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矢量推力技术(推力矢量控制(TVC)技术有什么优点)

大家好,矢量推力技术相信很多的网友都不是很明白,包括推力矢量控制(TVC)技术有什么优点也是一样,不过没有关系,接下来就来为大家分享关于矢量推力技术和推力矢量控制(TVC)技术有什么优点的一些知识点,大家可以关注收藏,免得下次来找不到哦,下面我们开始吧!

本文目录

  1. 歼20到底有没有推力矢量发动机技术呢矢量发动机是什么意思
  2. j20的ws15有推力矢量吗
  3. 推力矢量控制(TVC)技术有什么优点
  4. 推力矢量真的重要吗为什么欧美三代机都不装备推力矢量发动机

歼20到底有没有推力矢量发动机技术呢矢量发动机是什么意思

在2018年珠海航展,一架安装涡扇-10矢量发动机的歼10B战斗机进行了飞行表演。

在矢量发动机的推进下,歼10B在做“眼睛蛇,落叶飘”等典型的过失机动动作时显得干净利落,丝毫不拖泥带水。

之所以做这两种机动动作时迅速有力,除了歼10B优异的机动性之外,也就是矢量发动机的功劳。

这是国产矢量发动机第一次在公开场合露面,第一次露面就带给了世人极大的震撼。同时也意味着:我国是继美俄之后,第三个掌握矢量发动机设计和制造的国家。

该矢量发动机就是涡扇-10TVC,基本上就是将涡扇-10B/C的常规尾喷管,换成了矢量喷管,发展成为了矢量发动机。

涡扇-10航空发动机的性能

涡扇-10航空发动机一共发展了“涡扇-10,涡扇-10A,涡扇-10B,涡扇-10C”这几个型号。

其中涡扇-10是最基本的型号,由于故障较多,并没有大量生产,加力推力为12.5吨。

涡扇-10A则是涡扇-10的稳定型号,并进行了大批量生产。其加力推力为12.5吨,目前主要装备于歼11B和歼11BS。

涡扇-10B则是涡扇-10A的增推升级型号,也进行了大批量生产。加力推力达到了13.5吨,主要装备于歼16。

涡扇-10C是在涡扇-10B的基础上,再次增推的型号。其加力推力应该可以达到14吨或者14.5吨,并且安装了FADEC控制系统,主要装备于歼10C,歼20。

从涡扇-10TVC发动机来看,其矢量尾喷管的偏转方式比较独特,与117S那样的整体式偏转还不一样。

涡扇-10TVC矢量喷管的偏转是每一块调节片都在向着同一个方向转动。而117S的矢量喷管分成了2-3节,通过每一节的转动实现推力转向的。

举个最最形象的例子,如果将117S和涡扇-10TVC比作我们的手,117S实现推力矢量靠的是手腕的转动,而涡扇-10TVC靠的是5根手指同时的转向实现的。

这两种方式的矢量喷管是有利也有弊。

类似于117S的矢量喷管的特点就是:偏转角度大,推力损失大,设计简单。

设计简单:主要是因为,这样的矢量发动机只需要控制2-3节喷管相连处的做动机构,就可以实现推力的转向,设计比较简单。

推力损失大:由于采用了2-3节喷管,产生的热气流需要从第1节喷管,到第2节喷管,再到最后一节喷管的过程中会有损失。

偏转角度大:也正是采用多节相连的偏转方式,导致每一处做动结构都可以当做偏转点。

类似于涡扇-10TVC的矢量喷管特点是:偏转角度小,推力损失小,设计复杂。

偏转角度小:由于是每处调节片进行偏转的,故只有一个做动结构,导致偏转角度小。

推力损失小:从燃烧室出来的热气流被直接的排出去,不用经过多次的变向。

设计难度大:这就要求控制系统,可以同时控制每一块调节片,同时做一个动作,且精准度丝毫不差。这对设计,控制都是难点。

无论如何,我国已经研制出了推力矢量发动机。尽管现役的战斗机没有使用,但总有一天会用上的。毕竟,矢量发动机可以让战斗机的机动性锦上添花,能用的话,是肯定会用的。

从尾喷管上来看,歼20一共安装过多种航空发动机。只不过,其推力适合歼20使用的也就只有AL-31F和涡扇-10系列。

其中AL-31F的型号则是推力增加到13.5吨的AL-31FM1,该发动机由礼炮联合体研制的,在2006年通过了测试,其安装有全权限数字控制系统(即FADEC)。

