二元尾喷管是指只能作上下摆动,高温高压燃气也只能改变上下方向的尾喷管。
简介数学中,"元"就是未知数或变量,"二元"就是"两个不同的方向","三元"就是"多方位多角度"。矢量尾喷就是为了提高飞机机动性而存在。二元矢量发动机和三元矢量发动机指在发动机尾喷管上安装导流系统,使高温高压燃气改变喷出方向,进而改变整机的推力状态,以完成一系列机动。矢量喷气系统分二元和三元两种。二元系统的发动机尾喷管只能作上下摆动,高温高压燃气也只能改变上下方向;三元系统的发动机尾喷管可作全方位摆动,高温高压燃气也因此能全方位改变方向。
优点(1 ) 良好的内特性, 使飞机能在宽广的飞行包线内维持良好的性能;
(2 ) 容易实现反推力和推力换向, 减小起降滑跑距离, 增加飞机的机动性及低速飞行性能;
(3 ) 具有低的红外辐射强度和雷达散射面积,使飞机的生存力提高。
较典型二元尾喷管方案有:
(1 ) 简单收敛 扩张型二元尾喷管;
(2 ) 带 中 心体 的 收 敛 扩 张 型 二 元 尾喷管;
;(3 ) 单边斜板膨胀式收敛 扩张型二元尾喷管;
(4 ) 具有反推力和推力换向能力的收敛扩张型二元尾喷管。
矢量尾喷飞机的矢量发动机说通俗点就是喷口可以向不同方向转动以产生不同方向的加速度!简而言之,推力矢量技术就是通过偏转发动机喷流的方向,从而获得额外操纵力矩的技术。我们知道,作用在飞机上的推力是一个有大小、有方向的量,这种量被称为矢量。
然而,一般的飞机上,推力都顺飞机轴线朝前,方向并不能改变,所以我们为了调这一技术中推力方向可变的特点,就将它称为推力矢量技术。 不采用推力矢量技术的飞机,发动机的喷流都是与飞机的轴线重合的,产生的推力也沿轴线向前,这种情况下发动机的推力只是用于克服飞机所受到的阻力,提供飞机加速的动力。
采用推力矢量技术的飞机,则是通过喷管偏转,利用发动机产生的推力,获得多余的控制力矩,实现飞机的姿态控制。其突出特点是控制力矩与发动机紧密相关,而不受飞机本身姿态的影响。因此,可以保证在飞机作低速、大攻角机动飞行而操纵舵面几近失效时利用推力矢量提供的额外操纵力矩来控制飞机机动。
第四代战斗机要求飞机要具有过失速机动能力,即大迎角下的机动能力。推力矢量技术恰恰能提供这一能力,是实现第四代战斗机战术、技术要求的必然选择。
尾喷管的功能可以概括如下:
·以最下小的总压损失把气流加速到很高的速度;
·使出口压力尽可能接近外界大气压力;
·允许加力燃烧室工作不影响主发动机工作,这就需要采用可调面积喷管;
·如果需要,可使涡扇发动机的核心气流与外涵气流混合;
·如果需要,可使推力反向和/或转向;
·如果需要,可抑制喷气噪声和红外辐射。
尾喷管的应用与影响喷管对于发动机性能和重量有很大的影响,而且随着飞行速度的提高其影响更大.推力矢量喷管的出现使垂直起落飞机和超机动性飞机成为可能。这里重点说明矢量喷管对战斗机性能、作战效能和寿命期费用的影响1。
1、 实现大迎角过失速机动,突破失速障
利用气动舵面进行操纵的常规飞机在迎角超过20-30°时已经无法稳态控制。而试验证明,推力矢量飞机能在迎角大于70°时实现可控飞行,从而可以实施一系列有实战意义的过失速机动动作,如赫布斯特机动、榔头机动、大迎角机头快速转向和大迎角侧滑倒转机动等。能做这种机动的飞机在交战时便于占据有利位置。
2、改善飞机性能、机动性和敏捷性
由于推力矢量引起的喷气升力和超环量诱导升力,使诱导阻力降低,可以使飞机油耗降低,航程延长。推力矢量使诱导升力系数增大,从而改善飞机盘旋性能。以下列出F-15 STOL/MTD与常规F-15C的性能对比。
本词条内容贡献者为:
杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所