土耳其新型无人机进入试飞阶段,乍一看像歼20,但进气道与歼20有很大不同,进气道为何与机身之间有一道缝隙?歼20为何没有这种设计?这款无人机性能到底如何?
土耳其新型无人机“红苹果”(Kizilelma)已经下线,并进行了滑跑测试。由于土耳其TB-2无人机在俄乌冲突中表现不俗,全球对这款无人机自然也比较关注。
土耳其新款无人机,要说它没借鉴歼20的外形,你信么?
(资料图片)
歼20的2001号验证机
看到这架无人机,众人第一印象就是外形和布局,特别像单发版歼20,但细节上其实跟歼20有很大区别,比如全动垂直尾翼、DSI三维鼓包进气道等,它都是没有的。
相比歼20的鼓包进气道,这款无人机使用了传统的斜切进气道,或者叫加莱特进气道,更像F-22的设计,进气道与机身中间有一道特别巨大的缝隙。
为何进气道需要设计这么一段缝隙?歼20的为何就没有?这款无人机的技术水平又如何?
先说答案:这个缝隙叫附面层隔道,用来把多余的附面层气流排出去,因为这种气流对发动机有害。歼20使用的是更先进的方式,就是用精心设计的鼓包,把附面层气流挤走,就不需要笨重的隔道结构。
歼20的附面层气流,直接被鼓包挤走了,剩下的都是流畅的空气进入发动机
空气也会黏住飞机
进气道的作用,就是要给发动机燃烧,提供平稳均匀的气流,而这在高速飞行中,并不是一件非常容易的事情。
随着飞行器速度提升,人们发现气流有个非常难缠的毛病,那就是有黏性。没错,随着飞机相对速度的提升,稀薄的空气也会出现粘滞现象,具体表现为贴近飞机表面的空气,流动速度会减慢,甚至可以静止不动,从而让这种粘滞的空气形成一个附面层,也叫边界层,随着距离增长,这个层也越来越厚。
很明显,当这层流动缓慢的空气到达进气道附近时,就已经很厚了,会像粘液一样堵住进气道,影响了进气效率。更危险的是,这种边界层随着延长,后方原本平稳的空气会自发形成湍流。我们车速过高时形成的风噪,其实就是一种湍流,这种气流必然也影响发动机工作。
土耳其新款无人机,体形还是不小的
如何消灭附面层?
附面层是气流的物理特性,很难从一开始就阻止附面层的形成。人们于是想到了两个个解决方案。
首先是“惹不起,但躲得起”。既然机头、机身产生的附面层会影响到进气道吸气。那进气道就不贴着机身,而是向外移动一段距离,同时设立一个档板,叫做分离板,这样就形成了一个隔道。通过这个隔道,机身的附面层就与正常气流分割开来。附面层还存在,但是已经影响不了进气道了。相当于整个进气道,为附面层让路。
F-4战机进气道
随后也带来了新的问题。那就是干净气流,在进气道流动时,又会开始产生新的附面层。
于是第二个办法,就是将进气道产生的新附面层,给吸走。再怎么说,附面层也只是一层空气。通过在进气道上开孔,就能将这层特殊气流抽走,给优质气流让路,减少附面层形成的距离,这一招果然有效。
包括F-22在内,很多战机进气道都有附面层抽吸技术
通过让路和开孔,现在附面层的影响就限制得相当小了,确保发动机可以使用稳定的气流高效工作。
为何歼20上的进气道,没有大缝?
隔道这种设计,相对简单粗暴,但缺点大家也能看到,那就是进气道要远离机身,增加了战机正面面积,增大了阻力。同时,分离板也增加了结构重量。
这时就有人想到,能不能设计一种更简洁的进气道?于是有了DSI。DIS也就是无隔道进气道。简单来说,就是精心设计一个鼓包,将附面层破坏掉。
红色线代表低速气流,可见大部分已经绕过了进气道
通过这个鼓包,附面层低速气流将自行分流,绕开进气道,从而让优质气流进入发动机。这种设计需要针对战机使用环境,进行全面优化,整体上还是比较有优势,当然设计门槛也很高。
我们上面说的,只涉及附面层一个因素。实际上,进气道还要同时解决总压恢复系数、隐身、激波等多种因素,无论是唇口还是鼓包的设计,都是个特别复杂专业的项目,附面层问题只占很小很小的一个部分。
DSI进气道的流场计算,飞机的外形,都需要精确的计算
歼20能用上DSI进气道,背后需要相当优秀的气动设计团队的支撑,里面的门道,不是看一眼就能学会的。要真是那么简单,土耳其无人机早就用上了。
土耳其这款无人机,过于粗糙
对于这款无人机,目前可分析的地方,其实并不多,因为无论从设计还是做工看,都是一个比较粗糙的原型机。
垂尾上的作动筒设计都还没完善,整体比较简陋。机头部位部件甚至都没对齐,蒙皮的铆接也比较糙,必然影响隐身性能。连机身设计都只是这个水平,进气道等方面的设计,自然也不必再说了。
大致外形虽然还不错,但是细节暴露真实水平。说它是个大号航模,也不是没道理的。歼20外形跟美国F-22思路不一样,体现的是中国深厚的气动、飞控、材料等技术功底,被借鉴也很正常,但是这些内核精华,是没法直接抄作业的。
从做工上看,这款飞机还非常初期,非常原型。乍看先进,细看粗糙
对土耳其来说,或许这只是一个初步测试飞机气动性能的原型机,对隐身和其他设计都不太注重,后续会再优化。