当前位置: 燃汽轮机 >> 燃汽轮机介绍 >> 逆天设计中国垂直起降战斗机原理公开,吊
中国要迎来第一款垂直起降战斗机了,看到它的设计啊,只能用一个字来形容,脑洞大开。
垂直起降战斗机内部前不久歼二零的缔造者成都飞行设计研究所公布了一份专利,让我们首次见识了中国军工对于战斗机的垂直起降带来的史无前例的设计思路。首先我们来了解一下战斗机的垂直起降一般都是如何实现的,粗略划分的话,到目前一共有三代设计。
第一代是英国的鹞式战斗机,它的原理是用一台打推力发动机,然后分成四个矢量喷口,起飞时四个喷口同时向下喷射,提供升力,升空后调整矢量实现巡航。所以这个战斗机啊,就是一个大推力发动机,分成四个喷口来飞,但是很显然,四个喷口一旦有一个触电故障,就可能要掉到地上了,所以呢,控制难度非常的高,而且由于油耗太大,经常被戏称为机场围墙捍卫者或者航母甲板捍卫者。
第二代垂直起降的代表就是前苏联的雅克三八和雅克,前苏联的思路啊,就是进一步。做了改进,那么战斗机呢,有一个主推力发动机和两个升力发动机,主推力发动机就跟常规战斗机一样,在飞机的尾部有矢量风口,然后啊,不同的是在驾驶舱的后方有两个纵向排列的小型发动机,只负责提供升力,垂直起飞时,两个升力发动机直接向下喷射,主推力发动机喷口也向下喷射,然后起飞续航时啊,两个小型升力发动机就关闭了,那么主推力发动机负责提供水平推力,这样的设计相比鹞式战斗机啊,在理念上简化了一些,比较简单粗暴,但是也很显然啊,这两个小型智力发动机在战斗机进入到巡航阶段就成了死重,所以这个方案呢,后来也被前苏联给摒弃了。
而第三代垂直起降毫无疑问就是美国的F35Bf35B啊,只有一个大推力发动机,但是呢,在战斗机的背部驾驶它的后面有一个大风扇,这个大风扇是靠传动轴由涡扇发动机直接驱动的,飞机点火后,大风扇就会吸入空气向下喷射,而与此同时,发动机的矢量喷管。也向下弯者提供升力,由此实现垂直起飞。为了保持平衡,接近发动机的中间位置,还沿着翼展方向左右各延伸出一个小型的喷管,来改善飞机的横滚性能。那么到了中国,成飞就充分研究了这些垂直起降的方案,怎么才能够做的不一样呢?结合专利文件,它的原理是这样的,首先战斗机有两个涡扇发动机串联布置,一个位于驾驶舱后方,基本上就是在飞机的背部,另外一个就是常规布局在飞机的尾部。
两个发动机呈前后串联排列,那么前面的发动机啊,它的进气口在飞机的背部,驾驶舱的后方,气流进入到燃烧室啊,会进入到一个库腿状的分流管道,这个分流管道呢,将气流分为了左右两股,那么两股气流在经过飞机腹部的两个喷口再分别喷出来,而这个喷口呢,采用的是百叶窗式的,这种矢量设计,可以让气流啊在垂直向下和水平向后的90度范围内进行调整,而后面这个发动机,它的进气口呢,就是常规布局在机头的下方。气流经后经过发动机从一个矢量喷口喷出来,而这个喷口采用的是类似于FFB那样的多节管插动旋转射击,它呢,也是可以在垂直量下和水平向后的90度范围内进行调整的。由此成飞就利用两台常规发动机实现了战斗机的三点式垂直气象。在飞行时啊,两个发动机是同时工作的,而且呢,适用于重型战斗机。
相比英国、前苏联和美国的设计啊,中国的垂直起降简直就是脑洞大开,史无前例,惊为天人。这种设计除了可以实现垂直起降与短距离滑跑之外,最让人浮想联翩的就是它的空中机动能力。根据专利描述啊,三个矢量风口按需控制,与战斗机的舵面协同,可以实现空中超机动。我不知道啥叫超机动啊,但是军用一看,那肯定是相当机动啊,但是毫无疑问啊,这种设计在构思的时候呢,除了考虑垂直起降啊,肯定是也综合了优化空中机动性的要求,那么毕竟这种飞机啊,可能是考虑作为第五代战机本身,而不单单是一个歼二零的垂直。是起降版,如果是对比F35B的话,但从设计角度来看,我觉得至少有三个优势,说的不一定对啊,欢迎大家提出更高明的见解。
第一三点式的设计确实是能够带来机动性的提升的,因为像F35B的设计啊,它只有一个发动机,那么升空后呢,只有尾部的矢量喷管来配合舵面调整姿态。但是成飞的设计,它就有两个发动机三个喷口,那么理论上要更加灵活,尤其是前面这个发动机,两个喷口就可以实现类似于汽车四驱系统的矢量扭矩分配这样的功能,而且垂直起降能力本身就可以实现空中悬停、原地转向甚至后飞等直升飞机才有的能力,而乘飞的设计呢,理论上就能够提高做这些动作的极限水平
