矢量發動機是什麼意思?

軍武直達


矢量發動機又被稱為推力矢量發動機(Thrust vectoring),它可以將推力從平行方向引向其他方向,最顯而易見的便是殲-10B推力矢量驗證機連續做出超機動動作,這在實戰當中也能提供額外的機動性,還能讓戰機實現垂直起降或短距起降。推力矢量一般通過可以轉動的向量噴嘴或擾流板實現。

從實踐和理論上證明,推力矢量發動機可以大為提升戰鬥機的過速超機動性、敏捷性和短距起降能力。1989年美國使用F-15S/MTD驗證機對矢量噴管進行試飛驗證,其相比普通F-15C而言,最大升力係數提升78%、飛行中減速率提升72%、著陸滑跑距離減少72%、滾轉率(1.4馬赫,1.22萬米高度)提升53%、爬升率(0.3馬赫,6100米)提升37%、起飛滑跑距離減少29%、著陸速度減少16%、加速率提升30%、巡航距離增加13%。

隨著軍工科技的發展,為了滿足現代戰爭的需求,現代戰機不僅具備高空、高速性能(例如SR-71黑鳥偵察機可以實現3萬米高空和3馬赫速度巡航),還要具備機動性和隱身等方面特性。目前推力矢量噴管主要由機械調節,結構主要是折流板式矢量噴管和軸對稱矢量噴管。其中軸對稱式利用作動裝置帶動噴管的收斂段或擴散段在周向範圍產生矢量推力,主要包括萬向節頭式和作動環式。

通用電氣的F110搭載的是作動環式,其對稱矢量噴管互成120°的三個矢量調節作動筒,四個喉道面積調節作動筒,在加力和不加力達到最大偏角為17°和15°,最大偏轉速率在60°/s。可以說矢量發動機對提升軍機性能方面達到事半功倍的效果,而殲-10B的驚豔表演也向世界宣告我們的發動機進入矢量俱樂部的世界。


航空之家


航空發動機專業的同學來回答一下。

矢量發動機,最主要的是解釋“矢量”是什麼意思。“矢量”這個詞是數學上的名詞,而在學校裡面學過“矢量”這個概念的就會知道,矢量最重要的一點就是有方向。下圖就是數學中的“矢量”。

所以說,矢量發動機就是推力有方向的航空發動機。當然了,也不是說以前的發動機推力就沒有方向,而是說以前的發動機方向是固定的,相比之下現在的矢量發動機則要考慮發動機推力的方向才行。

如下圖所示,就是矢量發動機在調整尾噴口的方向。通過改變發動機尾噴口的方向就可以改變發動機推力的方向。

而在具體的分類上,矢量發動機分為二維矢量發動機和三維矢量發動機。

二維矢量發動機就是推力方向只能在一個平面內改變,而三維矢量發動機則是可以在空間內變動。所以我們從後往前看的時候,二維矢量發動機的推力方向就是上下襬動,而三維矢量發動機的推力方向則可以畫圈。下面兩張動圖就分別是二維矢量發動機和三維矢量發動機。

矢量發動機可以最大程度上提高飛機的機動性。

因為矢量發動機的推力是有方向的,所以推力方向的改變可以用來調整飛機的飛行姿態,達到提高飛機機動性的目的。如下圖所示,就是發動機推力方向改變調整火箭姿態的原理,這在飛機上原理是差不多的。

另外,傳統的飛機只是依靠飛機機翼、尾部的副翼、升降舵和方向舵來實現的,這種控制方式最大的問題是,一旦飛機速度降下來了,這些結構控制飛機姿態的能力就大大降低了。但是矢量發動機就不一樣了,推力的大小跟飛機速度大小沒有關係,所以在低俗條件下,矢量發動機對飛機機動性的提高是質的飛躍。

最後,中國現在已經初步掌握了三維矢量推進技術,最近在珠海航展上展示的殲十B就依靠三維矢量發動機做出了種種高難度動作,讓人大呼過癮。


SilentTurbine


目前大家公認的矢量發動機是噴口可以向不同方向偏轉,產生不同方向推力的發動機。

說得簡單點就是噴口可以轉動,為飛機提供不同方向的推力。這樣的好處就是可以獲得除了可動翼面以外的偏轉力矩。能夠使得飛機的姿態變化更劇烈,也就是飛機變得更靈活。印度SU30MKI應該算是世界上一個真正服役了三元(三維度)矢量發動機戰機的國家。印度人用這款戰機做出了很多當時其它戰機無法完成的戰術動作。在很多次軍演中,美國人的F15戰鬥機在追逐過程中被SU30MKI直接在空中扭過機頭反殺。雖然美國人認為這種戰鬥機瞬間扭頭,只能提供非常短的射擊窗口時間不足以支持戰機開火擊落敵機。不過也可以發現矢量發動機對於空戰中的纏鬥是非常重要的。