在歼20试飞时,和前几批次使用的都是AL-31FM1航空发动机,只不过尾喷管的颜色换了好多个。有白色的(验证机,即2001号,2002号),黑色的(量产型号,有部分量产型号使用了银色的喷管),银色的(原型机,即2011-2016号)。不过这些AL-31FM1航空发动机的尾喷管都不是锯齿状的,且没有火焰稳定器,这是与涡扇-10航空发动机最大的区别。

在2017年,一架安装尾喷管为锯齿状航空发动机的歼20战斗机出现了。基本可以确定,这架歼20安装的就是涡扇-10C航空发动机。也就是在2017年之前,歼20就开始与涡扇-10C航空发动机进行适配试飞。初步估计涡扇-10C航空发动机也安装了FADEC系统,也就是歼20为实现“飞—火—推一体化”进行试验。

个人觉得之所以选择在2017是有两个原因:

第一:2016年南海差点发生冲突。在那时就知道,歼20适配涡扇-10C的进度必须要加快了,时不我待。只有歼20的数量越来越多,才有实力对抗周边扎堆出现的F35,F22等机型。当然,在2016年之后,不仅仅是歼20,歼10C,歼16也相继量产和服役,还有首批苏35也开始交付了。

第二:涡扇-10C在2016年左右也基本可以使用了,就开始适配歼20进行试飞。

综合这两个因素,就导致安装涡扇-10C航空发动机的歼20出现在网络上。

而安装涡扇-10C航空发动机的歼20的照片,在2019年之后大量出现在网络上。且在1月5日,发布的宣传片中,安装涡扇-10C航空发动机的歼20已经涂装完成开始服役了。由此可见,在后续的排产的歼20中,已经开始安装涡扇-10C航空发动机,取消AL-31FM1了。

这也就证明,歼20战斗机终于用上了“国产心脏”。从此之后,其产能就不会再受发动机的限制,想要多少就制造多少。

自从涡扇-10TVC在2018年珠海航展出现之后,就再也没有见过了。按理来说,涡既然扇-10TVC航空发动机可以公开展示出来,那么,安装在歼20上应该也没什么问题。

只是,安装涡扇-10C航空发动机服役的歼20战斗机,并没有使用矢量喷管,只不过是对尾喷管进行了锯齿化处理。

采用锯齿状尾喷管的优点就是:提高战机后部的雷达隐身和红外隐身能力。

提高雷达隐身能力很好理解,一个个的锯齿状调节片,就可以让入射过来的雷达波进行多次反射后减弱回波强度。

而提高红外隐身能力,就是缩短发动机尾焰的长度。具体原理是:两片相连的调节片之间会形成一个三棱空腔,在战斗机飞行时,外部的冷气流就会通过这个三棱空腔与发动机的尾焰相融合,从而起到降低尾焰长度的作用,也算提高了红外隐身。不过在红外成像格斗弹眼中,效果和一般的战斗机没什么两样。

像F35,歼20,苏57的所用发动机的尾喷管都是锯齿状的,这也是基于提高雷达和红外隐身能力考虑的。

那么,有了推力矢量发动机,为何歼20不使用呢?

个人觉得有以下几个原因第一,推力矢量航空发动机会损失原有的推力。

一般来说,矢量喷管会损失5%-8%的推力。由于涡扇-10C航空发动机的推力在14吨—14.5吨左右,安损失5%-8%计算的话,在使用矢量喷管后,涡扇-10C的推力将降低到12.88吨—13.7吨或者13.34吨—13.8吨。

本来涡扇-10C航空发动机作为歼20的动力时,推力就不太够。安装上矢量喷管后,造成了推力损失,那动力就更不足了。所以说,以上这个也算是歼20不使用推力矢量发动机的原因之一。

第二:涡扇-10TVC还不够成熟

毕竟涡扇-10TVC是在2018年出现在珠海航展的,距离AL-31FM1版歼20服役也不过一年时间,距离涡扇-10C版歼20的出现也是一年时间。即便是距离今天也只有不到3年时间。

要知道一型航空发动机的试验时间也不止3年而已,所以说,涡扇-10TVC推力矢量发动机应该还不够成熟。

所以,就先不安装歼20,即便是歼10C也依然安装的非矢量版本的涡扇-10C。尽管,现役战斗机没有安装涡扇-10TVC航空发动机,但是,并不意味着已经不对矢量发动机研究了。完全可以对矢量技术进行研究,等到彻底成熟后,安装在涡扇-15大推力航空发动机上面。届时,完全体版的歼20就可以服役了,在航电和机动性上完全超越F22,成为蓝星第一强的四代机。

