前言:推力矢量技术,它的应用,不仅仅是一个矢量发动机,还得依靠计算机、电子技术、自动控制技术、制造技术、材料和工艺等的一体化发展。


最近研究航发和LCS真的是搜集了近乎能找到的所有资料,在这就把自己的一点心得体会和相关的理论数据所总结的一些结论来给大家简单的说一下吧。
大家可能在关于五代机的新闻里,总是三天两头的听见关于推力矢量技术的消息,但可能对它具体是个什么东西,并不是特别了解。所以,我就立足于这点,来给大家展开。其实,推力矢量技术是指发动机推力通过喷管或尾喷流的偏转产生的推力分量,来替代原飞机的操纵面或增强飞机的操纵功能,对飞机的飞行进行实时控制的一项技术。

它能够显著的提高飞机的机动性和敏捷性,大幅提升飞机的作战效能,对战斗机的隐身、减阻、减重都十分有效。
世界各国研究的矢量喷管类型很多,以控制方式分主要包括
(1):机械式、
(2):气动射流、
(3):等离子射流、
(4):合成射流等,
其中机械式矢量喷管技术已经日趋成熟。
例如,美国F-22/F119发动机采用的二元收扩式矢量喷管(2D/CD),俄罗斯苏-37/AL-31F改进型发动机采用的俯仰式轴对称矢量喷管,欧洲四国研发的EJ200发动机采用的轴对称矢量喷管等。

第10届珠海航展展示的是轴对称矢量喷管技术,具有不需要对现役飞机进行较大改装即可实现推力矢量,可最大限度的降低飞机的风险;气动负荷小;推力矢量效果明显等优点。
下面我们来简单分析我国展示的轴对称矢量喷管技术:
(1):由于轴对称矢量喷管完全保留了轴对称收扩喷管的良好气动性能,只在结构上扩大了扩张段的功能,使之即产生超音速气流,又能按飞机需要偏转气流方向。气流的偏转是在扩张段内实现的,因此气动负荷比较小。
(2):由于矢量的偏转是在喷管的出口截面实现,相对发动机的质心较远,所以新增力矩最大,因此产生的矢量作用效果明显。
(3):由于出口截面是单独控制的,因此容易获得最佳的超音速部分的气流膨胀比,有利于充分发挥轴对称矢量喷管的潜在能力。

与其他形式的矢量喷管相比,轴对称矢量喷管本身就具有重量轻的特点 珠海航展展示的轴对称矢量喷管调节液压控制系统,是通过液压系统及其传动机构控制扩张段,使尾喷流在扩张段实现360度范围内的任意方向上偏速。
扩张段由3个周向均布的矢量喷管控制装置(含A9作动筒),通过一套传动机构控制扩张调节片,使扩张段实现在最大面积比下与收敛段随动的同时,又能在360度范围内任意方向上进行偏转。

发动机(图①②) 图③用简单示意图介绍A9作动筒原理(活塞杆运动原理) 图④然后这样实现推力方向变化(中立位置) 图⑤(偏离位置)
其实,总结来说的话,应用推力矢量技术所涉及的技术是很多的,主要有尾喷流转向装置、尾喷流转向控制及其与发动机、飞机飞行控制系统、尾喷流的转向对飞机总体性能影响的预测及飞行演示等。
但是,需要重点解释的关于矢量推力发动机的性能,那就是矢量喷口发动机并不能获得额外推力,只是把经过发动机压缩和燃烧的高温高速混合气体通过可以偏转的尾喷口改变方向。
所以,理论上同样功率的发动机运用了矢量技术,还以损失一部分推力,这就提高了矢量发动机的制造门槛,那就是你需要在保证可以偏转喷口损失推力的情况下用整体更高的出力来弥补这种损失的。但,若能成熟的掌握推力矢量技术 并熟练的加以贯彻运用的话,其总体作战能力还是相当强的。
首先,采用推力矢量技术的飞机,其发动机产生的推力方向是可以改变的,除为飞行器提供前进的推力外,还可以通过改变推力的方向和大小,来获得一定的控制力矩,从而使飞行器做出预期的俯仰、偏航、滚转和减速运动。
并且,推力矢量技术的运用也有效地提高了飞机的控制效率,使飞机的气动控制面,例如垂尾和立尾可以大大缩小,从而飞机的重量可以减轻。另外,垂尾和立尾形成的角反射器也因此缩小,飞机的隐身性能也得到了改善,战术效果也有了很大的提高。

最后,经过这么多年,美、俄空军大量的飞行试验证明,利用推力矢量技术对飞行器的控制效率还是要远远高于依靠外部气动来进行操纵的飞机舵面。且前者的战术效果也有了很大的提高,确是实话。
所以,推力矢量技术的开发和研究需要尖端的航空科技,它也从客观上反映出了一个国家的综合国力,目前世界上也只有中国、美国和俄罗斯掌握了这一技术,而俄罗斯的电子技术比美国差很多,所以更需要很多的矢量发动机来弥补其综合性能的不足。F-22和Su-35就是两个装备了这一先进技术的各自代表机种。而我国现在也展开了对推力矢量技术的预先研究。最近传出的我国最新的歼-10B就是装备矢量发动机的杰出代表。

所以,它有三个方面的重大意义和看点,一个是标志着我空军的主力战斗机正在逐渐追赶世界先进水平的平级。因为能够装备矢量发动机 就意味着我们在速控和火力以及它的机动力方面已经基本形成了高度一体化的自动化控制,也标志着中国以歼-10为核心的第四代战斗机已经初步进入了世界先进行列。
二来则是也说明了我国航空工业部门在工程技术方面已经突破了所有大推力涡轮风扇发动机的技术难点,能够进行工程实现了。
第三个则是标志着我们在空气动力学方面取得了非常惊人的突破,并取得了一定的成果,相信在不远的将来,我们中国空军的飞机也能够更加全面和统一化地装备上这一先进技术翱翔蓝天,增强我国的国防实力。
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