按理說,世界航空強國也不少,為何只有中美兩國飛機研製DSI進氣道,這項技術難在哪?

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DSI進氣道的優勢和概念就不在多說了,或許很多人都認為最先使用DSI進氣道的戰機是梟龍戰鬥機。其實不然,最先使用DSI進氣道的戰鬥機是F16。美國於上世紀90年代開始研究DSI進氣道,並將其裝在F16戰鬥機上進行了實驗。事到如今,只有我國的殲20,殲10B/C,梟龍戰鬥機和美國的F35戰鬥機使用了DSI進氣道。

這就足以說明,DSI進氣道的研製難度是極大的。

想要研製成功DSI進氣道,卓越的空氣動力學和超級計算機以及計算流體力學是不可或缺的三個條件。其實DSI進氣道並不只有那一個凸起的鼓包而已,還有進氣唇口和機首。而鼓包是DSI進氣道設計及製造最難的部分。別小看這個曲面鼓包,其曲面的複雜程度超乎想象,沒有強大的超級計算機,那是根本不可能完成設計的。此外,戰鬥機的機首還要進行預壓縮,進氣道唇口的設計等都不是簡單的事情。可以說,DSI進氣道是與戰鬥機一體設計的,並不是單獨的個體。也就是說,只有能夠獨立研製戰鬥機的國家,才有實力研究進氣道。

既然是進氣道,那自然就要進行吹風了。風洞也是制約其他國家不具備設計製造DSI進氣道的重要原因。戰鬥機的飛行速度從0馬赫—2.5馬赫。而DSI進氣道在這個速度內的表現如何,就需要通過吹風來研究。風洞也不是隨便哪個國家就能建造的。目前來說,風洞比較完整的就是中美俄三國。所以說,中美兩國的DSI進氣道率先投入使用也在正常不過了。


其實,我國無論是在DSI進氣道的研究,還是應用都走在世界前列。我國新研發的DSI進氣道在速度為1.8馬赫時,總壓恢復係數為0.91,在速度為2馬赫時,總壓恢復係數為0.87,要比一般的三波系進氣道好。殲20極為注重超音速機動性,而我國的DSI進氣道在1.8馬赫時得總壓恢復係數又極高,十分適合殲20。(圖片來自網絡)


江山何沉


俗稱“蚌式進氣道”的DSI進氣道,中文名稱很長,叫做“無附面層隔道超音速進氣道”,由洛馬公司嘔心瀝血,耗費近十年時間才研發成功,並在一架F-16戰鬥機上完成測試實驗後,才正式運用到F-35隱身戰機上。

和傳統的採用附面層隔板的二元三波系進氣道、二元四波系進氣道等隔板進氣道相比,DSI進氣道有著結構非常簡單整潔、結構重量輕、速度適應範圍大、阻力小、隱身性能好等諸多優點,是目前最先進的進氣道設計方案,在隱身戰機上的應用優勢尤為明顯。

中國雖然在DSI進氣道領域的研發時間比較晚,但是後勁十足。中國首架採用DSI進氣道設計的戰機就是“梟龍”的04號原型機。從這個時候開始,中國的很多新型戰機都應用上了“高大上”的DSI進氣道。

目前中國有殲-20隱身戰機、殲-10B/C、殲-31、教練-9等數款戰機都採用了DSI進氣道設計,從應用機型的範圍、數量等方面來說,中國在DSI進氣道領域的應用能力已經超過美國了。特別是當殲-20隱身戰機的DSI進氣道曝光後,可以肯定中國在DSI進氣道領域的水平已經是頂尖了,因為殲-20隱身戰機採用上下位置不對稱的、前端更尖銳的特殊鼓包設計,設計難度極大,背後所隱含的中國空氣動力學設計功底可見一斑。

而在中國已經把DSI進氣道設計技術“下放”到教練-9這種高教機上時,除美國以外的其他國家在設計隱身戰機時,往往都還是採用傳統的進氣道設計,實際上目前完全掌握DSI進氣道技術的國家仍只有中美兩國。

DSI進氣道看起來非常簡單,無非就是取消附面層設計,取而代之的是進氣道前面多了一個固定鼓包,似乎沒有什麼技術含量。其實,魔鬼往往藏在細節中,當一個國家真正開始研發DSI進氣道時,就會發現處處是難題,鼓包位置放在哪裡?弄多大?弄什麼形狀?用什麼材料?

