Hxiam
近几年来随着我国航空技术的进步和发展，我军大量装备了各种类型的先进战机，从单发的歼10系列到最先进的歼20战机，同时在这几款战机中也出现了一个越来越常见的设计发展方向，这就是已经在我国新设计的战机中开花结果的---DSI蚌式进气道。DSI进气道全称---无附面层隔道超音速进气道，从外型上看相比我们见过的很多进气道而言，DSI进气道外形看起来就是一个简单的鼓包罢了，但是这个鼓包却成为了五代隐身战机越来越采用的一种主流进气道，而且这个看似简单的进气道研制难度却极高，以至于目前仅有我国和美国将这种看似简单鼓包的进气道正式量产到战机身上。那这种越来越流行的DSI进气道真的这么好吗？就没有什么缺点吗？
首先从官方解释来看的话，其就是在战机进气口位置设计一个固定的鼓包来模拟常规进气道中可调斜板，并对进入发动机的气流进行压缩，由于没有传统战机进气道的可调斜板，也不用再设计传统进气道不可少的放气门和辅助进气门等活动部件等，所以具有结构简单、重量轻、阻力小的优点，而且其形成的鼓包还能够对发动机进气道内部形成遮挡从而具有隐身目的，所以这也是为什么像我国的歼20、FC-31、枭龙、歼10-B/C、美国的F35这些越来越重视隐身性能的先进战机普遍采用DSI进气道的原因所在。
其实关于DSI进气道的缺点具体是什么一直以来并没有准确答案，因为这种进气道设计方案出现的时间并不长，而且因为采用的战机数量并不是很多，所以真实的缺点到底是什么并没有一个比较官方的答案。但是从DSI进气道固定的鼓包形态来说其超音速性能并不是很好，因为此前三代机之前的战机普遍采用的传统进气道之所以设计一些可调斜板、辅助进气门、放气门等部件就是为了兼顾战机在亚音速状态下和超音速等不同速度下的进气需求，所以战机的进气道设计也必须随时符合这些需求。但是到了DSI进气道出现后，其用了一个鼓包便代替了传统进气道中的大量活动部件，所以这也注定了DSI进气道的超音速状态并不是很优秀，至于为什么是超音速不优秀而不是亚音速不优秀呢？其实原因很简单，战机在起飞和巡航的大部分时间都是处于亚音速飞行状态的，所以在设计DSI进气道的时候肯定会优先倾向于亚音速进气。 
前面虽然说了DSI进气道在超音速状态下进气并不是很游学，并不是说采用DSI进气道的战机只要超过音速就差劲了。因为DSI进气道虽然只是一个固定的鼓包，但是其对于2马赫以下的进气还是有整流预制作用的。简单来说就是采用DSI进气道的战机只要飞行速度不超过2马赫，发动机进气上基本没有多大的影响。而且从三代机开始，已经很少出现传统二代机时代的高空高速优势了，大部分战机在飞行包线上的最大飞行速度普遍都不再超过2马赫甚至更高了，而且DSI进气道相比传统进气道除了有结构简单、重量轻、阻力小的优点外，其形成的鼓包还能够对发动机进气道内部形成遮挡从而具有隐身目的，所以对于五代机而言，DSI进气道的隐身优势也就成为了首选。当然对于F22而言由于其设计研发时，DSI进气道的研究还未正式进入轨道，所以F22战机所采用的卡尔特进气道还是属于传统的进气道，也就是说其还是有传统进气道不可少的辅助进气门等活动部件。 
