12.19 鋸齒形尾噴管,因何提高戰機的隱身性,竟然來自於民用客機?


  戰鬥機隱身主要表現在兩個方面,一個是雷達隱身,另一個是紅外隱身。這兩個方向的隱身性也讓飛機設計師們費勁了心思,如何能夠顯著降低發動機的排氣溫度,大幅壓縮被紅外空空導彈鎖定的距離,並且能有效改善飛機後半球的雷達隱身性能。數據表明,現代空戰中被擊落的飛機超過60%飛機是被紅外格鬥導彈擊中的,然後的才是其他類型的導彈,可見戰機發動機噴流紅外及雷達隱身何等關鍵。


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“颱風”戰鬥機加力時紅外特徵異常明顯


噴氣式飛機的主要動力來自於發動機噴出的高溫燃氣,而尾噴管的作用就是使燃氣進一步膨脹,繼而產生反作用力將飛機向前推進。在此過程中,尾噴管噴口起到了關鍵作用,不過對於軍用飛機而言,外緣圓整的噴口在工作時會將燃氣束成一道圓整的噴流,同一時間從尾噴口流經的高溫燃氣和冷空氣接觸的時間是相同的,尾流的溫度無法迅速降低,紅外信號特別明顯,這意味著會增加紅外線探測追蹤(IRST)等感知系統探測的概率,因此軍用飛機需要對尾噴流進行降溫處理。


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紅外信號特別明顯的F-15戰鬥機已經被擊落多次


大型民航客機將尾噴管噴口外緣進行鋸齒處理,流經噴口的噴流會成鋸齒狀散開,在不同的時間接觸到環境中的冷空氣,從鋸齒缺口溢出的高溫燃氣會提前接觸了空氣,分散開來的噴流和冷空氣混合之後會明顯降低尾噴流的溫度,同時還能實現降噪的目的。


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民航發動機短艙後部構型為鋸齒狀,減少噪聲的作用


顯然現代戰鬥機借鑑了大型民航客機尾噴管的設計技術,民航客機的尾噴管基礎處理主要是為了降噪,而戰鬥機尾噴管鋸齒處理則主要是為了降低噴流的溫度,從而減小紅外輻射信號,避開紅外製空導彈探測的是主要區段。

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美國F35閃電戰鬥機的鋸齒形尾噴管


降低這種輻射的波長可以有效降低被敵方偵測幾率,最關鍵的是這種鋸齒外形可以使噴流光譜輻射的功率密度產生改變,從而使敵方難以探測。另外鋸齒形尾噴管還能在一定程度上提高戰機的雷達隱身性能。


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俄羅斯蘇57-戰鬥機的鋸齒形尾噴管


與機身、機翼等採用平行線外形的設計類似,鋸齒形尾噴管可使反射的雷達波向斜方散射,從而減少發動機正後方的雷達波反射信號特徵,實現最大限度壓縮後向雷達反射截面積,從而使尾追或者跟蹤的敵機雷達制導導彈難於搜索跟蹤。由於技術簡單有效,一些五代戰鬥機紛紛採用了鋸齒形尾噴管,如美國F35“閃電”戰鬥機、俄羅斯蘇-57戰鬥機。


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新批次的殲-20戰鬥機鋸齒形尾噴管


新批次的殲-20戰鬥機已將尾噴管換成鋸齒形的WS-10B尾噴管,使得殲-20擁有了紅外隱身的功能,殲-20應用這種尾噴管,屆時將大大提高殲-20的隱身性能。這項技術同時也將在空軍新型發動機上廣泛應用,實在是一件可喜可賀的好事。


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超機動型殲10B攜矢量鋸齒噴管發動機很早就亮相了


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