這些都是難題,都伴隨著巨大的門檻,需要一個國家擁有極高的風洞試驗實力和材料加工實力做支撐,這恰恰是中美以外的國家都比較薄弱的,所以它們研發設計DSI進氣道時就非常有難度。


科羅廖夫


你這個問題問的,把美國人鼻子都氣歪了,美國發明的高大上的蚌式進氣道,美國剛顯擺了兩天,就被中國弄成了白菜價!

蚌式進氣道重量輕,隱身性好,比傳統的加萊特進氣道能輕150公斤左右,在寸地寸金的戰鬥機身上,那可是大成就。

蚌式進氣道看著簡單,不就是一個鼓包嗎?那裡面可有大文章?那是從風洞中,計算中,材料中做出來的,越簡單越複雜,是真正的辯證關係。

看一看其他國家的模型都不用DlS蚌式進氣道,你還不明白嗎?難!



大志遠思想空間


要利用DSI技術必須滿足三個基本條件:大量資金、風洞群和足夠多的超級計算機,它就是風洞吹,吹完後在超算上改,然後繼續在風洞裡吹,週而復始,期間花掉大量的錢。俄羅斯有風洞群,但缺錢、缺超算。歐洲有風洞群,但沒錢,超算緊張。日本沒風洞群。印度只有錢。其他國家自動忽略。


新類型人


DSI進氣道技術,從1990年代提出來到論證、再到實際應用才不過短短的20多年時間。

是噴氣式發動機技術出現後的又一次跨越式技術進步,DSI進氣道技術仍然噴氣式發動機進氣道前沿科技。

噴氣式發動機出現初期、發動機進氣量、飛機速度也不高、就那麼簡簡單單一個圓圓機頭進氣、但是,航空科技的不斷髮展、飛機的飛行速度(尤其是戰鬥機) ,對發動機和進氣要求越來越高……

為此航空科技人員開發出來許多類型的進氣道技術滿足飛機的不同高度、速度的發動機進氣道……
(帶固定附加隔層的腹部進氣道)

1990年代“洛克希德.馬丁”公司首先提出來、研究超音速進氣道先進技術概念技術(DSI)。

〔DiverterIess.Supersonic.lnIee〕-無附面層隔道超音速進氣道。也叫“鼓包”式進氣道。
(DSI“蚌”式進氣道)


在進氣口前沿由計算機模擬計算出根據不同速度的發動機進氣需要、設計出一個自由擴張、縮小的“鼓包”、提前對進氣氣流進行壓縮、這種設計減少了過去進氣道附加的調節隔板、結構簡單高效、重量大幅度減輕、阻力減小、隱身效果佳等特點明顯。
(老式進氣道附加的可調節隔板、操作系統複雜、結構重量大、無法滿足隱身需要)

DSI技術是隨著“計算流體力學”(CFD)技術水平的不斷提高、結合了計算機技術、利用計算機建模工具技術,實現DSI技術。

迄今為止DSI技術仍然前沿科技項目。

(DSI進氣道技術在美國五代機“F-35”聯合攻擊戰鬥機上成功應用)


(中國也突破了DSI進氣道技術,並且掌握了該〔核心技術〕。在新型多種型號的飛機廣泛應用)

只有中國、美國實際擁有和掌握了DSI核心技術並且成功應用這一技術的國家。

這項技術難度係數相當大、設計DSI“鼓包”需要極高的“空氣動力學”以及計算機技術、精確制定設計模型和模擬驗證、對金屬材料的精加工、複合材料的應用都是相當大的考驗。

