矢量喷嘴 - Wikiwand
For faster navigation, this Iframe is preloading the Wikiwand page for 矢量喷嘴.

矢量喷嘴

维基百科,自由的百科全书

矢量喷嘴为一种飞机使用的推进技术,早期大都用于垂直起降战机上,至1980年代末期后,开始在普通战机上广泛应用。

简释

飞行物体的推力是一种有强弱与方向的动量,而此种含强度与方向的动量即称为向量(TV,Thrust Vector)。旧型飞行器(飞机、导弹)的推力因受限于传统推进器喷嘴的限制,使喷射气流只能与飞行器中轴呈平行,并靠反作用力使飞行器往正前方移动而无法变换方向。现代航空科技积极发展的向量推力技术即是利用控制推进器喷嘴偏转,而达到改变喷射气流方向并进而使向量改变,此种可调整向量的技术就称为向量推力控制(TVC,Thrust Vector Control),此种推进方式通称为矢量喷嘴,目前设计中或已问世的第五代战机多均已采此种新技术。

与未装设矢量喷嘴与装设的飞行器比较之下,旧型飞行器因推力与中轴线平行,因此推力仅能提供向前的加速力,若强行进行高攻角动作则会使总推力无法平衡,造成失速。反观采用矢量喷嘴的飞行器能够透过喷嘴的偏转而使部分推力方向改变,进而控制飞行器的姿势,使飞行器的面对角度可与前进方向不同。

透过持续控制并微调矢量喷嘴,使推力不通过飞行器的重心,飞行器可进行低速率、高攻角这类在传统推力方式下必定失速坠毁的高难度动作。矢量喷嘴能够持续提供足够的平衡推力,只要机翼还有足够的升力,飞行器便可维持可受控制的失速飞行;同时,矢量喷嘴亦可在起降时提供额外的向下推力,使飞行器达到短场起降(STOL)甚至是垂直起降(VTOL)能力。

瓶颈

矢量喷嘴技术的最大的考验在于喷嘴偏转部分的高温问题,因推进器产生的超高温气体往正后方,直接接触的就是阻挡气体的喷嘴偏转部分,持续的高温及高压会对材质造成损伤,并失去矢量喷嘴的效果。目前的解决方式是采用耐高温材质,并在喷嘴内部设计散热孔及在喷嘴略前方设置进气孔导入冷却气流。

应用

矢量喷嘴提供了飞行器高攻角与可控制的失速后动作,使飞行器有极大的空战优势,例如航空界著名的眼镜蛇动作[1]等超高难度动作皆可运用适当的控制矢量喷嘴而较易达成。以往飞行器要进行大角度转向甚至是闪避动作时,得需要以高速转弯,而这会造成过大的G力,运用矢量喷嘴即可在较短时间与较低速度完成,所造成的G力亦较低。

眼镜蛇动作的解析图
眼镜蛇动作的解析图

矢量喷嘴能提高空气力学效应,相对的可使主翼及尾翼小型化,机体总重量因此能降低。翼面缩小即代表雷达反射面积缩小,使得匿踪性提高,总和增加作战力。而采用矢量喷嘴的导弹也因不需考虑轨道转角问题,故可采用垂直发射,减少发射器所占空间并增加隐匿性。

目前分为二维矢量喷嘴及三维矢量喷嘴,前者只能向上下偏折,后者则可以向上下左右的各方向偏折。新一代战机为了提高机动能力而开始引入此技术,例如美国空军F-22F-35(F-35的矢量喷嘴只可于垂直起降模式中启动,而且只有F-35B配备),俄罗斯空军Su-30(Su-30MKI/MKA/MKM/SM)、Su-35(Su-35S)、Su-37Su-57MiG-29(MiG-29 OVT),中国人民解放军空军J-10B TVC。不过仍有部分战机设计师倾向以先天的气动构型来增强飞机的机动性,而非用矢量喷嘴这种后天强化方式来做补救。

参考

  1. 《全球防卫杂志-军事家(283期)》[M]。台北:全球防卫杂志社,2008年。
  2. David C. Aronstein、Michael J. Hirschberg、Albert C. Piccirillo《Advanced Tactical Fighter to F-22 Raptor : Origins of the 21st Century Air Dominance Fighter》[M]。American Institute of Aeronautics & Ast,1998年,ISBN 1563472821
  3. 《SU-27侧卫家族战斗机》[M]。台北:全球防卫杂志社,1992年,ISBN 9579849803
  4. 2003台俄技术合作交流计划出国报告[永久失效链接]
  5. 国立虎尾技术学院鼓励性研究计划成果报告

相关

参考文献

  1. ^ 一种过失速指向动作,高速前进时如同眼镜蛇般将机头瞬间举高而达到大攻角。
{{bottomLinkPreText}} {{bottomLinkText}}
矢量喷嘴
Listen to this article