F-22的进气道与苏-57的进气道,有什么区别?

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从进气道的种类来看,F22与苏57的进气道属于同一种进气道,加莱特进气道。这种进气道能够改善飞机在超音速飞行时的进气效率,为发动机提供足够的空气。更重要的是,它能够排除附面层气流,避免造成发动机因吸入这种气流而无法正常运行,导致熄火。另外,这种进气道能够避免进气道与机身的生硬过渡,提升一些隐身能力。不过,在进气道内部的设计上,F22总的来说还是高明一些的。

图为F22进气道示意图


F22的进气道在机腹处向内弯曲,遮蔽了发动机的扇叶。而我们知道,发动机扇叶正是前向雷达反射的重要来源之一。虽然进气道内弯会降低进气效率,可能减少发动机的推力,但是F22装备的两台F119发动机能够承受部分推力的损失。即使算上二元矢量喷口带来的推力损失,F22冗余的推力依然非常可观。

图为苏57战斗机的进气道


苏57的117S则不能这样了。为了最大化进气效率,苏57的进气道几乎直通发动机叶片,这一区域在雷达面前无处可藏。不过,苏57的机翼前缘能够在高速飞行时拉出涡流,减慢附近的空气流速,为发动机提供一个更好的工作环境。

图为F18大黄蜂的进气道


苏57进气道如果想要改善隐身性能,能够做出的补救措施也是有限的。虽然能够学F18在这里敷设吸波材料,但是这样能够提供的隐身效果仍然有限。如果能够设法遮蔽部分发动机扇叶,同时不影响进气效率,这一问题能够部分得到解决。


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理论上说F22和苏57都属于加莱特进气道(CARET),不过在实际设计思路上却大不相同,这跟两架飞机的终极作战思路和发动机状况相关。

加莱特进气道的学名是“双斜切乘波进气道”,从外形上看像是把一个矩形斜切了两刀,而这也是这种进气道的精华所在,在垂直方向的斜切可以有效的兜住迎风气流,改善大迎角特性,而在水平方向的斜切则可以避免进气道和机身过渡生硬,达到一定的隐身特性。

而五代机一个重要的特征就是兼顾超机动性和隐身能力,而加莱特进气道相比传统的进气道可以说都做到了。不过,仅仅是一个进气道正面的改变还远远不够,对于敌方雷达来说,发动机叶片是天然的雷达波信号收集器,这可是设计师要首先解决的大问题。

这里引出两种机型进气道最大不同:一个拥有S弯 一个几乎是“直肠子”

好了,首先看这张对比图,可以看出F22拥有典型向内的S弯,发动机中线和进口道中线之间间隔了不小的距离,从而从外形上实现了天然的屏蔽。

苏57的叶片正面大部分无遮挡

而苏57的解决方案嘛……对不起,可以说几乎就是完全重合的,而从这张正面图片也看得出来,苏57的大部分发动机叶片都和传统战机一样“赤诚相见”——没错,苏57的进气道就是两个强反射源,尽管俄罗斯宣传通过进气道的等离子发生器来进行遮挡,但至今毛子家都是神龙见首不见尾,也许是真有秘密武器吧。

S弯进气道影响推力,但美国有发动机神器F119“无所谓”

而另一方面,采用S型进气道后,对发动机的推力有一定影响。据研究表明,同样的发动机,进气道在S弯之后,会有3%到5%左右的推力损失。打个简单比方,在一条笔直的大马路上飙车,当然比弯道更加容易起速度。而美国之所以能忍受S型进气道带来的推力下降,是因为拥有F119这一四代发动机神器,加力推力最大可以到155千牛,推重比更是达到10,因此可以哼着一首《无所谓》,一面就把问题给解决了。

F22的S型进气道3D建模图片

而俄罗斯就不一样了,一方面苏57是在苏27的基础构型上研发的,进气道调整空间本来就小,另一方面还是因为现阶段的117S发动机最大推力只有145千牛,推重比约8.7,如果再“转弯”一下,那么发动机推力就更小了,跟俄罗斯空军强调的“高机动性”背道而驰。

苏57进气道也有优势 但隐身损失太大

因此,权衡之下,苏57就是现在的进气道造型。不过,苏57进气道设计也有一个优势,就是前方内侧襟翼可单独上下摆动,形成一个类似于预压缩的效果,比F22的进气口调整方式更多样,也在一定程度上解释了为什么苏57拥有优异的超机动性。

