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dsi进气道有何优点?

2019-10-23 06:00

问:dsi进气道有何优点?

想知道DSI进气道有何优点,我们必须先了解什么是进气道?什么是DSI进气道?

进气道是战斗机发动机的所需要的空气的来源通道。现代航空发动机的原理是将进气道吸收进来的空气压缩点燃后喷出,以此获得巨大的反作用力。所以对于目前的飞机来说进气道是必须的存在的。

我们以涡扇发动机为例子,上述是阐述涡扇发动机的工作原理的动量定理,涡喷其实也是一样的,只是不分内外涵道罢了,上述公式来源于《航空飞行器飞行动力学》

由于现在战斗机对于速度,高度的要求越来越高,所以进气道的设计也越来越复杂。越来越复杂就会带来两个很显著的缺点:重量和可靠性。

这两点都很好理解,越复杂的结构可靠性越低,重量也更大,尤其是重量,这无疑会在一定程度上影响到战机的机动能力。

而且进气道的设计往往还要兼顾飞机的结构,载重等问题,对于隐形飞机来说,还要满足正向较小RCS的标准,所以进气道的设计是很复杂的。

F-15的可调外压式四波系进气道

这时DSI进气道出现了,DSI进气道的全称是:无附面层隔道超音速进气道DSI进气道的核心就是bump也就是鼓包,这个固定的鼓包被用来代替常规进气道中的一二级可调节的斜板以此来完成对气流的压缩作用。

而这个bump实际上是一个压缩面,以飞机为参照系,前方来流经过bump时会产生沿横断面的压力梯度,就是中间压力大,两边压力小,所以气流会分成两路从两边流出。

进气道的外唇口设计成前掠,目的是让紧贴着机头蒙皮的附面层气流可以流出去,不进入进气道,所以DSI进气道不需要传统的附面层隔道。

超音速时,来流接触到bump会形成斜激波。超音速来流经过斜激波会减速,再经过唇口正激波进一步减速到亚音速气流,这才能供发动机吸入。

第一架使用了DSI进气道的飞机是F-16,它也是第一架验证机,初次试验的结果是出人意料的,在测试涵盖了F-16所有的飞行包线,使用了DSI的F-16在飞行品质上都表现出了与生产型相似的程度

F-35,J-20也使用了DSI进气道

DSI的优势是什么?很简单,从图中我们都可以看出来,这个结构简单的鼓包不仅可靠性更高,而且自身的重量相比复杂的调节板等结构要轻得多。

所以,可靠性高,更轻的重量就是DSI的优点。

在这里我还要指出目前对于DSI的两个误区:1. 目前DSI进气道是不可调的。

由于飞机进入超音速以后,发动机自身的效率会有所下降,为了匹配发动机效率和飞行速度,空气在进入发动机之前必须要有一个减速过程,这个过程在进气道中完成,所以在发动机进气道中安装一个可调压缩面,这也是战斗机进气道越来越复杂的主要原因。

但DSI是不可调的,其总压恢复系数是较低的,这会限制战斗机的最大速度,F-35目前的最大速度只有1.6Ma,当然存在可能速度会更快的可能。

DSI可调的难度很高,因为鼓包本身就是精心设计的结果,要想鼓包在变形过程中依然满足预先设计的外形并有足够的强度,这是很难得的,至少目前还只存在纸上的研究。

我记得波音在今年春季时提过DSI可调的方案,印象不深了,时间可能记错了,但是目前也仅仅是一个可能可行的想法而已。

F-22的跗面隔道层的确不利于隐形,不过其进气道严格按照平行原则设计,再加上S形进气道,F-22极大的减小了进气道对RCS的不利影响,通过目前对于F-22RCS的预测来看,这个举措还是着有成效的

2. DSI进气道有利于隐形。

准确的来讲,这点不能算是误区,因为DSI由于一定程度上遮挡了风扇叶面产生的回波,的确是有利于隐形的。

不过我想说的是,目前遮挡或减小风扇叶面产生的镜面回波的途径主要是两点:1. s形进气道遮挡回波。2. 进气道内壁的吸波材料。

所以对于正向RCS中的进气道来说,加莱特和DSI都是差不多的。

dsi进气道有何优点?答:结构简单,可靠性强,重量较轻,并在这个情况下获得与普通进气道相近的飞行质量。

图4,图7来源于空军之翼

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