为什么我们的矢量发动机不用J11那种双发战机而是用了J10B这种单发战机?

我国在歼-10B战斗机上测试了第一款矢量发动机,改进后的歼-10B战斗机被称为歼-10B TVC型战斗机,他使用了一台轴对称三维矢量发动机。一般而言,测试发动机的战机都是双发战斗机,但是我国过去毫无经验的矢量发动机测试却在单发战斗机歼-10B上进行,这是为什么呢?

图为歼-10B TVC矢量发动机研制机。

歼-10B TVC战机测试矢量发动机,主要有2个原因。首先第一个原因是单发矢量更好控制。单发矢量发动机不需要考虑两个发动机之间的矢量配合,以及细微的调整,只需要控制好一台发动机的动力偏向,就能实现整个战斗机矢量控制的统一。发动机好控制,那么飞控的编写也就相对容易,响应速度更快,改造难度较小,也更容易取得研究成果。

图为在珠海航展进行复杂机动飞行表演的歼-10B TVC战斗机。

如果使用双发矢量,那么就必须要考虑到两台矢量发动机的配合问题,比如发动机的矢量差动。双发矢量战斗机经常会让发动机尾喷出现差动,比如可以通过一个向上、一个向下的偏转实现更快的滚转速率,在战斗机进行机头指向的快速改变时,也可以让发动机朝不同方向改变推力,方便飞机转弯、爬升。要实现两台矢量发动机的精确配合控制,需要给飞机研发复杂的姿态控制系统,用计算机快速计算飞机所需的矢量控制,协调两台发动机的偏向,这个难度比单发控制要大的多,飞控的编写也更困难。

图为歼-16战斗机,他是我国最新研发的第四代半重型战斗机。

其次,歼-10B TVC战机是我国第一种国际标准的四代半战斗机,早在歼-10A战斗机刚刚研发成功之时,他就使用了当时世界上非常先进的三轴四余度数字式电传飞行控制系统,现在的歼-10B飞控系统已经更加先进,可是实现发动机全权限数字化控制(FADEC)技术,并且由此实现了战机的飞火推一体化操控,因此歼-10B战机测试矢量发动机没有重新改变整个飞控系统的必要,直接稍作修改就可以适应,而且能够非常灵敏的控制矢量发动机,体现出很好的效果。

图为歼-16重型战斗机。

最后,我国除了歼-10系列战斗机是从技战术指标提出,到最终开发成功走完研发全程之外,没有其他四代机是走完全程研发成功的,即便我国可以100%的国产歼-11B和歼-16等第四代半战斗机,但是这些战机也都是在俄制战机基础上改进而来,在我国并不能完全吃透其气动设计的情况下,如果贸然进行矢量改进,将会冒着较大的风险,只有在自己完全了解的战机上进行测试,才是最安全可靠的。

上图为F-22A战斗机的二维矢量尾喷动作画面,下图为无矢量发动机的歼-20战斗机,歼-20目前最大的短板就在发动机了。

当然,我国也不可能再歼-20战斗机上进行矢量发动机的测试,毕竟歼-20刚刚研发成功,已经进入小批量产,如果此时再次更换发动机,会极大的拖延我国五代战机的服役进程,不能够快速形成规模优势,因此在歼-10B战机上进行矢量发动机测试,现在看来也是最合理的选择了。

为什么我们的矢量发动机不用J11那种双发战机而是用了J10B这种单发战机?

歼-11的飞控不是自己写的,而歼-10B的飞控已经相当完善

从风险性来考虑,双发战斗机的歼-11显然要比单发战斗机的歼-10B更适合作为发动机方面的试验平台。万一发生故障,双发战斗机还有一台发动机可以用,而单发战斗机只能GG,飞机摔下来后,找残骸分析失败原因都不方便。

问题在于矢量发动机的控制律必须要跟飞机的飞控系统结合起来,由机载计算机根据飞行员做出的动作指令,分解出控制信号来自动控制矢量喷管进行方向调整,总不能让飞行员一边飞飞机,一边还自己手动控制调整吧。而不在歼-11上试验,原因就是歼-11的飞控不是自己的,我们还没弄清楚,暴力硬上风险反而可能更大。