在X波段雷达的照射下,苏57最大的反射源就来自于2个“直肠子”进气道

而在隐身能力上,苏57的代价就非常大了。据俄罗斯自己媒体的报道,苏57典型的雷达反射面积为0.4平方米,相比一般认为F22的0.001平方米的反射面积,完全就是数量级的差距,而这其中这个“大直肠子”进气道“功不可没”。


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提到这两架飞机一定又有很多人会说加莱特进气道了。其实要知道的一点是所谓加莱特进气道就是固定的二元切口进气道并且没有可动调节机构和附面层分离隔板。


一般的来说“加莱特进气道”在和气动布局相关的资料中引用极少,并不是一个特别主流的进气道设计方式。与加莱特进气道相对应的DSI进气道由于刚刚兴起,因此各种论文就多了很多,也就好像这个进气道很热似的。


但从实际意义来看,采用什么进气道和飞机的总体设计有关,并没有太多优劣势之分。


当然了上面是题外话,咱们说回F-22和Su-57的进气道设计对比。


如果从很正的角度去看F-22的进气道其实已经接近正面面积的一半了。

所以W君就在回答的开头告诉大家——大。

直观的感受有多大呢?可以坐进去一个人。

这就应该是F-22进气道的大小表现了。

虽然F-22进气道不能口部不能变动,但是在F-22进气道内部为S形,因此即便在很近的位置去观察F-22的进气道我们也很难一眼看到底部。

拆了个模型就可以看到这个进气道是以一个相当大的角度环绕着驾驶舱进入机身中部的。


大家说Su-57的进气道是可以直接看到发动机叶片的,这就有点不准确了。

看图:

很多人因为这张照片而诟病Su-57的进气道设计不好。但要十分注意的一点是——这是很早期设计的T-50,和Su-57已经不是一个型号的飞机了。

这架才是Su-57,能不能发现发动机舱的垂直位置被上移了


这是T-50的两架原型机:注意看机背发动机舱的位置是相对较平的。


而最新的Su-57已经可以看出明显的背后鼓包了。

所以说雷达直接照射到发动机叶片上的事情也是老黄历了。


就进气道的优劣来看Su-57的进气道要稍微好于F-22的进气道,在大迎角条件下可以获得更多的进气量。但这个“好”极其有限。

F-22在设计的时候也考虑了大迎角飞行问题,因此进气道是向下倾斜的切口。这样同样能够保障进气量,只不过没有Su-57那么明显而已。


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从外观上看苏57和F22一样使用了加莱特式进气道,事实也就是如此,但是一项精于气动设计的俄罗斯并不像美国那样简单粗暴,前者占有很大后发优势。


(苏57的进气道设计与苏27如出一辙)

仅从外形上看我们就能明白,苏57采用的是吊装模式,呈矩形的进气道只有一个边是紧贴机身的!这就决定它受到附面层气流的影响更低一些;而F22的进气道为了适应紧凑的机身结构,被设计成了近似于菱形的结构,如下图所示:(F22的进气道会严重受到附面层气流的影响)

此外,苏57进气道为一组机身连接的部分也位于尖锐机翼前缘的下方,如下图所示,苏57的进气道正好位于可动式机翼前缘的正下方,在高速飞行时尖锐的机翼前缘负责拉出涡流,这种涡流有利于降低进气道内空气的流速,起到激波的效果!因此说苏57的发动机工作环境是非常好的。



(苏57的进气道上方正好是尖锐的前缘,这一点与F18战斗机十分类似)

但是,苏57最为人诟病的还是进气道,因为曝光的照片能明显看到发动机的压缩机叶片,如下图所示,暴露在外边的压缩机叶片会成为雷达波的反射区域,因此网友们推断苏57的RCS值在0.5以上,低于五代机0.1的平均水平!

