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歼-20进气道空中变形,复合材料反超F-22!

发布者: 天蓝蓝 | 发布时间: 2020-9-23 20:37| 查看数: 101| 评论数: 0|帖子模式

歼-20的跨代领先不仅体现在战技术性能上,更体现在工业制造能力的跃升。据统计,该机复合材料用量也罕见地达到了27%,一举超越F-22猛禽战斗机24%的复合材料用量。

717f63cca43b46bf827895abc14ba5ef.jpg 歼-20双机编队


为什么复合材料用量比例这么高?这得从进气道谈起,还记得2016年歼-20首次以双机编队形式亮相珠海航展,当时一位游客颇为感慨地说,咱们终于不是机头进气了……
也许这位游客对国产战机的记忆还停留在十几年前,但不得不说机头进气的各型歼击机确实在相当长一段时期里占据着主导地位。

歼-10改进型采用机腹DSI进气道


如今我国航空工业可以说已经掌握了全套的发动机进气道设计研发技术,机腹进气、两侧进气、机腹两侧进气应有尽有。
进气效率的高低直接影响航空发动机的工作效率,然而战机在飞行过程中气流在飞机蒙皮表面形成附面层效应,会对进气道气流流速形成迟滞效应,直接影响发动机的工作效率,严重时甚至会空中停车,因此大多数进气道都会设置隔道以削弱附面层效应,F-16、F/A -18、台风、阵风、苏-27等几乎除我国以外的所有三代机都应用了基于隔道设计的进气道。

F-16进气道附面层隔道


上世纪90年代洛克希德马丁公司与波音公司分别提出设计一种无附面层隔道超音速进气道(DSI进气道)的设计方案,其隔离附面层气流的方法是在进气口设置曲面鼓包,以此形成进气道内外的压力差进而直接将附面层气流隔离在进气道外面,该技术首先应用于2000年首飞的X-35与X-32两款验证机上。

X-35验证机


同一时期我国歼-10战斗机使用的还是二元可调带附面层隔道进气道,由于当时生产工艺跟不上,导致进气道与机身之间需要6根加强筋连接,使得原本就不占优势的机体重量进一步增加。

歼-10S进气道上方有6根加强筋


减重成了国产战机研发能力换挡升级的必由之路,也正因为有如此迫切的减重需求,使得这套原本兴起于大洋彼岸的DSI进气道技术,却在我们这里大放异彩。
枭龙、歼-10B、歼-10C、教练-9直接将DSI进气道彻底白菜化,歼-20的DSI进气道应用更是使我们在这一技术领域成为手执牛耳者。

DSI进气道的白菜化之路


传统DSI进气道无法调节进气流量,而歼-20的DSI进气道鼓包由复合材料制备而成的柔性蒙皮打造,鼓包内设置有作动机构,在飞机进入高速飞行时鼓包可调节大小,进而改变进气流量,提高发动机推进效率。

柔性蒙皮打造的可调DSI进气道鼓包


原本DSI进气道鼓包的复杂曲面就已经非常考验设计制造工艺,而我们能将基于复合材料研制的柔性蒙皮可调式DSI进气道鼓包设计生产出来,进而实现批量化应用,这在全球范围内是独一家,助力歼-20兼顾亚跨音速与超音速两种飞行工况。

DSI进气道鼓包有利于正向隐身


由于DSI鼓包的存在,加上S弯进气道,使得发动机涡轮叶片这个最大的反射源有了双重遮蔽,歼-20正向隐身能力进一步加强。据大洋彼岸根据三维建模分析测算歼-20正向雷达反射截面积仅有0.027平方米,优于F-35联合攻击机的0.038平方米。

弹仓内部可见S形弯曲进气道


在军民融合战略框架下歼-20得到了大量民营公司研发的高端装备支持,比如该机用于机身承力的钛合金框就是由民企打造,其综合性能与F-22、F-35处于同一水平。
随着歼-20后续改进型号的持续跟进,相关工艺革新也将同步进行,届时FC-31鹘鹰战斗机应用的3D打印先进制造技术也可以应用于歼-20项目中。

某民企生产的钛合金框


歼-20工程的发展也并非一帆风顺,众所周知2011年1月11日是该机首飞的日子,而事实上计划首飞的时间要更早一些,为什么没有更早首飞呢?因为设计团队基于软硬件测试发现,如果照这个设计制造出来的战机可以用,但是要付出相当大的代价。
歼-20从一开始就侧重于对空作战夺取战区制空权,但是这样一款具有强大战区穿透能力的隐身战机如果只用于空中对抗那就有点“暴殄天物”了,随着战争形态的转变,对战机执行多任务能力的要求越来越高。

用于型号首飞的2001号验证机


因此成飞设计团队本着对未来负责的态度毅然决定对整个架构推倒重来,这才有了如今我们看到的能适应对空、对陆、对海全域作战的歼-20,如果当年没有推倒重来如今要想再拓展多样化作战能力就要付出包括人力、财力、时间在内的一系列代价。
四代机领域,专注于对空作战的F-22已经停产,F-35联合攻击机虽然有较强的对地打击能力,但是其空战能力较弱,甚至弹舱都无法发射AIM-9X类型的空空导弹,只能以破坏隐身外形的外挂方式发射。

F-35只能采取外挂方式发射AIM-9X


如此一来就造就了全新的空中态势,歼-20在与F-22对抗时,基于后发的信息化优势,前者拥有更强的态势感知能力,可以做到先敌发现先敌攻击,同时还能肩负一系列F-22所不能完成的对陆对海打击任务。
歼-20在与F-35对抗时,态势感知能力旗鼓相当,但前者拥有基于小展弦比升力体气动布局的速度与机动优势,同时还拥有正向隐身优势。

歼-20正向隐身性能优于F-35


歼-20再一次完美演绎了田忌赛马的故事,赢家属于谁是一目了然的。

81192与歼-20


遥想昔日,同为细长机身的歼-8Ⅱ作为一款高空高速战机在与敌涡桨动力飞机对峙时不得不努力上仰机头,以尽最大可能提高升力维持飞行,飞行员是在失速边缘与强敌较量。
现在我们的歼-20可以在全速域与强敌较量,不论是你慢的、快的,都将是我们的囊中之物。

FL-62连续式跨声速风洞


歼-20只是我们面向21世纪空中战场的小试牛刀,今年5月24日由航空工业空气动力研究院研制的FL-62风洞首次承接某型号大展弦比标准模型试验,意味着这座由8万千瓦主驱动压缩机、电机、变频器等多项顶级装备打造重达6620吨的我国第一座大型连续式跨声速风洞正式具备型号试验能力,超越歼-20的新一代战斗机也即将在这里化蛹成蝶。

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