军工科普：“战鹰”如何进行“呼吸”

上图：苏-35战机装配两侧进气道与矢量尾喷管。资料照片

“战鹰”如何进行“呼吸”

人类生命活动离不开呼吸，战机飞行同样也离不开“呼吸”。如果战机“吸入”空气不足，就会导致“缺氧”，出现动力减弱甚至失速现象，而“呼气量”又直接影响到战机推力大小。

战机要想“呼吸顺畅”，进气道和尾喷管的设计十分关键。早期喷气式战机空气吸入量有限，科研人员在设计进气道时，选择的是结构简单、空间利用率高的机首进气方式。

20世纪60年代开始，机载雷达得到普遍运用，超视距作战成为空战主流。科研人员发现，大孔径雷达只有安装在机首才能充分发挥作用，给雷达“腾地方”成为他们亟需解决的难题。历经10余年发展，雷达整流罩将机首进气道位置取代，科研人员根据战机的基本设计要求，将进气道位置转移至机翼、机腹、机背等位置，提升了战机机动性。

随着超音速战机诞生，对空气吸入量提出了更高要求，科研人员开始攻克一项新的技术难题——如何保证战机在超音速和亚音速状态均能“吸气顺畅”？

减速增压理念的诞生拉直了这个问号。科研人员研制出可调式进气道，对吸入气流进行控制，使战机在超音速和亚音速条件下均能“吸气顺畅”。在设计尾喷管时，他们充分考虑喷气量对战机飞行速度的影响，采用类似“电吹风”的收敛型管道对高压燃气进行加速。

然而，面对高性能发动机时，收敛型管道有些“力不从心”——难以将燃烧室喷出的高压气体提升至超音速，直接导致发动机推力损失近20%。

为此，科研人员研制出“收敛-扩张”尾喷管，对气体进行进一步压缩，提升战机“呼气量”。

近年来，科研人员研制出新式矢量尾喷管，不仅可以根据气流速度调节喷管扩张比，还能根据战机机动性需要旋转尾喷管产生不同方向的加速度，英国“鹞”式战机、美国F-35B都装备了矢量尾喷管，可以实现短距起降功能。