矢量發動機是什麼意思?

軍武直達

矢量發動機的定義

航空發動機噴口可以向不同方向偏轉以產生不同方向的推力,通過尾噴管偏轉獲得控制力拒實現戰機飛行姿態的變化控制,這就是矢量發動機最為簡單的定義和理解。

誤區糾正

具有矢量噴口的航空發動機並不能讓戰機獲得一丁點兒的額外推力,僅僅是航空發動機的壓縮和燃燒的混合氣體通過噴口偏轉改變方向而已,具有矢量推力的發動機在某種程度上也會讓發動機本身失去一小部分推力,這也是矢量發動機在研發和製造上最難的難點之一。

EG:這就好比美國海軍現役的F-35戰機,F-35戰機裝配的是F-135型加力發動機,可以讓F-35實現垂直起降。但是,這種矢量技術也只能僅僅讓戰機實現垂直起降,對戰機本身的高機動性沒有任何額外的貢獻。所以,這也是當前很多現役的三代戰機的機動性也遠遠超過F-35戰機根本原因,譬如:殲-10系列、殲11系列、蘇-30系列、蘇-35、颱風、陣風等。

矢量發動機與普通發動機的區別

目前,矢量發動機早已是軍事大國必有的航空航天技術之一,各大國之所以如此重視矢量發動機的研發是因為矢量發動機有以下優勢:

1、提升戰機靈活性,增加狗鬥能力

戰機的靈活性主要體現在短距起降和近身狗鬥兩個方面,這在戰時十分關鍵。

2、增加戰機推力,減輕戰機質量

按照慣例,戰機的發動機推力越大,質量約輕就越好,因為這樣可以提升戰機的整體作戰效能,矢量發動機的問世就能較大程度解決這兩個方面的問題。

註解:減重是指噴口兼顧戰機操作功能,相對減重,相對增推。

3、戰機的全隱身性能

矢量發動機對於戰機結構而言異常重要,因為這是戰機具備全隱身性能前提,這也是為什麼F-22/殲-20/蘇-57/F-35等四代戰機都要裝配矢量航發的根本原因之一。


墨墨觀察

矢量發動機是相對傳統發動機而言的,我們知道,傳統發動機是沿飛機的縱向軸線向後噴出高速高溫氣流,產生推力,也就是說推力的方向是固定的,只能是在飛機縱向軸線上;而矢量發動機,尾噴口是可以偏轉的,推力的方向也是可變化的,這樣就可以獲得附加的控制力矩,實現飛機的姿態變化控制。其突出特點是控制力矩與發動機緊密相關,而不受飛機本身姿態的影響。因此,矢量發動機可以保證在飛機作低速、大攻角機動飛行而操縱舵面幾近失效時利用推力矢量提供的額外操縱力矩來控制飛機機動。





美國F-22戰鬥機採用的二元矢量發動機

目前推力矢量發動機主要有兩種,一種是美國F-22採用的二元矢量發動機,尾噴口是扁形的,只能上下偏轉一定角度,另一種是以俄羅斯蘇-35為代表的三元矢量發動機,尾噴口是圓形的,上下左右都可以偏轉。



蘇-35採用的三元矢量發動機

推力矢量技術是一項綜合性很強的技術,它包括推力轉向噴管技術和飛機機體/推進/控制系統一體化技術。目前只有美國和俄羅斯在這方面積累了實用經驗。另外,中國也展開了對推力矢量技術的預先研究,並取得了一定的成果,據說中國採用的還是柔性矢量噴管技術,代表了未來矢量發動機的發展方向。


東方談武器

矢量發動機,又叫做推力矢量發動機,日本叫做二次元推力偏向發動機或者三次元推力偏向發動機,但是不論是二次元還是三次元這麼唬人的說法,他最終都還是一個意思:可以把飛機的發動機推力方向發生偏轉的技術。

蘇-35擁有目前最好的三維推力矢量技術。


這一技術可以使得飛機具有矢量機動能力,飛行的姿態變化和方向變化將會更多,各種穩盤、瞬盤、指向能力都將會發生極大的改善,而且還將使得飛機具有很好的低速特性,甚至可以進行失速狀態下的機動,這些能力都對於戰鬥機的性能提升大有裨益,但是他也有個缺點,就是或多或少導致了飛機發動機推力的損失。

世界上發動機矢量技術最好的國家是中俄兩國,這兩個國家都掌握了三維矢量發動機技術,也就是日本說的三次元推力偏向技術,這一技術搭配電傳飛控系統實現了全權數字化操控技術,發動機尾噴口可以向各個不同的方向偏轉,而且是隨著飛行員的操作進行的隨動,操作簡便,而且推力喪失較小。這一技術應用在中俄兩國的蘇-57、蘇-35、殲10矢量技術測試飛機等飛機上。

F-22的二維推力矢量技術通過偏流板實現。


其次是美國F22的二維推力矢量技術,也就是日本所說的二次元推力偏向技術,這個技術的發動機推力偏向僅能向上和下兩個方向進行,但是藉助於較好的操作系統,也能實現隨動,對於飛機的姿態調整也有幫助,最大的缺點就是推力損失較大。美國和日本的推力矢量技術都通過偏流板實現,而不是發動機尾噴葉片筒實現,這樣對於推力保存非常不利。