第二,F35B中间的风扇并不是燃汽轮机,它是由涡扇发动机直接驱动的,所以它的施工后呢就成了死重,而成规的设计,两个发动机都是输出推力的,没有死重。第三,F35系列都是单发布局,这个呢其实是一个巨大的短板,尤其是F30。B由于要实现垂直起降,所以呢它只能选择单发,因为双方布局啊,它不太好控制啊,而这种单发的垂直起降战斗机啊,需要极大的推力才行,而要实现大推力,就只能够选择大涵道比的涡扇发动机,所谓的大涵道比啊,就是涡扇发动机的外涵道与内涵道的空气流量比值,这个比值越大,推力就越大,同时也越省油,所以F35B呢就选择了极大的含道比,但是含道比太大带来的直接后果就是飞不快,F35B最大飞行速度是1.6瓦赫,而含道比更小的F22是2.2马赫,这个地方啊,我们先不做赘述啊。总之呢,成飞的双发串联设计可以规避使用大韩道比发动机,从而让飞机的最大飞行速度提升,其实相对来说啊,我认为成飞的这个设计呢,在很大程度上是要比F35B的研发难度要低很多的,它直接运用现有的发动机技术来实现,而不需要研发大推力发动机,那么可以避免F35B的研发过程中遭遇的各种设计矛盾。
比如。它中间的这个生力风扇的盖板啊,为了不对进气气流造成扰动,所以呢是不能够设计成锯齿状的,从而呢,就像隐身妥协了,而这个盖板的形状本身啊,也是经历了大量的验证才最终确定,这些呢都是研发难度,当然成飞的设计也是存在巨大问题的,首当其冲的第一点,那就是作战半径,众所周知啊,这类战斗机它的油耗量是非常大的,比如F35B,它在垂直起降状态下,作战半径其实只有公里,而A和C都超过了公里。那么从专利来看,成飞这个设计虽然思路新起,但是呢,很明显,两个发动机加上进气道已经占据了相当大的机身空间啊,这个呢,不仅会限制油箱大小,关键是会限制载弹量,而且还有一点啊,那就是成飞的设计其实呢,为战斗机的隐身提出了新的难题,首先飞机腹部那两个矢量喷口啊,就是巨大的信号源,其次呢,后面的第二个发动机的进气道啊,貌似只能够采用类似于歼十的。低付进洗方式,那么这个就对于隐身啊也是不利的,所以综合来说,虽然成飞这个车直起降设计很有新意,但是随之而来的问题也很多,而且还有一点啊,那就是两个发动机串联三个喷口输出推力,对于战斗机的飞控系统的要求也非常的高,毕竟这种设计啊在全世界是头一次。那么既然成飞提出了这样大胆的设计,那就得拿出相应的飞控方案。这里需要强调的是,成飞的这个设计是不是针对歼二零啊,这个就不知道了,反正呢,成飞没有说它是歼二零,也许是传说中的歼26啊不知道。那么与此同时呢,沈飞也在研发垂直降战斗机,那就是歼35的垂直起降版,它的设计思路目前我不太了解啊,
总之呢,现在中国是有两个垂直起降方案,我个人认为啊,沈飞的版本可能会大概率偏向于F35B的思路,那么最后我们来说一下垂直起降战斗机本身,这类战斗机啊,其实存在一定争议啊,那就是它在实战中到底有多大的价值,对空军来说可能这个吸引力。也不是特别大啊,但是呢,对于海军来说是有价值的。首先垂直起降就意味着战斗机的舰载平台可以多元化,比如说航空母舰、两栖登陆舰,甚至是大型的民用舰船都可以作为起降平台,保障了战时的生存能力。而且呢,对于一些不太适合或者来不及修建跑道的地方,出水起降的价值啊也很大,但是以目前的技术水平来说,它的价值更多的是可以短距离滑跑,因为很显然,从省油的角度看,大型航空母舰的电磁弹射才是最具精密性的选择,那么有电磁弹射来保障你这个垂直起降或者短距离滑跑就没啥意思,而且作战半径和作战能力也受到限制,所以这个垂直起降战斗机啊是有些争议存在的,但是我个人认为,战斗机未来的发展方向一定是具备垂直起降能力的,几种原因非常简单,在当下这种具备精准打击的弹道导弹装备的前提下,航母也好,陆地机场也好,只要是个跑道,都会有极大被炸毁的风险。而无论是在。陆地盘的海上,只有垂直起降战斗机是最灵活的,生存能力是最强的,所以发展垂直起降是个正确的方向,至少呢,是作为一种战略补充。而这一次成飞公布的这个专利,也许并不能代表中国实际的垂直起降战斗机的形态,但是它也是首次把一个思路进行了公开,那也让我们看到在F35B之外的另外一种技术可能性。