這就是DSI技術難度……


孔乙己亂彈


所謂DSI進氣道的全稱為三維鼓包式無附面層無隔板超音速進氣道,相對來說,傳統進氣道就是有附面層有隔板進氣道。傳統進氣道之所以這樣設計,主要原因在於飛機在超音速飛行狀態時,氣流因為粘滯作用會在機體表面形成一層滯留層,這層氣流的流速較慢,進入進氣道後會削減整體進氣速度,與其他氣流混合後會對發動機形成衝擊,導致發動機喘振,影響飛行安全。

如果要消除滯留層的影響,只能通過改變進氣道位置或者優化進氣道結構才能完成。在一代噴氣式戰鬥機時代,採用最多的就是簡單粗暴的機頭進氣方式,而隨著電子設備的不斷增加,機頭進氣很快就被淘汰了。目前二代和三代戰鬥機通常採用的安裝兩側進氣道或者機腹進氣道,為了減少機體表面滯留氣流的影響,通常會在這些進氣道與機身表面留出一個空隙,並用隔板隔離,而在進氣道內部還會安裝附面層,用於引導滯留層氣體排氣,加速進氣效率,這就是所謂的傳統進氣道。

▲F22的傳統機側隔板進氣道

傳統進氣道雖然比機頭進氣要先進,但其實也不是上上之選,由於加裝了進氣隔板、附面層、排氣裝置等,傳統進氣道讓飛機平均增重達到300千克以上,降低了飛機的機動性和掛彈能力。同時這些複雜的結構也讓飛機的雷達反射面增加,降低了飛機的隱身性能,增加了空戰中暴露的危險。21世紀以後誕生的四代機中只有俄羅斯的蘇57採用的依舊是傳統的隔板進氣道,這也讓許多人對它的隱身性提出了質疑。
▲蘇57進氣道特寫

而DSI進氣道是如何消除機體表面滯留層的呢?其實方法很簡單,無非就是在進氣道口設置一個鼓包,用這個鼓包來改變氣流的運動姿態,加速其流動速度,從而消除滯留氣體的影響,達到同傳統有進氣道同樣的效果。由於無需安裝隔板、附面層、排氣裝置,DSI進氣道不僅能夠減少數百千克的重量,還可以提高飛機隱身型,是目前最為尖端的航空黑科技技術。全世界DSI進氣道技術最為成熟的是我們中國,不僅四代機殲20、三代機殲10採用了DSI進氣道,就連二代半的出口型梟龍戰鬥機都安裝了這一黑科技裝置。而美國在F22和F16上都沒有使用DSI進氣道,只在21世紀以後研製成功的F35上才安裝了DSI進氣道,其進度已經相對落後。


DSI進氣道看似簡單,只是用一個鼓包來代替傳統的隔板以及附面層,但是這個鼓包的大小、弧度、安裝位置必須通過精確的風洞試驗、積累大量的數據、進行各種紛繁複雜的計算以後才能夠確定,稍有誤差就可能讓飛機整體氣動佈局毀於一旦,甚至造成嚴重的安全隱患!所以光是設計這麼一個簡單的DSI鼓包,沒有強大的風洞實驗室,沒有紮實的流體力學基礎,沒有先進的超級計算機水平,是根本搞不定的!再者,DSI進氣道目前多采用的先進的複合減重材料製作而成,必須集高強度、耐熱、耐腐蝕等多種性能於一體,沒有強大的材料科學和工業配套體系,給了你所有數據,你又能造出成品嗎?


