'蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道'

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“無附面層隔板式進氣道”即DSl是由美國洛馬公司耗時十年研發的新概念進氣道,最先在F35戰鬥機上得到應用,它通過一個鼓包形成的壓力面來模擬以前的壓縮斜板,並將原先排除附面層(因空氣的粘性而在機體表面堆積的低速流層)的機理由隔板隔離式升級為鼓包推離式,從而同時實現了三個功能,一舉三得。

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“無附面層隔板式進氣道”即DSl是由美國洛馬公司耗時十年研發的新概念進氣道,最先在F35戰鬥機上得到應用,它通過一個鼓包形成的壓力面來模擬以前的壓縮斜板,並將原先排除附面層(因空氣的粘性而在機體表面堆積的低速流層)的機理由隔板隔離式升級為鼓包推離式,從而同時實現了三個功能,一舉三得。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

首先是用這個壓力面分離出附面層氣流,附面層因附著在物體的表面而得名,又叫邊界層,是由空氣的粘滯阻力引起的低能量的氣流,但習慣上還是稱其為附面層,附面層被鼓包從中間破開,被推向鼓包的兩側,最後從進氣道脣口與機身連接處洩放,與附面層相對應的是層流,就是比較穩定的高能量氣流。

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“無附面層隔板式進氣道”即DSl是由美國洛馬公司耗時十年研發的新概念進氣道,最先在F35戰鬥機上得到應用,它通過一個鼓包形成的壓力面來模擬以前的壓縮斜板,並將原先排除附面層(因空氣的粘性而在機體表面堆積的低速流層)的機理由隔板隔離式升級為鼓包推離式,從而同時實現了三個功能,一舉三得。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

首先是用這個壓力面分離出附面層氣流,附面層因附著在物體的表面而得名,又叫邊界層,是由空氣的粘滯阻力引起的低能量的氣流,但習慣上還是稱其為附面層,附面層被鼓包從中間破開,被推向鼓包的兩側,最後從進氣道脣口與機身連接處洩放,與附面層相對應的是層流,就是比較穩定的高能量氣流。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

紅線表示附面層氣流,其疏密度表示附面層氣流的多少

機翼上的附面層不能離開它所依附的表面進入上面的層流區,這叫附面層分離,附面層一旦分離機翼會失速,就好象氣流吹不到機翼上了一樣,附面層即使不分離也不能進入發動機,否則高低能氣流混合會導致氣流紊亂進而引起壓氣機喘振,簡而言之就是發動機嗆到了,人嗆一下子還挺難受的,何況發動機。一般是通過設計一個貼著機身的隔板來將附面層分離出來,鼓包把原先的二維流隔離變成了三維流,將進氣道完美的融合到了前機身設計當中,避開了附面層隔板帶來的突兀感,恰好迎合了四代機的隱形需要,解決了進氣道凹腔隱形這個最大的難題。

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“無附面層隔板式進氣道”即DSl是由美國洛馬公司耗時十年研發的新概念進氣道,最先在F35戰鬥機上得到應用,它通過一個鼓包形成的壓力面來模擬以前的壓縮斜板,並將原先排除附面層(因空氣的粘性而在機體表面堆積的低速流層)的機理由隔板隔離式升級為鼓包推離式,從而同時實現了三個功能,一舉三得。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

首先是用這個壓力面分離出附面層氣流,附面層因附著在物體的表面而得名,又叫邊界層,是由空氣的粘滯阻力引起的低能量的氣流,但習慣上還是稱其為附面層,附面層被鼓包從中間破開,被推向鼓包的兩側,最後從進氣道脣口與機身連接處洩放,與附面層相對應的是層流,就是比較穩定的高能量氣流。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

紅線表示附面層氣流,其疏密度表示附面層氣流的多少

機翼上的附面層不能離開它所依附的表面進入上面的層流區,這叫附面層分離,附面層一旦分離機翼會失速,就好象氣流吹不到機翼上了一樣,附面層即使不分離也不能進入發動機,否則高低能氣流混合會導致氣流紊亂進而引起壓氣機喘振,簡而言之就是發動機嗆到了,人嗆一下子還挺難受的,何況發動機。一般是通過設計一個貼著機身的隔板來將附面層分離出來,鼓包把原先的二維流隔離變成了三維流,將進氣道完美的融合到了前機身設計當中,避開了附面層隔板帶來的突兀感,恰好迎合了四代機的隱形需要,解決了進氣道凹腔隱形這個最大的難題。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