隨著電子技術的進步,戰鬥機狗鬥或者說近身纏鬥的機會越來越小。在現在的技術下,第四代格鬥彈配合頭盔瞄準具甚至是整合了顯示功能的頭盔,基本上可以確保纏鬥過程中戰機的機動無法擺脫。而超視距空戰也因為空空導彈的性能不斷提升,導彈的不可逃逸區不斷變大。所以很多人認為矢量發動機在之後空戰裡作用越來越小。

隨著戰鬥機更新換代,超音速巡航進入了大家的視野成為了重型五代機的必備指標。然而在超音速的條件下,光靠翼面產生的偏轉力對高速的戰機能起到的轉向效果實在有限。這個時候有矢量發動機提供額外的偏轉力就再好不過了。不過在超音速條件下是不能讓飛機做出SU35在航展上那類似UFO鬼畜般機動的。

現在能夠見到的矢量偏轉一般有三元矢量,俄羅斯的30發動機,117S發動機等都是三元矢量,可以讓噴口在一個錐形範圍內偏轉。美國的二元矢量,這個技術可以讓噴口在上下兩個方向偏轉,雖然提供偏轉力少了一個方向但是推力的損失比三元小很多。日本人的三個擾流片冒充矢量技術其實美國人最先弄,不過美國人覺得沒什麼意思就沒弄了,這個其實算個假冒偽劣的矢量技術。


兵器次元


前幾天的珠海航展上,展示了我國的新一代大殺器——殲-10B矢量版。

所謂「矢量版」,指的就是使用了矢量發動機的版本。上圖就是這次加裝了矢量推進的殲-10B戰鬥機。

所謂矢量發動機,意思就是尾噴口可以改變方向的發動機,就像箭一樣,可以指向某個方向。文言中,箭也叫「矢」,故矢量在現在意為一個有方向的量。放在「矢量發動機」這個語境下,意思就很明瞭了。

矢量發動機有多厲害呢?如果你去搜索一下這次航展中,殲-10B的飛行視頻,你就理解了。之前飛不了的動作,現在能飛了,而且還不用擔心失速、失控——因為矢量發動機會大大提高控制力。

其實矢量發動機在很多導彈、火箭上早有應用。只是由於矢量噴口會損失推力,所以在我國發動機不是很強的時候,沒法安裝矢量噴口。現在殲-10B上了矢量噴口,恐怕也說明我們的航空發動機有了可喜的進展。


章彥博


矢量發動機的定義

航空發動機噴口可以向不同方向偏轉以產生不同方向的推力,通過尾噴管偏轉獲得控制力拒實現戰機飛行姿態的變化控制,這就是矢量發動機最為簡單的定義和理解。

誤區糾正

具有矢量噴口的航空發動機並不能讓戰機獲得一丁點兒的額外推力,僅僅是航空發動機的壓縮和燃燒的混合氣體通過噴口偏轉改變方向而已,具有矢量推力的發動機在某種程度上也會讓發動機本身失去一小部分推力,這也是矢量發動機在研發和製造上最難的難點之一。

EG:這就好比美國海軍現役的F-35戰機,F-35戰機裝配的是F-135型加力發動機,可以讓F-35實現垂直起降。但是,這種矢量技術也只能僅僅讓戰機實現垂直起降,對戰機本身的高機動性沒有任何額外的貢獻。所以,這也是當前很多現役的三代戰機的機動性也遠遠超過F-35戰機根本原因,譬如:殲-10系列、殲11系列、蘇-30系列、蘇-35、颱風、陣風等。

矢量發動機與普通發動機的區別

目前,矢量發動機早已是軍事大國必有的航空航天技術之一,各大國之所以如此重視矢量發動機的研發是因為矢量發動機有以下優勢:

1、提升戰機靈活性,增加狗鬥能力

戰機的靈活性主要體現在短距起降和近身狗鬥兩個方面,這在戰時十分關鍵。

2、增加戰機推力,減輕戰機質量

按照慣例,戰機的發動機推力越大,質量約輕就越好,因為這樣可以提升戰機的整體作戰效能,矢量發動機的問世就能較大程度解決這兩個方面的問題。

註解:減重是指噴口兼顧戰機操作功能,相對減重,相對增推。

3、戰機的全隱身性能

矢量發動機對於戰機結構而言異常重要,因為這是戰機具備全隱身性能前提,這也是為什麼F-22/殲-20/蘇-57/F-35等四代戰機都要裝配矢量航發的根本原因之一。

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墨墨觀察


矢量發動機是相對傳統發動機而言的,我們知道,傳統發動機是沿飛機的縱向軸線向後噴出高速高溫氣流,產生推力,也就是說推力的方向是固定的,只能是在飛機縱向軸線上;而矢量發動機,尾噴口是可以偏轉的,推力的方向也是可變化的,這樣就可以獲得附加的控制力矩,實現飛機的姿態變化控制。其突出特點是控制力矩與發動機緊密相關,而不受飛機本身姿態的影響。因此,矢量發動機可以保證在飛機作低速、大攻角機動飛行而操縱舵面幾近失效時利用推力矢量提供的額外操縱力矩來控制飛機機動。





