▲某型号的国产矢量喷口
目前多数战机的气动布局多半针对亚音速状态,因此在超音速飞行时还需要舵面修正进行配平,这就偏离了最优升力区间,导致升阻比降低。而采用矢量推力的战机则会通过喷口微调极大缓解超音速配平问题,进入超音速巡航时对发动机的推力需求也相对较低。此外,矢量推力技术还能在起降作业中通过升阻力控制进行助力,最终降低战机对起降环境的要求,这在实战环境下自然是一大不可忽视的助力。
矢量技术包括哪些门类?
最初的矢量推力发动机采用折流板矢量推力技术,其尾喷口处配备三片推力导向片,它们可以进行正负方向各十度的偏转,并能承受1500度高温,初步实现了飞机上下或左右方向的便利控制,对过失速状态下的机动性帮助很大,因此被X-31等验证机采用。但折流板矢量推力也存在阻力过大、偏转力过高且不利于隐身的特点,因此逐渐被各国摒弃。
▲F-22尾部喷口特写
目前成熟的矢量推力技术分二元和三元两大类,二元矢量喷管的喷口为矩形,可在高温高压燃气作用下能够上下两个方向摆动各20度,提供了额外俯仰控制能力,并能在该动作时提升整体机动性。此外,它能让冷空气和高温尾流融合进而降低红外特征,还能尽量降低后体阻力。上世纪后期,美苏两国均开始研发二元矢量喷管,但苏联解体后俄罗斯摒弃了该设计,因此各国目前现役战机也只有F-22采用二元矢量喷管。
▲航展上同时亮相的三元矢量喷口
而三元矢量喷管也被称为轴对称矢量喷口,其喷口截面为圆形。不同于二元矢量喷管,三元喷管可实现360度全向偏转进而任意改变指定方向上的推力,美国在设计F-22时也曾考虑使用该技术,并完成了相当程度的技术积累,但考虑技术难度等因素最终作罢。目前俄罗斯依旧在研发并采用了三元矢量喷管。
▲俄罗斯很早就确立了三元矢量研发路线
俄罗斯曾基于AL-31F和RD-33两种发动机展开三元矢量推力研发计划,并由此推出样机,但这两款真正的三元矢量发动机却并未量产列装。如今俄罗斯量产的所谓三元矢量发动机本质上是采用轴对称喷口的二元矢量改进型,其发动机偏转主要靠尾喷口设置独立的整体转轴实现,整体转动时沿着轴线上下15度和左右8度范围内偏转,运动幅度超过了F-22的二元矢量喷口,苏-35等俄军主力战机均配备该设备。