F22的附面層隔道很寬,因其需長期高速飛行,附面層堆積得很厚。

鼓包的第二個功能是在進氣道脣口的配合下為氣流減速,因為飛機雖然可以超音速飛行,但發動機的燃燒室卻只能進行亞音速燃燒,必需將來流減速發動機才能使用,一般而言0.4倍音速的氣流最適合發動機,超音速氣流通過激波減速,斜激波的阻力比正激波小,傳統的進氣道通過形成數道斜激波實現氣流減速,有幾道激波稱為幾個波系,如殲10A為三波系進氣道,F15為四波系進氣道,而DSl是三維壓力面,它形成的激波已經不能用“個”來度量了,DSl看似簡單,實際是簡約而不簡單,是由高超的理論、先進的設備和海量的試驗堆出來的。

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“無附面層隔板式進氣道”即DSl是由美國洛馬公司耗時十年研發的新概念進氣道,最先在F35戰鬥機上得到應用,它通過一個鼓包形成的壓力面來模擬以前的壓縮斜板,並將原先排除附面層(因空氣的粘性而在機體表面堆積的低速流層)的機理由隔板隔離式升級為鼓包推離式,從而同時實現了三個功能,一舉三得。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

首先是用這個壓力面分離出附面層氣流,附面層因附著在物體的表面而得名,又叫邊界層,是由空氣的粘滯阻力引起的低能量的氣流,但習慣上還是稱其為附面層,附面層被鼓包從中間破開,被推向鼓包的兩側,最後從進氣道脣口與機身連接處洩放,與附面層相對應的是層流,就是比較穩定的高能量氣流。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

紅線表示附面層氣流,其疏密度表示附面層氣流的多少

機翼上的附面層不能離開它所依附的表面進入上面的層流區,這叫附面層分離,附面層一旦分離機翼會失速,就好象氣流吹不到機翼上了一樣,附面層即使不分離也不能進入發動機,否則高低能氣流混合會導致氣流紊亂進而引起壓氣機喘振,簡而言之就是發動機嗆到了,人嗆一下子還挺難受的,何況發動機。一般是通過設計一個貼著機身的隔板來將附面層分離出來,鼓包把原先的二維流隔離變成了三維流,將進氣道完美的融合到了前機身設計當中,避開了附面層隔板帶來的突兀感,恰好迎合了四代機的隱形需要,解決了進氣道凹腔隱形這個最大的難題。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

F22的附面層隔道很寬,因其需長期高速飛行,附面層堆積得很厚。

鼓包的第二個功能是在進氣道脣口的配合下為氣流減速,因為飛機雖然可以超音速飛行,但發動機的燃燒室卻只能進行亞音速燃燒,必需將來流減速發動機才能使用,一般而言0.4倍音速的氣流最適合發動機,超音速氣流通過激波減速,斜激波的阻力比正激波小,傳統的進氣道通過形成數道斜激波實現氣流減速,有幾道激波稱為幾個波系,如殲10A為三波系進氣道,F15為四波系進氣道,而DSl是三維壓力面,它形成的激波已經不能用“個”來度量了,DSl看似簡單,實際是簡約而不簡單,是由高超的理論、先進的設備和海量的試驗堆出來的。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

DSl的第三個功能是對來流進行預壓縮,其實減速的過程就是壓縮的過程,經減速空氣的動能轉化成了壓力能,間接提高了發動機壓氣機的壓比,衡量進氣道設計水平的一個重要指標是總壓恢復係數,它反映了氣流經過進氣道以後動能的損失情況,這個數值越高表明以熱量形式流失的動能越小。

另外,DSl進氣道還省掉了複雜的機械壓縮系統和因取消隔道節約的機體加強的重量,單是取消附面層隔道就可直接或間接減重數百公斤。

DSl進氣道也不是沒有缺點,它的形狀畢竟是固定的,只能針對較狹窄的包線進行優化,適應範圍較小。但我國在借鑑F35進行道的基礎上進行了創新,顯著拓寬了DSI進氣道的最佳工作區間。

F35是以對地攻擊為主的多用途戰機,其最大速度只有1.7馬赫,我國從梟龍04號原型機的兩肋進氣道開始DSl的嘗試,先易後難,循序漸進,後經殲10B/C的腹下式,殲10B通過脣口激波及前機身的預壓縮,極大提高了總壓恢復係數,在2.0馬赫時,總壓恢復係數達到0.89,與一般的三波系進氣道相當,殲20和殲31的兩側式,已發展到第三代,這些戰機無一例外都是以空優為主的,我國通過長期摸索,解決了DSl在飛行包線右端總壓恢復低的問題,可見中美兩國的DSl技術走了兩條不同的路線,兩種進氣道只是形似,抄襲之說純屬無稽之談。

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“無附面層隔板式進氣道”即DSl是由美國洛馬公司耗時十年研發的新概念進氣道,最先在F35戰鬥機上得到應用,它通過一個鼓包形成的壓力面來模擬以前的壓縮斜板,並將原先排除附面層(因空氣的粘性而在機體表面堆積的低速流層)的機理由隔板隔離式升級為鼓包推離式,從而同時實現了三個功能,一舉三得。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