最差的發動機矢量技術是日本的,他們有二次元推力偏向技術和三次元推力偏向技術,但是不論哪個都是用的偏流板實現,特別是三次元推力偏向技術驗證的心神飛機,他的偏流板就只有3個,發動機的推力可以說損耗超過近一半。但是想想也是,日本的發動機矢量技術本來就沒有想要實用,也就是驗證一下,連電傳飛控和全權數字化操控都沒有,乾脆也就是手動機械操作,對於飛行員要求太高了,二次元推力偏向技術的XF3-400發動機都沒有裝上飛機,更是不用說了。

以上就是目前的發動機推力矢量情況現狀了,希望對題主有所幫助。

殲10測試了我國的電動伸縮式尾噴葉片型三維矢量發動機。


回答者簡介:張浩,亞太智庫研究員,《艦載武器》雜誌評論員,在《兵器》、《艦載武器》等多家軍事期刊發表《現代山地戰怎麼打》、《共和國炮艇小傳》、《奪灘奇兵》等文章30餘篇,在海軍作戰理論和海上作戰武器裝備等領域有獨特見解,著有《預警機、電子戰機》一書,獲得軍迷群體一致好評。


海事先鋒

目前大家公認的矢量發動機是噴口可以向不同方向偏轉,產生不同方向推力的發動機。

說得簡單點就是噴口可以轉動,為飛機提供不同方向的推力。這樣的好處就是可以獲得除了可動翼面以外的偏轉力矩。能夠使得飛機的姿態變化更劇烈,也就是飛機變得更靈活。印度SU30MKI應該算是世界上一個真正服役了三元(三維度)矢量發動機戰機的國家。印度人用這款戰機做出了很多當時其它戰機無法完成的戰術動作。在很多次軍演中,美國人的F15戰鬥機在追逐過程中被SU30MKI直接在空中扭過機頭反殺。雖然美國人認為這種戰鬥機瞬間扭頭,只能提供非常短的射擊窗口時間不足以支持戰機開火擊落敵機。不過也可以發現矢量發動機對於空戰中的纏鬥是非常重要的。

隨著電子技術的進步,戰鬥機狗鬥或者說近身纏鬥的機會越來越小。在現在的技術下,第四代格鬥彈配合頭盔瞄準具甚至是整合了顯示功能的頭盔,基本上可以確保纏鬥過程中戰機的機動無法擺脫。而超視距空戰也因為空空導彈的性能不斷提升,導彈的不可逃逸區不斷變大。所以很多人認為矢量發動機在之後空戰裡作用越來越小。

隨著戰鬥機更新換代,超音速巡航進入了大家的視野成為了重型五代機的必備指標。然而在超音速的條件下,光靠翼面產生的偏轉力對高速的戰機能起到的轉向效果實在有限。這個時候有矢量發動機提供額外的偏轉力就再好不過了。不過在超音速條件下是不能讓飛機做出SU35在航展上那類似UFO鬼畜般機動的。

現在能夠見到的矢量偏轉一般有三元矢量,俄羅斯的30發動機,117S發動機等都是三元矢量,可以讓噴口在一個錐形範圍內偏轉。美國的二元矢量,這個技術可以讓噴口在上下兩個方向偏轉,雖然提供偏轉力少了一個方向但是推力的損失比三元小很多。日本人的三個擾流片冒充矢量技術其實美國人最先弄,不過美國人覺得沒什麼意思就沒弄了,這個其實算個假冒偽劣的矢量技術。


兵器次元

矢量發動機就是可以調整菊花噴射方向的航空發動機。按調整方向區分有二元矢量發動機和三元矢量發動機。矢量發動機可以顯著提高戰鬥機的機動性。美國人更注重戰機的隱身性能和超視距空戰,搞出了二元矢量發動機;毛熊偏愛近距格鬥,由於大家都懂的原因五代機研發進度緩慢,搞出了適合超機動的三元矢量發動機。目前在役的主要有美國的F119、F135,俄羅斯的117s。

普惠公司的YF119在和通用的YF120的競標中勝出成為F22戰機的發動機,採用二元矢量方形尾噴口,可以上下偏轉20度。對F22的機動性提升還是比較明顯的。

F35B這UFO般的垂直起降得益於F135發動機。F135的尾噴口可以向下偏轉90度,配合升力風扇和兩翼導流實現F35B的垂直起降。

接下來就是俄羅斯大兄弟吹的出神入化的su35裝備的三元矢量發動機117s。據說中國採購su35就為這東西,但是因為採購數量有分歧,這項軍購一直沒落地。


XMclassmate

矢量發動機和普通發動機前置基本相通,在啟動油閥控制系統及助推動力在數據和推動方向尾噴口的軸力曲線是可以變換,在瞬間改變尾噴推動力矢量計量動力鉅,使飛行器垂直飛行動力變化鉅是2倍的根號3。但對尾噴口的控制及耐熱對我國航空業還有很長的路要走,設計參數,製作工藝,數據回送都沒有問題,尾噴材料,特高溫傳感器難度還很大。努力吧!發動機就是中國航空的難題。


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