最后说一下为什么这么先进的DSI进气道却只有中美两国的战机使用呢？首先从DSI进气道的设计原理来说其虽然只是一个简单的鼓包来模拟传统进气道的气流整流预压缩过程，但是这个看似简单的鼓包设计成什么样子？放在进气口什么位置却是需要极高的空气动力学设计和计算机的大量模拟以及先进空气动力学模拟测试风洞群的支持来体现。所以单单从这三点来说就一直将很多国家卡在了门外，因为前面的空气动力学设计就不是哪个国家随随便便可以设计出来的，像我国的歼10、歼20、枭龙战机都出自成飞之手，而成飞一直以来就以先进的空气动力学闻名世界。而美国的F35战机出自世界军火巨头洛马之手，洛马虽然在F22/35五代机之前在战机设计上并不出门名，但是洛马可是美国大量的洲际导弹、很多超音速、高超音速飞行器、卫星、火箭等高速飞行器设计大师，所以在空气动力学经验上绝对是排在前列的。 
其次中间的计算机模拟需要的计算机可不是我们家里的计算机或者是很多我们能买到的计算机就可以完成的，因为空气动力学的模拟测试是一门涉及到、数学、流体力学、材料力学等多种学科的复杂设计，所以需要的计算机至少是能够上每年全球超算排行榜TOP10之内的超级计算机才行。而我国这几年发布的几款超级计算机已经在运算速度上达到世界先进行列（所以对于我国不断涌现更多运算速度更快的超级计算机可不单单是为了争夺世界超算排行榜，而是这些超算大量服务于我国的国防建设发展以及大量的民用设施上了，比如天气预报、全球气候变化、地震预测、大型建筑的工程模拟测试等），所以从硬件基础上来说我国和美国都有这个硬件实力。而超级计算机不单单是技术的难度，更是巨额投资的难度体现，所以对于这种前提基础投资大的基础设施来说又有几个国家和机构具有这个实力和财力呢？ 
最后就是计算机模拟出来的数据必须经过实际测试环节，而这个环节就需要有大规模的能够模拟各种速度下的风洞群才行，而这样的基础设施不光投资大，技术难度在世界范围内也是限制大多数国家逾越的高门槛，但是大规模的风洞群我国不光有，而且从技术层面上来说还是属于世界先进水准的，其次就是美国有这个基础设施了。像欧洲虽然法国有比较先进的风洞群，空客的大量客机和欧洲的一些军用飞机、日本的军用运输机等都是通过法国的风洞完成空气动力学测试的，但是对于五代机所采用的全新技术下的需求来说，法国的风洞完全不能满足测试需求。 
所以全球范围内，光是有能够排近世界超算TOP10的超算、能够模拟各种速度的大规模风洞群、再加上这些基础设施必不可少的巨额财力投资条件限制下，也就只有中美两国有这个实力了，其他国家没这个金刚钻的就只能继续啃老研究老套的传统进气道了。魑魅涅磐
纸上的宣仔，为您解答。
为了说清楚DSI的优缺点，需要连带将隔板进气道原理也进行简略介绍，请读者耐心看完。
DSI进气道是一种没有隔板的超音速进气道，全称Diverterless supersonic inlet，即无附面层隔板超音速进气道。其实这个词表达的意思不太完善，因为DSI进气道既是Diverterless的，也是Bleedless的，也就是说即无隔板，也无斜板，所以叫DBSI更加精确一些。这种进气道需要非凡的空气动力学基础研究能力，用超级计算机模拟和实际风洞测试，设计十分复杂；但优点就是无可活动件，结构简单，重量轻，而且对涡扇发动机的扇叶有一定遮挡能力，隐身效果较好。
这种进气道也叫Bump，是在进气口前面有一个鼓包形状的凸起，类似蚌壳，在我国也被称为蚌式进气道。它是通过一个经过精确计算和模拟的固定形状的鼓包，代替之前的进气道内的可调隔板。它主要实现了两个功能，第一个是这种形状可以作为一个压缩面，对空气进行减速、压缩后提供给进气道；第二个是将有害的附面层用鼓包“吹走”，防止其吸入发动机造成进气失配。
目前中美是唯二使用DSI进气道的国家
附面层
