03.02 推力矢量真的重要吗?为什么欧美三代机都不装备推力矢量发动机?

朴刀sword


目前主要是俄罗斯一家在3代、3代半战斗机上面使用矢量发动机;我国是在歼10B上面进行了测试;美国和我们一样,比较早以前就进行了类似的测试,不过最终并未服役。

F-16MATV,是F16“多轴推力矢量计划”验证机,美国在上世纪90年代初的几年时间里,对其机动特性进行了研究,并与常规的F-16、F-15、F-5等进行了空战测试,包括1:1的测试、1:2的测试等。测试结果表明,F-16MATV在大迎角、过失速机动、盘旋能力上均有明显的改善,增强了其格斗能力。不过,美国空军对其还是不怎么感兴趣。美国空军认为,对于3代机来说,过失速机动容易使其丧失能量,从而在后续的对抗中落于下风。

美国对矢量发动机的研究不止是F-16上面,还有F-15S/MTD(上图),以及F-15Active(下图)

两款F-15也是同期的型号,不过前者使用的是轴对称矢量喷管,后者使用的是类似F-22的二元矢量喷管。不过,这两款型号也只是测试一下,后面就没了后文。

俄罗斯由于在战机航电性能方面对美国处于劣势,所以更为强调战机的机动性能,也就更加看重矢量发动机的左右。美国空军方面,却显然更加看重通过其他方法来提高战机的空战能力,比如提高航电性能,提高格斗弹的大离轴角发射能力。其实,双方的思路基本还是普通提高的情况下,发挥各自的优势。

欧洲这边,“研究的晚”应该算一个重要因素,目前台风战机的EJ200发动机是有这方面的测试,不过太晚了。

我国的话,从目前的信息来看,说法跟美国的有些类似。推力矢量会增加大迎角飞行能力,但也会增加机体重量,如果战机本身推比比较高,可能不会在意这些增加的重量,如果本身推比不是很高的话,对这些增加的重量就会比较在意了。

印度的苏30MKI是个比较明显的例子,与苏27相比,其发动机推力并没有增加,机体重量明显增加,矢量喷口又进一步增加了其重量,造成其空战推比比苏27要下降一个档次。在与美国F-15战机进行的对抗中,除了开始给美国飞行员造成了惊讶外,一旦美国飞行员适应了,后面就显示出了在推比方面的明显劣势。当然,苏30MKI本身推比跟F-15的差距不小。

所以,我们在这方面的运用,也要详细测试后再看。


晨曦谈兵


矢推,有与没有不一样,不只狗斗,还能增升,在战机安全性方面大有助益,比如极限飞行造成的失速,靠矢推就能颠倒乾坤,好笑的是,有人居然说没有用,或说帮助不大。矢推有,与没有,完全是两个概念,或说,是致命运的吗?也不是,没钱就将就,有钱就讲究,讲究的结果,大有用途。欧洲没有,没一款装备矢推,不只省钱,于欧洲称雄,双风就已足够,于域外,也无人可以匹敌,至少在他们的宗主领地范围内,牛叉得很。这就够了,战斗机设计都是自家作战思想的产物,能打胜仗就成,北约范围内,不需要太激烈的空战,能满足作战需求就好,何况现在大家手中无铜,福利那么高,花个钱就费劲,实在没有必要弄那么多地零碎,需要精打细算过日子,欧洲在可见的几十年内无人敢惹,明此,不用考虑太多,不是吗?

▲猛禽不同。要极限作战,什么情况都可能发生,不以隐身定乾坤,考虑到五代机气动外形不济事儿,加上二元矢推,重在提高飞行安全性。美军的作战对象,面对的全世界,要考虑到极限使用的情况,所以,美国说,使欧洲坐享了和平红利,自己出力太多,一切装备,都考虑极限使用,为称霸全球劳神费力。欧洲不一样,有就行了,似可随心所欲。这些年伴随美军出阵,飞得无限威风,双风双双进入了四代机的行列。四代机,欧洲不遑多让,要求太高,实在没有必要。所以我们粗粗看上去,欧洲的飞机漂亮同漂亮,总是小鼻子小眼的,给人一种败絮其中的感觉,原因正是它没有这么大的作战需求,够用就好,先考虑造价,装备得起就好,世上再没人主动欺负与招惹他们,欧洲有的是强国,如英法,依其国力,没有几人能敌得过他们。

