Hxiam
近幾年來隨著我國航空技術的進步和發展，我軍大量裝備了各種類型的先進戰機，從單發的殲10系列到最先進的殲20戰機，同時在這幾款戰機中也出現了一個越來越常見的設計發展方向，這就是已經在我國新設計的戰機中開花結果的---DSI蚌式進氣道。DSI進氣道全稱---無附面層隔道超音速進氣道，從外型上看相比我們見過的很多進氣道而言，DSI進氣道外形看起來就是一個簡單的鼓包罷了，但是這個鼓包卻成為了五代隱身戰機越來越採用的一種主流進氣道，而且這個看似簡單的進氣道研製難度卻極高，以至於目前僅有我國和美國將這種看似簡單鼓包的進氣道正式量產到戰機身上。那這種越來越流行的DSI進氣道真的這麼好嗎？就沒有什麼缺點嗎？
首先從官方解釋來看的話，其就是在戰機進氣口位置設計一個固定的鼓包來模擬常規進氣道中可調斜板，並對進入發動機的氣流進行壓縮，由於沒有傳統戰機進氣道的可調斜板，也不用再設計傳統進氣道不可少的放氣門和輔助進氣門等活動部件等，所以具有結構簡單、重量輕、阻力小的優點，而且其形成的鼓包還能夠對發動機進氣道內部形成遮擋從而具有隱身目的，所以這也是為什麼像我國的殲20、FC-31、梟龍、殲10-B/C、美國的F35這些越來越重視隱身性能的先進戰機普遍採用DSI進氣道的原因所在。
其實關於DSI進氣道的缺點具體是什麼一直以來並沒有準確答案，因為這種進氣道設計方案出現的時間並不長，而且因為採用的戰機數量並不是很多，所以真實的缺點到底是什麼並沒有一個比較官方的答案。但是從DSI進氣道固定的鼓包形態來說其超音速性能並不是很好，因為此前三代機之前的戰機普遍採用的傳統進氣道之所以設計一些可調斜板、輔助進氣門、放氣門等部件就是為了兼顧戰機在亞音速狀態下和超音速等不同速度下的進氣需求，所以戰機的進氣道設計也必須隨時符合這些需求。但是到了DSI進氣道出現後，其用了一個鼓包便代替了傳統進氣道中的大量活動部件，所以這也註定了DSI進氣道的超音速狀態並不是很優秀，至於為什麼是超音速不優秀而不是亞音速不優秀呢？其實原因很簡單，戰機在起飛和巡航的大部分時間都是處於亞音速飛行狀態的，所以在設計DSI進氣道的時候肯定會優先傾向於亞音速進氣。 
前面雖然說了DSI進氣道在超音速狀態下進氣並不是很遊學，並不是說採用DSI進氣道的戰機只要超過音速就差勁了。因為DSI進氣道雖然只是一個固定的鼓包，但是其對於2馬赫以下的進氣還是有整流預製作用的。簡單來說就是採用DSI進氣道的戰機只要飛行速度不超過2馬赫，發動機進氣上基本沒有多大的影響。而且從三代機開始，已經很少出現傳統二代機時代的高空高速優勢了，大部分戰機在飛行包線上的最大飛行速度普遍都不再超過2馬赫甚至更高了，而且DSI進氣道相比傳統進氣道除了有結構簡單、重量輕、阻力小的優點外，其形成的鼓包還能夠對發動機進氣道內部形成遮擋從而具有隱身目的，所以對於五代機而言，DSI進氣道的隱身優勢也就成為了首選。當然對於F22而言由於其設計研發時，DSI進氣道的研究還未正式進入軌道，所以F22戰機所採用的卡爾特進氣道還是屬於傳統的進氣道，也就是說其還是有傳統進氣道不可少的輔助進氣門等活動部件。 
