为什么我们的矢量发动机不用J11那种双发战机而是用了J10B这种单发战机?

你来替我做一个梦好吗


从试验安全系数角度来看,使用歼-11B这种双发战斗机进行矢量发动机技术验证确实要比使用单发的歼-10B好一些,毕竟一台发动机出故障,还有一台发动机能够保证战机安全返场,这也是单双发战斗机本质上的一种区别。但技术试验是多种学科综合权衡后的一个结果,单纯的对于进行首无前例的矢量发动机技术验证,歼-10B要比歼-11更好一些。

首先,技术发展是一个由简单到复杂的稳妥递进关系。有关新技术的试验,往往需要遵循一个由简单逐步到复杂的发展过程,对于矢量发动机技术验证显得尤为突出。矢量发动机不仅仅是简单的实现发动机尾喷口的偏转,整个过程中最难的部分除了造出发动机之外,还有一个精确操控发动机的问题,使用一台发动机在技术验证上的总体难度总比两台发动机要简单一些,先解决一台发动机验证问题,积累了经验之后,在向两台方向拓展,方为稳妥一些。

其次,使用歼-11B作为矢量验证机改装工程量远比歼-10B要大。歼-10B属于单发战斗机,歼-11B为双发战斗机,在进行改装过程中换装一台发动机的工作量总比换装两台的要小得多,矢量发动机技术验证不仅仅是更换发动机这么简单,还需要对战机整体的飞控系统等进行相对应的改装,诸如飞控系统的程序等进行相对应的改进,表面上看不出来,实际运作中是牵一发而动全身的改装。显然使用歼-11B进行验证技术难度和工作量都要比歼-10B大得多,且技术风险也要比歼-10B高。

另外,歼-10掌握的要比歼-11好。歼-10战斗机是我国自主研发的一款中型单发战斗机,其从机体设计到内部设备安装,都是我国自主设计完成的。当然飞控板块的设计也是完全国产化的,歼-10系列战机经过原型机、双座型到发展到歼-10B,飞控技术逐步成熟,掌握的也肯定比歼-11要好,这一点是毋庸置疑的。歼-10在列装部队后多次报道过发动机空中停车安全迫降的事例,这就充分说明了我国在该领域技术掌握的还是比较好的。

因此使用歼-10B作为矢量技术验证机是一个比较稳妥、科学的方案,在国内可控选择的机型并不多,美国人在研发的过程中都有在F-16、F-15战机上进行矢量技术验证的先例,技术验证稳妥性是最重要的,况且上述提到歼-10空中停车成功返场的先例,充分说明了该型机安全系数也是很高的。


鹰鸽分析


歼-11的飞控不是自己写的,而歼-10B的飞控已经相当完善

从风险性来考虑,双发战斗机的歼-11显然要比单发战斗机的歼-10B更适合作为发动机方面的试验平台。万一发生故障,双发战斗机还有一台发动机可以用,而单发战斗机只能GG,飞机摔下来后,找残骸分析失败原因都不方便。

问题在于矢量发动机的控制律必须要跟飞机的飞控系统结合起来,由机载计算机根据飞行员做出的动作指令,分解出控制信号来自动控制矢量喷管进行方向调整,总不能让飞行员一边飞飞机,一边还自己手动控制调整吧。而不在歼-11上试验,原因就是歼-11的飞控不是自己的,我们还没弄清楚,暴力硬上风险反而可能更大。

歼-11来源于俄罗斯授权生产的苏-27SMK,该型战斗机的飞控系统是模拟飞控信号,歼-11A型的飞控系统部件都是俄罗斯原装进口组装上去的。苏霍伊公司并没有向我们提供过苏-27飞控的控制律资料,是沈霍伊自己根据逆向分析原装飞控设备输出信号的强弱,进行逆向仿制复原的。之后沈霍伊和西安飞控所合作,再将自己仿制的模拟飞控系统,重新编译成数字化飞控。

这种方式存在相当大的隐患,我们最多只是复原了其飞控代码控制律,并不清楚这些代码为什么要这么写。这跟飞机的气动原理、结构强度等分不开,在没有掌握原始数据情况下,很难彻底掌握。当初沈霍伊很想把新弄的数字化飞控用在歼-11B上,但是空军为了保险起见没有采纳,使用国产化的模拟飞控。结果证明相当正确,使用数字飞控的歼-11BS和歼-15都发生过多起飞控故障事故,甚至还有数起机毁人亡的悲剧。

2016年一架歼-15进行陆基训练时,战机失控剧烈上仰长达26秒,导致机毁人亡的悲剧。央视后来《军事纪实》报道中,播出座舱警告语音,“17 电传故障;17 电传故障……”差不多公开处刑了飞控问题。

