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為何這麼多超音速軍用飛機都用這種設計?直到F-22再革新

世界上許多著名超音速軍用飛機紛紛採用斜切式進氣口,這種進氣口有個鮮明的特點,那就是上唇前伸,側面邊緣呈斜切狀,在氣動上被歸位一種二元四波系進氣口。

這種進氣口在超音速飛行中能在上唇和下唇間的壓縮斜板上產生4道激波對超音速進氣進行減速,同時進氣口內有複雜的調節裝置能根據速度調節進氣口截面積,這種進氣口具有很好的超音速性能。圖為F-14雄貓的斜切進氣口。

A-5「民團團員」是首批採用斜切進氣口的超音速飛機之一,這種進氣口不僅能調節喉道面積,還能通過水平壓縮斜板產生的斜激波使超音速氣流在到達發動機壓氣機之前減速到亞音速。

米格-25也採用了斜切進氣口,此外該機的進氣道內有一個淋浴頭一樣的噴水裝置,向吸進的氣流噴洒水和乙醇的混合溶液,來增加發動機推力,這就是「噴水加力」。

圖-22M3與之前的M2型相比,主要的改進有:改裝了推力更大的發動機、重新設計了斜切進氣口和尾部噴管,有效地提高了推重比;重新設計了彈艙,加大了載彈量;大大改善了電子設備。該型飛機已經可以稱得上是真正的超音速戰略轟炸機了。

蘇霍伊的三馬赫戰略轟炸機T-4的進氣口,就是兩個橫置的斜切進氣口背靠背挨在一起,形成了機腹進氣布局。

當然,T-4進氣口應該是借鑒了XB-70的設計。XB-70具兩個大方箱型進氣口,尺寸巨大,可供一般人直腰走進,每一進氣道可供給三具發動機所需的空氣,而進氣道內有可變壁式,旁通門,以控制其進氣壓力與溫度,六具發動機並排安裝在機尾及飛機中心線兩側。

協和超音速客機也採用了典型的斜切進氣口,唇口有電加熱除冰裝置,在入口喉部上方有可變坡道,底部有輔助進出氣門。

在協和研製的年代,斜切進氣口幾乎成為了超音速飛機的標配。

圖-144也採用了類似的進氣口解決方案,4台發動機集中安裝在機腹後下方,每兩台共用一個矩形斜切進氣口。

F-14的設計師曾說該機的矩形斜切進氣口也很有講究。「我們知道渦扇發動機只能吞進亞音速氣流,否則就要失速,那麼如何對超音速氣流進行減速呢?我們設計出了一種內部帶可動斜坡的斜切進氣口,超音速時液壓機構把斜坡下推,進氣口上唇和斜坡上產生的4道斜激波就能把氣流減速到亞音速,然後再進入發動機低壓壓縮機,而這都是由電腦自動控制的」。

「對於F-111B項目遺留下來的TF30發動機來說,進氣道的氣流必須相當平滑,這種發動機對氣流擾動和油門快速變化很敏感。我們的進氣口兼顧大馬赫數氣流減速和高機動時的氣流平滑,我們完成了這個挑戰。」

F-15機身兩側安裝有平直的進氣道,帶二元壓縮進氣口。進氣口稍稍遠離前機身以避免吸入附面層,從而省略了複雜的附面層隔板設計。進氣口前緣斜切,在大迎角時可獲得充足的進氣量。進氣口底部有鉸鏈可在飛行中向下偏轉以改變進氣口面積,進氣口下壁板的迎角可從4 度到-11度之間調節。在飛行中大氣數據計算機自動控制進氣口的偏轉,以保證發動機獲得正確的進氣量,除此之外進氣口內部安裝有可動斜板可控制進氣量。

進氣口的另外一個功能是提供額外的操控能力,在某種意義上類似於鴨翼的作用,在超音速狀態下,進氣口能提供相當於平尾三分之一的配平力矩。這就是以色列F-15在撞掉一側機翼後為什麼還能降落的原因。

蘇-27「側衛」和米格-29「支點」家族也採用斜切進氣口設計,蘇-27的進氣口有防異物網狀柵欄,用於在起降時防止吸入異物。

米格-29作為前線戰鬥機,進氣口在起降時可以被一個蓋板完全堵住,此時發動機從邊條上方的百葉窗進氣。

隨著進氣口技術的發展,斜切進氣口現在已經被雙斜切的加萊特進氣口取代,後者取消了可調結構,隱身性能更好,重量更輕。


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