最後說一下為什麼這麼先進的DSI進氣道卻只有中美兩國的戰機使用呢？首先從DSI進氣道的設計原理來說其雖然只是一個簡單的鼓包來模擬傳統進氣道的氣流整流預壓縮過程，但是這個看似簡單的鼓包設計成什麼樣子？放在進氣口什麼位置卻是需要極高的空氣動力學設計和計算機的大量模擬以及先進空氣動力學模擬測試風洞群的支持來體現。所以單單從這三點來說就一直將很多國家卡在了門外，因為前面的空氣動力學設計就不是哪個國家隨隨便便可以設計出來的，像我國的殲10、殲20、梟龍戰機都出自成飛之手，而成飛一直以來就以先進的空氣動力學聞名世界。而美國的F35戰機出自世界軍火巨頭洛馬之手，洛馬雖然在F22/35五代機之前在戰機設計上並不出門名，但是洛馬可是美國大量的洲際導彈、很多超音速、高超音速飛行器、衛星、火箭等高速飛行器設計大師，所以在空氣動力學經驗上絕對是排在前列的。 
其次中間的計算機模擬需要的計算機可不是我們家裡的計算機或者是很多我們能買到的計算機就可以完成的，因為空氣動力學的模擬測試是一門涉及到、數學、流體力學、材料力學等多種學科的複雜設計，所以需要的計算機至少是能夠上每年全球超算排行榜TOP10之內的超級計算機才行。而我國這幾年發佈的幾款超級計算機已經在運算速度上達到世界先進行列（所以對於我國不斷湧現更多運算速度更快的超級計算機可不單單是為了爭奪世界超算排行榜，而是這些超算大量服務於我國的國防建設發展以及大量的民用設施上了，比如天氣預報、全球氣候變化、地震預測、大型建築的工程模擬測試等），所以從硬件基礎上來說我國和美國都有這個硬件實力。而超級計算機不單單是技術的難度，更是鉅額投資的難度體現，所以對於這種前提基礎投資大的基礎設施來說又有幾個國家和機構具有這個實力和財力呢？ 
最後就是計算機模擬出來的數據必須經過實際測試環節，而這個環節就需要有大規模的能夠模擬各種速度下的風洞群才行，而這樣的基礎設施不光投資大，技術難度在世界範圍內也是限制大多數國家逾越的高門檻，但是大規模的風洞群我國不光有，而且從技術層面上來說還是屬於世界先進水準的，其次就是美國有這個基礎設施了。像歐洲雖然法國有比較先進的風洞群，空客的大量客機和歐洲的一些軍用飛機、日本的軍用運輸機等都是通過法國的風洞完成空氣動力學測試的，但是對於五代機所採用的全新技術下的需求來說，法國的風洞完全不能滿足測試需求。 
所以全球範圍內，光是有能夠排近世界超算TOP10的超算、能夠模擬各種速度的大規模風洞群、再加上這些基礎設施必不可少的鉅額財力投資條件限制下，也就只有中美兩國有這個實力了，其他國家沒這個金剛鑽的就只能繼續啃老研究老套的傳統進氣道了。魑魅涅磐
紙上的宣仔，為您解答。
為了說清楚DSI的優缺點，需要連帶將隔板進氣道原理也進行簡略介紹，請讀者耐心看完。
DSI進氣道是一種沒有隔板的超音速進氣道，全稱Diverterless supersonic inlet，即無附面層隔板超音速進氣道。其實這個詞表達的意思不太完善，因為DSI進氣道既是Diverterless的，也是Bleedless的，也就是說即無隔板，也無斜板，所以叫DBSI更加精確一些。這種進氣道需要非凡的空氣動力學基礎研究能力，用超級計算機模擬和實際風洞測試，設計十分複雜；但優點就是無可活動件，結構簡單，重量輕，而且對渦扇發動機的扇葉有一定遮擋能力，隱身效果較好。
這種進氣道也叫Bump，是在進氣口前面有一個鼓包形狀的凸起，類似蚌殼，在我國也被稱為蚌式進氣道。它是通過一個經過精確計算和模擬的固定形狀的鼓包，代替之前的進氣道內的可調隔板。它主要實現了兩個功能，第一個是這種形狀可以作為一個壓縮面，對空氣進行減速、壓縮後提供給進氣道；第二個是將有害的附面層用鼓包“吹走”，防止其吸入發動機造成進氣失配。
目前中美是唯二使用DSI進氣道的國家
附面層
