殲10B戰(zhàn)機的矢量發(fā)動機有多難?:矢量發(fā)動機Thrust.vectcr.contol.engine(TVC.Engⅰnt)即噴気發(fā)動機噴口可向不同方向偏轉:-矢量發(fā)動機,10b,戰(zhàn)機
矢量發(fā)動機Thrust.vectcr.contol.
engine(TVC.Engⅰnt)
即噴気發(fā)動機噴口可向不同方向偏轉、產生不同方向推力的先進技術……
擁有這項技術的噴氣式戰(zhàn)斗機的機動性超強、可以實現“眼鏡蛇機動??”、“落葉飄”高難度機動動作。
(殲-10B裝備的多元矢量發(fā)動機
、進行超機動飛行動作)
(美國
F22戰(zhàn)斗機F119-PW-100二元矢量發(fā)動機)
(F-35的多元矢量發(fā)動機)
矢量發(fā)動機分二元矢量發(fā)動機技術和多元矢量發(fā)動機技術。
二元矢量發(fā)動機只能做上下15度的噴管偏轉、結構簡單。
多元矢量發(fā)動機可以做360度任何方向的噴口偏轉、結構技術更復雜、效果更好。
矢量噴口發(fā)動機技術是一項綜合性超強的尖端前沿航空高科技、包括推力轉向噴口、機體、推進控制機電一體化、噴管材料等等……
目前掌握這項前沿技術的只有美國、中國、俄羅斯。
(殲-10B多元矢量發(fā)動機360度偏轉噴口特寫)
(俄羅斯/蘇-35多元矢量發(fā)動機噴口)
(TⅤC-Engⅰne)矢量發(fā)動機工作原理都知道、但是設計生產技術復雜、機電一體化控制系統、工藝、材料、核心技術仍然屬于擁有這項技術美國、中國、俄羅斯幾個國家的“國家機密”技術……
謝邀,大家白高興了。這并不是一項多難的技術。
說三點:
第一點是材料學問題,矢量噴管的工況環(huán)境要比普通噴復雜的多。
但是目前不管是我國還是國際上其他國家對于航空材料學的研究在最近20年來都有較大的突破,因此這項技術最低的門檻反而是材料學的問題。
在幾年前很多外媒在說中國俄羅斯的飛機是搞不了矢量推進的,其原因在于鈦合金和耐高溫陶瓷材料不過關。
但是,現在做噴管材料哪還用鈦合金或者耐高溫陶瓷呢?大部分情況下是用的新興的碳化硅陶瓷材料。
這種材料目前各國普遍都有,沒什么技術壟斷一說。
我們現在的矢量噴管主要材料就是纖維化的碳化硅陶瓷。
這玩意要韌性有韌性,要耐高溫有耐高溫特性,是矢量噴管的最好材料。
咱別高興,這玩意連伊朗的五代原型機“征服者-313”都用上了
第二個問題就是結構設計了
噴管要能轉動,但不能側漏或者給發(fā)動機排氣帶來過大影響,并且還要穩(wěn)定且具備足夠的結構強度。
這就是純設計的問題了。
從整體上來講我們的矢量噴管的結構設計還有很大的改進余地。
這種鰭片和鉸鏈外加動作桿的設計還有太大的冗余度。
達到這個設計水準并不難。
現在的機械結構水準還沒有到值得夸耀的地步上。不過也不用妄自菲薄。
很多文章拿出當年俄羅斯實驗二元噴管的照片
說比起F-22畫虎不成反類豬。但是真的就忽略了F-22和蘇霍伊戰(zhàn)機的機身結構。蘇霍伊的戰(zhàn)機本身發(fā)動機艙就是外露的。
但如果將F-22的發(fā)動機和矢量噴口總成拿出來看,實際上和蘇霍伊搞的是類似的。
最后的第三點是飛控。
擱在以前,計算機控制的飛控軟件參數設計是一個要不斷試飛不斷調節(jié)的過程,這是飛行控制中最難的部分。
換成矢量發(fā)動機則是難上加難。因為矢量噴管轉動后會直接導致戰(zhàn)機的動力中心、質量中心都有飄移。這就要飛控軟件實時的修正。
擱在一起這就是一個大難題了。