现阶段歼20的性能

毫无疑问的是,歼20也采用了第五代“宝石台”综合化航电系统,其与F35的航电系统在同一层次。在“先进有源相控阵雷达,EODAS,IRST,电子战,通信,导航”组成的综合航电系统作用下,歼20的整体态势感知能力将得到前所未有的提升。依靠着EODAS,IRST,被动式雷达告警系统,歼20可以在不开启有源相控阵雷达的情况下,进行探测和搜索。再结合其优异隐身能力,使得歼20可以在完全隐身状态下精确测得目标的位置。在开启有源相控阵雷达,进行窄波束跟踪锁定,为霹雳-15空空导弹提供制导信息。这样一来,歼20就可以在静默状态下发射霹雳-15空空导弹进行先发制人的打击。

在国内举行的对抗演习中,歼20对抗三代机时取得了108:0的好成绩,在对抗三代半战机时,取得了27:0的好成绩。综合来看,在超视距空战时,歼20是绝对占据优势地位的。基本上压制周边的三代半战斗机不成问题,即便遇到F35也没有丝毫的压力。所以说,歼20战斗机的出现,直接令我国空军具备了抗衡世界先进空军的能力。

在安装2台加力推力为14吨-14.5吨的涡扇-10C航空发动机时,其加力总推力为28吨-29吨。其空机推重比可在1.4-1.6和1.5-1.7,与F22战斗机1.78的空机推重比比起来,也不差多少。况且,歼20还是在使用第三代航空发动机的前提下达到的。

当加力推力为17—18吨的涡扇-15服役,那么歼20的空机推重比就可高达1.7-2之间,况且还有矢量喷管的加成。届时,歼20战斗机就可以一跃成为推重比最高,超音速机动性最强的战斗机。

有了如此高的推重比,再加上霹雳-10大离轴发射角和独特的挂载模式,即便在近距离格斗中遇到F22也可以游刃有余的对抗。由此可见,一型大推力的航空发动机,对战斗机的机动性提高有多大的好处。只不过,涡扇-15四代大推迄今为止还未能装备歼20,现在也只能依靠三代大推涡扇-10C了。

综合来看,即便是现阶段歼20战斗机,也具备了抗衡F22,稳压F35的能力。就更不用说,像F18E/F,阵风,台风,F16E/F之流的三代半战斗机。由此可见,歼20战斗机的出现,为我国空军实力的提升做出了多大的贡献。

j20的ws15有推力矢量吗

推力矢量技术对于我国没有什么难度了,别说是歼-20的WS-15发动机,就连歼-10B也早已经用上矢量发动机了。

歼-10BTVC版战斗机,早就在几年前公开亮相了。当时,一架搭载国产推力矢量发动机的歼-10B特制战机,在珠海航展上进行了很多过失速机动表演,包括落叶飘、J弯、小半径盘旋等。从当时的表演来看,歼-10BTVC版搭载的是一种轴对称、隐身、三维矢量发动机,该发动机使用数字化操控技术,响应很灵敏,在歼-10这样的单发战斗机上进行测试,也足见其技术成熟可靠。

图为疑似涡扇15尾喷口。

既然我国的推力矢量发动机已经能公开展示和表演了,说明这一块的技术已经不成问题,歼-20是否要在未来使用这样的发动机,完全要看技术的匹配程度。毕竟,一架战斗机一旦设计定型,其基本的参数就已经确定,依托飞机基本性能编订的训练大纲、战术大纲也已经定死。如果要对发动机进行改进,不是不可以,但是需要重新测试和试飞,期间消耗的时间较长,因此一般而言,战斗机很少进行发动机的更换升级。

图为美国F-135发动机,他不算是标准的矢量发动机。

就歼-20战斗机而言,他在2018年开始服役,此后开始领先试装,到今年才刚刚进入大批量、快速生产的阶段,目前装备的数量大约是100架左右,正处于一款新型战斗机扩充数量的关键阶段。当然,一般来说,到这个阶段,也就到了进行中期小升级的时候,只不过此时依然处于测试阶段,还远没有到可以装备服役的阶段。

因此,WS-15推力矢量发动机,应该已经开始在某架歼-20战斗机上开始测试了,但是从测试到装备上机,恐怕还得等个几年时间,而等到公开展示、大规模服役,就还需要更长时间了。但是这里需要强调的是,歼-20肯定会装备推力矢量发动机,毕竟这种发动机是当前服役的和正在设计的所有五代机共同的特征。比如美国F-22A、俄罗斯苏-57、英国勇士、法国FCAS等战斗机,都已经或者准备使用推力矢量发动机,作为我国而言,肯定不会在这个方面有所保留。