這裡面多說一下附面層。附面層也叫邊界層，這種層流的成因，是高雷諾數下，流體靠近固體表面時，由於流體本身的粘度而貼在表面進行流動而形成一個邊界層。邊界層法向方向上速度衰減非常快，貼近表面的層流速度為0，而在遠離邊界的垂直方向上速度的變化非常大。附面層有兩個危害，一個是它貼近機身表面那一層速度太慢了，和發動機進氣速度根本不匹配；第二個是附面層極易發生氣流分離，產生湍流；湍流則會將本來要進入發動機的空氣帶走，造成進氣量不足，發動機將發生推力下降，喘震甚至空中停車。這是災難性的。
流體流過小球時在尾巴產生的湍流
機翼附面層分離產生的湍流
附面層表面的速度梯度非常大
隔板進氣道
所以附面層這個東西，不管是DSI進氣道、F-22的加萊特進氣道還是之前的三代機普遍使用的矩形、斜切矩形的隔板進氣道，都是必須要避免吸入的。隔板（Diverter）進氣道的思路是，利用隔板也可以將附面層產生的湍流隔開，但是前提是進氣道必須與進氣道有一段距離。所以這種進氣道必須與機身有一定距離，也就是我們看到的縫隙。這種隔板進氣道通常還有一個可調斜板（Bleed），通過斜板前方產生的一道斜激波面，對超音速來流進行減速、壓縮。通過斜板的角度調整，用來調整不同馬赫數下的進氣量和進氣匹配。有些進氣道附面層隔板和調整進氣的斜板是分開的，比如F-15，它的斜板在上表面，而隔板是進氣道的立面；有些隔板和斜板是二合一的，比如F-4“鬼怪”戰鬥機。
F-15採用斜切矩形的可調隔板進氣道，進氣道與機身有一定縫隙，以避開附面層
還是F-15。可以看到，左右兩個進氣道是不對稱的，這是因為兩個斜板的偏轉角度不同
F-4戰機進氣道外側的可調隔板，同時起到進氣斜板的作用。
DSI的原理
費了好大勁，把隔板進氣道的原理終於說完了，我們再來看看DSI進氣道的原理吧。從下面這張計算機。模擬圖上可以看到，DSI不需要任何可以活動的斜板部件，也不需要給進氣道用隔板將附面層隔開。只是利用這個凸起的鼓包，將附面層大部分直接吹出進氣道，讓附面層沿著機身上下表面流走。這種進氣設計顯然結構更加簡單，而且不包含可動部件和相關控制軟件。而且由於進氣道與機身沒有縫隙，也減少了一定的誘導阻力。
DSI進氣道，紅色線條表徵附面層的流動，可見DSI進氣道的鼓包可以將大部分附面層吹出進氣道
不過DSI的優點也是它的缺點，那就是：不可調。要知道戰機的飛行速度可是一個相當寬的速度範圍，亞音速，1馬赫，1.5馬赫，2馬赫。。。比如我們的殲20，可以在攜帶武器的情況下進行2.5馬赫的戰鬥巡航。而飛行器設計一個固有的難題就是，沒有一種固定的進氣道能夠適配所有進氣情況。比如在亞音速狀態下總壓恢復係數達到0.94-0.98的進氣道，到了超音速總壓恢復係數掉到0.9以下是完全可能的。這也是為啥各國的航空設計師要搞出可調矩形進氣道出來。用可調的斜板來進行調整，使戰機在不同速度下總壓恢復係數都能有比較好的表現；比如F-15的二元四波系的斜切矩形進氣道，在2.0馬赫時總壓恢復係數還能達到0.92左右[1]，而DSI進氣道此時只有0.87[2]，僅與F-4D上的矩形進氣道相當；同樣適用斜切矩形進氣道的F-14的表現也超過的DSI。只有速度小於1.8馬赫時，DSI的表現才算比較好，總壓恢復係數可以達到0.9以上。所以由此可知DSI在超過1.8馬赫時，總壓恢復係數表現不如可調矩形進氣道中表現最好的。當然了，這也只能代表目前DSI的發展水平，並不是說DSI已經沒有發展潛力了。
參考文獻：
[1]鍾易成等，凸包（Bump）進氣道/DSI模型設計及氣動特性研究，航空動力學報，2005-10，第20卷第5期，740-745.