歼-11来源于俄罗斯授权生产的苏-27SMK,该型战斗机的飞控系统是模拟飞控信号,歼-11A型的飞控系统部件都是俄罗斯原装进口组装上去的。苏霍伊公司并没有向我们提供过苏-27飞控的控制律资料,是沈霍伊自己根据逆向分析原装飞控设备输出信号的强弱,进行逆向仿制复原的。之后沈霍伊和西安飞控所合作,再将自己仿制的模拟飞控系统,重新编译成数字化飞控。

这种方式存在相当大的隐患,我们最多只是复原了其飞控代码控制律,并不清楚这些代码为什么要这么写。这跟飞机的气动原理、结构强度等分不开,在没有掌握原始数据情况下,很难彻底掌握。当初沈霍伊很想把新弄的数字化飞控用在歼-11B上,但是空军为了保险起见没有采纳,使用国产化的模拟飞控。结果证明相当正确,使用数字飞控的歼-11BS和歼-15都发生过多起飞控故障事故,甚至还有数起机毁人亡的悲剧。2016年一架歼-15进行陆基训练时,战机失控剧烈上仰长达26秒,导致机毁人亡的悲剧。央视后来《军事纪实》报道中,播出座舱警告语音,“17 电传故障;17 电传故障……”差不多公开处刑了飞控问题。

所以我们只是学会了抄题,并没有弄清楚这题目到底怎么解?只是知道了答案,并没有弄清楚这答案的计算公式是到底是怎么样的。而要在上面再加上矢量发动机,那么需要在飞控代码编写时,再加一则计算,再加上一个变量。

相比较下,作为亲儿子的歼-10,他的飞控完全是我们自己编写的,所有原始试飞数据都掌握的清清楚楚。歼-10的飞控系统也相当先进,歼-10A一上来就已经是三轴四度余数字化飞控系统,歼-10B更是亚洲第一款完成了“飞(控)火(控)推(力控制)一体化”设计的战斗机,飞控系统与火控、发动机推力控制高度交联融合在一起。基础已经相当良好,飞控修改的风险和难度要比歼-11好的多。

而另一方面来看,歼-10B-TVC还只是个矢量验证机,其最终目的应该还是要给歼-20配上矢量喷管。而歼-10整体上跟歼-20一样属于鸭翼三角翼的气动布局,相比较下其模拟使用环境更接近歼-20,从测试角度来看要比常规布局的歼-11更好,更有借鉴参考价值。

为什么我们的矢量发动机不用J11那种双发战机而是用了J10B这种单发战机?

J10B的推力矢量验证机是一款验证机,主要为了验证推力矢量技术,这项技术远不只是让喷口偏折这么简单,由此带来的飞行力学上的控制问题非常复杂,J10的飞行力学特性我们比J11要更加清楚,所以从歼10开始试验更加稳妥,另外,我个人认为双发相比单发推力矢量会遇到更多的问题,举一个最简单的例子,单发推力矢量不需要考虑双发喷口偏转不同步或者方向不同这个问题,但是双发的就需要考虑。任何问题都是从简单到困难,所以从单发开始试验。

为什么我们的矢量发动机不用J11那种双发战机而是用了J10B这种单发战机?

小挖客说:其实搞矢量发动机,最初基本都是单发搞起的,特别是J10B装备的轴对称全向矢量(二元喷只能俯仰)型,因为单发的控制律相对简单一些。双发矢量差动(有动图,简单理解为转动不一致吧)得到好处更多,但饭得一口一口吃。

全向矢量推力

现在目测歼10B测试的是圆型的轴对称矢量喷口,如上图注意喷口明显的偏转,这种喷口可以让推力向各个方向偏转,不仅仅只是象F-22那样俯仰,获得的好处当然会多,但难度相对来说也是更大——原本的飞控系统的限制要放开很多,控制律的改动很大。各种飞行状态中喷口偏转会产生什么样的效果要一一尝试,新技术的潜力要慢慢挖掘。