軍武吐槽君


一般這種問題的正常回答流程是這樣:

這玩意原理很簡單。

關鍵是要吹大量的風洞來堆數據。

現在戰鬥機都是超音速。

所以需要吹超音速風洞。

問題是超音速風洞目前能造出來的也只有五常和德國瑞典意大利日本(不是指高超音速風洞,那玩意兒只有中美玩得起)。

然而這些其實也都不是問題。

其實真正的問題是研究一款新的四代機太TM燒錢了。

窮是最大的問題。。。

除了中美各國已經很久沒有新貨出場了。

哪怕是毛子的四代機也就是一個拍扁的27姬。。。

而大家大量裝備的三代機和三代半開始研發的時候,蚌式進氣道這個天賦點還沒被洛馬點出來。。。



滿船清夢壓熙和


看似簡單的一個包,內有乾坤大不同。

戰鬥機進氣道是飛機發動機所需要的空氣進氣口和通道,進氣道的設計是戰鬥機設計的關鍵,而整個飛行包線內,戰鬥機由於速度和高度,發動機空氣流量變化很大,因此戰鬥機進氣道必須為發動機提供足夠的和高質量的空氣,保證發動機擁有大連可以燃燒的動力,保證壓氣機和燃燒室的正常工作。

為了保證戰鬥機進氣道擁有合適的進氣口,各國採取的辦法是不同的,而中美兩個國家卻在五代機上走到了一起!不論是殲-20,還是美國F-35戰鬥機都採用了DSI無隔板進氣道,DSI進氣道也被稱為“無附面貼層進氣道”,其主要特點是結構簡單,可以進行調控進氣道幅度。除了殲-20、F-35戰鬥機,JF-17 梟龍戰鬥機、殲-10B、殲-10C也採用了DSI進氣道設計。這種設計主要是考慮在超音速飛行俠,鼓包對進氣道流量的控制。

從客觀來說,DSI進氣道設計從技術角度來看並不難,只是各個國家採用解決進氣道進氣量的方式和方法不同。世界第一架採取DSI進氣道的是F-16戰鬥機,美軍為了給F-35戰鬥機試驗,所以在F-16戰鬥機身上加裝了DSI進氣道,這架驗證機被命名為F-16DIS。隨後美軍在F-35戰鬥機前身X-35戰鬥機開始大規模使用DSI進氣道。

隱身戰鬥機選擇DSI進氣道除了可以調節進氣量,最為重要一點,就是DSI進氣道可以在一定程度上遮擋發動機葉片也進氣道,這兩個地方都是雷達波吸收最厲害的地方,DSI進氣道可以進行一定的遮擋,這樣不僅可以降低雷達的可探測性,而且降低了製造成本和重量。為什麼只有中美願意選擇DIS進氣道?這是因為全球這隻有中美開發了五代機,並且十分重視機動、隱身能力,DSI進氣道最大特點就是隱身能力提升,對抗隱身戰鬥機的空戰方面也提升,更加能夠使用未來的戰場環境。

根據殲-20得到的技術發展,我們有提升了殲-10B/C和梟龍戰鬥機,保證了中國空軍戰鬥機技術得到進一步發展和提升。

以上內容僅為個人的一些簡單看法和資料整合,供拋磚引玉,歡迎更多討論和交流互動。如有轉載,煩請表明出處!

軍事天地


難度其實對航空大國都一樣,但適不適用卻取決於你對飛機設計時的要求,DSI其實就是把進氣道的調節板功能做到了機身上從而減輕重量。而俄羅斯設計飛機要求的就是製造簡單高效,發動機進氣口直接在機腹,靠調節板調節氣流,優點是充分利用了發動機能力,在超音速狀態下能獲得更大動力和機動性,缺點是結構複雜隱身性能差。而DSI結構簡單重量輕隱身性能好,缺點是高速飛行時不如機腹進氣,製造工藝難度大,但現在都是碳纖製造,難度已經大大降低。因此,兩者沒有誰先進誰落後的說法,只是設計理念的取捨。


浪漫的祿來福來


問馬雲啊,商品總是有相似性,你不能阻止比你好用還比你便宜的產品出現。


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