隐身能力被誉为五代机4S指标之首,可见苏霍伊设计局犯下的错误有多严重了!小编曾以为苏57的可动式机翼前缘有向下遮挡进气道口的能力,这或许是弥补隐身性能不佳的设计考量也说不定,但是经过与航空类答主的仔细论证之后,大家都认为这是不可行的!
(向下偏转的机翼前缘正好遮挡住进气道)

否决它的理由是,这种可动式机翼前缘的作用就相当于鸭翼,在高速状态下可作为速度配平的结构,或者直接当作鸭翼参与对机身姿态的调整,尤其是在作战状态下它是要不断变换偏转角度的结构,这就决定它不可能随时保持向下偏转的状态!而且向下偏转会带来不可忽视的阻力,严重破坏战斗机的气动结构。



(苏57进气道构型图)

F22的进气道前方看不到压缩机叶片,这是因为它采用了S型进气道设计,这种进气道最早出现在IDF经国号战斗机上,连美国设计师都惊呼:“你们在无意间发现了一个隐秘的进气道,恭喜了”。随后这种能够有效降低RCS值的进气道广泛出现在五代机上,但惟独苏57没有采用这种设计。上图是苏57进气道简图,根据两条水平线的对比可知,压缩机叶片有一大半暴露在前方视野内,如何纠正这种失败的设计是一大难题。


(F18大黄蜂进气道也有一半的压缩机叶片裸露在前方视野内)

美国F18超级大黄蜂战斗机或许可以提供借鉴之处,大黄蜂的进气道有很好的隐身效果,它采用涂抹吸波材料的手段,给进气道和发动机叶片各个部分增加吸波能力,尽可能降低雷达波的反射强度,苏57完全可以采用同样的方法弥补进气道的缺点,但是考虑到它裸露的面积较大,实际效果不会太理想!


兵器世界


美军F22隐身战机的菱形卡尔特进气道,已经落伍,是九十年代的产品,但F22发动机性能强大,可以弥补这种进气道附面层隔板所增加的几百公斤的重量,其内部也利用了超音速激波进行增压,可以有效的提高进气道内部的气流性能,甚至能满足F22发动机做超音速巡航......

而苏57的前身是T50,于2000年开始研发,比中国的歼20研发得早,却一直无法定型,它釆用的是直通式的进气道,从正面都能看到发动机叶片,可见雷达波是可以直接照射到的,苏57不但进气道,两个发动机和尾喷管都是全裸腹下,战斗民族对隐身不隐身似乎满不在乎,完全只注重飞机的飞行性能.....

可以说,F22和苏57的进气道已经过时,而目前的先进战机大都采用DSI 蚌式进气道,DSI全面优化了设计,非常轻便,极大的减轻了重量。

所谓蚌式DSI进气道,即三维鼓包式无附面层隔道超音速进气道,进气道直接和机身衔接,它采用一个固定的鼓包来模拟常规进气道中的一、二级可调斜板。这种设计采用锥形流乘波设计,总压回收率高,降低了飞机对风的阻力,提高飞机的隐身性能。没有设计辅助进风口和出风口门,因此大大降低了飞机的结构重量。






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在技术设计上,两者都是已经比较落后的设计了,F22的嘉莱特进气道在DSI技术没成熟之前还算高科技,但现在已经落伍了,苏57的可调进气道就更不用说了,基本就是和苏27一类的水平。

两者在外形设计上的差异体现的是双方不同的性能诉求和技术水平,尤其是在内进气道设计方面,美国F22成熟的S进气道设计是建立在本国强大的发动机技术和先进的材料之上的,隐身理念贯彻整个进气道方案之中。

而受困于落后的材料,尤其是经济实力和计算机水平的不足,俄罗斯无法进行足够数量的进气道隐身优化设计,只能靠大力出奇迹,直通式的进气道来保证战斗机的推力大,机动性好,隐身基本被无视。


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我们可以先看看F22和与苏57两台飞机有什么区别。

俄罗斯空军的利器

最近,俄罗斯空军的苏57战斗机吸引了广大军迷朋友的目光。因为在此之前俄罗斯的媒体公布了一段关于俄罗斯空军最新型战斗机苏57投放新型隐身巡航导弹的视频,让之前关于俄罗斯苏57战斗机机弹舱有问题的谣言不攻自破。然后,因为想要采购s400地对空防空导弹而被美国停售F35的土耳其宣称,可能采购苏57来弥补空缺。紧接着不少人对苏57的战斗机产生好奇。的确作为俄罗斯的新一代战斗机,苏57是俄罗斯空军的利器。不少美国媒体就辆苏57和天空之王F22做了比较。

苏57占据气动布局优势

有很多专家指出,苏57在气动布局的设计上有着两大优势,第一苏57继承了苏27的中央升力体气动布局,相较于F22增加了升力系数。第二苏57使用了较大的可动边条,它可以参与苏57的飞机配平,从而进一步的增大了苏57的升力系数。总体来看苏57的升力大于F22,同时苏57的推力矢量发动机尽管只能进行俯仰方向的运动,但是很有可能具有一定的外倾安装角,通过发动机的差动进行飞机的滚转机动控制。

