全世界唯一實現雷達紅外雙隱身的五代機 卻被美國最早淘汰
目前世界四大隱身戰鬥機中,無論是F-22、F-35、殲-20,還是蘇-57,均未過多考慮尾噴管的紅外隱身問題。
這些戰鬥機中尾噴管設計最科幻的是F-22,其矩形二元矢量收斂-擴張噴管堪稱隱身戰鬥機尾噴管的一個經典設計。但是就連這種尾噴管也沒有加入紅外隱身設計,僅僅依靠扁平噴流更大的摻混面積來降低噴流核心流溫度。
F-35、殲-20、蘇-57使用的鋸齒圓形尾噴管則依靠後緣鋸齒來產生渦流,加速噴流與冷空氣的摻混。無論是哪種設計,都不能大幅降低尾噴管噴流的紅外輻射,使隱身戰鬥機仍然是紅外製導空空導彈引導頭眼中的醒目目標。
在先進戰術戰鬥機(ATF)項目中落敗的YF-23「黑寡婦II」是世界上第一種採用主動冷卻尾噴管技術的隱身戰鬥機,是迄今唯一一種雷達和紅外雙隱身的戰鬥機。
諾斯羅普在研製該機時非常注重後機身的熱管理,為此不惜取消推力矢量噴管。YF-23採用單膨脹斜坡噴管,位於後機身上方很靠前的位置。噴管頂部是一個可動折板,底部是彎曲的固定斜坡。發動機排氣通過後機身的長長的「隧道」或「壕溝」排出,用於冷卻發動機排氣,降低紅外輻射。
之前人們普遍以為這些噴流溝槽表面貼的「瓷磚」狀物體只是耐熱材料,但最近解密的材料顯示「瓷磚」另有玄機。
噴流溝槽中的「瓷磚」實際上是5×5英寸(12.7×12.7厘米)的正方形鈦合金層板瓦片,在溝槽底部以直角矩陣鋪設,在側壁鋪設使與向下傾斜的頂部邊緣對齊,後緣「瓷磚」以45度斜角鋪設。
鈦合金層板採用蒸發冷卻設計,用於冷卻發動機噴流並避免機尾的碳纖維結構過熱受損。在機尾冷卻液槽中通過發動機涵道冷空氣冷卻的冷卻液通過3根管道流入噴流溝槽,側壁和底部各一根。通過密集的毛細管道,冷卻液能流過每一片鈦合金層板,但其具體設計至今仍在保密中。
冷卻液在流過鈦合金層板的過程中吸收熱量,從液體變成氣體,利用流體沸騰時的汽化潛熱帶走大量熱量,原理與現代計算機使用的CPU熱管散熱器一樣,具有很高的吸熱效率。受熱後的氣體則通過溝槽最後段下方的一系列小孔排出。目前還不知道受熱後的氣體是直接排到大氣中,還是迴流到冷卻液槽中的熱交換器,在冷卻後重新變成液體,參與下一個吸熱循環。考慮到冷卻液槽的容積限制,很可能是後者。
通過蒸發冷卻主動散熱技術,YF-23最大限度地降低了機身後下方的紅外輻射特徵,至今這種技術仍沒被其他隱身戰鬥機採用。


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