美國F-22戰鬥機採用的二元矢量發動機

目前推力矢量發動機主要有兩種,一種是美國F-22採用的二元矢量發動機,尾噴口是扁形的,只能上下偏轉一定角度,另一種是以俄羅斯蘇-35為代表的三元矢量發動機,尾噴口是圓形的,上下左右都可以偏轉。



蘇-35採用的三元矢量發動機

推力矢量技術是一項綜合性很強的技術,它包括推力轉向噴管技術和飛機機體/推進/控制系統一體化技術。目前只有美國和俄羅斯在這方面積累了實用經驗。另外,中國也展開了對推力矢量技術的預先研究,並取得了一定的成果,據說中國採用的還是柔性矢量噴管技術,代表了未來矢量發動機的發展方向。


東方談武器


矢量發動機就是可以調整菊花噴射方向的航空發動機。按調整方向區分有二元矢量發動機和三元矢量發動機。矢量發動機可以顯著提高戰鬥機的機動性。美國人更注重戰機的隱身性能和超視距空戰,搞出了二元矢量發動機;毛熊偏愛近距格鬥,由於大家都懂的原因五代機研發進度緩慢,搞出了適合超機動的三元矢量發動機。目前在役的主要有美國的F119、F135,俄羅斯的117s。

普惠公司的YF119在和通用的YF120的競標中勝出成為F22戰機的發動機,採用二元矢量方形尾噴口,可以上下偏轉20度。對F22的機動性提升還是比較明顯的。

F35B這UFO般的垂直起降得益於F135發動機。F135的尾噴口可以向下偏轉90度,配合升力風扇和兩翼導流實現F35B的垂直起降。

接下來就是俄羅斯大兄弟吹的出神入化的su35裝備的三元矢量發動機117s。據說中國採購su35就為這東西,但是因為採購數量有分歧,這項軍購一直沒落地。


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1..矢量又稱向量(Vector),最廣義指線性空間中的元素。它的名稱起源於物理學既有大小又有方向的物理量,通常繪畫成箭號,因以為名。例如位移、速度、加速度、力、力矩、動量、衝量等,都是矢量。 可以用不共面的任意三個向量表示任意一個向量,用不共線的任意兩個向量表示與這兩個向量共面的任意一個向量。相互垂直的三個單位向量成為一組基底,這三個向量分別用i,j,k表示. 常見的向量運算有:加法,內積與外積。

2..矢量圖形是使用即直線和曲線來描繪圖形的。特點:不宜描繪照片圖片,文件尺寸小,分辨率具有獨立性即改變分辨率時質量不損失。矢量圖是由一些數學方式描述的曲線組成,其基本組成單位是錨點和路徑.不論放大多少倍縮小多少倍它的邊緣都是平滑的.

3...矢量發動機說通俗點就是噴口可以向不同方向轉動以產生不同方向的加速度!

推力矢量技術

簡而言之,推力矢量技術就是通過偏轉發動機噴流的方向,從而獲得額外操縱力矩的技術。我們知道,作用在飛機上的推力是一個有大小、有方向的量,這種量被稱為矢量。然而,一般的飛機上,推力都順飛機軸線朝前,方向並不能改變,所以我們為了強調這一技術中推力方向可變的特點,就將它稱為推力矢量技術。

不採用推力矢量技術的飛機,發動機的噴流都是與飛機的軸線重合的,產生的推力也沿軸線向前,這種情況下發動機的推力只是用於克服飛機所受到的阻力,提供飛機加速的動力。

採用推力矢量技術的飛機,則是通過噴管偏轉,利用發動機產生的推力,獲得多餘的控制力矩,實現飛機的姿態控制。其突出特點是控制力矩與發動機緊密相關,而不受飛機本身姿態的影響。因此,可以保證在飛機作低速、大攻角機動飛行而操縱舵面幾近失效時利用推力矢量提供的額外操縱力矩來控制飛機機動。第四代戰鬥機要求飛機要具有過失速機動能力,即大迎角下的機動能力。推力矢量技術恰恰能提供這一能力,是實現第四代戰鬥機戰術、技術要求的必然選擇。

我們可以通過圖解來了解推力矢量技術的原理。

普通飛機的飛行迎角是比較小的,在這種狀態下飛機的機翼和尾翼都能夠產生足夠的升力,保證飛機的正常飛行。當飛機攻角逐漸增大,飛機的尾翼將陷入機翼的低能尾流中,造成尾翼失速,飛機進入尾旋而導致墜毀。這個時候,縱然發動機工作正常,也無法使飛機保持平衡停留在空中。