但是現在的飛行仿真系統,完全是只花電費就能做到對飛機飛控進行各種狀態(tài)下都調教。
以前設計飛機的最大難題現在計算機就可以解決了。
不是潑冷水,矢量推進,就合以前的渦扇發(fā)動機對于渦輪噴氣式發(fā)動機的提升和改進一樣。在不久的將來就是新型戰(zhàn)斗機的“標配”。
如果說難,是有一點難度,但是如果就因為我們有矢量發(fā)動機就特別特別的高興就有點眼窩淺了。
六代機,才是我們真的挑戰(zhàn),謙虛點說搞出五代機是“應有的本分”
這架殲-10有點野,安裝了矢推噴口上陣,頓時博得一個滿堂彩。為矢推美俄二國花了幾十年功夫,今天我們做到了,只在數年之內。不過冰凍三尺并非一日寒,成就的取得,仍要積幾十年技術進步之厚積,才有實現的可能。
F-22
117S
以殲-10B的矢推,對比于美俄,美國兩種即二元矢推和圓管噴口,分別用于兩款五代機F-22和F-35B,此兩種設計性能自然不錯,分別解決了隱身和垂直起降問題,但都存在死重太大的缺點。俄是全向矢推沒有錯,但其作動機構也略嫌笨重,且在超音速條件下矢推變弱的問題。
反觀“太行”矢推,使用尾部調節(jié)片的方式,這是我們的一個巨大創(chuàng)新,解決了美俄矢推的死重現象,而且珠,F場十分鐘的表演,表現出優(yōu)秀的可靠性,從而可以表明,用于下一代發(fā)動機無疑會推動五代機的技術提升。
魂舞大漠的判斷,應視作矢推技術的一大技術創(chuàng)新。從國際矢推技術的發(fā)展脈落來觀察,技術儲備多,應用不是很多,除了用于垂直起降戰(zhàn)機外,真正的矢推不過F-119、AL-31FP和117S三種,世上對F-35B的矢推噴管并不能認同。當有了“太行”版矢推,可以說提供了很好的進步思路,F在網友們都在期待五代機目標型發(fā)動機的早日實現,當看到殲-10B的表演,基本可以說大放于心,它解決的不只是一款發(fā)動機的成熟性,說明了我們的三代航發(fā)技術已然過關,由此也能很好地說明航空材料,全權限數字式發(fā)動機控制系統等諸多技術,結出了燦爛的碩果。
某項技術難不難,看這個地球上有幾個國家掌握這項技術就知道了!目前全球真正掌握矢量發(fā)動機技術的只有中俄美三國,其中俄羅斯的矢量發(fā)動機的技術運用最多,最成熟,多款戰(zhàn)斗機都使用了矢量發(fā)動機技術,比如蘇30和蘇35戰(zhàn)斗機等等。
由于我們和俄制戰(zhàn)斗機或者發(fā)動機的關系密切,所以我們的戰(zhàn)斗機也使用了矢量發(fā)動機技術,一開始還是進口俄羅斯,后來我們慢慢消化吸收了俄制發(fā)動機技術,開發(fā)出了自己的矢量發(fā)動機,并在多款戰(zhàn)斗機上面進行了驗證。最有代表性的要屬殲10B,畢竟它在2018年珠海航展上進行過公開的飛行表演,驚艷全場,下面就是裝備矢量發(fā)動機的殲10B在做普加喬夫眼鏡蛇機動:
那么殲10B矢量發(fā)動機到底難在哪里呢?其實主要就這么幾個方面:材料和飛控。
材料是制約所有發(fā)動機發(fā)展的一個重大因素,它直接影響著發(fā)動機的可靠性和使用壽命等,材料技術是發(fā)動機里面最難的技術,很多國家想要發(fā)展發(fā)動機,幾乎都卡在了材料方面。材料技術由于太寶貴,所有國家都不愿意分享,給錢也不會出售,除非是對本國來說過時的技術了。
第二就是飛行控制系統,這也是制約戰(zhàn)斗機發(fā)展的另外一個重要因素,有些國家戰(zhàn)斗機制造出來了,但是飛控系統有問題,經常飛著就無緣無故出現事故,這是非常嚴重的問題,因為是軟件程序,并不是硬件問題。本來戰(zhàn)斗機的飛控系統就非常難,現在還要加上要控制矢量發(fā)動機就更麻煩了,這需要大量的試驗和飛行驗證才能確保成功。
