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pk10规律公式

图注:采用预留安装角设计的苏-35战斗机117S矢量发动机喷管

作者署名:兵工科技

我国从俄罗斯进口的第四代改进型先进战斗机苏-35已经列装空军部队,在2016年珠海航展它也曾高调亮相,媒体对它的介绍和报道可以说非常多了。但实际上,对于这款战斗机,还有一些细节上的秘密,大家并不知道。据航空兵某旅副旅长王晓东介绍,苏-35的机动能力比较强,主要原因就是它装备了矢量发动机。此外,它的矢量发动机是成33度斜角安装的,这样在纵向或者横向,它都能实现偏转的操纵。很多人可能要问了,33度斜角安装,到底是什么意思呢?这个问题涉及到的,是苏-35战斗机矢量技术的秘密。

苏-35发动机其实是“外八字”

如果你有机会接近苏-35战斗机,从它的尾部正后方看去,你就会发现,苏-35的两台117S发动机的尾喷口,看上去有点“外八字”,即两台发动机尾喷口并不是与战斗机中心轴线相平行的,而是向战斗机轴线相反的方向,各自外翻出一定的角度,形成了一个“外八字”形。

苏-35发动机尾喷口之所以呈“外八字”形布置,其实就是源自王晓东副旅长所提到的33度斜角安装,也就是说,之所以发动机尾喷口看上去有些外偏,是因为两台发动机在安装的时候,就不是平行于战斗机航向轴线的,而是预留了一定的偏转角度,这个角度有33°,我们从航空术语上,可以姑且称之为发动机尾喷口的“安装角”。安装角的角度,指的是是发动机尾喷口与战斗机航向轴线之间的夹角。

安装角的目的,是为了弥补矢量推力技术的不足

很多朋友就要更进一步追问了,苏-35的发动机,为什么在安装的时候要留一个“安装角”?为何不与战斗机轴线方向平行?

如果具体分析,我们会发现,发动机水平斜向安装,预留了33°的安装角后,会在垂直和偏航方向产生两个方向的分力,而如果选择普通的航向平行安装方式,则只有垂直方向的力,也就是说,发动机预留安装角,产生了一个多出来的偏航方向分力。

那么这个分力又有什么用呢?这就要从苏-35的矢量推力发动机技术说起了,苏-35的117S发动机,使用的是三元轴对称矢量发动机技术,即发动机尾喷口在上下和左右方向都能偏转运动,按照航空术语说,即是兼具俯仰(上下)和偏航(左右)控制能力,这是其相比F-22的二元矢量推力发动机最大的优势所在(F-22的矢量发动机不具备偏航能力),然而,117S矢量发动机在俯仰和偏航方面的机动能力并不均衡,其发动机上下偏转角度可达15°,而偏航方向左右偏转角度仅有8°,这意味着其俯仰矢量机动能力大大超过偏航机动能力。

而发动机喷管设计33°的安装角,所产生的固定水平分力,可以有效弥补117S发动机矢量喷管在偏航能力上的不足,赋予苏-35很强的偏航矢量机动能力。

而从另一角度来看,117S矢量发动机作为一种三元矢量推力发动机,虽然既可以俯仰控制也可以偏航控制,但如果要同时做到这两点——一边俯仰一边偏航,这对于发动机的控制系统和一体化飞控系统提出了极高的难度和挑战,如果再考虑到117S矢量喷管的角速度仅为60°/S,从技术角度来看,飞控系统很难实现精细、快速、复杂的俯仰和偏航复合控制。因此,发动机喷管设置安装角,能部分代替偏航矢量机动,对于简化矢量推力控制和飞控系统,起到了非常重要的作用。

此外,在俄罗斯技术人员进行的专门试验中发现,安装角所产生的偏航方向分力,在力矩上比矢量喷管的偏航偏转要大得多,起到的作用和效果也更大更显著。

结语

总体而言,俄罗斯人想出的给发动机喷管设计安装角的方案,从技术上简化了矢量推力控制方案,有效弥补了发动机矢量推力技术的不足,可以说是一种很实用的工程创新,体现了俄罗斯人在工程技术领域实事求是的作风。

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