軍工科普：“戰(zhàn)鷹”如何進(jìn)行“呼吸”

上圖：蘇-35戰(zhàn)機(jī)裝配兩側(cè)進(jìn)氣道與矢量尾噴管。資料照片

“戰(zhàn)鷹”如何進(jìn)行“呼吸”

人類生命活動(dòng)離不開呼吸，戰(zhàn)機(jī)飛行同樣也離不開“呼吸”。如果戰(zhàn)機(jī)“吸入”空氣不足，就會(huì)導(dǎo)致“缺氧”，出現(xiàn)動(dòng)力減弱甚至失速現(xiàn)象，而“呼氣量”又直接影響到戰(zhàn)機(jī)推力大小。

戰(zhàn)機(jī)要想“呼吸順暢”，進(jìn)氣道和尾噴管的設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵。早期噴氣式戰(zhàn)機(jī)空氣吸入量有限，科研人員在設(shè)計(jì)進(jìn)氣道時(shí)，選擇的是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、空間利用率高的機(jī)首進(jìn)氣方式。

20世紀(jì)60年代開始，機(jī)載雷達(dá)得到普遍運(yùn)用，超視距作戰(zhàn)成為空戰(zhàn)主流。科研人員發(fā)現(xiàn)，大孔徑雷達(dá)只有安裝在機(jī)首才能充分發(fā)揮作用，給雷達(dá)“騰地方”成為他們亟需解決的難題。歷經(jīng)10余年發(fā)展，雷達(dá)整流罩將機(jī)首進(jìn)氣道位置取代，科研人員根據(jù)戰(zhàn)機(jī)的基本設(shè)計(jì)要求，將進(jìn)氣道位置轉(zhuǎn)移至機(jī)翼、機(jī)腹、機(jī)背等位置，提升了戰(zhàn)機(jī)機(jī)動(dòng)性。

隨著超音速戰(zhàn)機(jī)誕生，對(duì)空氣吸入量提出了更高要求，科研人員開始攻克一項(xiàng)新的技術(shù)難題——如何保證戰(zhàn)機(jī)在超音速和亞音速狀態(tài)均能“吸氣順暢”？

減速增壓理念的誕生拉直了這個(gè)問(wèn)號(hào)?？蒲腥藛T研制出可調(diào)式進(jìn)氣道，對(duì)吸入氣流進(jìn)行控制，使戰(zhàn)機(jī)在超音速和亞音速條件下均能“吸氣順暢”。在設(shè)計(jì)尾噴管時(shí)，他們充分考慮噴氣量對(duì)戰(zhàn)機(jī)飛行速度的影響，采用類似“電吹風(fēng)”的收斂型管道對(duì)高壓燃?xì)膺M(jìn)行加速。

然而，面對(duì)高性能發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，收斂型管道有些“力不從心”——難以將燃燒室噴出的高壓氣體提升至超音速，直接導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)推力損失近20%。

為此，科研人員研制出“收斂-擴(kuò)張”尾噴管，對(duì)氣體進(jìn)行進(jìn)一步壓縮，提升戰(zhàn)機(jī)“呼氣量”。

近年來(lái)，科研人員研制出新式矢量尾噴管，不僅可以根據(jù)氣流速度調(diào)節(jié)噴管擴(kuò)張比，還能根據(jù)戰(zhàn)機(jī)機(jī)動(dòng)性需要旋轉(zhuǎn)尾噴管產(chǎn)生不同方向的加速度，英國(guó)“鷂”式戰(zhàn)機(jī)、美國(guó)F-35B都裝備了矢量尾噴管，可以實(shí)現(xiàn)短距起降功能。