五代机进气道有多重要?苏-57一个小小改动,隐身性能大幅提高

五代机进气道有多重要?苏-57一个小小改动,隐身性能大幅提高

苏-57

苏-57是目前世界三大五代机之一,但是其隐身性能一直被各方诟病。尽管苏-57的气动外形采用了类似F-22的平面边缘对齐的方式,机翼和控制面的前缘和后缘也经过了特殊的设计以最大化减少雷达反射波的面积。但是由于俄罗斯不具备设计特殊进气道的能力,苏-57上的进气道设计和苏-27基本相似,布置在机腹两侧,进气道没有进行特殊的S型设计,也无法遮挡发动机扇叶。

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裸露在外的发动机扇叶


因此"直肠子"的苏-57在正面角度时,其裸露发动机的扇叶将会成为强烈的雷达波反射源,这一点将会使苏-57的隐身能力将会大大下降。而目前主流的隐身战机都会对发动机进气道进行特殊的处理,F-22采用CARET进气道。而F-35,J-20使用"鼓包"的DSI进气道。

如果说发动机是战机的心脏,那么进气道就是战斗机的肺,为维持发动机持续燃烧供给氧气。显然苏霍伊设计局也明白这一点的重要性,近日俄罗斯媒体展示的几张照片显示,苏-57的设计师们对发动机进气道进行了改良。从照片中可以看出,改良型的苏-57战机的进气道深处安装了一些格栅,这些格栅应该是由能够吸收雷达波的材料制成,能够补救一下苏-57因进气道设计缺陷带来的问题。

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新加装的特殊格栅


除此之外在苏-57的进气道内壁上涂有吸收雷达波材料,座舱由复合材料和70~90纳米厚的金属氧化层组成拥有吸收雷达波的能力,可以将苏-57驾驶舱降低30%。包括诸如这些设计将会使得苏-57的平均RCS(雷达波反射面积)降低0.1~1平方米的效果。尽管只是一个补救的措施,但是加装格栅的做法确实能让苏-57的隐身性能得到实实在在的提升。

事实上别看这个小小的进气道设计,目前世界上掌握先进进气道设计的也就只有中美两国而已。飞机的燃气发动机需要吸入空气中的氧气才能工作。然而我们不能把发动机入口直接暴露在来流的超音速空气中,因为燃气涡轮发动机只能吸入亚音速的气体。因此我们需要进气道将超音速气流减速到亚音速。为了让发动机运行地更高效,进气道往往有相当复杂的设计,在很宽的速度和高度范围内为发动机提供均匀和高效的进气。第三代和第四代战机大多使用二元进气道,这种设计可以对对气流进行复杂的控制,让发动机以更高的效率进行运行。

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F-18超级大黄蜂上的加莱特进气口


而后美国的F-18超级大黄蜂和F-22都用上了更加先进的加莱特进气道。同样苏-57也采用了类似的加莱特进气道的设计。但是其进气管道的设计没有经过F-22的弯曲设计,更加类似于F-18超级大黄蜂。隐身性能相对不足。

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苏-57进气道


可以看出F-22的进气道通过复杂的机械结构,气动控制设计将进气道向上弯曲再向下弯曲再为发动机进气。这种进气道技术在当时绝对是天顶星级的科技,其复杂性让一大批战机设计者望而却步。

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F-22的S型进气道设计


而目前最时髦的进气道设计当属DSI进气道了,这种设计最初在F-35上大放异彩。DSI进气道又叫做蚌式进气道,简单来看就是通过一个机身的鼓包来充当压缩面,减速空气并增大压力。相较于传统的进气道设计,DSI进气道结构更加简洁,重量较小,并且由于遮蔽了发动机扇叶具备良好的隐身效能。但是可别小看这个简简单单的鼓包设计,世界上也仅仅只有中美两国有设计DSI进气道的能力。

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F-35的DSI进气道设计


DSI进气道技术最初在F-16试验机首飞成功。这架F-16战斗机实现了2.0 马赫的飞行速度,且操控性能与原版的F-16战斗机相当。甚至在亚音速下的一些性能也得到了提高。后来,这种进气道被用于洛克希德·马丁公司生产的F-35战斗机中。

随后我国也开始集中力量攻克DSI的技术难关,在成飞和巴基斯坦的合作中,在枭龙战机上我国成功应用了DSI进气道技术并且投入服役。随后该技术被大量推广,目前歼-20、歼-10B、歼-10C、教练-9G和正在研发的FC-31都使用了这种先进的DSI进气道技术。

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在我国快"白菜化"的DSI技术,俄罗斯看着要眼馋


DSI技术看上简单,但是事实上要经过大量的计算机模拟和大量的风道实验测算出,在一种机型上采用何种形状的"鼓包"才是最优的选择。这要得益于我国数量众多的风洞群,以及近年来突飞猛进的计算机模拟技术。所以通过先进行大量计算,得出合理的形状,再进行风洞测试。最终成功实现了弯道超车。

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页面更新:2024-03-21

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