首先是用這個壓力面分離出附面層氣流,附面層因附著在物體的表面而得名,又叫邊界層,是由空氣的粘滯阻力引起的低能量的氣流,但習慣上還是稱其為附面層,附面層被鼓包從中間破開,被推向鼓包的兩側,最後從進氣道脣口與機身連接處洩放,與附面層相對應的是層流,就是比較穩定的高能量氣流。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

紅線表示附面層氣流,其疏密度表示附面層氣流的多少

機翼上的附面層不能離開它所依附的表面進入上面的層流區,這叫附面層分離,附面層一旦分離機翼會失速,就好象氣流吹不到機翼上了一樣,附面層即使不分離也不能進入發動機,否則高低能氣流混合會導致氣流紊亂進而引起壓氣機喘振,簡而言之就是發動機嗆到了,人嗆一下子還挺難受的,何況發動機。一般是通過設計一個貼著機身的隔板來將附面層分離出來,鼓包把原先的二維流隔離變成了三維流,將進氣道完美的融合到了前機身設計當中,避開了附面層隔板帶來的突兀感,恰好迎合了四代機的隱形需要,解決了進氣道凹腔隱形這個最大的難題。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

F22的附面層隔道很寬,因其需長期高速飛行,附面層堆積得很厚。

鼓包的第二個功能是在進氣道脣口的配合下為氣流減速,因為飛機雖然可以超音速飛行,但發動機的燃燒室卻只能進行亞音速燃燒,必需將來流減速發動機才能使用,一般而言0.4倍音速的氣流最適合發動機,超音速氣流通過激波減速,斜激波的阻力比正激波小,傳統的進氣道通過形成數道斜激波實現氣流減速,有幾道激波稱為幾個波系,如殲10A為三波系進氣道,F15為四波系進氣道,而DSl是三維壓力面,它形成的激波已經不能用“個”來度量了,DSl看似簡單,實際是簡約而不簡單,是由高超的理論、先進的設備和海量的試驗堆出來的。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

DSl的第三個功能是對來流進行預壓縮,其實減速的過程就是壓縮的過程,經減速空氣的動能轉化成了壓力能,間接提高了發動機壓氣機的壓比,衡量進氣道設計水平的一個重要指標是總壓恢復係數,它反映了氣流經過進氣道以後動能的損失情況,這個數值越高表明以熱量形式流失的動能越小。

另外,DSl進氣道還省掉了複雜的機械壓縮系統和因取消隔道節約的機體加強的重量,單是取消附面層隔道就可直接或間接減重數百公斤。

DSl進氣道也不是沒有缺點,它的形狀畢竟是固定的,只能針對較狹窄的包線進行優化,適應範圍較小。但我國在借鑑F35進行道的基礎上進行了創新,顯著拓寬了DSI進氣道的最佳工作區間。

F35是以對地攻擊為主的多用途戰機,其最大速度只有1.7馬赫,我國從梟龍04號原型機的兩肋進氣道開始DSl的嘗試,先易後難,循序漸進,後經殲10B/C的腹下式,殲10B通過脣口激波及前機身的預壓縮,極大提高了總壓恢復係數,在2.0馬赫時,總壓恢復係數達到0.89,與一般的三波系進氣道相當,殲20和殲31的兩側式,已發展到第三代,這些戰機無一例外都是以空優為主的,我國通過長期摸索,解決了DSl在飛行包線右端總壓恢復低的問題,可見中美兩國的DSl技術走了兩條不同的路線,兩種進氣道只是形似,抄襲之說純屬無稽之談。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

F16曾有過帶DSl的驗證機,不過線條不如殲10B流暢,有些堆砌感

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“無附面層隔板式進氣道”即DSl是由美國洛馬公司耗時十年研發的新概念進氣道,最先在F35戰鬥機上得到應用,它通過一個鼓包形成的壓力面來模擬以前的壓縮斜板,並將原先排除附面層(因空氣的粘性而在機體表面堆積的低速流層)的機理由隔板隔離式升級為鼓包推離式,從而同時實現了三個功能,一舉三得。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

首先是用這個壓力面分離出附面層氣流,附面層因附著在物體的表面而得名,又叫邊界層,是由空氣的粘滯阻力引起的低能量的氣流,但習慣上還是稱其為附面層,附面層被鼓包從中間破開,被推向鼓包的兩側,最後從進氣道脣口與機身連接處洩放,與附面層相對應的是層流,就是比較穩定的高能量氣流。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

