美俄五代機尾噴管各有千秋，究竟誰的設計更加優秀

F-22和蘇-57作為美俄兩國研發的第五代戰機，均有超機動能力，但實現超機動的方案卻有所不同。一個巨大區別就是尾噴管設計，F-22採取的是矩形尾噴管，而蘇-57採取的圓形尾噴管，用飛機設計專業學術語言描述則是前者為二元矢量噴管，後者為軸對稱矢量噴管，那麼哪種噴管更好一些呢？

軸對稱噴管按照運動機構劃分可歸結為兩類：一是噴管整體偏轉的萬向接頭式，這種噴管就是蘇-57採取的方案，俄羅斯在蘇-37上率先試驗成功後開始運用於五代機計劃。另外一類是噴管擴散偏轉式，這種噴管在F-100戰機上被使用。總體來說，整體偏轉式矢量噴管結構變更比較少，但在全方位做矢量機動時需要的空間比較大，而與之相比，噴管擴散段偏轉式所需要的運動空間較少，但機構相對較為複雜。

而二維矢量噴管可分為三類：只有內膨脹的二維收斂——擴散（就是噴管管道直徑先變小在變大）噴管；單膨脹板式二維矢量噴管；塞式二維噴管。其中第一種二維收斂——擴散式噴管就是F-22上所用的噴管。

兩種噴管的綜合評價可歸結如下：

二維矢量噴管因構造為矩形，而航空發動機整體為圓形，因此必須要有一個過渡帶，這使得噴管向機身外延長較大，在空氣中的浸潤面積增大，摩擦和空氣冷卻會造成推力損失，數值大約為軸對稱噴管的1.5倍。

二維噴管和軸對稱噴管都會產生漏氣現象，但漏氣損失相當，均為最大推力的1%左右。航空發動機噴管工作時一般都會產生過高現象，如不冷卻，可能導致材料變形，蠕變，必須採取冷卻措施，一般使用高壓冷氣，而二維噴管相對來說需要的冷氣更多，約為軸對稱矢量噴管的2倍左右。此外，二維噴管的重量也會因為構造較多而增加，一般是軸對稱噴管的1.5倍。

但二維噴管也尤其優勢所在：一是二維矢量噴管的推力矢量結構比較簡單，比較容易實現反推力，這在超機動中會起到一定的作用。二是二維矢量噴管有利於實現後機身和噴管一體化設計，實現平滑過渡。

三是二維矢量噴管的有效推力在不開加力的情況下，在飛行速度位於亞音速時，與軸對稱噴管相當。但隨著速度的增加，特別是超音速狀態下，二維矢量噴管的有效推力要比軸對稱噴管低1%到3%左右。一般噴管選型時並無一個硬性規定，必須從飛機的總體布局、控制、性能要求和結構重量。工藝程度幾個方面選擇。

所以說綜合來看，蘇-57的軸對稱矢量噴管就能使其機動性超越F-22。當然，這是在F-119發動機和SaturnAL-41F1單台推力在一個水平的前提下。

二維矢量噴管的設計和使用較軸對稱噴管更為複雜，這是因為二維噴管的寬度和高度之比會影響隱身性能和推力性能，也影響整個發動機的全重，而軸對稱噴管則不存在這一問題。二維噴管的擴散調節板切角會對推力產生一定的影響，但損失較小，可以有效利用這種特性減少調節板的冷卻面積和結構重量，但軸對稱噴管則完全不存在這一問題。那麼為何F-22非要採取這種技術複雜卻又影響機動性的設計呢？答案也很簡單，為了隱身。

軸對稱噴管完全將發動機渦輪暴露在敵人雷達波照射之下，會形成一個超強的周期性RCS輻射源，令後部隱身能力幾乎等於大型飛機，更談不上隱身了。而二維噴管則利用矩形設計中的擴散調節板遮擋了大多數渦輪，雷達波無法形成直射，因為後部隱身就會較好一些，如再使用塗敷隱身塗層、S型發動機噴管等措施，能讓後部實現完全隱身。此外，由於二維噴管有利於實現機身噴管一體化設計，進而讓機身和噴管之間的縫隙減少，過渡平滑，對於減少飛機整體RCS也是大有裨益。

飛機的隱身還包括紅外隱身，該隱身的控制關鍵在溫度，軸對稱矢量噴管直接將高溫氣體噴射出去，由於在空氣中的浸潤面積較小，冷卻難度較大。而二維矢量噴管在空氣中的浸潤面積大，二維結構將高溫氣體與空氣接觸的面積增大，冷卻難度較小。

綜上所述，蘇-57和F-22採取了不同的設計思路，蘇-57就是一貫的俄制超機動，一切設計圍繞該目標，變態到任何人都不可能超越。而F-22則強調隱身，航電，超機動只是預備手段。

全文完，謝謝閱讀。

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