▲中俄不一样。大国面临的形势不同,拥有矢推发动机,再正常不过。把一切都做到极致,考虑极限使用,仍然担心入不敷用,国与国之间大不同,强与弱,大与小,冥冥之中,皆由分定。俄航空工业厚实,还好一点,其矢推研发较早,装在印度苏-30MKI上,大获成功,印度用之甚好,在近距缠斗,以及占位方面,大有优势,用得好自然颇为喜爱,飞去红旗军演,与欧洲双风斗法,在飞行性能上表现得淋漓尽致,美国有而不用,不说好,也不说不好,要在有了五代机。欧洲不一样,看在眼里,急在心上,对印度的矢推大加赞赏。不是不想装备,太费也太贵。印度用得好,买来即可使用,用残一批再买一批,不用操心自主研制,现在半数趴窝,只能无可奈何。俄罗斯在印度实验的基础上,打造出第一个成功的三代矢推机型苏-30SM,正成为三代的王,就是四代,完全技不输于人。中国也面临成本问题,没有在三代或四代装备,但是五代,那是一定要使用的。

▲五代都要用的。美国用之F-22,俄罗斯之有产品30,中国的涡扇-15也是要上矢推的。五代机装备矢推既明,不过也只限于中美俄,欧洲想用,必须重新研发,过去耽误的时间,一时很难弥补。未来空战,具有不确定性,多活一口气,就能生存下来,无论欧洲考虑如何,现在的大国中美俄,都是有考虑的。大国之比小国,面临的作战环境迥异,形势完全不一样。美国处处获得先机,其想法在于,空战形势有多方面的考虑,要撖制一切,压倒一切。做过大国的俄罗斯,自有厚实的家底,也要比他人技高一筹。我们的想法,有总比没有要强,何况今日面临的形势,在大国之间,都有复杂得多,唯有自立自强,才能真正改变空战的形势。要在我们认识到矢推的优点,所以不遗余力。


魂舞大漠


矢量发动机技术的发展牵涉到“基础的”材料科学技术、结构设计技术、加工工艺技术等等和“高端的”与战机充分整合的“飞火推(飞控、火控和动力控制)”一体技术。

装备矢量发动机的战机在亚音速机动性方面具备绝对优势!在导弹规避和近距离格斗上,装备矢量发动机的歼十B或者C对阵未装备矢量发动机的西方三代机如台风、阵风、鹰狮以及F15、16、18等是不会吃什么亏的……

而四代机追求的是超音速下的超机动,偏转角在20度以内的三元矢量喷管在超音速机动中的效率目前如何外界知道得很少,相反F22装备的二元矢量喷管由于偏转角大且在超音速机动时与襟翼和尾翼的差动配合下,效率极高……

相信俺们的“20”未来在XX矢量发动机的强劲推动下,超音速机动能力不会弱于F22。

不过未来的大规模战争拼的是体系!在体系化作战前提下,某一两件所谓领先的兵器并不能改变战争的结局。“体系”的建设是我们必须重视并花力气构建的……


老陈说经营


重要不重要主要是看用途与战机的搭配!我们都知道传统战机在进行转弯的时候是靠翼舵来实现,但是这就直接造成了转弯半径大,不能急转弯,急转弯后战机出现失速的问题。这时候把格斗性能当成第一指标的苏联航空军事专家才提出了一个矢量发动机的概念,通过矢量发动机来实现极速转弯,可以降低转弯半径,还能够边转弯边加速,这使得苏式战机的格斗性能进一步提升。比如以苏27家族的战机为例,装备矢量发动机的苏35sm可以比没有装备矢量发动机的苏30s躲避空空导弹的能力提升30%左右。

欧美战机从性能设计上来看格斗性能均不强,他们都会尽量避免跟敌机进行近距离格斗,大多直接采用超视距远距离发射导弹,这使得矢量发动机对他们来说实际用途并不大。他们也就没有再针对战机做出此类更新与战略升级。比如在八十年代末,苏联苏27战机踏浪欧罗巴上空的时候一个蛇形机动就亮瞎欧美狗眼,欧洲赶紧研发战机,并因此诞生了台风阵风战机。但是这时候美国提出了隐身作战的的概念并直接诞生了f35,虽然f35一直没有登陆欧洲战场,但是应该是以后欧洲战机的主流发展方向。