但是即使是殲10B裝備了矢量發(fā)動機,我們的矢量發(fā)動機技術目前還不成熟,還需要很長的路要走。
矢量發(fā)動機的制造難度還是很大的,否則現在也不會只有美,俄兩國有拿得出手的,且已經服役的矢量發(fā)動機。我國目前只是制造出了矢量發(fā)動機,但是還沒有將其應用到服役的戰(zhàn)斗機中,到目前為止,也只有殲10BTVC上的那一臺矢量發(fā)動機了。也就是說,矢量發(fā)動機的研制難點要比單純的發(fā)動機大的多。
此外,有了矢量發(fā)動機還沒有到達終點,矢量發(fā)動機還要與戰(zhàn)斗機進行適配。因為矢量噴管是有偏轉方向的,要讓偏轉方向和戰(zhàn)斗機的可動翼面結合起來,才能達到最好的效果。否則當矢量噴管偏轉時和戰(zhàn)斗機的可動翼面的動作效果不一致,就容易導致墜機事故,這也就是所謂的“飛火推一體化”技術。
矢量噴管還有二維和全向之分,F119發(fā)動機的矢量噴管為二維的,F35B,蘇35,蘇30SM為全向的,而殲10BTVC戰(zhàn)斗機的矢量噴管也是全向的。從圖片中可以看到的是,殲10BTVC的矢量噴管偏轉角度很大,比117S發(fā)動機的偏轉角度還要大。117S發(fā)動機的矢量噴管是由液壓桿通過收縮伸展頂著動作筒扭轉整個噴口來達到改變方向的,而殲10BTVC的矢量噴管是液壓桿通過收縮伸展控制末端收斂片的扭轉收斂來同步改變噴口方向和噴口大小。這么來看的話,殲10BTVC戰(zhàn)斗機的矢量噴管小巧靈活,技術難度要比117S的高。
可以理解為117S發(fā)動機的矢量噴管相當于兩節(jié)管子套在一起,由液壓系統驅動一根管子轉動。而殲10BTVC發(fā)動機的矢量噴管是相當于將一根管子的后部分割成為15塊可動的,由液壓系統驅動這15塊向同一個方向轉動。也可以這樣認為,殲10BTVC的發(fā)動機矢量噴管就是發(fā)動機尾噴管的一部分,而117S的則是加了一段。殲10BTVC矢量噴管最大的好處就是密封性能好,推力的損失較小。
言歸正傳,矢量發(fā)動機的研制難點在于:1矢量噴管作動機構的壽命和可靠性;2矢量噴管與發(fā)動機控制系統的融合;3矢量噴管偏轉時發(fā)動機的受到的彎曲應力。要解決以上三個難點,極為考驗一個國家的材料技術和工業(yè)技術以及飛控的編寫的能力,僅僅一個航空發(fā)動機就難到了世界上95%的國家,再加上矢量噴管,那么也只有中美俄三國可以研發(fā)出來了?偟膩碚f矢量發(fā)動機美國是走在世界前列,緊隨其后的就是俄羅斯,緊接著就是我國。
當前的先進戰(zhàn)機,都特別喜歡使用矢量發(fā)動機,這種先進的發(fā)動機,賦予了戰(zhàn)機強大的控制力,讓戰(zhàn)機能輕易完成大攻角機動飛行等高度難度動作。而在矢量發(fā)動機領域,美國和俄羅斯就是里面的佼佼者。像俄羅斯的蘇30MKI戰(zhàn)機,以及美國的F22戰(zhàn)機就是使用的矢量發(fā)動機。然而,就在軍事大國紛紛開始使用矢量發(fā)動機的時候,中國卻沒有大規(guī)模列裝矢量發(fā)動機,這讓人非常的疑惑。