所以我们只是学会了抄题,并没有弄清楚这题目到底怎么解?只是知道了答案,并没有弄清楚这答案的计算公式是到底是怎么样的。而要在上面再加上矢量发动机,那么需要在飞控代码编写时,再加一则计算,再加上一个变量。

相比较下,作为亲儿子的歼-10,他的飞控完全是我们自己编写的,所有原始试飞数据都掌握的清清楚楚。歼-10的飞控系统也相当先进,歼-10A一上来就已经是三轴四度余数字化飞控系统,歼-10B更是亚洲第一款完成了“飞(控)火(控)推(力控制)一体化”设计的战斗机,飞控系统与火控、发动机推力控制高度交联融合在一起。基础已经相当良好,飞控修改的风险和难度要比歼-11好的多。

而另一方面来看,歼-10B-TVC还只是个矢量验证机,其最终目的应该还是要给歼-20配上矢量喷管。而歼-10整体上跟歼-20一样属于鸭翼三角翼的气动布局,相比较下其模拟使用环境更接近歼-20,从测试角度来看要比常规布局的歼-11更好,更有借鉴参考价值。


五岳掩赤城


歼10B虽然安装了国产矢量发动机,但还只是一款矢量技术验证机,目前也并没有大规模的量产和列装。那么为什么选择J10B战斗机作为矢量发动机的验证机型呢?

所长觉得最主要的原因还是歼10战斗机属于单发发动机,单发战斗机使用矢量发动机,飞控系统实现起来,相对于双方战斗机来说,难度并不是很高,更容易实现。并且歼10战斗机本身的飞控系统性能不错,尤其还是我国自研的飞控系统,拥有完全的自主产权,技术已经成熟,所以再加上矢量发动机的控制系统,整合起来难度不大,可以很快获得矢量发动机的试验数据。

路要一步步的走,对于走矢量发动机这样难度较大的技术之路来说更是如此,首先从单发动机入手,先单发再双发!等到时候获得了想要的试验数据了,技术成熟了,再对J11(歼11)那样双发动机的战斗机进行试装验证,这样显得沉稳一些。要是一开始就换成歼11战斗机,那么飞控系统实现起来就比较麻烦了,可能得不偿失。

如果歼10B矢量发动机验证机获得成功,那么在未来,非常有可能装备歼11或者歼16等战斗机,让这些战斗机的机动性得到加强,尤其是对于歼11战斗机来说,主要侧重于空战,第三代战斗机避免不了进行空中格斗作战,装备有矢量发动机的战斗机机动性更强,更具有优势。

一旦歼10B矢量技术验证机完成了验证,那么国产矢量发动机在未来不只是会装备歼16等战斗机,而且还会装备在我国的五代机歼20身上,让歼20战斗机的机动性更上一层楼。


资讯所长


推力矢量发动机是为下一代战斗机准备的,歼10正好有试验机型,只是试验机型。美国用F15、F16都试验过推力矢量。

世界上只有俄罗斯在现役的战斗机上装了矢量发动机,其他国家都没有装,只是试验过。其实用歼11也可以试验,只是看哪一种飞机更适合。

当然如果有客户需要,中国可以帮助在现役的战斗机上加推力矢量喷口。推力矢量多数情况下只用近距离格斗,转弯儿迅速,可以做到很多以前想都不敢想的动作。

但推力矢量喷口有优点也有缺点,就要看淡季的实际情况。最大缺点是增加了重量,更重要的是在原基础上会丢推动力,有时候装上得不偿失。

所以推力矢量喷口对下一代战斗机是标配,而像F15、F16、歼10、苏27等战斗机要看实际情况,尽量不加装。[呲牙][笑哭][笑哭]



大志远思想空间


很简单啊!单发再怎么折腾都只是一个发动机一个喷嘴在和机体协作运动!控制率相对简单!双发难度大了去啦!喷口非对称运动!和机体协作!等等...!



Ownerryu


小挖客说:其实搞矢量发动机,最初基本都是单发搞起的,特别是J10B装备的轴对称全向矢量(二元喷只能俯仰)型,因为单发的控制律相对简单一些。双发矢量差动(有动图,简单理解为转动不一致吧)得到好处更多,但饭得一口一口吃。

全向矢量推力

现在目测歼10B测试的是圆型的轴对称矢量喷口,如上图注意喷口明显的偏转,这种喷口可以让推力向各个方向偏转,不仅仅只是象F-22那样俯仰,获得的好处当然会多,但难度相对来说也是更大——原本的飞控系统的限制要放开很多,控制律的改动很大。各种飞行状态中喷口偏转会产生什么样的效果要一一尝试,新技术的潜力要慢慢挖掘。