紅線表示附面層氣流,其疏密度表示附面層氣流的多少

機翼上的附面層不能離開它所依附的表面進入上面的層流區,這叫附面層分離,附面層一旦分離機翼會失速,就好象氣流吹不到機翼上了一樣,附面層即使不分離也不能進入發動機,否則高低能氣流混合會導致氣流紊亂進而引起壓氣機喘振,簡而言之就是發動機嗆到了,人嗆一下子還挺難受的,何況發動機。一般是通過設計一個貼著機身的隔板來將附面層分離出來,鼓包把原先的二維流隔離變成了三維流,將進氣道完美的融合到了前機身設計當中,避開了附面層隔板帶來的突兀感,恰好迎合了四代機的隱形需要,解決了進氣道凹腔隱形這個最大的難題。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

F22的附面層隔道很寬,因其需長期高速飛行,附面層堆積得很厚。

鼓包的第二個功能是在進氣道脣口的配合下為氣流減速,因為飛機雖然可以超音速飛行,但發動機的燃燒室卻只能進行亞音速燃燒,必需將來流減速發動機才能使用,一般而言0.4倍音速的氣流最適合發動機,超音速氣流通過激波減速,斜激波的阻力比正激波小,傳統的進氣道通過形成數道斜激波實現氣流減速,有幾道激波稱為幾個波系,如殲10A為三波系進氣道,F15為四波系進氣道,而DSl是三維壓力面,它形成的激波已經不能用“個”來度量了,DSl看似簡單,實際是簡約而不簡單,是由高超的理論、先進的設備和海量的試驗堆出來的。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

DSl的第三個功能是對來流進行預壓縮,其實減速的過程就是壓縮的過程,經減速空氣的動能轉化成了壓力能,間接提高了發動機壓氣機的壓比,衡量進氣道設計水平的一個重要指標是總壓恢復係數,它反映了氣流經過進氣道以後動能的損失情況,這個數值越高表明以熱量形式流失的動能越小。

另外,DSl進氣道還省掉了複雜的機械壓縮系統和因取消隔道節約的機體加強的重量,單是取消附面層隔道就可直接或間接減重數百公斤。

DSl進氣道也不是沒有缺點,它的形狀畢竟是固定的,只能針對較狹窄的包線進行優化,適應範圍較小。但我國在借鑑F35進行道的基礎上進行了創新,顯著拓寬了DSI進氣道的最佳工作區間。

F35是以對地攻擊為主的多用途戰機,其最大速度只有1.7馬赫,我國從梟龍04號原型機的兩肋進氣道開始DSl的嘗試,先易後難,循序漸進,後經殲10B/C的腹下式,殲10B通過脣口激波及前機身的預壓縮,極大提高了總壓恢復係數,在2.0馬赫時,總壓恢復係數達到0.89,與一般的三波系進氣道相當,殲20和殲31的兩側式,已發展到第三代,這些戰機無一例外都是以空優為主的,我國通過長期摸索,解決了DSl在飛行包線右端總壓恢復低的問題,可見中美兩國的DSl技術走了兩條不同的路線,兩種進氣道只是形似,抄襲之說純屬無稽之談。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

F16曾有過帶DSl的驗證機,不過線條不如殲10B流暢,有些堆砌感

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

機頭邊條向上脣口延伸,又加了一道斜激波

尤其是殲20的DSl,按超音速巡航優化,需要長時間高速飛行,而且是世界上唯一一款能適應超過兩馬赫氣流的DSl,要解決附面層堆積和激波擾動的一系列問題,必須祭出附面層吸除孔這個大殺器,因為附面層會隨速度的提高而變厚,鼓包的壓氣面可能無法及時將附面層完全推離,而且殲20進氣道的前掠式上下脣口,大後掠角的機頭邊條(不同於主翼向前延伸的邊條),後掠式的側脣口也形成了一個複雜的波系,可以說殲20的DSI在殲10B的基礎上更上一層樓,更加完善。

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“無附面層隔板式進氣道”即DSl是由美國洛馬公司耗時十年研發的新概念進氣道,最先在F35戰鬥機上得到應用,它通過一個鼓包形成的壓力面來模擬以前的壓縮斜板,並將原先排除附面層(因空氣的粘性而在機體表面堆積的低速流層)的機理由隔板隔離式升級為鼓包推離式,從而同時實現了三個功能,一舉三得。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

首先是用這個壓力面分離出附面層氣流,附面層因附著在物體的表面而得名,又叫邊界層,是由空氣的粘滯阻力引起的低能量的氣流,但習慣上還是稱其為附面層,附面層被鼓包從中間破開,被推向鼓包的兩側,最後從進氣道脣口與機身連接處洩放,與附面層相對應的是層流,就是比較穩定的高能量氣流。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

