美軍B21遇致命問題?大題小作,殲20也面臨同樣問題
B21
最近,美國在B21開發中碰見問題:為了達到規定的性能,發動機所需的進氣量比原來預計的要高,因此必須修改進氣道設計——這肯定要加大進氣道的截面積。
這一點並不難理解:發動機的動力源自空氣與燃油的壓縮混合燃燒,如果進氣道設計的不匹配,發動機吃不到足夠的空氣、吃的非常費力,自然就無法以最好的效率工作,那麼推力肯定要下降,耗油率要提高。
圖:進氣道內部隱身設計,只能針對確定的進氣口形狀進行配合
但隨之而來的問題,就是進氣道作為飛機最重要的信號反射源之一,其隱身化處理對外形和尺寸有著非常苛刻的精確要求。因此修改進氣道,就要修改進氣道本身的信號控制設計,以及進氣道和機身的隱身匹配設計。
圖:進氣道內部隱身設計,只能針對確定的進氣口形狀進行配合
這實際上是飛機設計中,一個非常常見的討價還價的過程——工程設計中總有大量的不確定因素出現,而各種性能的實現達成,總是彼此之間相互掣肘的。
飛機設計的責任心和能力水平,就體現在這些各方扯皮的過程中:能不能儘可能好的兼顧各方要求,實現最好的揚長避短效果。
但理想和現實總是有距離的,相當多時候,出於控制技術風險、減輕設計工作量和成本等各種原因,戰機的進氣道總是很難達到重量、空間佔用、進氣效率等各方面都處於最佳的理想水平。
實際上B21這類問題在各國軍用飛機發展中,特別是採用增加推力的改型中並不罕見。
F16
比如F16家族型號繁多,採用的發動機包括F100和F110兩個系列多種型號,其進氣流量相差也很大;而解決的主要辦法也是更大流量的發動機,就搭配一個更粗壯的進氣道。
當然飛機上的氣動構件往往是互相影響的,F16部分型號換更大進氣道以後,進氣道邊緣距離邊條外延的距離也靠近了,從進氣道唇口溢出的氣流繞過邊條參與進了機身的渦流增升,對飛機的飛行性能形成了不良影響,這就是一個附帶的問題,需要修改邊條去解決。
而中國採購的新蘇35,由於發動機的最大進氣流量從113公斤每秒提升到了122公斤每秒,進氣道也做了針對性的修改。法國的陣風比較悲劇,最新的M88改型雖然推力有了顯著提高,但是由於要改機體進氣道,代價不菲,法軍又不肯出錢,只能看著大推力發動機而沒法用上。
殲20
而隱身機來說,B21這個問題,中國的殲20一樣是要遇上的。現在殲20除了一架太行版驗證機以外,主要使用的是AL-31F系列的改型發動機;在未來換裝推力高的多的渦扇15時,進氣流量的增加必然要導致進氣道設計跟隨修改。
和現有機型的改型相比,實際上B21這種尚處於全機設計過程中的調整難度反而要更輕鬆更低一些——因為它的協調餘地更大,進氣道周邊的設計的改動餘地更多。
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