歼10bvtc矢量发动机 (歼10b和f16对比)

所有资料及图片均来自公开网络,所有分析均为个人观点,不存在泄密问题。

详解“眼镜蛇”机动

珠海航展上,歼-10B做出了“眼镜蛇”、“落叶飘”、“J-Turn”等惊世骇俗的特技动作,这是世界上首架进行过失速机动公开表演的现役单发战斗机,一时风头盖过歼-20。

歼10btvc,歼10btvc验证机

所有的长枪短炮、媒体大V都聚焦在歼-10B搭载的TVC上,也几乎把所有的赞誉都送给了它,似乎装备了TVC就可以让一架普通的战斗机变得无所不能。

歼10btvc,歼10btvc验证机

但是,就像再伟大的球星也不可能一个人赢得足球比赛、再优秀的歌手也需要乐队伴奏一样,歼-10B能飞出这样超越空气动力极限的动作,除了TVC的加持,还需要各个常规气动面的积极配合。

这一点往往被人们所忽视,但也不能怪大家,因为和TVC的偏转相比,其它气动面的尺寸小,动作幅度也小,偏转速度快,仿佛是绝顶武林高手出招,电光火石之间已经奇招尽出,而普通人就算瞪大眼睛盯着上面的动图看上很多遍也未必能看出多少奥妙之处。

为了研究机身姿态和TVC、鸭翼、前缘机动襟翼、后缘襟翼之间的关系,我把视频转成gif动画,再分解成一帧帧静止画面,测量了每一帧的攻角(假设视频是以完全水平的状态拍摄的),整理出下面这张图表:

歼10btvc,歼10btvc验证机

上表一共80格,每格0.1秒,展示了8秒钟内完成“眼镜蛇”机动的全过程。这是我自己对照不同版本的视频掐着秒表算的,不一定很准确,也不知道视频是否加速过。另外作为对比,人眼的平均眨眼速度是0.25秒!

蓝色代表攻角小于24° - 据传歼-10A能够达到的最大可用攻角,也就是所有歼-10系列战斗机都能做出的大迎角姿态;

黄色代表攻角大于24°,即歼-10B TVC超越常规构型歼-10所作出的超机动部分,持续时间6.9秒;

红色代表攻角大于90°,持续时间3.3秒;

紫色是全过程所达到的最大攻角:110°- 后仰20°机头在后机尾在前的状态,维持了0.2秒。

把它们连成一串就画出了下面的轨迹:

歼10btvc,歼10btvc验证机

再选取其中十帧放大,结合高清的实景照片来看看飞机各个部件的运行姿态:

0.3秒

歼10btvc,歼10btvc验证机

襟翼稍稍抬起开始拉起机头,鸭翼没动,TVC收敛也无法运动。前缘机动襟翼在整个过程中都被放到最大角度,以减小前缘与相对气流之间的角度,使气流能够平顺地沿上翼面流过;同时增大翼切面弯度,延缓气流分离。

歼10btvc,歼10btvc验证机

1.3秒:

歼10btvc,歼10btvc验证机

攻角超过24度后,鸭翼短暂下压(调整、减轻抬头力矩?),襟翼收回到水平位置,TVC开始扩张。

歼10btvc,歼10btvc验证机

1.5秒:

歼10btvc,歼10btvc验证机

攻角继续增大,鸭翼、襟翼收回到水平位置,TVC再次收敛。

歼10btvc,歼10btvc验证机

2.9秒:

歼10btvc,歼10btvc验证机

当攻角超越90°后,TVC从收敛状态调整为向上偏转,鸭翼不动,襟翼略向上偏转。

歼10btvc,歼10btvc验证机

3.9秒:

歼10btvc,歼10btvc验证机

达到110°的最大攻角,在此之前鸭翼已经开始下压,此时偏转角度达到最大值,襟翼也放下到最大角度,TVC转回水平位置。

歼10btvc,歼10btvc验证机

4.1秒:

歼10btvc,歼10btvc验证机

在机头向前回摆的过程中,TVC迅速偏转向下方,鸭翼和襟翼仍然保持最大偏转角度,围绕气动中心提供最大的摆动力矩。

歼10btvc,歼10btvc验证机

5.5秒:

歼10btvc,歼10btvc验证机

回到90°垂直状态,鸭翼和襟翼收起,只有TVC仍然保持下偏提供矢量低头力矩。

歼10btvc,歼10btvc验证机

6.1秒:

机头越过90°后仍保持相同状态,只依靠TVC提供矢量低头力矩。

歼10btvc,歼10btvc验证机

6.7秒:

歼10btvc,歼10btvc验证机

机头下落阶段,襟翼和TVC都位于水平位置,鸭翼放下一定角度,减少抬头力矩,帮助迅速压低机头。

歼10btvc,歼10btvc验证机

7.5秒:

歼10btvc,歼10btvc验证机

回到正常攻角范围,鸭翼收回水平位置,TVC收敛增大推力,加速脱离。

歼10btvc,歼10btvc验证机

短短八秒钟,TVC、鸭翼、后缘襟翼在不同阶段做出了相当多的动作,体现出以下几个特点:

  1. TVC不是全程工作,仅在攻角超过90°后到回复至70°前的不到4秒钟里做出了矢量偏转,期间还调转过方向:达到110°最大值前是向上偏转,之后是向下偏转,可见TVC响应灵敏,转向迅捷,在气动面失效的情况下发挥出最大的作用。

歼10btvc,歼10btvc验证机

  1. 换个角度来说,这架歼-10B即使没有TVC,其最大攻角也至少能达到90°,说明其飞控系统有了很大改进,打破了歼-10系列无顾虑操作仰角的限制。
  2. 鸭翼和襟翼积极参与了飞机姿态控制,在最需要的时间点作出最恰当的动作,往往只有零点几秒的持续时间,点到为止,恰到好处。因为鸭翼在气动中心之前,力臂长,与襟翼配合,在过失速情况下气动效率比常规构型的飞机要高出一截。
  3. Bump进气道的表现非常出色。从飞机的拉烟可以看出整个“眼镜蛇”机动的过程中空气流场非常复杂,5.5秒时拉烟吊舱上下同时出烟,略向上飘,此时垂直的机身只有水平方向的低速移动,进气道的径向移动速度为负值,这样的极端条件下整个进气系统工作得非常稳定,进气量的适配性非常好,没有喘振、推力下降等情况发生。

歼10btvc,歼10btvc验证机

  1. 在攻角达到110°最大值后,TVC、鸭翼、前缘机动襟翼、后缘襟翼的动作也呈现出最复杂的组合方式,各自转动到最大角度,方向各不相同。这样迅速、高效、精准的操作显然不是靠飞行员手动能够做到的,这架歼-10B所配备的飞-火-推一体化操作系统才是过失速机动的最大功臣。

歼10btvc,歼10btvc验证机