紅線表示附面層氣流,其疏密度表示附面層氣流的多少

機翼上的附面層不能離開它所依附的表面進入上面的層流區,這叫附面層分離,附面層一旦分離機翼會失速,就好象氣流吹不到機翼上了一樣,附面層即使不分離也不能進入發動機,否則高低能氣流混合會導致氣流紊亂進而引起壓氣機喘振,簡而言之就是發動機嗆到了,人嗆一下子還挺難受的,何況發動機。一般是通過設計一個貼著機身的隔板來將附面層分離出來,鼓包把原先的二維流隔離變成了三維流,將進氣道完美的融合到了前機身設計當中,避開了附面層隔板帶來的突兀感,恰好迎合了四代機的隱形需要,解決了進氣道凹腔隱形這個最大的難題。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

F22的附面層隔道很寬,因其需長期高速飛行,附面層堆積得很厚。

鼓包的第二個功能是在進氣道脣口的配合下為氣流減速,因為飛機雖然可以超音速飛行,但發動機的燃燒室卻只能進行亞音速燃燒,必需將來流減速發動機才能使用,一般而言0.4倍音速的氣流最適合發動機,超音速氣流通過激波減速,斜激波的阻力比正激波小,傳統的進氣道通過形成數道斜激波實現氣流減速,有幾道激波稱為幾個波系,如殲10A為三波系進氣道,F15為四波系進氣道,而DSl是三維壓力面,它形成的激波已經不能用“個”來度量了,DSl看似簡單,實際是簡約而不簡單,是由高超的理論、先進的設備和海量的試驗堆出來的。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

DSl的第三個功能是對來流進行預壓縮,其實減速的過程就是壓縮的過程,經減速空氣的動能轉化成了壓力能,間接提高了發動機壓氣機的壓比,衡量進氣道設計水平的一個重要指標是總壓恢復係數,它反映了氣流經過進氣道以後動能的損失情況,這個數值越高表明以熱量形式流失的動能越小。

另外,DSl進氣道還省掉了複雜的機械壓縮系統和因取消隔道節約的機體加強的重量,單是取消附面層隔道就可直接或間接減重數百公斤。

DSl進氣道也不是沒有缺點,它的形狀畢竟是固定的,只能針對較狹窄的包線進行優化,適應範圍較小。但我國在借鑑F35進行道的基礎上進行了創新,顯著拓寬了DSI進氣道的最佳工作區間。

F35是以對地攻擊為主的多用途戰機,其最大速度只有1.7馬赫,我國從梟龍04號原型機的兩肋進氣道開始DSl的嘗試,先易後難,循序漸進,後經殲10B/C的腹下式,殲10B通過脣口激波及前機身的預壓縮,極大提高了總壓恢復係數,在2.0馬赫時,總壓恢復係數達到0.89,與一般的三波系進氣道相當,殲20和殲31的兩側式,已發展到第三代,這些戰機無一例外都是以空優為主的,我國通過長期摸索,解決了DSl在飛行包線右端總壓恢復低的問題,可見中美兩國的DSl技術走了兩條不同的路線,兩種進氣道只是形似,抄襲之說純屬無稽之談。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

F16曾有過帶DSl的驗證機,不過線條不如殲10B流暢,有些堆砌感

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

機頭邊條向上脣口延伸,又加了一道斜激波

尤其是殲20的DSl,按超音速巡航優化,需要長時間高速飛行,而且是世界上唯一一款能適應超過兩馬赫氣流的DSl,要解決附面層堆積和激波擾動的一系列問題,必須祭出附面層吸除孔這個大殺器,因為附面層會隨速度的提高而變厚,鼓包的壓氣面可能無法及時將附面層完全推離,而且殲20進氣道的前掠式上下脣口,大後掠角的機頭邊條(不同於主翼向前延伸的邊條),後掠式的側脣口也形成了一個複雜的波系,可以說殲20的DSI在殲10B的基礎上更上一層樓,更加完善。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

殲20的鼓包形狀更尖銳,在超音速狀態下,可形成角度很大的斜激波對來流進行減速增壓,同時鼓包在進氣口偏上位置,而且鼓包的下方邊緣線較上方邊緣線更加傾斜,形成了激波的壓力差,較好的利用了激波鋒面形成的乘波體效應,增加了超音速升力,可謂匠心獨運。

DSl進氣道是計算機流體力學高度發展的結果,需要超音速風洞測試和超級計算機來模擬進氣道複雜的流場,其對鼓包的位置、形狀、大小,脣口傾斜的角度、厚度的要求都很高,可謂失之毫釐,就會繆之千里,要麼造成壓氣機失速,要麼導致超音速有很大的溢流阻力,對工藝要求則更高,因此能夠大規模應用DSl的,至今只有中美兩家。

