詳解殲10、蘇35矢量發動機大不同，玩格鬥殲10強太多

近日，《航空知識》雜誌刊載，疑似殲-10B使用換裝矢量發動機的高清圖片首度披露後引發了外界關注。此前，我們已經說了殲-10B使用矢量發動機帶來的影響。

不過很多人也注意到，如果不說，即便從這樣的高清圖片中我們也無法看出這是矢發。這與蘇-35上明顯的轉動機構有所不同，那麼蘇-35與殲-10B的矢量噴嘴在技術上有什麼區別呢？今天，我們再具體說說這事。

殲-10B換裝的若是矢量發動機，從外形無法看出

蘇-35和殲-10B都是圓形截面噴嘴，從俄羅斯的角度看，蘇-35的117S發動機屬於「土星式」噴嘴，殲-10B的則屬於「克里莫夫式」（即美國PYBBN式，蘇-57的「30型」同樣是用該技術），簡單的說就是後者的從外形看不出來。

「土星式」式噴嘴比傳統的多一段轉向段，則會比較長，而「克里莫夫式」的真正活動構造在內部，外觀尺寸不變。如果要確認是否為「克里莫夫式」噴嘴，要看噴嘴前後兩段（收斂與擴散段）葉片的交界處，是否有允許轉動的構造。

上圖：同時採用「土星式」式（右側的「117型」）和「克里莫夫式」（左側的「30型」）噴嘴的蘇-57驗證機，前者相對較長一些，後者不說的話外形很難看出其是否矢發；下圖，「30型」發動機的矢量噴嘴特寫

有人說「土星式」外觀上的特徵是整個噴嘴連動，「克里莫夫式」則是每個葉片有差動。其實這個描述不全然正確，用本質來看，「克里莫夫式」是只偏轉噴嘴的超音速段（噴嘴後段的擴散段是超音速氣流所以又叫超音速段），然後因為機構的設計，使得偏轉時噴嘴葉片會呈現差動現象，看起來很像「藉由噴嘴葉片來改變矢量」。當然，「『克里莫夫式』比較節省制動力」這一論點仍然正確。

「克里莫夫式」噴嘴的參考原型就是F-15Active上的PYBBN三維噴嘴。這種噴嘴活動範圍±20度，速度大於45度/秒，相較於AL-31FP的±15度，30度/秒進步很多。而「克里莫夫式」噴嘴的活動速度增加到60度/秒。

美國F-15Active的PYBBN矢量噴嘴

F-15Active在1993年才首飛，PYBBN應該是美國試驗的第一種性能與重量都符合需求的矢量噴嘴，它的噴嘴重量幾乎不會增加，而在此之前的美國矢量噴嘴僅僅噴嘴機構就要增重約1000千克，為此機頭還要額外配重，根本不具實用性。而「土星式」的整體是矢量噴嘴剛出來就只要增重100千克，量產型只增加70千克，已經實用化。

AL-31FP裝上蘇-37時與F-15Active首飛都是90年代初的事，因此可以說美俄約在同時完成實用型矢量噴嘴。但PYBBN的活動範圍與速度確實又優於AL-31FP，有人就會據此認定美國技術較強，其實兩種噴嘴是不同的發展思路。

蘇-37的「土星式」矢量噴嘴後來被用到出口的蘇-30MKI系列和自用的蘇-30SM上

PYBBN噴嘴可以有大活動範圍與高速度，又很輕巧，是因為它只讓超音速段活動，這樣活動段的重量比較小，制動機構可以比較輕，活動範圍與速度很容易可以做得很大。然而，也因為它是讓超音速段活動，因此當噴嘴要用到超音速段時，活動噴嘴必須改變超音速氣流的方向，這就會產生大量的能量損耗，也就是推力損耗。反觀「土星式」的噴嘴是整個噴嘴一起活動，因此儘管噴嘴在活動，對發動機氣流而言與普通固定式噴嘴幾乎無異。

兩者個差異就在超音速段，如果PYBBN噴嘴只需要在收斂模式運作，那矢量控制就不會影響推力。通常在飛行速度1.5~1.8馬赫以下時，噴嘴可以只用收斂模式。而如果速度大於1.5~1.8馬赫時，噴嘴必須啟用收斂-擴散模式才能讓推力優化，這時若偏轉超音速段，就會造成推力損失。或許正因如此，才會有一種說法認為矢量推力只能在亞音速使用。然而，「土星式」的整體式噴嘴活動時不影響超音速氣流，因此「土星式」噴嘴就沒有超音速亞音速的問題。

蘇-35戰機的117S發動機噴嘴特寫

那麼到底哪一種噴嘴好？這又是設計理念的問題，「土星式」的可以用到超音速，而在亞音速則不如「克里莫夫式」。如果超音速時矢量控制很重要，那就是「土星式」的好，如果亞音速時比較重要，那就是「克里莫夫式」的好。

通常在起降、纏鬥、過失速機動時都是亞音速，而且有時候是要完全靠矢量推力來控制飛機，這時就是「克里莫夫式」的天下，而在超音速時，矢量推力不是必要的，但卻可以優化氣動效率。例如，通常超音速有攻角時升力中心會稍微在重心後方，而產生低頭力矩，這時如果用矢量推力，可以在產生抬頭力矩的同時，將推力往飛行方向送，相當於增加有用的推力，這時就要用到「土星式」噴嘴。（文/楊政衛）

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