这里面多说一下附面层。附面层也叫边界层，这种层流的成因，是高雷诺数下，流体靠近固体表面时，由于流体本身的粘度而贴在表面进行流动而形成一个边界层。边界层法向方向上速度衰减非常快，贴近表面的层流速度为0，而在远离边界的垂直方向上速度的变化非常大。附面层有两个危害，一个是它贴近机身表面那一层速度太慢了，和发动机进气速度根本不匹配；第二个是附面层极易发生气流分离，产生湍流；湍流则会将本来要进入发动机的空气带走，造成进气量不足，发动机将发生推力下降，喘震甚至空中停车。这是灾难性的。
流体流过小球时在尾巴产生的湍流
机翼附面层分离产生的湍流
附面层表面的速度梯度非常大
隔板进气道
所以附面层这个东西，不管是DSI进气道、F-22的加莱特进气道还是之前的三代机普遍使用的矩形、斜切矩形的隔板进气道，都是必须要避免吸入的。隔板（Diverter）进气道的思路是，利用隔板也可以将附面层产生的湍流隔开，但是前提是进气道必须与进气道有一段距离。所以这种进气道必须与机身有一定距离，也就是我们看到的缝隙。这种隔板进气道通常还有一个可调斜板（Bleed），通过斜板前方产生的一道斜激波面，对超音速来流进行减速、压缩。通过斜板的角度调整，用来调整不同马赫数下的进气量和进气匹配。有些进气道附面层隔板和调整进气的斜板是分开的，比如F-15，它的斜板在上表面，而隔板是进气道的立面；有些隔板和斜板是二合一的，比如F-4“鬼怪”战斗机。
F-15采用斜切矩形的可调隔板进气道，进气道与机身有一定缝隙，以避开附面层
还是F-15。可以看到，左右两个进气道是不对称的，这是因为两个斜板的偏转角度不同
F-4战机进气道外侧的可调隔板，同时起到进气斜板的作用。
DSI的原理
费了好大劲，把隔板进气道的原理终于说完了，我们再来看看DSI进气道的原理吧。从下面这张计算机。模拟图上可以看到，DSI不需要任何可以活动的斜板部件，也不需要给进气道用隔板将附面层隔开。只是利用这个凸起的鼓包，将附面层大部分直接吹出进气道，让附面层沿着机身上下表面流走。这种进气设计显然结构更加简单，而且不包含可动部件和相关控制软件。而且由于进气道与机身没有缝隙，也减少了一定的诱导阻力。
DSI进气道，红色线条表征附面层的流动，可见DSI进气道的鼓包可以将大部分附面层吹出进气道
不过DSI的优点也是它的缺点，那就是：不可调。要知道战机的飞行速度可是一个相当宽的速度范围，亚音速，1马赫，1.5马赫，2马赫。。。比如我们的歼20，可以在携带武器的情况下进行2.5马赫的战斗巡航。而飞行器设计一个固有的难题就是，没有一种固定的进气道能够适配所有进气情况。比如在亚音速状态下总压恢复系数达到0.94-0.98的进气道，到了超音速总压恢复系数掉到0.9以下是完全可能的。这也是为啥各国的航空设计师要搞出可调矩形进气道出来。用可调的斜板来进行调整，使战机在不同速度下总压恢复系数都能有比较好的表现；比如F-15的二元四波系的斜切矩形进气道，在2.0马赫时总压恢复系数还能达到0.92左右[1]，而DSI进气道此时只有0.87[2]，仅与F-4D上的矩形进气道相当；同样适用斜切矩形进气道的F-14的表现也超过的DSI。只有速度小于1.8马赫时，DSI的表现才算比较好，总压恢复系数可以达到0.9以上。所以由此可知DSI在超过1.8马赫时，总压恢复系数表现不如可调矩形进气道中表现最好的。当然了，这也只能代表目前DSI的发展水平，并不是说DSI已经没有发展潜力了。
参考文献：
[1]钟易成等，凸包（Bump）进气道/DSI模型设计及气动特性研究，航空动力学报，2005-10，第20卷第5期，740-745.
