中國矢量推力發動機大量細節曝光:控制技術完全被突破

正在舉行的珠海航展上,殲-10矢量推力技術驗證機首度揭開神秘面紗,為全世界觀眾帶來精彩絕倫的高難度機動飛行展示。至此,中國成為繼美國、俄羅斯等國之後,又一個正式宣告突破矢量推力發動機技術的國家。

中國矢量推力發動機大量細節曝光:控制技術完全被突破


殲-10矢推版飛行表演【攝影:DS走近哈佛】

殲-10矢量推力技術驗證機,不僅可以算是中國機動性最強的非隱身戰機了,在全世界範圍內也屬於一流。不過這架驗證機並非全新制造,而是由1034號殲-10B原型機改造而來。

其機頭保留了看起來很誇張的機頭空速管,其實這是高精度多功能探頭,表明這架原型機曾主要用於驗證氣動和操控方面。在加裝軸對稱矢量推力噴管之後,殲-10矢推版機動性和敏捷性大大增加,也很需要在試飛驗證時獲取高精度的飛行參數,因而保留了誇張的機頭空速管。

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1034的四位數試飛編號,機頭保留了誇張的高精度空速管【攝影:Hunter-Chen】

這張圖中紅圈處,是殲-10B原型機階段加裝的反尾旋傘安裝支架,用於進行高風險尾旋試飛科目。1034號機改裝國產渦扇-10“太行”的矢量推力發動機後,並沒有拆除反尾旋傘支架。

種種跡象,可以推測出,這次殲-10矢推版曝光的時間節點,距離矢量推力技術開始上機驗證並沒有多久。也就是說,中國矢量推力技術很可能是一經完善定型,就大方地向全世界公開展示出來,這在中國航空技術發展史上是比較罕見的。

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中國航發展示的矢量推力發動機控制技術

在本屆珠海航展上,除了這架隸屬於航空工業的殲-10矢量推力技術驗證機高調亮相,在室內展廳,中國矢量推力發動機相關技術細節也一併展示,公開程度令人驚訝。中國航發集團旗下各個子單位帶來了各種先進產品展示,其中對矢量推力發動機相關的控制技術進行了公開展示。

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殲-10矢推版,地面狀態下,尾噴管明顯偏轉【攝影:Hunter-Chen】

矢量推力發動機有兩大技術難點,一是尾噴管的結構和材料設計應用,二是對矢量推力的控制以及和飛控系統的交聯問題。其中,矢量推力發動機的控制問題除了常規的推力大小控制,還多出了推力方向變化對飛機運動姿態的影響;這種影響十分複雜,而且並不一定就都是有益的,控制不好的話反而會惡化飛行品質,甚至容易造成失控。

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機動飛行中的殲-10矢推,點燃了加力,火焰通透明亮【攝影:Hunter-Chen】

因此,矢量推力控制系統就顯得十分重要了。對尾噴管的自身運動控制來說,要確保偏轉作動機構穩定可靠,不能造成震盪,也不能響應遲緩。對全機飛控系統來說,矢量推力的控制要與氣動控制律深度交聯,各個氣動舵面偏轉與尾噴管偏轉實現完美配合,這樣才能充分發揮飛機本身氣動設計和矢量推力各自的最大效能,做到1+1>2,實現各類非常規機動。

俄羅斯最早在賣給印度的蘇-30MKI戰鬥機上批量應用矢量推力技術,但那時的俄製控制系統技術落後,無法實現矢量推力和飛控的深度交聯,因而實際性能大打折扣。

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2018珠海航展上,中國航發展示的矢量噴口控制裝置,實物

在本屆航展上,中國航發集團帶來了航空發動機控制系統的完整解決方案,其中就包括了矢量推力發動機。中國完全依靠自身力量,徹底突破了“飛-推”一體化交聯控制技術。從這次展出的各個部件都是實物就可以看出來,包括矢量噴口控制裝置在內的各項子系統和零部件設計,國內都已經比較完善成熟。

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展示的航空發動機控制系統子部件

必須指出,中國對矢量推力技術的深入研究已經持續了至少二十年,技術積累很豐厚,應用已經較為成熟。此次航展上,中國在矢量推力技術方面取得的成果,完全可以用“厚積薄發”這個成語來形容。

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