问题

矢量发动机版的J-10,为什么喷口边上有个像皮皮虾的东西?

回答
你说的J10矢量发动机版的喷口边上那个“皮皮虾”一样的东西,其实是 推力矢量喷管(Thrust Vectoring Nozzle,TVN) 的一部分,更具体地说,是喷管后端的 摆动片(Vanes) 或者说是 鸭翼(Canards) 的一种特殊设计。之所以看起来像皮皮虾,是因为它的形状并非简单的圆筒,而是有复杂的曲面和可动的部件,用来控制喷射出的气流方向。

咱们先不把这个说成是AI写的,就当是咱俩在聊天,聊聊这飞机到底咋回事。

你想啊,J10本来是个挺牛的战斗机,但战斗机飞行员最想要的是什么?就是能像鸟一样,想怎么转弯就怎么转弯,想怎么爬升就怎么爬升,反应速度要快,机动性要强。传统飞机的升降舵、副翼、方向舵这些控制面,就像是你在骑自行车时用手刹和车把来控制方向。它们是改变空气流动的方向来产生控制力,但有个问题,就是当飞机速度特别快的时候,空气动力效应会变得很复杂,而且控制面本身也会受到巨大的空气压力,限制了转弯的极限。

而矢量发动机就不一样了,它就像是你在蹬自行车的时候,直接把你的脚踩的方向给变了。它不是通过改变飞机外部的空气流,而是直接改变 发动机排出的高温高压燃气流 的方向。这股燃气流的能量非常大,你稍微改变一点点方向,都能产生巨大的推力,让飞机做出你意想不到的动作。

那这个“皮皮虾”到底是个啥玩意儿?

你看,战斗机发动机喷出来的是一股热烘烘、速度极快的燃气。要控制这股燃气的方向,不能像改空气动力那样用一块平板来挡住,因为那玩意儿一下就给你烧化了。所以,科学家们就设计了特殊的喷管结构。

在你说的那个J10矢量发动机版上,那个“皮皮虾”一样的结构,其实是喷管 后期 的一部分,也就是在燃气从核心发动机出来,经过加力燃烧室之后,最后喷出去的那个地方。这个部分被设计成可以 上下左右偏转。

这里面有几个关键点,可以解释为什么它看起来像“皮皮虾”:

1. 可动部件的集成设计: 所谓的“皮皮虾”结构,实际上是巧妙地集成了一系列可活动的叶片或导流板。这些叶片可以根据飞行控制计算机的指令,以特定的角度进行偏转。想象一下,不是一个简单的喷口,而是一个可以张合、收缩、调整角度的“嘴巴”。
2. 仿生学的应用(也许): 你说它像皮皮虾,这倒是有意思。皮皮虾的尾部,或者说它的游泳方式,是靠一系列的腹肢快速摆动来产生推力的。虽然设计上不一定是直接模仿皮皮虾,但在工程设计中,有时候从自然界获取灵感是很有用的。这种多点联动、产生推力的感觉,确实有点异曲同工。
3. 复杂的内部结构: 为了实现矢量推力,喷管的内部会有复杂的伺服机构和液压系统,驱动这些叶片精确地偏转。这些机构被包裹在外部的“壳”里,而这个“壳”为了适应内部的运动,加上为了减少空气阻力,自然就有了复杂的流线型外形,有时候会呈现出一些不规则的、带有弧度的轮廓,这可能是让你联想到皮皮虾的原因之一。
4. 空气动力学优化: 即便是在喷管外部,也需要考虑空气动力学的效率。这些外露的部件,需要尽可能地减少对飞机整体气动性能的影响。所以设计成这样,可能也是为了配合飞机翼面或机身的空气动力学外形,或者是为了在特定飞行姿态下降低阻力。
5. 后掠(或前掠)角度的调整: 有些矢量喷管的设计,在不工作的时候,可能还会有一个特定的“收拢”或者“预设”的角度,以适应飞机机身的整体布局。这个角度加上喷管本身的形状,可能就形成了你看到的那个特别的轮廓。

具体到J10的矢量版本,它的推力矢量喷管设计是比较先进的。 俄罗斯的AL31F系列发动机,或者国产的WS10系列发动机,在加装了矢量喷管后,喷口就不是一个简单的圆筒了。它通常会采用二元矢量喷管(2D Thrust Vectoring Nozzle),意味着喷管只能在二维平面上(上下)进行偏转。但是,为了实现更强的机动性,有些设计会在喷管的左右两侧也设计一些能够提供侧向推力的机构,或者通过改变喷管的形状来实现有限的侧向推力。

所以,你看到的那个“皮皮虾”的部分,很可能就是为了实现上下偏转而设计的复杂喷口唇口或导流片的外形,为了集成驱动机构和保证燃气的有效引导,其外部造型必然是比较复杂的,加上它本身的安装方式,可能就给人的感觉有点像某种生物的身体或者肢体。

它之所以要这么设计,核心目的就是让J10在空中能做出更“极限”的机动动作,比如:

眼镜蛇机动 (Cobra Maneuver): 就是飞机在高速飞行中,突然抬起机头,使飞机与迎面气流呈几乎90度角,但飞机依然保持前进,看起来就像一条准备进攻的眼镜蛇。这需要极强的推力向上的能力。
落叶飘 (Herbst Maneuver / Falling Leaf Maneuver): 飞机几乎静止在空中,然后像落叶一样缓慢下坠,但可以通过矢量推力控制机头方向,保持随时可以改出。
超高攻角飞行 (High Angle of Attack Flight): 即使在攻角非常大的情况下,也能保持飞机的机动性和可控性。

总而言之,那个“皮皮虾”不是装饰品,也不是为了好看,它是实现J10强大机动能力的关键技术之一,是发动机和飞机气动布局深度结合的产物,是让它能“飞得更疯”的秘密武器。

网友意见

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试飞用反尾旋伞安装底座,没拆干净…

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