[2]Aircraft Engine Design，Volume1
纸上的宣仔
DSI进气道，中文称“无附面层隔道超音速进气道”，它采用一个固定的鼓包来模拟常规进气道中的一、二级可调斜板，并能够达到对气流的压缩，以及简化结构、隐形的目的。DSI进气道具有结构简单、重量轻、阻力小、隐形等特点。——引用至百度百科！
上面一段算是官方对DSI的定义，优点就已经非常明确了，下面我们来详细说说！传统战斗机为了不让粘滞性的附面层进入进气道方法，就是让进气道和机身之间保留一定的空隙，比如F15、F16、阵风、台风、歼10A等等，包括采用加莱特进气道的F18、F22等，这样的局面在F35上得到了彻底的改变！
F35是第一款采用DSI进气道的战机，它用特殊材料做了一个三维鼓包，让附面层气流从进气道的上下边缘排走而不会进入进气道，这样大大简化了结构，洛马公司测算DSI进气道减重达300榜以上，对战机来说这个减重相当可观了。这个原理说起来是很简单的，既能减重、又提高隐身效果、气动布局也更为流畅，但是从目前只有中美使用就知道，原理简单但技术恐怕并没有想象中的那么容易！
↑图为F35的DSI进气道
据说DSI鼓包最大的难度不在于制造，主要还是精确的计算和大量的试验。这个鼓包看似简单，却要考虑战机的不同姿态、不同速度、不同俯仰、偏转角度等情况下附面层气流影响，以及进气效率等等问题，这些都要经过最精确的计算机进行计算模拟，还需要大量的风洞试验验证，这代表了空气流体力学的最高造诣，正好世界排行前5的超级计算机都在中美，世界最大最先进的风洞试验系统也在中美两国，这也是为何只有中美使用DSI进气道的原因所在吧！
当美国2000年第一次在F35试验机上展示DSI进气道鼓包后，给人感觉这就是一项黑科技，但中国很快让“高富帅技术”变成了烂大街的“白菜”。中国三代战机发展较晚，到2004年歼10A才服役，而2006年中国便在枭龙04上第一次采用了DSI技术，这让整个世界都感到了意外，更让人意外的是，之后DSI技术在后续战斗机上遍地开花，比如歼10B/C、歼20、歼31，甚至连JL-9山鹰都使用了，厂家更是涉及成飞、沈飞、贵飞等等，从这一点来说，DSI真不是什么高科技，关键还是要有最强悍的超级计算机支持，要有最先进的风洞试验系统，解决了这两个问题，DSI技术应该就不会太难！美国之所以只有F35使用，完全因为他的三代机发展太早了，已经非常完备，没有再发展的余地了！
上面说的都是DSI进气道的优点，下面说说缺点！
DSI进气道对比传统三代机肯定是全面超越，但如果和F22、苏57采用的加莱特进气道对比呢？公认的定论：DSI进气道无论在隐身性能，还是进气效率，都不及加莱特进气道，这就是缺点了！
战斗机在超音速后会形成激波，加莱特进气道的设计更有利于将激波兜住，使进气道内的气压增压以提供更高的发动机效率，而且通过进气道口的可变截面挡板使激波更加受控，更好的配合发动机的进气量需求，更好的提高发动机的工作效率。
DSI进气道在这方面则差很多，从上面的DSI马赫数仿真中，可以看出其进气道很难兜住激波，如果进气口采用加莱特一样的向后斜切效果还会更差，因此我们看到，所有采用DSI进气道的战斗机，无论是三代机的歼10B/C、枭龙，还是四代机的F35、歼20的进气道外缘都向前突出，这其实就是解决这个问题的无奈之举！
虽然DSI进气道外缘向前突出解决了兜住激波的问题，但这种内凹角会不会影响到隐身效果？答案很显然——是。而且DSI进气道在不同速度下调节进气量的需求显然没有加莱特进气道的可变挡板来得得心应手，发动机的效率自然也就差一些了！
狼烟火燎
自动挡，赛车比赛影响最终高速。