美国测试全向矢量推力也是从单发开始的,超机动性试验机X-31还是很原始很漏气的偏转片式,如下图,日本“心神”也一样。俄国倒是直接上双发测试,原因很可能是他们没有高机动性的单发飞机。双发全向矢量推力可能两台发动机之间存在干扰,起步时排除这种干扰很重要。估计象日本的双发全向矢量推力测试,刚开始还是让两台发动机同步偏转,象单发一样。

双发差动好处多

不过两台全向矢量推力发动机之间进行差动,肯定可以提供更多的可能性,应付更复杂的情况,收获更多的好处。等到J10B的测试结束以后,估计会上双发飞机测试,而且很可能是J20——同为鸭式布局,J10B上的很多测试结果可以直接应用。

双发矢量推力的差动测试,应该是个完全陌生的领域,难度会非常大,唯一可供参考的是我们买的苏-35似乎已在飞行中让两个喷口实现差动。我们要吃透双发矢量的差动,还是要先用J10B打好坚实的基础!而且发动机要有足够的推力!让我们拭目以待吧!


历史小挖客


J10B的推力矢量验证机是一款验证机,主要为了验证推力矢量技术,这项技术远不只是让喷口偏折这么简单,由此带来的飞行力学上的控制问题非常复杂,J10的飞行力学特性我们比J11要更加清楚,所以从歼10开始试验更加稳妥,另外,我个人认为双发相比单发推力矢量会遇到更多的问题,举一个最简单的例子,单发推力矢量不需要考虑双发喷口偏转不同步或者方向不同这个问题,但是双发的就需要考虑。任何问题都是从简单到困难,所以从单发开始试验。


Mr苟胜


我国在歼-10B战斗机上测试了第一款矢量发动机,改进后的歼-10B战斗机被称为歼-10B TVC型战斗机,他使用了一台轴对称三维矢量发动机。一般而言,测试发动机的战机都是双发战斗机,但是我国过去毫无经验的矢量发动机测试却在单发战斗机歼-10B上进行,这是为什么呢?

图为歼-10B TVC矢量发动机研制机。


歼-10B TVC战机测试矢量发动机,主要有2个原因。首先第一个原因是单发矢量更好控制。单发矢量发动机不需要考虑两个发动机之间的矢量配合,以及细微的调整,只需要控制好一台发动机的动力偏向,就能实现整个战斗机矢量控制的统一。发动机好控制,那么飞控的编写也就相对容易,响应速度更快,改造难度较小,也更容易取得研究成果。

图为在珠海航展进行复杂机动飞行表演的歼-10B TVC战斗机。


如果使用双发矢量,那么就必须要考虑到两台矢量发动机的配合问题,比如发动机的矢量差动。双发矢量战斗机经常会让发动机尾喷出现差动,比如可以通过一个向上、一个向下的偏转实现更快的滚转速率,在战斗机进行机头指向的快速改变时,也可以让发动机朝不同方向改变推力,方便飞机转弯、爬升。要实现两台矢量发动机的精确配合控制,需要给飞机研发复杂的姿态控制系统,用计算机快速计算飞机所需的矢量控制,协调两台发动机的偏向,这个难度比单发控制要大的多,飞控的编写也更困难。

图为歼-16战斗机,他是我国最新研发的第四代半重型战斗机。


其次,歼-10B TVC战机是我国第一种国际标准的四代半战斗机,早在歼-10A战斗机刚刚研发成功之时,他就使用了当时世界上非常先进的三轴四余度数字式电传飞行控制系统,现在的歼-10B飞控系统已经更加先进,可是实现发动机全权限数字化控制(FADEC)技术,并且由此实现了战机的飞火推一体化操控,因此歼-10B战机测试矢量发动机没有重新改变整个飞控系统的必要,直接稍作修改就可以适应,而且能够非常灵敏的控制矢量发动机,体现出很好的效果。

图为歼-16重型战斗机。


最后,我国除了歼-10系列战斗机是从技战术指标提出,到最终开发成功走完研发全程之外,没有其他四代机是走完全程研发成功的,即便我国可以100%的国产歼-11B和歼-16等第四代半战斗机,但是这些战机也都是在俄制战机基础上改进而来,在我国并不能完全吃透其气动设计的情况下,如果贸然进行矢量改进,将会冒着较大的风险,只有在自己完全了解的战机上进行测试,才是最安全可靠的。