图为使用矢量发动机的歼-10BTVC型战机。

另外,在工业技术领域有一个规律,那就是越新的技术,风险越大、研发周期越长、研发耗费也更多。就我国五代机来看,歼-20本来就属于刚刚服役没几年的新装备,必然还有很多小问题需要逐步解决,而且还有很多使用反馈的意见需要整理和改进;而WS-15自身又是一种全新设计的发动机,是我国大推力发动机的最强技术结晶,再加上推力矢量这个我国涉及不算很深的领域,就造成了新战机+新发动机+新理念的组合,这种组合就意味着研发周期会比一般人想象的更久。

图为歼-20战斗机拉出绚丽的气云,他是机动性很好的战机。

所以,我们一定要有耐心,毕竟在这种精密技术领域,着急往往不见得就好,研发太长时间也不见得就不好,只要一步一个脚印踩踏实了,就会越来越有心得。正如我国此前加快WS-10“太行”系列发动机的研发进度,导致很多问题被带进了部队,后来用了很多年时间才逐步完善。现在我国WS-15推力矢量发动机研发慢一些,但是可以肯定的是,等到他装备的时候,就已经发展成熟、可以大规模使用了,这其实也是好事。

推力矢量控制(TVC)技术有什么优点

TVC是Thrustvectorcontrol的缩写,意为推力矢量控制。3DTVC可以理解为三维推力矢量控制MIG35也有同等技术参考资料:三维推力矢量控制。

轴对称的推力矢量喷口,它允许发动机喷口向各个方向偏转15度,提供不同的俯仰和偏航控制力。

按飞行员的选择,发动机转向能够同水平安定面同步或者不同步。

这种特性要远比苏-37的二维喷管先进的多,它只能进行垂直面内的偏转。

苏-30MKI是世界上第一种也是目前唯一一种具备三维推力矢量系统的战斗机。

这种推力矢量系统在配合出色的三翼面布局,使苏-30MKI实际上可以不受限制的飞行,使MKI可以突然转向而不需要任何攻角限制,它同时也能大大改善飞机的起降性能。(怀疑印度自己吹自己)

推力矢量真的重要吗为什么欧美三代机都不装备推力矢量发动机

目前主要是俄罗斯一家在3代、3代半战斗机上面使用矢量发动机;我国是在歼10B上面进行了测试;美国和我们一样,比较早以前就进行了类似的测试,不过最终并未服役。

F-16MATV,是F16“多轴推力矢量计划”验证机,美国在上世纪90年代初的几年时间里,对其机动特性进行了研究,并与常规的F-16、F-15、F-5等进行了空战测试,包括1:1的测试、1:2的测试等。测试结果表明,F-16MATV在大迎角、过失速机动、盘旋能力上均有明显的改善,增强了其格斗能力。不过,美国空军对其还是不怎么感兴趣。美国空军认为,对于3代机来说,过失速机动容易使其丧失能量,从而在后续的对抗中落于下风。

美国对矢量发动机的研究不止是F-16上面,还有F-15S/MTD(上图),以及F-15Active(下图)

两款F-15也是同期的型号,不过前者使用的是轴对称矢量喷管,后者使用的是类似F-22的二元矢量喷管。不过,这两款型号也只是测试一下,后面就没了后文。

俄罗斯由于在战机航电性能方面对美国处于劣势,所以更为强调战机的机动性能,也就更加看重矢量发动机的左右。美国空军方面,却显然更加看重通过其他方法来提高战机的空战能力,比如提高航电性能,提高格斗弹的大离轴角发射能力。其实,双方的思路基本还是普通提高的情况下,发挥各自的优势。

欧洲这边,“研究的晚”应该算一个重要因素,目前台风战机的EJ200发动机是有这方面的测试,不过太晚了。

我国的话,从目前的信息来看,说法跟美国的有些类似。推力矢量会增加大迎角飞行能力,但也会增加机体重量,如果战机本身推比比较高,可能不会在意这些增加的重量,如果本身推比不是很高的话,对这些增加的重量就会比较在意了。

印度的苏30MKI是个比较明显的例子,与苏27相比,其发动机推力并没有增加,机体重量明显增加,矢量喷口又进一步增加了其重量,造成其空战推比比苏27要下降一个档次。在与美国F-15战机进行的对抗中,除了开始给美国飞行员造成了惊讶外,一旦美国飞行员适应了,后面就显示出了在推比方面的明显劣势。当然,苏30MKI本身推比跟F-15的差距不小。

所以,我们在这方面的运用,也要详细测试后再看。

关于矢量推力技术的内容到此结束,希望对大家有所帮助。

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