优己


推力矢量发动机装备战机后,让战机获得一个额外的力,能做出很多令人匪夷所思的动作,这就是俗称的超机动。完成这些超机动的,并不是依靠战机本身优秀的气动外形设计,而是推力矢量发动机。简单的来说,推力矢量发动机与其他的发动机相比就是多了个尾喷口转弯的功能。例如美国普惠公司的F119发动机,它的尾喷口可以上下摆动。而俄罗斯在这方面则比美国更胜一筹。俄罗斯的117S和AL41F发动机的尾喷口可以360度旋转。当然,由于俄罗斯在冶金技术方面、材料技术方面稍逊于美国,所以117S和AL41F在使用寿命上要比F119短。战机配装推力矢量发动机后,依靠发动机的推力矢量技术,让战机做出很多令人匪夷所思的动作。例如,在此之前,要想让战机爬升,飞行员先得把机头拉起来;但装配推力矢量发动机后,战机想要爬升,则没必要拉起机头了,直接把战机的发动机喷口向下一转,发动机的推力方向就由向前推变成了向上顶了,这样,战机就能像跳高一样往上跳了。假如想让战机往下降,以前得先把机头压下,但装配推力矢量发动机后,飞行员直接把发动机喷口向上一转就ok了。在2014年的巴黎航展上,俄罗斯的苏35战机依靠先进的117S发动机,飞出了空中翻筋斗、钟摆、跳高、360度原地转弯等机动,令人目瞪口呆。一位观看航展的西方飞机设计师简直不相信自己的眼睛:“这是飞机吗?这简直就是UFO嘛!”在他眼里,似乎只有UFO才能做出如此超高难度的机动。

对于超机动在现代战争的作用,很多人存在着质疑。现代战争是信息化战争,有着非接触性、非对称性和非线性的特点。双方的战机隔着几十公里、上百公里就发射导弹了,根本就不照面,你机动性再好也没用。就好比一个人的武功练得非常好,套路很多很杂,让人看得眼花缭乱,可你的敌人根本不和你对打。人家隔着你几十米、几百米甚至上千米就一枪把你给嘣了,你的武功再好,套路再多再杂又有什么用?喜爱超机动的人可不这么认为。敌人能隔着几十公里甚至上百公里就发射导弹不假,可你能做到的,我也能。另外,你能保证在第一轮的攻击中就把我打下来吗?别忘了,我的战机上有告警装置,有电子干扰装置,有红外干扰/诱饵弹,有干扰箔条,有拦截导弹,还有超强的机动能力来摆脱你的攻击。假如第一轮攻击失败,那么进入第二轮攻击很可能就是近距格斗了。毕竟,两架相隔上百公里的战机,双方对进飞行,平均来说每架战机只要飞四五十公里就照面了。对于超音速飞行的战机来说,几十公里也就几十秒的事。进入到近距格斗状态,战机机动性能好的一方总能占便宜。


血染战旗红


很重要,我们可以从具备矢量推力能的战斗机上看到这种技术的价值,比如苏-57战斗机、F-22战斗机和我国歼-10BTVC。装备矢量推力发动机的机型,可以做出各种复杂的机动动作,在空战中占据有利位置对敌方进行精确打击,甚至有专家认为这种机动能力有助于摆脱导弹的跟踪。

但是这种优秀的技术至今都没有得到普及,很多欧美的三代半战斗机都没有配备矢量技术,具体原因要从“冷战”说起。冷战环境下的战斗机设计追求高性价比,也就是能快速生产和使用维护简单。因为随着防空导弹技术的进步,不具备任何隐身性能的三代机,在电子环境不能给予任何有效保护的前提下,必将成为战斗中的高消耗品。所以战斗机设计讲究的是能大规模列装、性价比要高、经得住消耗。复杂昂贵的矢量发动机当然不在考虑范围。

(台风战机并不安装矢量发动机,但是价格已经贵到接近四代机的水平了)

如今,矢量发动机几乎成为了隐身四代机的必备,它可以让战斗机做出超机动动作,被认为是三代半战机的重要指标。但是矢量发动机是无法单独装配到第三代战斗机上的,因为这种发动机需要由飞机上的飞控系统配合运行。第三代战斗机在飞控系统上多比较落伍,难以同矢量发动机协调配合,进而发挥出发动机的应有功效,因此不会给这种飞机装备该发动机,如果想让飞机能使用这种发动机则不得不大刀阔斧地进行改进,这样一来,倒不如用这些资金研制能装载矢量发动机的第四代战斗机了。

而且,大多数第三代战斗机不是真正意义上的空优战斗机,所谓空优战机就是主打空中作战、争夺制空权且不考虑其他性能的战斗机,矢量发动机只有装备在空优战斗机上才能发挥出应有效果。此外,矢量发动机对于维护维修工作的要求很高,且本身重量又大,第三代战斗机若不刻意追求额外的机动性能,没必要装载矢量发动机。

此外,绝大多数第三代战斗机在设计时,并未考虑会给战斗机加装矢量发动机,因此存在适配性问题,为安装矢量发动机只能再次对控制率和机身后部进行修改,歼10就存在这种现象。

(日本曾幻想跳过三代半战机直接自己研制四代机,但是结果很失败)

现代化战争的胜负不是一两件先进武器决定的,因为使用者当天的状态、训练水平、战场环境、气候条件、数量等方面都可以影响武器的作战效果,所以单单强调一件装备是行不通的,不要过分夸大矢量推力技术的影响力,西方国家通过联盟确保自身安全,也许他们更看重的是战斗机体系的建设吧。


利刃号


讨论这类发动机的话,欧美这个词意义就不大了,二战后欧洲受战乱影响或战败影响,对高精尖军事科技发展对受美国影响太大,可以说欧和美比不在一个层次上,美国才是这个集团的代表者。其次美国也有研究矢量推进,并不是不用,只是美国的方案单从矢量推进上看技术并不先进,但是美制发动机推力很大耐久很好,即使是矢量推进时损失百分之二三十估计结果也可观,加上耐久性好战时维护少,战力应该可观。我国的优势就可以一个一个功能做到最好,目前我们的矢量推进技术应该是可以了,较小推力就可以实现复杂机动,以后推力和耐久都超过了那才是真的实现了技术赶超,那之后就靠使用者来发明新战法了。


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现代空战基本上都是超视距空战,近距离格斗极少。传统上的二元推力喷口,三元喷口,重量大推力损失大,实用性差。未来不增加重量结构简单开式推力矢量喷管是主流,这种喷口难点主要还是在编写控制软件上。


待完善个人信息


推力矢量技术几乎是五代机的标配,这对于整个战机的机动性有着常规气动控制面无法做到的机动动作,比如在11月6日在珠海航展上,歼-10BTVC矢量战机做的“漂落叶🍂”,就是常规战机无法做到的。而这对于实战就可以做到0半径转弯,占据绝对的优势攻击阵位。

推力矢量技术给战机带来的是超机动性能,这让五代战机几乎完全超越了四代以下战机的机动性。这在近距离格斗上拥有绝对的优势地位,而这也是世界第一梯队的军事强国争先发展的军事航空发动机技术。美国说采用的是二元矢量控制技术,而俄罗斯这采用的是三元矢量控制技术,而我们也是三元矢量控制技术。



但是欧洲却还不具备矢量控制技术,这不是欧洲国家不能研制,不是没有基础,而且这些国家过于分散,不能集中精力攻关矢量推进技术。单靠一家来进行研制确实难以为继,就像欧洲联合研制台风战机是一样的。矢量推力控制技术主要在于核心的数字飞控系统。说白了,就是缺钱,和现实的迫切需求。


欧洲也并没有研制五代机,只是搞出来一个台风,一个阵风,最多算是4+战机。达不到五代机,更不存在矢量推力发动机与之配套,那怎么装备呢?欧洲双风战机开发的九十年代,他们并不具备研制矢量推力发动机的能力。那么自然对于现代战争而言,高技术武器越来越先进的今天,成本已经让很多国家难以承受,那么推力矢量技术更是让欧洲有些力不从心。

可是对于美国,虽然拥有矢量推力发动机技术,但是其大量装备的F-15,F-16,F-18这样的战机,却没有安装矢量发动机。这是因为矢量发动机技术是要配合整个战机飞控系统而设计的,那么如果都安装矢量推力控制技术,势必会大大增加研发成本和采购成本。这让本来就很吃紧的军费,更会捉襟见肘的。



另一方面,美军也没有这样的需求,这主要是在于美国拥有大量的五代机,包括187架F-22还有200多架F-35战机,而且数量还在随时变化中。完全可以应对四代机的威胁,短时间内根本没有优势丧失的可能。更何况还有拥有几千架四代机呢?


所以,这就是欧洲国家不得不面临的现实,也是欧洲不得不面临的尴尬。曾经的航空业的辉煌,也只能代表欧洲的过去,却无法在引领未来的世界主要军事发展。再加上缺钱的尴尬,也让壮志雄心的欧洲,最后也只能注定沦为二流军事的境地。
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美国一直引领着世界军事发展的潮流,同时也代表着世界先进水平的标杆。但是对于庞大的对外战争消耗,让美国在军事发展上也是难以为继。而先进军事技术,也意味着高额的军费投入,也让美国债台高筑。矢量发动机同样,也是这高大上的大玩具!


淡然小司


这几天国内的军迷们炸窝了:歼10B TVC在珠海航展首日飞出了眼镜蛇、J-Turn、落叶飘等超机动动作。作为首次向公众公开展示的矢量推力技术可谓燃爆了全场!

然而冷静下来以后大家会发现,以美国为首的西方国家并没有在任何三代机装备矢量推力!美国只在隐身战机上装备推力矢量发动机,而对于F16、F18、F15系列这些三代机改进型,尽管有这样的技术和验证机,但真正在美军服役的却都没有推力矢量能力。同时欧洲的台风、阵风、鹰狮貌似也没有往这方面改进的计划。那么推力矢量能力对三代机来说重要吗?为何欧美都不要?

▲美国当年的F-16、F-18推力矢量验证机测试图,最终都没有正式装备

答案其实很简单:当初欧美的推力矢量技术研发出来的时候太晚了

美国从70年代就开始研究矢量推力了,但真正装到战斗机上进行模拟战斗测试的时候已经是上世纪90年代,冷战结束了。这时F22已接近研发成功并量产,将来的战场有F22撑场子,再折腾现有的三代机已经没必要了。

而且技术上将矢推技术安装到三代机上困难重重:

  • 1大部分战斗机都不是空优机,只有空优机才有装矢量喷口的必要性
  • 2矢量喷口有重量代价和复杂维护的问题,如果不是为了追求那额外的机动性就没必要装
  • 3设计之初未考虑矢量喷口的飞机不一定能装,有个适配性的问题,需要重新修改控制率和后机体。

总结起来说其实就一句话:矢推技术在欧美,起了个大早,赶了个晚集

F-16验证机的矢量推力喷口

种花家正好赶上了能开发矢量发动机的时代!

中国是什么情况?中国的国产矢推技术研发出来的时候,四代机歼20还未完全定型装备(在等发动机),歼十还在疯狂的魔改中(具体可参考当年歼7、歼8的后续改进型号),于是自然将矢量推力技术安装到歼十上以验证其可靠性,并为将来装备歼20做尽可能充分的准备。

那三代机装矢量推力到底有没有用?当然有用!

以俄罗斯的苏氏系列战斗机为例,加装矢量推力以后可大幅提高战斗机的机动性和垂直、短距起飞等技、战术性能。

在历年的中俄"航空飞镖"国际军事比赛中,在远程进行中距导弹空战的时候,中国的战机有不小优势,但一旦进入格斗作战,即使是拥有有源相控阵雷达和新型飞控系统的歼10C都远远不是苏35S的对手,在我国"金头盔"里,歼10C往往还可以依靠足够的瞬盘能力和灵活性和歼11B打的有来有回,但在"航空飞镖"中,我国歼10C被苏35S轻松碾压,即使是歼10C最自豪的瞬盘能力也被苏35S超越,在飞行员身体能够承受的情况下,苏35S做出一系列机动的速度堪比第五代战机。

▲苏-35战机的矢量尾喷


四代战机上必须装备推力矢量发动机已成为共识

将来的第四代战机配备推力矢量发动机是必然的趋势。而歼-20获得新型轴对称矢量喷管后,鉴于该矢量喷管能够在全向实现偏转,在机动性上远优于F-22不能侧向作用的二元矢量喷管,而三元矢量喷管在推力损失等方面相比二元矢量喷管也有优势,这意味着届时歼-20有可能在超机动性性能上获得压倒F-22的优势。

▲F-22的二元矢量尾喷


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