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“無附面層隔板式進氣道”即DSl是由美國洛馬公司耗時十年研發的新概念進氣道,最先在F35戰鬥機上得到應用,它通過一個鼓包形成的壓力面來模擬以前的壓縮斜板,並將原先排除附面層(因空氣的粘性而在機體表面堆積的低速流層)的機理由隔板隔離式升級為鼓包推離式,從而同時實現了三個功能,一舉三得。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

首先是用這個壓力面分離出附面層氣流,附面層因附著在物體的表面而得名,又叫邊界層,是由空氣的粘滯阻力引起的低能量的氣流,但習慣上還是稱其為附面層,附面層被鼓包從中間破開,被推向鼓包的兩側,最後從進氣道脣口與機身連接處洩放,與附面層相對應的是層流,就是比較穩定的高能量氣流。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

紅線表示附面層氣流,其疏密度表示附面層氣流的多少

機翼上的附面層不能離開它所依附的表面進入上面的層流區,這叫附面層分離,附面層一旦分離機翼會失速,就好象氣流吹不到機翼上了一樣,附面層即使不分離也不能進入發動機,否則高低能氣流混合會導致氣流紊亂進而引起壓氣機喘振,簡而言之就是發動機嗆到了,人嗆一下子還挺難受的,何況發動機。一般是通過設計一個貼著機身的隔板來將附面層分離出來,鼓包把原先的二維流隔離變成了三維流,將進氣道完美的融合到了前機身設計當中,避開了附面層隔板帶來的突兀感,恰好迎合了四代機的隱形需要,解決了進氣道凹腔隱形這個最大的難題。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

F22的附面層隔道很寬,因其需長期高速飛行,附面層堆積得很厚。

鼓包的第二個功能是在進氣道脣口的配合下為氣流減速,因為飛機雖然可以超音速飛行,但發動機的燃燒室卻只能進行亞音速燃燒,必需將來流減速發動機才能使用,一般而言0.4倍音速的氣流最適合發動機,超音速氣流通過激波減速,斜激波的阻力比正激波小,傳統的進氣道通過形成數道斜激波實現氣流減速,有幾道激波稱為幾個波系,如殲10A為三波系進氣道,F15為四波系進氣道,而DSl是三維壓力面,它形成的激波已經不能用“個”來度量了,DSl看似簡單,實際是簡約而不簡單,是由高超的理論、先進的設備和海量的試驗堆出來的。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

DSl的第三個功能是對來流進行預壓縮,其實減速的過程就是壓縮的過程,經減速空氣的動能轉化成了壓力能,間接提高了發動機壓氣機的壓比,衡量進氣道設計水平的一個重要指標是總壓恢復係數,它反映了氣流經過進氣道以後動能的損失情況,這個數值越高表明以熱量形式流失的動能越小。

另外,DSl進氣道還省掉了複雜的機械壓縮系統和因取消隔道節約的機體加強的重量,單是取消附面層隔道就可直接或間接減重數百公斤。

DSl進氣道也不是沒有缺點,它的形狀畢竟是固定的,只能針對較狹窄的包線進行優化,適應範圍較小。但我國在借鑑F35進行道的基礎上進行了創新,顯著拓寬了DSI進氣道的最佳工作區間。

F35是以對地攻擊為主的多用途戰機,其最大速度只有1.7馬赫,我國從梟龍04號原型機的兩肋進氣道開始DSl的嘗試,先易後難,循序漸進,後經殲10B/C的腹下式,殲10B通過脣口激波及前機身的預壓縮,極大提高了總壓恢復係數,在2.0馬赫時,總壓恢復係數達到0.89,與一般的三波系進氣道相當,殲20和殲31的兩側式,已發展到第三代,這些戰機無一例外都是以空優為主的,我國通過長期摸索,解決了DSl在飛行包線右端總壓恢復低的問題,可見中美兩國的DSl技術走了兩條不同的路線,兩種進氣道只是形似,抄襲之說純屬無稽之談。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

F16曾有過帶DSl的驗證機,不過線條不如殲10B流暢,有些堆砌感

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

機頭邊條向上脣口延伸,又加了一道斜激波

尤其是殲20的DSl,按超音速巡航優化,需要長時間高速飛行,而且是世界上唯一一款能適應超過兩馬赫氣流的DSl,要解決附面層堆積和激波擾動的一系列問題,必須祭出附面層吸除孔這個大殺器,因為附面層會隨速度的提高而變厚,鼓包的壓氣面可能無法及時將附面層完全推離,而且殲20進氣道的前掠式上下脣口,大後掠角的機頭邊條(不同於主翼向前延伸的邊條),後掠式的側脣口也形成了一個複雜的波系,可以說殲20的DSI在殲10B的基礎上更上一層樓,更加完善。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

