失就太大了,喷流不仅沿斜边膨胀,还可能向内形成涡卷。浅V是隐身和推力之间的折中。
但羽片也是可以实现隐身的。不管是否具有推力转向能力,羽片都可以做成锯齿形尾端。问题不在制造,而在于设计。就隐身而言,V形或者锯齿是要避免平直边缘,但V形或者锯齿的尺度很重要,如果锯齿尺度大大小于雷达波长,锯齿相当于平直的,没有效果。如果锯齿尺度远远大于雷达波长,对隐身是好的,但对于喷口设计就成问题了。二维喷口的偏流板只有一个浅V,尺度远远大于典型战斗机的厘米波雷达的波长,没有问题。但圆喷口的羽片的锯齿就要受到羽片宽度限制了。
前面已经提到,羽片的宽窄影响到喷口圆度和羽片的机械复杂性,锯齿也对喷口的压力损失有显著影响。用过消防龙头的人都知道,喷口越圆整,喷流越密集,压力越高;喷口充满豁口的话,喷流就散开了,压力马上就跌下来了。这对喷气发动机也一样:锯齿是导致推力损失的。细密的锯齿接近圆整,影响还小些;粗大的锯齿可以导致可观的压力损失,尖锐锯齿比平钝锯齿的压力损失更大。如果还有推力转向要求,需要考虑的因素更加复杂。
因此,喷口锯齿远远不是简单地把羽片尾端切一个锯齿出来就完事了。正因为如此,锯齿的道理很简单,但实际使用目前还只有F-35战斗机。
F135发动机安装
歼-20最后会继续使用现在的圆喷口,是否会带锯齿,还是转为F-22那样的二维喷口,现在还不好说。如果涡扇-15足够给力,二维喷口的优越性还是显然的。三维喷口多一个横向运动的自由度,但这只是理论上的优越性,在实用中常常受到机体结构的限制,还是作为二维使用的。对于大多数机动动作来说,俯仰和横滚是主要的,急转弯更是接近侧立后的急剧拉起,没有偏航太多事。
歼-20的2001号原型机的后体设计显然容易整合扁平的二维喷口,但在很长时间里都不会使用二维喷口的情况下,后体修形为现在的传统“双筒”形状也是自然的。但只要有需要,在未来修形回去也是完全做得到的。
至于现阶段歼-20是否已经装备推力转向,目前还没有见到过任何视频展现出歼-20在起飞前准备动作中包括喷口转动,也没有见到过任何图片显示羽片式转向喷口在地面卸压后典型的下垂姿态。所谓喷口轴线与机体中线的夹角,这可能是低分辨率图片的光学错觉,也可能是发动机的安装角。双发的安装轴线是可以与机体中线有夹角的,苏-27就是例子。
最低限度,现阶段还没有证据歼-20已经装备了推力转向。至于歼-20的出色机动动作,这可以是低翼载、远耦鸭翼和高推重比的功劳,尽管推重比可能还没有最终那么高,但在先进气动和飞控帮助下,F-15C一级的推重比已经可以做出很抓眼球的高机动动作了。
只要在设计时就对安装点、空气流量、重心、油路、附件位置有所考虑,歼-20应该有条件适装不同的发动机,在飞机方面没有克服不了的困难,关键在于哪一种发动机能符合规定的进度和性能要求。至于飞火推一体化的软件整合,这也不是不可克服的困难,关键是发动机控制要实现全权限数字控制(简称FADEC)。
99M1发动机的FADEC部件
飞火推一体化在软件上把飞行控制、火力控制、发动机控制整合到一起,最大限度地发挥1+1+1>3的威力。飞行控制主管飞机的速度、高度和姿态,火力控制主管构成武器发射条件,发动机控制主管提供充足的推力。
传统上,飞控是主导的,只有把飞机机动到适当的发射位置,武器才能有效发射,而发控只是飞控的动力保障,据从属位置。飞火推一体化后,火控有可能在特定时间成为主导,飞行员指定目标位置后,飞火推联手把飞机尽快转入最优发射位置,在最优时刻自动发射武器。根据敌我态势自动规划最安全入侵和退出途径,自动控制进入、发射和退出,则是飞火推一体化的高级形式。发控成为主导的情况比较罕见,可以以最省油及最低磨损模式运转,由此决定飞行路径,但这只有在低威胁、低任务紧迫性的时候才可能。
不管怎么说,从软件整合角度来说,飞火推一体化不是飞火推一锅煮,依然是以飞行、火力和发动机控制为基本模块,只是在接口和功能方面高度融合,而不是形成孤岛。采用不同发动机当然需要重新整合,但只要软件和控制系统架构设计得当,这是控制律参数调整的问题,而不是重新设计控制律或者重起炉灶的软件整合。
歼-20马上就要甚至已经进入初期批生产了,那现在的歼-20到底采用什么发动机呢?说实在的,是涡扇-15当然最好,是涡扇-10或者AL-31增推版也是可能的。在没有可靠消息之前,多猜无益。看图识机不可靠,靠听声音判断推力更是不靠谱。中国的透明度正在提高,有好东西也不再掖着藏着,相信要不了多久就会有消息的。
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