[2]Aircraft Engine Design，Volume1
紙上的宣仔
DSI進氣道，中文稱“無附面層隔道超音速進氣道”，它採用一個固定的鼓包來模擬常規進氣道中的一、二級可調斜板，並能夠達到對氣流的壓縮，以及簡化結構、隱形的目的。DSI進氣道具有結構簡單、重量輕、阻力小、隱形等特點。——引用至百度百科！
上面一段算是官方對DSI的定義，優點就已經非常明確了，下面我們來詳細說說！傳統戰鬥機為了不讓粘滯性的附面層進入進氣道方法，就是讓進氣道和機身之間保留一定的空隙，比如F15、F16、陣風、颱風、殲10A等等，包括採用加萊特進氣道的F18、F22等，這樣的局面在F35上得到了徹底的改變！
F35是第一款採用DSI進氣道的戰機，它用特殊材料做了一個三維鼓包，讓附面層氣流從進氣道的上下邊緣排走而不會進入進氣道，這樣大大簡化了結構，洛馬公司測算DSI進氣道減重達300榜以上，對戰機來說這個減重相當可觀了。這個原理說起來是很簡單的，既能減重、又提高隱身效果、氣動佈局也更為流暢，但是從目前只有中美使用就知道，原理簡單但技術恐怕並沒有想象中的那麼容易！
↑圖為F35的DSI進氣道
據說DSI鼓包最大的難度不在於製造，主要還是精確的計算和大量的試驗。這個鼓包看似簡單，卻要考慮戰機的不同姿態、不同速度、不同俯仰、偏轉角度等情況下附面層氣流影響，以及進氣效率等等問題，這些都要經過最精確的計算機進行計算模擬，還需要大量的風洞試驗驗證，這代表了空氣流體力學的最高造詣，正好世界排行前5的超級計算機都在中美，世界最大最先進的風洞試驗系統也在中美兩國，這也是為何只有中美使用DSI進氣道的原因所在吧！
當美國2000年第一次在F35試驗機上展示DSI進氣道鼓包後，給人感覺這就是一項黑科技，但中國很快讓“高富帥技術”變成了爛大街的“白菜”。中國三代戰機發展較晚，到2004年殲10A才服役，而2006年中國便在梟龍04上第一次採用了DSI技術，這讓整個世界都感到了意外，更讓人意外的是，之後DSI技術在後續戰鬥機上遍地開花，比如殲10B/C、殲20、殲31，甚至連JL-9山鷹都使用了，廠家更是涉及成飛、沈飛、貴飛等等，從這一點來說，DSI真不是什麼高科技，關鍵還是要有最強悍的超級計算機支持，要有最先進的風洞試驗系統，解決了這兩個問題，DSI技術應該就不會太難！美國之所以只有F35使用，完全因為他的三代機發展太早了，已經非常完備，沒有再發展的餘地了！
上面說的都是DSI進氣道的優點，下面說說缺點！
DSI進氣道對比傳統三代機肯定是全面超越，但如果和F22、蘇57採用的加萊特進氣道對比呢？公認的定論：DSI進氣道無論在隱身性能，還是進氣效率，都不及加萊特進氣道，這就是缺點了！
戰鬥機在超音速後會形成激波，加萊特進氣道的設計更有利於將激波兜住，使進氣道內的氣壓增壓以提供更高的發動機效率，而且通過進氣道口的可變截面擋板使激波更加受控，更好的配合發動機的進氣量需求，更好的提高發動機的工作效率。
DSI進氣道在這方面則差很多，從上面的DSI馬赫數仿真中，可以看出其進氣道很難兜住激波，如果進氣口採用加萊特一樣的向後斜切效果還會更差，因此我們看到，所有采用DSI進氣道的戰鬥機，無論是三代機的殲10B/C、梟龍，還是四代機的F35、殲20的進氣道外緣都向前突出，這其實就是解決這個問題的無奈之舉！
雖然DSI進氣道外緣向前突出解決了兜住激波的問題，但這種內凹角會不會影響到隱身效果？答案很顯然——是。而且DSI進氣道在不同速度下調節進氣量的需求顯然沒有加萊特進氣道的可變擋板來得得心應手，發動機的效率自然也就差一些了！
狼煙火燎
自動擋，賽車比賽影響最終高速。
