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隐身飞机的进气道

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F-22 和 F-117、B-2 不一样,不光要求隐身,更要求机动性和超音速巡航性能。

F-22 不光采用了弯曲的进气道(但弯曲程度不及 B-2),

还采用了介于机侧和翼下进气口之间的所谓 Caret 进气口。

这个 Caret 进气口不光在水平和垂直方向同时向后斜切一刀,还将矩形的进气道截面扭转成斜菱形的,避免了侧面的直立平面。

Caret 进气口在垂直方向的向后斜切一刀可以和 F-15 的楔形进气口相比,在大迎角时具有将迎风气流兜住的作用,有利于发动机稳定供气。

在水平方向向后斜切一刀则避免了唇部和前进方向成直角。

然而,这样复合地斜切,加上进气道侧面和菱形机头的折边相当于边条,对进气口的气流场设计和整个飞机的气动设计要求很高,弄不好要弄巧成拙。

(F-22的Caret 进气口和机身之间有明显的空隙,这就是分离边界层的地方)
Caret 进气口整个侧悬于机身,和机身的空隙正好作为边界层的泄流道,在机翼上表面开口泄放。

(进气口后上方紧靠机身的开口就是泄放边界层的地方)
取消的 A-12 攻击机的进气口也属于 Caret 进气口,当然 A-12 没有超巡的要求。

(对比 F-15 的楔形进气口,F-22 的进气口的斜切一刀有异曲同工之妙)


1楼2015-05-03 21:01回复
    YF-23 的设计要求和 F-22 一样,但更强调隐身和超巡。

    (红圈就是YF-23战斗机边界层吸入和泄放的地方)
    YF-23 采用翼下进气口和向上的弯曲进气道。翼下进气口和机身下截面的形状是吻合的,也是梯形,但摈弃了边界层分离板,而是别出心裁地在进气口前的机翼下表面开了很多小孔,用于吸走边界层,然后向机翼上表面泄放。机翼上表面气压低于下表面,这是机翼产生升力的道理。YF-23 巧妙地利用了这个原理,通过孔道将边界层从发动机进气气流中吸除,抽吸到上表面,解决了边界层分离的问题。

    (黄色那块就是YF-23的边界层吸收装置)
    不过不知道长期在恶劣环境使用时,会不会这样有孔道堵塞的问题。边界层分离板的结构彻底消失,消除了一大导致强反射的前向孔穴。从这一点上说,YF-23 的进气口隐身设计比 F-22 的 Caret 进气口还要先进。翼下进气口还在气动上保证了发动机在大迎角下的稳定供气,这一点和苏-27 是一样的。

    (从正面看,进气口前的机翼下表面是平整的,除了现在被涂没的洞孔外)

    (拆除发动机的 YF-23 反而可以看见弯曲进气道的情况)


    2楼2015-05-03 21:02
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      F-22 代价之高昂,连财大气粗的美国都感到承受不起,于是作为高低搭配中低端的 F-35 应运而生。F-35 的隐身和机动性要求都比 F-22 放松不少,超巡要求索性放弃,所以飞机的设计也相应简单。

      F-35 采用了先进的 DSI 进气口(意为无分离板超音速进气口,Diverterless Supersonic Intake),巧妙地采用一个复杂形状的鼓包,将边界层的呆滞气流层从中间一剖为二,引向进气口两侧的边角泄放,而不影响主要的“干净”气流层稳定地进入发动机。

      (F-35 的机侧进气口有一个很有特征的鼓包,这就是 DSI)

      (这是计算流体力学对 DSI 的仿真)
      这样,DSI 避免了边界层分离板,避免了前向隐身的一大隐患。机侧进气和单发也自然地保证了 Y 形弯曲进气道的要求。DSI 进气口在进气口的局部设计比较复杂,但对整机的影响没有 Caret 进气口或 YF-23 那样的吸气式边界层分离来得大。但 DSI 据说最优范围较窄,不适合兼顾超巡和高机动的要求。


      3楼2015-05-03 21:02
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        F-117 那样的雷达屏蔽格栅比较简单,用于低性能飞机比较合适。

        B-2 的翼上进气口的隐身最好,尤其对地面防空雷达,但不适于高性能的战斗机,拉大迎角机动时,进气稳定性很难保证。

        F-35 的 DSI 用于对已经大体定型的飞机的隐身修形比较好,枭龙 04 就采用了 DSI。


        DSI 当然也可以用于新飞机。X-32 的雷达屏障也是一样,但对发动机性能有所损失。机头进气也恐怕对不需要座舱的无人机和巡航导弹更合适,这样可以缩短机头进气口 到发动机的距离。F-22 的 Caret 进气口适合于高机动和超巡,在性能上超过 DSI,更是遥遥领先于雷达屏障。
        但 YF-23 的吸气式边界层分离最为先进。

        就是不知道能不能将吸气式去除边界层和辅助进气结合起来,飞机上的发电机、空调系统有独立的进气口,如果和吸气式去除边界层结合起来...


        5楼2015-05-03 21:02
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          而歼20的DSI进气道主要有5个优点;
          1:没有附面层隔离装置。
          2::对进气道内部附面层吸除装置的依赖性低。
          (以上两点为歼20忽略了很多排气孔,而排气孔会损害飞机的隐身性能,所以又必须额外增加重量给排气孔做隐身修形。)
          3:对放气门的依赖性同样很低。
          (放气门本身就相当程度地增加了结构重量,而诸如锯齿之类的隐身修形更是给结构重量雪上加霜。)
          4:超音速总压恢复能力好!
          (J-20的DSI进气道比 J-10B 的 DSI 更强调高速性能,又是在 J-10B 之后开发出来的更新的 DSI,在超音速总压恢复上应该不比 J-10B 的 DSI 差。而 J-10B 早期未完善的 DSI 在 1.8 倍音速时的总压恢复系数至少是 0.91。)
          5:亚/跨音速时发动机工作的气流非常平稳。

          (歼20 S进气道


          6楼2015-05-03 21:03
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            要是能弄个真家伙来解剖下就好了


            IP属地:江苏来自iPhone客户端7楼2015-05-04 11:41
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