美国测试全向矢量推力也是从单发开始的,超机动性试验机X-31还是很原始很漏气的偏转片式,如下图,日本“心神”也一样。俄国倒是直接上双发测试,原因很可能是他们没有高机动性的单发飞机。双发全向矢量推力可能两台发动机之间存在干扰,起步时排除这种干扰很重要。估计象日本的双发全向矢量推力测试,刚开始还是让两台发动机同步偏转,象单发一样。

双发差动好处多

不过两台全向矢量推力发动机之间进行差动,肯定可以提供更多的可能性,应付更复杂的情况,收获更多的好处。等到J10B的测试结束以后,估计会上双发飞机测试,而且很可能是J20——同为鸭式布局,J10B上的很多测试结果可以直接应用。

双发矢量推力的差动测试,应该是个完全陌生的领域,难度会非常大,唯一可供参考的是我们买的苏-35似乎已在飞行中让两个喷口实现差动。我们要吃透双发矢量的差动,还是要先用J10B打好坚实的基础!而且发动机要有足够的推力!让我们拭目以待吧!

为什么我们的矢量发动机不用J11那种双发战机而是用了J10B这种单发战机?

有矢量的歼十一,网上查一下,沈飞搞过。燃气舵的歼八也有过。但是这两个平台能测试的性能有限,只是积累经验罢了,不足以拿出来吓唬人。再加上前些年属于摸索阶段,很多问题没有解决,不能公开演示。最后为什么是歼十呢,其实非常好理解,歼十是现役战斗机中唯一一款可以进行间歇超音速巡航的战斗机,亚音速跨音速性能也比较不错,这个平台上可以进行个个速度段的矢量飞控测试,为后来的五代打下基础。最后一点就是亚音速下的各种超激动就是超被动,最近台风和f35的对抗已经充分说明这一点,任你机头指向东西南北中,老子一脚油门让你看不见人,掉头回来打你,能不能碾压对方就在这个音速或超音速时的调转机动的敏捷性上。所以,歼20总是秀小半径机动,未来歼20如果加矢量喷口也是为了强化这一性能,不过歼10还是公开展示了过失速性能,因为超音速性能缺少观赏性。所以,不能长时间超音速飞行的飞机即使机动性再强,未来空战意义也不大了。su35的引进我感觉主要是快速替补那些退役的su27和歼11。根本不是看上它什么过人之处

为什么我们的矢量发动机不用J11那种双发战机而是用了J10B这种单发战机?

歼10B虽然安装了国产矢量发动机,但还只是一款矢量技术验证机,目前也并没有大规模的量产和列装。那么为什么选择J10B战斗机作为矢量发动机的验证机型呢?

所长觉得最主要的原因还是歼10战斗机属于单发发动机,单发战斗机使用矢量发动机,飞控系统实现起来,相对于双方战斗机来说,难度并不是很高,更容易实现。并且歼10战斗机本身的飞控系统性能不错,尤其还是我国自研的飞控系统,拥有完全的自主产权,技术已经成熟,所以再加上矢量发动机的控制系统,整合起来难度不大,可以很快获得矢量发动机的试验数据。

路要一步步的走,对于走矢量发动机这样难度较大的技术之路来说更是如此,首先从单发动机入手,先单发再双发!等到时候获得了想要的试验数据了,技术成熟了,再对J11(歼11)那样双发动机的战斗机进行试装验证,这样显得沉稳一些。要是一开始就换成歼11战斗机,那么飞控系统实现起来就比较麻烦了,可能得不偿失。

如果歼10B矢量发动机验证机获得成功,那么在未来,非常有可能装备歼11或者歼16等战斗机,让这些战斗机的机动性得到加强,尤其是对于歼11战斗机来说,主要侧重于空战,第三代战斗机避免不了进行空中格斗作战,装备有矢量发动机的战斗机机动性更强,更具有优势。

一旦歼10B矢量技术验证机完成了验证,那么国产矢量发动机在未来不只是会装备歼16等战斗机,而且还会装备在我国的五代机歼20身上,让歼20战斗机的机动性更上一层楼。

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