不同的设计风格导致进气道不同

从目前已经知道的照片来看,有别于F22的s型进气道苏57战机采用的是直通式进气道。这就像一根空心竹子一样一通到底,只要找对角度甚至肉眼都可以看见内里的扇叶。为什么会产生这样的差异呢?主要是因为俄罗斯的财力有限,俄罗斯的武器生产工艺没有明显的改变,俄罗斯的武器研发,似乎还是无法割舍苏联方面的武器制造风格,苏57的这种进气道设计直接导致苏57前向RCS(雷达反射截面积)高达0.4平方米,隐身方面苏57相较F22是有劣势的。不过好在苏57的机动性和近距离格斗是占据优势的,这点相信军迷朋友们都了解,俄式战斗机在近距离格斗和机动性上面一直是强项。苏57的直通式进气道有利于提高了它的机动性,使得苏57在五代机的近距离格斗中也是一把好手。

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美军目前最先进的五代机F-22所使用的进气道就是我们常说的卡尔特(加莱特)进气道,中文学名将其称之为"后掠双斜面超音速进气道"(CARET)。

在F-22之前,美军的F-18E/F机型已经率先采用了该型进气道,因此在技术上具备一定的成熟性;且该进气道目前也就主要用于前述两种机型。

在卡尔特进气道的中文译名中有一个词十分关键:后掠(指进气道口,F-35的DIS进气道口为前掠)。这一区别在于,后掠可以保证F-22能够拥有更大的腹部弹舱空间,而它的主弹舱恰好就位于机腹。

如果仅从进气道外观上看,俄罗斯的五代机苏-57所采用的进气道似乎和F-22极为相似,这也让很多人认为苏-57采用的也是相同的卡尔特进气道设计;但事实真的如此吗?

仔细对比后就会发现:F-22进气道内并没有可调装置,而且S型进气设计完全无法直接看到内置扇叶;反观苏-57,不仅其进气道外壁设有多达三个网格窗,而且内部还有数片可动式气流调节板(四代机设计)。

另外,苏-57的进气方式完全有别于F-22的S型进气方式,前者采用直通式,用肉眼就能看到内置扇叶;而这些细节所导致的后果就是在很大程度上增加了苏-57的雷达特征。

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美国洛克希德马丁公司的F-22A猛禽战斗机是一款隐身战斗机,其进气道的设计是采用荚莱特设计。这款战斗机的进气道具有S型构造,因此可以避免发动机的叶片暴露在雷达波之下。



苏-57战斗机的进气道就简单多了,至今有许多专家都没有弄明白苏-57战斗机的进气道设计的原因所在,因为发动机叶片就直接可以暴露在雷达波之下。


实际上苏-57为人诟病的就是缺乏隐身能力,其中发动机进气道就是一个人很大的原因。在F-22A猛禽战斗机之后的F-35闪电II战斗机就采用了更为先进的蚌式进气道设计。

进气道的设计对于发动机的效率有很大的影响,俄罗斯在苏-57上的一些做法其实是经过试验而来的,这个或许是一个最佳的方案。


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打眼一看,F-22和苏-57采用的进气道都是加莱特进气道(CARET),可实际上有着本质的区别。

加莱特进气道(CARET)的正式名称为“双斜切乘波进气道”,属于三维乘波体系进气道的一种,其典型的外部特征就是进气口类似平行四边形的斜型,看看下图中的F-22就知道了。

F-22之所以采用这种进气道,是因为当时是最适合隐身的,而F-22堪称首款隐身四代机,所以为了隐身的需要才选择了这种进气道,这也是没有办法的办法,当时的技术只能做到这样了。

但是后来美国又发展了更先进的蚌式进气道(DSI),结构重量大幅减轻,所以F-35就采用了这种进气道。中国也突破了DSI进气道技术,而且比美国的更先进,所以,我们看到中国的很多飞机都采用了DSI进气道,除了歼-20外,还有歼-31、歼-10B/C、枭龙、山鹰改进型等。

至于苏-57,由于俄罗斯没有突破DSI进气道技术,所以仍然沿用了类似加莱特的进气道,不过又有所创新,增加了机翼前缘可动边条,巧妙地充当了进气道的可调谐板。所以,苏-57的进气道相当于可调节式的,而F-22的进气道是完全不可调节的。


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