首席试飞员实锤歼-20二元矢量尾喷,预示舰载机也会有大动作?

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近期歼-20的首席试飞员接受央视记者采访,其有关歼-20未来发展趋势的采访内容受到广泛关注,值得注意的是,试飞员不但表示未来歼-20将安装矢量推力发动机,更直白地说歼-20将装备二元矢量发动机。


首席试飞员实锤歼-20二元矢量尾喷,预示舰载机也会有大动作?


对国产矢量发动机感兴趣的军迷一定还记得,当年在珠海航展上歼-10B表演完“眼镜蛇”和“落叶飘”等机动动作后,歼-20的总设计师杨伟曾明确表示歼-20今后不排除也安装矢量发动机的可能性。不过这次试飞员所说将安装二元矢量的信息仍然让网友们颇感意外。其中原因大概是歼-10B的超机动表演结束后,媒体曾铺天盖地地介绍三元矢量尾喷如何领先F-22的二元矢量尾喷,暗示未来歼-20将使用和歼-10B一样的三元矢量技术。那为什么试飞员这次却表示要安装落后了“半代”的二元矢量呢?


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还是要从二元矢量和三元矢量的区别说起。


我们知道美国在当年为F-22安装二元矢量发动机的同时其实也做过三元矢量的装机实验,并取得不错的结果。F-16 MATV验证机上就曾安装三元矢量喷管,欧洲“台风”也试验过轴对称三元矢量发动机。


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图:安装三元矢量尾喷的F-16 MATV验证机


但美国最终还是决定在F-22战斗机上安装二元矢量发动机(尾喷),原因无非有二:一是发动机推力足够大。二元尾喷由于先天的设计原因,对发动机推力损失比三元尾喷更多。根据美国研究机构公开发布的信息,这个损失大概在总推力的百分之一到四之间。不过由于F-22安装的两台F119发动机推力足够大,这点损失是可以忽略的。第二个原因自然是为了隐身,二元矢量比三元矢量先天更具有隐身优势——无论对雷达信号还是红外特征的隐身能力都是超过三元矢量的。

因此综合说,F-22是牺牲了一部分本来就富裕的推力,进一步追求独有的隐身能力(在当年)。


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而歼-10、歼-20在国产发动机仍不太给力的情况下,设计师对推力的损失只能斤斤计较,因此选择了对推力损失更小的三元矢量发动机。在隐身方面,歼-20采用了四代机里特有的“腹鳍”遮挡住发动机尾喷,同时又增加了飞行稳定性,也算是一种土洋结合、一举两得的变通办法。


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但在未来国产涡扇15“峨眉”大推力发动机靠谱后,歼-20将一样面临和当年F-22“向左走、向右走”的问题:是更看重推力还是更倾向隐身。因此选择安装二元矢量并取消腹鳍,也就是看轻一部分推力,追求更进一步的隐身能力是可能的。


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图:二元矢量歼-20想象图


至于歼-20安装二元矢量后机动性会不会弱于三元矢量的问题,应该不用太过担心:以歼-20如此复杂的气动布局,即使只安装二元矢量及取消掉腹鳍,其机动性仍然会强到爆表。而设计于上世纪80年代,采用传统气动布局的F-22这方面是无法与气动上拥有后发优势、同样安装上大推力涡扇发动机的歼-20媲美的。


此外,二元矢量尾喷技术还有一个不太为人注意的用处:它可以明显提升舰载机着舰的安全性。我们知道舰载机着舰时的总原则要求低速度大升力,但这个低速度也不能过低——一方面要保证着舰失败后随时复飞的存量速度,另一方面就和现代战斗机如何控制俯仰高度的原理有关了——全靠水平尾翼。


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舰载机着舰的一大难题就是对高度的控制,如果过高挂不住拦阻索,过低容易撞上舰艉导致机毁人亡,而这个高度的波动范围就在几米之间,因此能否对这个高度差进行精确控制就决定了着舰的成功率。


目前各国服役的舰载机对这个上下高度差的精确控制除美国外还是靠飞行员手动,美国则正在研发计算机自动控制系统,但仍不成熟。但无论哪种操作方式,对高度上下微调的控制落实在飞机上全靠水平尾翼。


稍懂点气动知识的网友都知道,水平尾翼如能发挥作用是需要飞机有一定速度的,因此舰载机着舰需要的最低速度正是由此而来——如果速度过低,水平尾翼对飞行俯仰角的控制作用就降低,飞行员或自动控制系统无法操作飞机对高度进行足够调整。


首席试飞员实锤歼-20二元矢量尾喷,预示舰载机也会有大动作?

图:水平尾翼也称升降舵,主要作用就是控制飞机起飞、降落时的上仰和下俯的


换句话说,如果飞机有另一套可有效控制俯仰角装置的话,舰载机的着舰速度是可以进一步降低的。根据专业测算,目前着舰的200多公里每小时的着舰速度可以降低到100多公里每小时——一样可以安全着舰并保证再次复飞的起步速度。


二元矢量尾喷就提供了这样一个可能。


如果说水平尾翼对飞机俯仰角的控制是被动控制,那么矢量尾喷当然是主动控制,而且效果更好。此外,由于舰载机着舰时对左右方向的控制难度不大,主要难度是集中在高度控制上,因此未来国产舰载机若采用矢量尾喷技术来提高着舰的成功率,只需要二元矢量足以了。


我们知道随着003航母下水服役时间的临近,未来国产航母批量下饺子的阶段不远了。而在这种背景下海军最迫切的需要是大批舰载机飞行员。而在飞行员训练方面技术上最大的难题就是着舰。着舰的难度又是和着舰速度成正比的——速度越低难度越低,反之亦然。因此,如果能有一种技术手段来大幅降低未来国产舰载机的着舰速度,必然降低飞行员训练的难度,从而为短时间培养更多飞行员创造有利条件。


因此,有理由推测此次歼-20试飞员披露的信息不光特指未来的歼-20战机,也是为下一代国产舰载机做技术储备。


当然,不排除未来二元矢量版歼-20直接上舰的可能。


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不用问一大批歼-31党们这时应该不高兴了,不过谁也没说歼-31不能上二元矢量不是?


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