殲20的鼓包形狀更尖銳,在超音速狀態下,可形成角度很大的斜激波對來流進行減速增壓,同時鼓包在進氣口偏上位置,而且鼓包的下方邊緣線較上方邊緣線更加傾斜,形成了激波的壓力差,較好的利用了激波鋒面形成的乘波體效應,增加了超音速升力,可謂匠心獨運。

DSl進氣道是計算機流體力學高度發展的結果,需要超音速風洞測試和超級計算機來模擬進氣道複雜的流場,其對鼓包的位置、形狀、大小,脣口傾斜的角度、厚度的要求都很高,可謂失之毫釐,就會繆之千里,要麼造成壓氣機失速,要麼導致超音速有很大的溢流阻力,對工藝要求則更高,因此能夠大規模應用DSl的,至今只有中美兩家。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

由上圖可見,殲20的鼓包跟雷達罩一個顏色,很可能又加裝了兩部輔助的有源相控陣雷達,因為存在極細小的附面層吸除孔,在鼓包這裡無法設置油箱,但正好可以佈置雷達天線,吸除孔正好兼作雷達天線的冷卻空氣入口,熱量隨著附面層一併洩放,鼓包雷達可能與俄羅斯蘇57的襟翼雷達同為L波段,這個波段大氣衰減小,不需要很大的功率就能有可觀的探測距離,所以風冷即可滿足需要,同時L波段對隱形目標的探測能力遠強於X波段雷達,空警2000預警機的雷達頻率就是L波段,鼓包雷達能為機頭的X波段火控雷達指示目標,減少了殲20對預警機和數據鏈的依賴,進一步增強了其電磁隱身能力。

鼓包雷達是擁有DSl進氣道的戰機獨享的優勢,因為在現代戰鬥機堪稱寸金之地的內部空間裡,已經沒有第二部雷達的容身之地,蘇57只能把它放到襟翼裡,雖然理念不錯,但作用有限,而DSl鼓包“憑空”多出來的空間是意外的驚喜,只有用來裝雷達或紅外探測器才不會辜負老天的美意,有了鼓包雷達再加上機頭下方鑲有鑽石形外罩的大功率紅外器件,殲20的探測能力都抵得上半架預警機了。

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“無附面層隔板式進氣道”即DSl是由美國洛馬公司耗時十年研發的新概念進氣道,最先在F35戰鬥機上得到應用,它通過一個鼓包形成的壓力面來模擬以前的壓縮斜板,並將原先排除附面層(因空氣的粘性而在機體表面堆積的低速流層)的機理由隔板隔離式升級為鼓包推離式,從而同時實現了三個功能,一舉三得。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

首先是用這個壓力面分離出附面層氣流,附面層因附著在物體的表面而得名,又叫邊界層,是由空氣的粘滯阻力引起的低能量的氣流,但習慣上還是稱其為附面層,附面層被鼓包從中間破開,被推向鼓包的兩側,最後從進氣道脣口與機身連接處洩放,與附面層相對應的是層流,就是比較穩定的高能量氣流。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

紅線表示附面層氣流,其疏密度表示附面層氣流的多少

機翼上的附面層不能離開它所依附的表面進入上面的層流區,這叫附面層分離,附面層一旦分離機翼會失速,就好象氣流吹不到機翼上了一樣,附面層即使不分離也不能進入發動機,否則高低能氣流混合會導致氣流紊亂進而引起壓氣機喘振,簡而言之就是發動機嗆到了,人嗆一下子還挺難受的,何況發動機。一般是通過設計一個貼著機身的隔板來將附面層分離出來,鼓包把原先的二維流隔離變成了三維流,將進氣道完美的融合到了前機身設計當中,避開了附面層隔板帶來的突兀感,恰好迎合了四代機的隱形需要,解決了進氣道凹腔隱形這個最大的難題。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

F22的附面層隔道很寬,因其需長期高速飛行,附面層堆積得很厚。

鼓包的第二個功能是在進氣道脣口的配合下為氣流減速,因為飛機雖然可以超音速飛行,但發動機的燃燒室卻只能進行亞音速燃燒,必需將來流減速發動機才能使用,一般而言0.4倍音速的氣流最適合發動機,超音速氣流通過激波減速,斜激波的阻力比正激波小,傳統的進氣道通過形成數道斜激波實現氣流減速,有幾道激波稱為幾個波系,如殲10A為三波系進氣道,F15為四波系進氣道,而DSl是三維壓力面,它形成的激波已經不能用“個”來度量了,DSl看似簡單,實際是簡約而不簡單,是由高超的理論、先進的設備和海量的試驗堆出來的。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

