国产航空发动机矢量技术什么水平?专家终于说出与美俄的真实差距

本期为大家介绍一下矢量推力技术的发展,尤其是国产矢量推力发动机的情况。

首先需要强调,发动机的矢量推力喷口,并没有太大的技术难度,小兵兵引用中国工程院院士、航空动力专家刘大响教授,在2003年12月15日的《百家讲坛》中的讲解,已经说明了这个问题。

国产航空发动机矢量技术什么水平?专家终于说出与美俄的真实差距

说回到矢量推力发动机的研制,其最开始的研制目的,并不是为了战机在空战中提升机动性,而是在美苏爆发“热战”的时候,让战机能够在那些被炸烂的机场起飞。因此,最早实用矢量推力的发动机,是英国布里斯托尔·西德利公司在1957年开始研制的“飞马”发动机,并安装在“鹞式短距/垂直起降战机”上。而在更早的时候,美军的A-6舰载攻击机的原型机上,更是安装了世界上第一种矢量推力喷管,虽然后来没有服役。而同期,苏联的雅克36,也安装了类似的矢量喷管。只是在后来,苏联人用更复杂的“三轴承 旋转喷管”,并被F35B隐身战机上应用的F135-PW-600发动机所继承。当然,这些早期的研发历史,与我们现在所关心的矢量推力技术,关联的并不大,但这些发动机的研制,也可以在侧面说明,制造矢量推力喷管的技术难度并没有那么夸张,上个世纪五十年代的工业水平,就可以实现。

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而现在这些能够提升战机机动性的矢量推力喷管,是从上个世纪80年代,电传飞控逐步成熟之后,慢慢发展起来的。1987年,美国NASA启动了F-18HARV,大仰角研究机的研究项目,在F-18 840号研究机的每台发动机上,拆掉了原有的尾喷管,替换为三片勺型矢量推力偏流板。现在画面上出现的,就是F-18HARV进行飞行测试的镜头,只是年代久远,画质不佳。在这个项目的测试中,F-18HARV达到了70度的最大稳定飞行仰角和65度的“大迎角滚转”最大仰角。而同时期的美德合作的X-31技术验证机,也采取了同样的测试方案。但矢量偏流板只是矢量喷管技术成熟之前,进行的技术探索,除了日本的“心神”验证机,早已被淘汰。

而后,在1989年5月16日,一架安装了普惠公司开发的矩形二元推力矢量/反推喷管的F-15STOL/MTD验证机,进行了首飞。并在试飞中,将F-15的标准降落距离2286米,缩短到了416米。当然,从验证机的名字中,STOL的缩写,我们就可以看出,美军此时对短距起降的需求,仍然迫切。而这次验证的矩形二元推力矢量喷管,最终也被美军F-22隐身战机上的F-119发动机所继承,成就了F-22逆天的机动性。

而同时期的苏联,留里卡-土星科研生产联合体,也在一架苏27BU战斗教练机的左侧发动机上,安装了矩形二元矢量喷管,进行了若干次飞行测试。但随着苏联的解体,后来的俄罗斯,并没有对这一方向进行更多的探索。而是将更多的精力,集中在关节式轴对称矢量喷管上。

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虽然现在看来,关节式轴对称矢量喷管是一种依据俄罗斯当时的经济情况,进行的一种投机取巧的研发,但随着其被安装在苏27重大改进型原型机T10M-11上,以苏37的名义,在1996年的范堡罗航展上,亮瞎了一堆眼球后,其反而获得了极大的关注和认可。关节式轴对称矢量喷管虽然看着与可以在任意角度偏转的轴对称矢量喷管,没啥太大的区别,但实际上仍然是一种二元矢量喷管,只能在上下方向上,各偏转15度。只是由于俄罗斯的某种设计思路,其在装机时,该喷管的水平轴线向内偏转了32度,因此看起来比较像是全向可动。实际上,无论是印度的苏30MKI,还是俄罗斯的苏57、苏35,其尾喷管都只能在一个V型轨迹上运动。

而真正的全向轴对称矢量喷管,最早是美国F-16MATV,多轴矢量推理项目中,安装在通用动力NF-16D测试机的F110-GE-100发动机上的。而普惠公司当时也准备测试器安装在F100-PW-229发动机上的“仰俯/偏航平衡梁式轴对称矢量喷管”,该喷管全向偏转角度达到20度,比通用动力的更大,但这个测试后来被安装在F-15STOL/MTD验证机上进行了测试。

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​相应的,俄罗斯也在上个世纪90年代拿出了两款全向轴对称矢量喷管,分别是安装再米格29OVT上的RD-330VT发动机上的,由克里莫夫设计局研制的三元矢量喷管。以及由莫斯科礼炮航空发动机联合体开发的,AL-31FM1上的三元矢量喷管,并在2003年安装在苏27LL验证机上进行了测试。但这两款全向轴对称矢量喷管都未能真正的装在任何一款战机上投入现役,尤其是装在AL-31发动机上的喷管,一直被认为是为中国开发的,只是由于国产同类产品的研制情况喜人, 莫斯科礼炮航空发动机联合体的计划,如同苏27SKM、苏30MK3等项目一样,未能最终成型。

以上,就是矢量推力的研制情况,欧洲为EJ200研制的也是全向轴对称矢量喷管,但台风战斗机的客户都没需求,也不了了之了!


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