歼-10B与TVC其它部件如何配合工作?

用户5547775963


依靠飞火推一体化的飞控系统自动控制

作为我国第一款三维矢量技术验证机,编号为1034号的歼-10B在2018年11月的珠海航展上进行精彩的公开飞行表演,成为世界上首架进行公开表演的单发布局轴对称矢量推力的战机。


实际上其他国家搞矢量技术,普遍是在双发战斗机上进行试验,原因就在于双发安全系数高,单发战斗机搞这种动力方面研究风险很大,出问题就要坠机。比如美国上世纪80-90年代在F/A-18战斗机上搞得F/A-18HATV,在F-15上高的F-15S/MATV和F-15 Active等,以及俄罗斯在老苏-35上搞的711号苏-37验证机。而双方实际生产的矢量技术战斗机F-22、苏-30MKI、苏-35BM等也都是双发战斗机。不知道还有没有老军迷记得当年711号的苏-37矢量验证机

我们也不是没有双发战斗机,老爷点的有歼轰-7A飞豹、歼-8“蔡国庆”,以及完成国产化的歼-11B等。但是却选择单发战斗机的歼-10,最重要的原因就是歼-10的飞控系统比较先进,而且完全自主独立开发编写,其可靠性和先进性是我国现役战斗机里最好的。

1979年的F-16开始,战斗机开始使用线传飞控技术,将飞行员对操作杆的操控分解为电信号,机载计算机再由此来调控各气动控制面进行响应。而从F-16C/D开始,飞控由模拟信号转化为数字信号,对所有操控动作进行数字量化,飞行员做出动作后,机载计算机根据飞控软件预设的程序和算法,分解为具体数字指令下达给各控制面,襟翼怎么转,副翼怎么转,尾翼怎么转等等,飞行员不需要自己一个个操纵。同样,矢量喷管具体操作也是如此,让飞行员自己操作是不可能的事情,太麻烦太危险,是由战机的飞控系统进行自动控制,而数字飞控。歼-10B的TVC矢量喷管特写,他是采用AVEN矢量喷管技术,并且在尖端加了个调整整流作用的“龙指”

而这方面恰恰是成洛马做的最出色的地方,完全有资格说达到世界顶尖水平。歼-10A一开始就是采用数字电传飞控系统,也是我国第一款应用数字电传飞控的战斗机。同时成洛马编写的飞控安全性和可靠性非常出色,歼-10以及JF-17枭龙在试飞过程中都没有发生一起坠毁事故,装备部队十几年来也没有发生因飞控系统故障导致的坠毁事故。歼-20的气动控制面和涡流走向复杂的让人头皮发麻,飞控水平差一点点都根本搞不出来。

相比较下沈霍伊和西安飞控所就要出来挨打了,自己给苏-27系列编写数字飞控系统歼-11BS、歼-15A上都出现过因飞控导致坠毁事故。至于JH-7A飞豹各种事故不断,印度三哥都可以嘲笑我们了。所以在歼-10上试验TVC矢量技术相反是我们目前最安全,最可靠的选择,因为这需要在飞控上进行相对应改进,而其他战机本身飞控上相反不怎么让人信服。

还需要说明的是,歼-10B战机还是我国第一款完成飞(控)火(控)推(力控制)一体化设计的战斗机。这需要在战斗机设计阶段,这需要飞控、火控已经发动机控制技术都要完成数字化全权控制,并且三个系统在飞机设计时就高度交联,可以无缝对接。例如俄罗斯没有飞火推交联的苏-30MKI,从飞控系统做出矢量决定,到发动机控制系统完成编译,再到矢量系统液压动作筒完成全部调整,需要0.5-1秒的响应时间,这在空战中就是巨大的“延迟”。而完成飞火推一体化系统后的苏-35BM,飞控系统认为可能需要启动TVC矢量时,就会提前让发动机控制系统先完成准备,整个响应时间可以缩短到0.1秒,所以歼-10B在航展飞行表演过程中,整个TVC系统响应非常及时,整体表演可以“一气呵成”。

这方面除了感谢成洛马外,还需要感谢太行B发动机。歼-10B和歼-20原型机都是使用俄罗斯的99M1(AL-31FM1)发动机的КРД-99Ц数字控制系统,勉强实现飞火推一体化设计。在刘永泉总师及其带领的团队,经过十数年努力,终于解决太行发动机的“心脏病”问题,推力增加到14~14.5吨,并且完成FADEC(全权数字化控制)改造,这终于可以让歼-10装上TVC矢量喷管。


五岳掩赤城


不知还有多少人记得去年珠海航展上那架盖过歼20四机编队的歼-10B矢量验证战机?虽然时间已经过去多半年时间了,但是现在回想起来依然让人热血沸腾。毕竟一直以来我国在航空发动机上的短板是限制和制约我国先进战机及其他先进武器发展的最大痛处,所以在珠海航展上一架装备了我国自行研制的矢量发动机的歼10B战机能够轻盈的在低空做各种超机动飞行表演的时候,全网刷屏了,到处是歼10B-TVC战机的各种超机动飞行表演。那这架装备了矢量发动机的歼10B战机和普通的歼10B战机有什么不同呢?是不是后期的歼10B战机可以直接换装矢量发动机呢?