DSl的第三個功能是對來流進行預壓縮,其實減速的過程就是壓縮的過程,經減速空氣的動能轉化成了壓力能,間接提高了發動機壓氣機的壓比,衡量進氣道設計水平的一個重要指標是總壓恢復係數,它反映了氣流經過進氣道以後動能的損失情況,這個數值越高表明以熱量形式流失的動能越小。

另外,DSl進氣道還省掉了複雜的機械壓縮系統和因取消隔道節約的機體加強的重量,單是取消附面層隔道就可直接或間接減重數百公斤。

DSl進氣道也不是沒有缺點,它的形狀畢竟是固定的,只能針對較狹窄的包線進行優化,適應範圍較小。但我國在借鑑F35進行道的基礎上進行了創新,顯著拓寬了DSI進氣道的最佳工作區間。

F35是以對地攻擊為主的多用途戰機,其最大速度只有1.7馬赫,我國從梟龍04號原型機的兩肋進氣道開始DSl的嘗試,先易後難,循序漸進,後經殲10B/C的腹下式,殲10B通過脣口激波及前機身的預壓縮,極大提高了總壓恢復係數,在2.0馬赫時,總壓恢復係數達到0.89,與一般的三波系進氣道相當,殲20和殲31的兩側式,已發展到第三代,這些戰機無一例外都是以空優為主的,我國通過長期摸索,解決了DSl在飛行包線右端總壓恢復低的問題,可見中美兩國的DSl技術走了兩條不同的路線,兩種進氣道只是形似,抄襲之說純屬無稽之談。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

F16曾有過帶DSl的驗證機,不過線條不如殲10B流暢,有些堆砌感

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

機頭邊條向上脣口延伸,又加了一道斜激波

尤其是殲20的DSl,按超音速巡航優化,需要長時間高速飛行,而且是世界上唯一一款能適應超過兩馬赫氣流的DSl,要解決附面層堆積和激波擾動的一系列問題,必須祭出附面層吸除孔這個大殺器,因為附面層會隨速度的提高而變厚,鼓包的壓氣面可能無法及時將附面層完全推離,而且殲20進氣道的前掠式上下脣口,大後掠角的機頭邊條(不同於主翼向前延伸的邊條),後掠式的側脣口也形成了一個複雜的波系,可以說殲20的DSI在殲10B的基礎上更上一層樓,更加完善。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

殲20的鼓包形狀更尖銳,在超音速狀態下,可形成角度很大的斜激波對來流進行減速增壓,同時鼓包在進氣口偏上位置,而且鼓包的下方邊緣線較上方邊緣線更加傾斜,形成了激波的壓力差,較好的利用了激波鋒面形成的乘波體效應,增加了超音速升力,可謂匠心獨運。

DSl進氣道是計算機流體力學高度發展的結果,需要超音速風洞測試和超級計算機來模擬進氣道複雜的流場,其對鼓包的位置、形狀、大小,脣口傾斜的角度、厚度的要求都很高,可謂失之毫釐,就會繆之千里,要麼造成壓氣機失速,要麼導致超音速有很大的溢流阻力,對工藝要求則更高,因此能夠大規模應用DSl的,至今只有中美兩家。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

由上圖可見,殲20的鼓包跟雷達罩一個顏色,很可能又加裝了兩部輔助的有源相控陣雷達,因為存在極細小的附面層吸除孔,在鼓包這裡無法設置油箱,但正好可以佈置雷達天線,吸除孔正好兼作雷達天線的冷卻空氣入口,熱量隨著附面層一併洩放,鼓包雷達可能與俄羅斯蘇57的襟翼雷達同為L波段,這個波段大氣衰減小,不需要很大的功率就能有可觀的探測距離,所以風冷即可滿足需要,同時L波段對隱形目標的探測能力遠強於X波段雷達,空警2000預警機的雷達頻率就是L波段,鼓包雷達能為機頭的X波段火控雷達指示目標,減少了殲20對預警機和數據鏈的依賴,進一步增強了其電磁隱身能力。

鼓包雷達是擁有DSl進氣道的戰機獨享的優勢,因為在現代戰鬥機堪稱寸金之地的內部空間裡,已經沒有第二部雷達的容身之地,蘇57只能把它放到襟翼裡,雖然理念不錯,但作用有限,而DSl鼓包“憑空”多出來的空間是意外的驚喜,只有用來裝雷達或紅外探測器才不會辜負老天的美意,有了鼓包雷達再加上機頭下方鑲有鑽石形外罩的大功率紅外器件,殲20的探測能力都抵得上半架預警機了。

蘊含巨大創新空間——殲20的鼓包式進氣道

總之,殲20的DSI進氣道使得其擁有了獨特的優勢,我國不但將DSl技術徹底摸透了,而且青出於藍,取得了很大成功。

圖片與數據來自網絡

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