上图为F-22A战斗机的二维矢量尾喷动作画面,下图为无矢量发动机的歼-20战斗机,歼-20目前最大的短板就在发动机了。


当然,我国也不可能再歼-20战斗机上进行矢量发动机的测试,毕竟歼-20刚刚研发成功,已经进入小批量产,如果此时再次更换发动机,会极大的拖延我国五代战机的服役进程,不能够快速形成规模优势,因此在歼-10B战机上进行矢量发动机测试,现在看来也是最合理的选择了。


海事先锋


因为歼10的飞控技术更好,能够满足矢量发动机的控制要求。

在2018年的珠海航展上,我国自主研制的歼10B-TVC验证机进行了首次公开表演,宣告继美国、俄罗斯后,世界上第三个掌握实用推力矢量技术的国家。

歼10B-TVC在珠海航展上展示了眼镜蛇机动、落叶飘、J-TURN等过失速机动动作,堪称中国有史以来最精彩的单机表演。

歼10B-TVC验证机采用了三元轴对称矢量喷管,与俄罗斯实用的矢量技术相比,重量更轻、推力损失更小,效率更高。

一般来说,对发动机进行测试最好使用安全系数更高的双发战机,例如我国涡扇10发动机的测试,就是先在一架歼11A上安装一台,然后再安装两台,逐步测试成熟。上图这架编号522的歼11A为太行发动机的成熟立下了汗马功劳。

同样是太行系列发动机,为什么推力矢量型号就不能放在更安全的双发歼11上,而选择了风险更大的单发歼10B上呢?

答案是:歼11系列飞控系统无法满足推力矢量发动机的控制要求。

大家都知道,歼11系列(包括歼15、歼16)都是由俄制苏27系列战机仿制、发展而来,包括飞控系统都是一脉相承,苏27战机采用的是模拟电传飞控。歼11A所谓苏27SK的国产仿制,完全沿袭了苏27的模拟电传飞控,而歼11B作为国产发展型,采用了我国先进的航电系统和武器系统,以及涡扇10A发动机。但是为了保证项目进度、降低项目风险,歼11B仍然采用模拟电传飞控系统。

一直到歼11B的双座型歼11BS上,才正是使用了数字式电传飞控系统。但是,歼11BS的电传飞控只是把苏27SK/歼11上的模拟信号转变成了数字信号而已,其控制律并无改进,飞控水平仍然较低,打个不恰当的比方,就是相当于把小霸王学习机上的游戏从卡带变成了电脑上的小程序而已,仍然是很幼稚的街机游戏。歼15、歼16的飞控系统与歼11BS如出一辙。

而歼15发生的3次飞控故障(包括张超烈士牺牲那次)表明相关厂所仍然没有吃透苏27的飞控技术,在这样的技术水平上强行上推力矢量技术是不现实的。

印度苏30MKI就是很好的负面典型。苏30MKI的飞控与苏27相同,印度为了赶时髦在俄罗斯的忽悠下强行上推力矢量技术,但是却无法与飞机的飞控系统整合,只能在油门杆上额外设置矢量控制开关,操作麻烦、效率低下。在与美国F15C的模拟空战中,当印度飞行员手忙脚乱的开启矢量功能时,却屡屡弄巧成拙成为空中的靶子。

俄罗斯从苏30MKI上得到的经验教训,支撑了苏35的研制。俄罗斯在苏35上将飞控系统升级为4余度电传飞控,而且将推力矢量控制完全融入战机飞控系统和火控系统,实现了飞-火-推一体化,这才成就了苏35强悍的机动性能。

而歼10作为我国自主研制的三代机,在最初的型号歼10A上就采用了数字式电传飞控,而且是由杨伟担任飞控技术负责人。歼10的飞控技术非常完美,在试飞中没有发生过任何事故,是歼10研发过程中最大的亮点。而发展到歼10B/C后,更是升级成自适用型光传飞控,性能更加强悍。由自己研发出来的飞控、自己掌握的控制律,在兼容自己研发的推力矢量技术时当然就轻车熟路了,这就是自主研发的好处。

而且在歼10B上已经对太行发动机进行了装机测试,对于发动机与飞机本身的飞-发匹配已经有了很好的基础,降低了风险。

歼10B-TVC验证的推力矢量技术是为系出同门、飞控系统一脉相承的歼20准备,从技术路径来说也更加合理。


从此萧郎是路人甲


矢量发动机的控制很复杂,需要和各空气动力翼面相互配合,综合控制。这是由飞控系统的软件来控制的。歼10是纯国产飞机,飞控程序是自己写的,便于往里加矢量控制。歼11系列,飞控程序是毛子写的,是否吃透还不好说。所以用歼10来验证矢量发动机风险更小。再一个,这个技术最终是要在歼20上用的,歼10与之同属鸭式布局,控制规律接近,可以借鉴继承,歼11的常规布局则完全不同。所以歼10更适合。


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