然而當飛機採用了推力矢量之後,發動機噴管上下偏轉,產生的推力不再通過飛機的重心,產生了繞飛機重心的俯仰力距,這時推力就發揮了和飛機操縱面一樣的作用。由於推力的產生只與發動機有關係,這樣就算飛機的迎角超過了失速迎角,推力仍然能夠提供力矩使飛機配平,只要機翼還能產生足夠大的升力,飛機就能繼續在空中飛行了。而且,通過實驗還發現推力偏轉之後,不僅推力能產生直接的投影升力,還能通過超環量效應令機翼產生誘導升力,使總的升力提高。

裝備了推力矢量技術的戰鬥機由於具有了過失速機動能力,擁有極大的空中優勢,美國用裝備了推力矢量技術的X-31驗證機與F-18做過模擬空戰,結果X-31以1:32的戰績遙遙領先於F-18。

使用推力矢量技術的飛機不僅其機動性大大提高,而且還具有前所未有的短距起落能力,這是因為使用推力矢量技術的飛機的超環量升力和推力在升力方向的分量都有利於減小飛機的離地和接地速度,縮短飛機的滑跑距離。另外,由於推力矢量噴管很容易實現推力反向,飛機在降落之後的制動力也大幅提高,因此著陸滑跑距離更加縮短了。

如果發動機的噴管不僅可以上下偏轉,還能夠左右偏轉,那麼推力不僅能夠提供飛機的俯仰力矩,還能夠提供偏航力矩,這就是全矢量飛機。

推力矢量技術的運用提高了飛機的控制效率,使飛機的氣動控制面,例如垂尾和立尾可以大大縮小,從而飛機的重量可以減輕。另外,垂尾和立尾形成的角反射器也因此縮小,飛機的隱身性能也得到了改善。

推力矢量技術是一項綜合性很強的技術,它包括推力轉向噴管技術和飛機機體/推進/控制系統一體化技術。推力矢量技術的開發和研究需要尖端的航空科技,反映了一個國家的綜合國力,目前世界上只有美國和俄羅斯掌握了這一技術,F-22和Su-37就是兩國裝備了這一先進技術的各自代表機種。

我國現在也展開了對推力矢量技術的預先研究,並取得了一定的成果,相信在不遠的將來,我們的飛機也能夠裝備上這一先進技術翱翔藍天,增強我國的國防實力


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矢量發動機就是一種通過改變飛機發動機尾噴氣流的方向,來實現飛機推力方向發生改變的方式,主要作用就是方便飛機的各種姿態和方向改變,提高飛機的機動性,作出高難度的機動動作,有時也能輔助飛機實現垂直起降。

世界上主要的推力矢量包括兩種,一種是F22戰鬥機使用的偏流板式二維推力矢量技術,一種是俄羅斯的117S使用的三維矢量技術。以此為基礎,日本的心神使用了偏流板式的三維矢量技術,而我國正在殲10B戰鬥機上測試一款三維矢量發動機,採用的是電動尾噴收縮的方式實現矢量。矢量發動機是目前高性能戰鬥機必備的裝備,更是垂直起降戰鬥機不可或缺的裝備,在這個方面,我國處於發展的中期,接近於獲得可以量產的三維矢量發動機。

再細一點說,二維矢量可以讓發動機的尾噴氣流朝向兩個方向發生改變,而三維矢量則可以朝任何方向偏流尾噴氣流。二維矢量顯然沒有三維矢量帶來的改變和性能提升更大,但是三維矢量技術很難,就連美國也只是在F22上使用了二維矢量,而且還是偏流板式的二維矢量,這樣的方式對於推力的損失比較大,因此現在並不算是非常流行的矢量方式,日本的心神也是偏流板式矢量。


我國目前正在殲10B上測試三維矢量尾噴,就是圖中的這個發動機,他是基於太行WS10A發動機開發出來的,採用了電傳飛控技術和數字化操控,其機械機構較為複雜,但是整個尾噴的長度比較短,而且也比較嚴密,對於推力的損耗非常小,可以忽略不計,總的技術難度要遠大於F22上的偏流板式二維矢量發動機。這款發動機今後將會裝備我國新一代戰鬥機。


海事先鋒


矢量發動機和普通發動機前置基本相通,在啟動油閥控制系統及助推動力在數據和推動方向尾噴口的軸力曲線是可以變換,在瞬間改變尾噴推動力矢量計量動力鉅,使飛行器垂直飛行動力變化鉅是2倍的根號3。但對尾噴口的控制及耐熱對我國航空業還有很長的路要走,設計參數,製作工藝,數據回送都沒有問題,尾噴材料,特高溫傳感器難度還很大。努力吧!發動機就是中國航空的難題。


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