首先说一下矢量发动机的优势在哪?众所周知一直以来关于第五代隐身战机的4S技术指标中就有一项是衡量战机的超机动飞行的条件,超机动飞行对于战机的贡献是很大的,特别是进入五代隐身战机行列之后,由于双方战机在雷达隐身技术上的进步,所以战机发现敌机的距离会进一步缩小,到那个时候可能双方隐身战机之间又会回归到近距离格斗时代,所以在这个时候就看谁的超机动飞行能力强了,毕竟更强的超机动飞行能力代表了战机能够以更短的时间将机头指向敌机,继而有更多的机会击落敌机。所以一直以来超机动飞行能力是衡量一架战机战斗力的指标之一,特别是进入隐身时代后,超机动飞行能力已经成为五代隐身战机的技术指标之一。


像我国一直以来在军用战机的发展上追赶着世界先进水准,经过几十年航空人的发展和努力,我国在先进战机的发展上已经基本追赶上世界先进水平,特别是在航空电子技术上可以说是枝繁叶茂,从出口的枭龙战机、我国自行装备的歼10B/C、歼16战机大量采用更先进的玻璃化座舱到我国最先进的歼20战机各种雷达、红外、座舱等电子设备的应用都代表了我国在航电系统上的进步和努力。但是不管是外界还是我国自己都明白,相比世界先进战机而言,我国的战机一直以来在航空动力上落后于世界先进水准,所以一直以来我国航空产业也在不断努力缩小于世界先进战机之间的差距。比如像美国的F-22战机最迷人的恐怕就是其具备二元矢量推力的F119发动机了吧,而我国目前比较成熟的军用大推力航空发动机就是涡扇-10B发动机了,当然该发动机我国自己也明白和世界先进发动机相比还有不少差距,但是有差距不代表不行不能用。




所以在现阶段涡扇10系列发动机已经开始大批量装备国产战机的同时,我国航空人也没有放弃继续挖掘该发动机的潜力,所以去年珠海航展上的歼10B矢量验证机就是我国继续挖掘涡扇10发动机潜力的一大表现, 那这架装备了矢量发动机的歼10B战机和普通的歼10B战机有什么不同呢?

首先最大的变化就是装备了矢量发动机的歼10B战机在超机动飞行能力上又得到了很大的提升,虽然拥有鸭翼的歼10战机本身就极具超机动飞行优势,但是受限于空气动力限制,像歼10B这种机身长宽比不大的战机很难单纯的依靠空气舵来实现各种超机动飞行,所以在空气动力已然无能为力的情况下,要想继续增强歼10B战机的超机动优势就只能选择为其换装具备矢量推力的涡扇发动机了。而换装具备矢量推力的涡扇发动机可不是简单的直接换装就行了,除了物理尺寸要合适外,矢量推力喷口还要能够与飞控系统结合在一起才行。简单来说比如战机在进行眼镜蛇超机动飞行的时候,飞行员迅速拉杆后,首先是鸭翼和机翼后缘襟翼动作让战机机头迅速后仰,但是因为战机后仰角度过大很可能会造成战机失速或者仰角受到限制下不能达到眼镜蛇超机动飞行所需要的仰角时,这个时候矢量发动机喷口就可以继续通过飞控系统的精准控制操纵战机的仰角继续增大,并且在整个眼镜蛇超机动中控制战机的机身姿态保持在可控范围内,所以对于换装了矢量发动机的战机最大的难点就是将矢量喷口控制和战机自身的飞控系统结合在一起,而这个结合过程中最大的难点就是要通过大量的飞行试验来确定战机在不同姿态下,矢量喷口的偏转角度以及战机推力的大小,所以装备矢量发动机的战机最大的难点就是飞控系统和矢量喷口的有机结合了,因为只有通过大量的飞行试验才能找到战机在不同姿态下矢量喷口最佳的偏转角度和这个时候发动机推力的不同变化。







总结一下就是装备了矢量发动机的歼10B相比没有矢量喷口的歼10B战机最大的优势在于其自身的超机动飞行能力得到了很大的提升,而超机动飞行能力又是战机提升自身战斗力的有利保障,对于战机空战能力是有很大帮助的,而且从歼10这种单发战机作为矢量发动机的技术验证机就可以看出我国在矢量喷口设计上的起点和自信心有多高,因为矢量喷口设计不佳的话机毁人亡的几率很大,所以像美俄两国在矢量喷口研发的时候都是用双发战机作为试验机的,这样可以保证战机万一失去动力时不至于机毁人亡。而且通过歼10B TVC战机的技术验证,也为未来我国的歼20战机换装矢量发动机提供了宝贵的技术资料和飞控试验经验,当然既然一开始选择了歼10战机作为矢量验证原型机,那未来批次的歼10战机后续型号,肯定也会换装具备更强超机动飞行能力的矢量发动机来提升自身空战实力的。


分享到:


相關文章: