08.11 航空百科 先进战斗机应用的DSI进气道的优点是什么?


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图、上图为F-16战斗机最初设计的进气道,下图则是F-16搭载F-35使用的DSI进气道

Fly Knight /文

DSI进气道的全称是“无附面层隔道超音速进气道(Diverterless supersonic inlet,或蚌式进气道)”。DSI进气道通常出现在先进战斗机上,通常由鼓包和向前包覆的进气整流罩构成。DSI进气道的结构优点是宽马赫数性能好、结构简单、重量小和更好的隐身效果。


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DSI进气道是工程设计领域跨世纪的创新成果,完全超越了普通二维进气道设计(传统超音速飞行器通常采用进气坡道或进气锥设计),可以满足新一代战斗机在性能、隐身、重量和成本之间的平衡。

当飞行器飞行时,空气相对于发动机的速度等于飞机的飞行速度。但当前涡轮发动机无法处理超音速气流,因为冲击波会破坏涡轮叶片,这会导致推力损失或发动机故障。所以,当飞行器超音速飞行时,其进口的空气必须在达到喷气发动机的压缩机和涡轮叶片前降速至亚音速。而且气流还必须处于最佳速度和体积,从而保障提供最大推力。


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图、各种不同类型的战斗机搭载的进气道示意图

现在战斗机通过入口的设计形状而完成上述要求。其入口在压缩机的上方,这会对发动机的净推力会带来很大影响。引起折旧需要对进气道进行巧妙的设计改造。

DSI进气道一般由鼓包和向前延伸的进气整流罩组成。其鼓包可作为一个压缩面,当空气进入时能使空气降速并增大压力,可以使空气在整流罩一侧进入进气道。

早在1990年代,洛克希德马丁就开始从事DSI进气道方面的研究。1996年12月11日,第一架搭载DSI进气道的F-16战斗机首飞成功。这架F-16成功完成了2.0马赫的飞行速度,它在亚音速下的性能还有更好的表现。洛克希德马丁公司又将DSI进气道应用到F-35战斗机中,这不但让F-35不但具备全飞行包线的优异气动特性,还简化了传统气道复杂的机构,还减轻了结构重量和生产使用成本。


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图、使用DSI进气道设计的枭龙战斗机

传统的飞行器进气道需要设计很多重型部件,这也在空中都是飞行的负担。而DSI进气道则不需要使用运动部件,这提升了飞行的稳定程度,并降低了故障发生率,提升飞行器效率。


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图、首款应用DSI进气道的战斗机——F-35

而我国的成都飞机公司和巴基斯坦航空综合企业研发的枭龙战斗机是首款投入服役的DSI进气道战斗机。此外我们的歼-20和FC-31都使用了DSI进气道设计。目前世界上应用DSI进气道的战斗机有:F-35、FC-1/JF-17枭龙战机、歼-10B/歼-20战斗机、FC-31鹘鹰战斗机、教练-9。


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