中國最先進的殲-20戰(zhàn)機,自面世以來,就一直受到了各方的高度關注,而就在大家進行密切關注的過程中,卻發(fā)現中國的殲-20,居然沒有使用矢量發(fā)動機,這確實讓人非常的疑惑。要知道,我國早就在80年代的時候,就進行了矢量發(fā)動機的實驗,并在殲-8戰(zhàn)機上面,完成了矢量噴管的驗證。而除了那次驗證,在2018年的珠海航展上,我國還使用殲-10B戰(zhàn)機進行了研制,而安裝了矢量發(fā)動機的殲-10B,還在航展上面進行了飛行表演。
通過這次表演,全世界都知道,中國擁有了矢量發(fā)動機技術。然而,在這種情況下,我國居然沒有將矢量發(fā)動機進行大規(guī)模列裝,對現代戰(zhàn)機進行改造,這確實有點說不過去。對于這個問題,有專家就進行了分析,據專家表示,中國的矢量發(fā)動機技術,雖然已經成熟,但是體系還不夠健全,研發(fā)出來的矢量發(fā)動機,就只有“渦扇10”一款而已。而我國的第二款矢量發(fā)動機,也就是“渦扇15”,現在就還在研究當中。
而殲-20戰(zhàn)機作為我國的最強戰(zhàn)機,肯定是要配置先進矢量發(fā)動機才行,像“渦扇10”這款,就完全無法滿足殲-20的需求。未來殲-20安裝的矢量發(fā)動機,必定是更加先進的“渦扇15”,而現在“渦扇15”,就還在研發(fā)之中。所以在這個階段,我國的先進戰(zhàn)機都處于等待之中,沒有列裝矢量發(fā)動機。
矢量發(fā)動機英文簡稱:TVC,是噴口可以向不同方向偏轉以產生不同方向的推力的一種發(fā)動機。
采用推力矢量技術的飛機,則是通過尾噴管偏轉,利用發(fā)動機產生的推力,獲得附加的控制力矩,實現飛機的姿態(tài)變化控制。其突出特點是控制力矩與發(fā)動機緊密相關,而不受飛機本身姿態(tài)的影響。
不采用推力矢量技術的飛機,發(fā)動機的噴流都是與飛機的軸線重合的,產生的推力也沿軸線向前,這種情況下發(fā)動機的推力只是用于克服飛機所受到的阻力,提供飛機加速的動力。
因此,矢量發(fā)動機可以保證在飛機作低速、大攻角機動飛行而操縱舵面幾近失效時利用推力矢量提供的額外操縱力矩來控制飛機機動。有些像撲翼機,機身不必進行飛行半徑就能達到轉向,半徑幾乎是零,大大提高了靈活性。
想想撲翼機的研制難度,他們的難度差不太多,但相對更容易一些。
比較難的,逼迫高溫高壓的燃氣轉向,其航空材料的高水平一定很棒棒的,一般材料根本就扛不住的。還有就是,飛控系統棒,推力轉向時,飛機進入了超常規(guī)的飛行,飛行員必須要隨時控制住飛機,保持飛行姿態(tài)。
會則不難難則不會[靈光一閃]
推力矢量本身并不難。運載火箭發(fā)動機都是推力矢量的。改變推力方向有很多種方案。比如V-22魚鷹就是旋轉發(fā)動機推力矢量。運載火箭也有擺動發(fā)動機的矢量控制。英國鷂式戰(zhàn)斗機的飛馬發(fā)動機也是推力矢量發(fā)動機。通過轉動噴管實現。但是飛馬發(fā)動機的噴管并不能用在尾噴口上。
F-35的尾噴口采用了分段轉噴口。原理與飛馬發(fā)動機類似。
對于航空渦輪噴氣發(fā)動機,最簡單的是F-22的F135發(fā)動機的二元噴口,可以上下左右改變推力方向。
蘇霍伊的蘇-57的117S發(fā)動機,采用尾噴管轉動。采用兩個萬向環(huán)就可以實現。
殲十發(fā)動機采用的是調節(jié)尾噴口方式。從技術難度上來說比前面的難度大。單純改變推力方向,尾噴口截面會改變,變成橢圓。為了保證截面不變,必須采用多段調節(jié)。如果采用一段式調節(jié),尾噴口偏轉角度就會受限制。
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