日前,俄罗斯第一频道在节目中首次披露了苏-57战机“052号”原型机使用扁平喷嘴的画面,这是F-22之后再有战斗机使用扁平矢量喷嘴,因此引发了关注。
目前装有扁平喷嘴的苏-57是否已经实现飞行还不得而知,但在此之前,也是“052号”苏-57担负了“产品30”发动机的飞行试验任务。今天,北国防务就来简单说说有关苏-57新喷嘴的问题。
首先要讨论的是苏-57新喷嘴的轮廓,其看来略微怪异,因为它的二元矢量扁平喷嘴不像F-22那样跟机体完全融合,反而有点突兀,非常像是硬加上去的。
可事实上,它还真是硬加上去的,“顶楼加盖”那种。
扁平喷嘴有推力损失和应力复杂的问题,除了隐身好之外都没有轴对称喷嘴那么轻巧有效。研制苏-57时,俄罗斯留里卡设计局的二维喷嘴已经有进展,推力损失已经降到5-7%,而且正在向仅损失2-3%推进。
不过,扁平喷嘴主要优势是后机身隐身,但这在实际作战中不一定常用到,所以当时苏霍伊方面认为,优先使用轴对称喷嘴。
不过,在第二阶段苏57以及“产品30”发动机开始测试后,苏霍伊方面又跑去找留里卡要扁平喷嘴,而且,当时飞机已经在验收阶段,苏霍伊也不想改了,就要求不能改后机身轮廓。
也就是说,苏-57的发动机舱跟原来还是一样,那么喷嘴的基座就必须是圆形,所以留里卡设计局必须在很短的距离把喷嘴从圆形横截面改成扁平。这跟飞机设计时就把机身跟喷嘴一起设计的情况显然不同,因此也只能采取“顶楼加盖”的方式。
综合此前的消息来看,这个喷嘴亚音速与超音速段可独立调整,可以做反推。而且有两种截然不同的模式:隐身模式时可以用调节片做出相当扭曲的通道,完全遮蔽发动机内部结构,隐身好但难免牺牲推力;机动模式则喷嘴直通,优化动力输出。未来歼-20如果采用类似设计,隐身性能有望进一步提升。
因为是“顶楼”加盖,苏-57的扁平喷嘴安装维持了原来的外倾角度,推力组合方式保持不变,飞控也可以不用更改。但也正因为如此,苏-57扁平喷嘴或许也能叫做二元矢量喷嘴,但F-22的喷嘴还是有本质区别。
苏-57的原来的发动机喷嘴本身其实也是二维活动,但两个发动机的喷嘴转轴不平行,而是外倾约30度,这样一来两个二维喷嘴就可以组合成三维矢量推力。这种设计的缺点是有些矢量推力会被抵消,优点则是构造更简单,不只是发动机喷嘴因为只要做二维而变简单,飞机上的发动机安装点的受力方向也因此变得简单。而且更大的优势是,可以适用于如今这个扁平喷嘴设计!
有趣的是,在第一频道发布苏-57扁平喷嘴的视频中出现了喷嘴的3D动画模拟画面,这个画面上的喷嘴却是三维活动的。因为只是模拟动画,无法判断其真实性,但即便新喷嘴是三维转动,沿用外倾安装也是可以解释的:
其一,如果按F-22那样的“正常”装法,喷嘴水平尺寸较大,要横向摆动就容易卡。卸装的话,横向摆动就有空间,而且可以降低雷达反射面积(苏-57扁平喷嘴如果“正常”安装,侧面就变成垂直面)。
其二,另一个则是超音速效率。如果整个喷嘴可以一起活动,矢量控制跟喷嘴截面调节就是独立的,超音速可以用。那他如果只靠亚音速段跟超音速段的调节片,超音速能不能用呢?他这种方式可能会动到超音速段,但是喉部面积又有机会恒定,所以或许超音速还是可以用,只是效率没有轴对称那么好。但如果比照之前,让整个喷嘴都动,那超音速也可以用了。(文/杨政卫)
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