軍工科普：“戰(zhàn)鷹”如何進行“呼吸”

上圖：蘇-35戰(zhàn)機裝配兩側(cè)進氣道與矢量尾噴管。資料照片

“戰(zhàn)鷹”如何進行“呼吸”

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

戰(zhàn)機要想“呼吸順暢”，進氣道和尾噴管的設(shè)計十分關(guān)鍵。早期噴氣式戰(zhàn)機空氣吸入量有限，科研人員在設(shè)計進氣道時，選擇的是結(jié)構(gòu)簡單、空間利用率高的機首進氣方式。

20世紀(jì)60年代開始，機載雷達得到普遍運用，超視距作戰(zhàn)成為空戰(zhàn)主流?？蒲腥藛T發(fā)現(xiàn)，大孔徑雷達只有安裝在機首才能充分發(fā)揮作用，給雷達“騰地方”成為他們亟需解決的難題。歷經(jīng)10余年發(fā)展，雷達整流罩將機首進氣道位置取代，科研人員根據(jù)戰(zhàn)機的基本設(shè)計要求，將進氣道位置轉(zhuǎn)移至機翼、機腹、機背等位置，提升了戰(zhàn)機機動性。

隨著超音速戰(zhàn)機誕生，對空氣吸入量提出了更高要求，科研人員開始攻克一項新的技術(shù)難題——如何保證戰(zhàn)機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問號。科研人員研制出可調(diào)式進氣道，對吸入氣流進行控制，使戰(zhàn)機在超音速和亞音速條件下均能“吸氣順暢”。在設(shè)計尾噴管時，他們充分考慮噴氣量對戰(zhàn)機飛行速度的影響，采用類似“電吹風(fēng)”的收斂型管道對高壓燃氣進行加速。

然而，面對高性能發(fā)動機時，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)動機推力損失近20%。

為此，科研人員研制出“收斂-擴張”尾噴管，對氣體進行進一步壓縮，提升戰(zhàn)機“呼氣量”。

近年來，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)噴管擴張比，還能根據(jù)戰(zhàn)機機動性需要旋轉(zhuǎn)尾噴管產(chǎn)生不同方向的加速度，英國“鷂”式戰(zhàn)機、美國F-35B都裝備了矢量尾噴管，可以實現(xiàn)短距起降功能。