中國(guó)的射流飛控研究機(jī)實(shí)飛了
時(shí)間: 2023-02-17 10:09:47
2月10日南華早報(bào)報(bào)導(dǎo)，中國(guó)空氣動(dòng)力研究院在1月19日的《航空學(xué)報(bào)》上發(fā)表報(bào)告，在西北某地成功地試飛了射流飛控的無(wú)尾飛翼。也就是說(shuō)，不用常規(guī)的襟翼、副翼等氣動(dòng)控制翼面控制飛行姿態(tài)，而是用射流。文章中披露的無(wú)人機(jī)與諾斯羅普X47B非常相像，但是在試飛中，所有可動(dòng)翼面統(tǒng)統(tǒng)鎖定，用射流控制飛行姿態(tài)采用射流飛控所謂萊特兄弟發(fā)明飛機(jī)，實(shí)際上是他們發(fā)明了可靠的飛行控制方法。在萊特兄弟之前，李連達(dá)爾已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了可控的飛行，但對(duì)橫滾姿態(tài)的補(bǔ)償是通過(guò)移動(dòng)身體來(lái)補(bǔ)償?shù)模@當(dāng)然只可能用于輕小的滑翔機(jī)，沒(méi)有大規(guī)模實(shí)用前景。萊特兄弟發(fā)明了將機(jī)翼卷起以產(chǎn)生不對(duì)稱升力的方法，用于控制橫滾。萊特兄弟發(fā)明的機(jī)翼結(jié)構(gòu)也因此是彈性的，同樣只適用于輕型飛機(jī)?？艿偎拱l(fā)明了副翼。在機(jī)翼后緣增加可動(dòng)翼面，以產(chǎn)生不對(duì)稱升力。同樣的思路以后延伸到襟翼，用于在低速飛行時(shí)產(chǎn)生額外升力。這個(gè)方法一直用到今天，大到波音747，小到塞斯納172，快到F-22、殲-20，慢到安-2，都是這樣。但可動(dòng)翼面和必須的作動(dòng)機(jī)構(gòu)鼓包增加機(jī)械復(fù)雜性，縫隙影響氣動(dòng)表面的平整，形成阻力，還是隱身的大敵。射流控制用流體力學(xué)的方法改變氣流流動(dòng)方向，不需要可動(dòng)翼面，氣動(dòng)上更加高效，隱身也更好。氣動(dòng)院不是隨便弄一架飛機(jī)驗(yàn)證射流控制，而是用最強(qiáng)調(diào)隱身的無(wú)尾飛翼，不是偶然的。不過(guò)射流控制不是中國(guó)發(fā)明的，英國(guó)BAe在幾年前已經(jīng)在測(cè)試射流控制了，這就是MAGMA研究機(jī)。BAe的MAGMA研究機(jī)MAGMA有V形尾，但那是備用飛控，主要目的還是用于研究不用尾翼的射流控制技術(shù)MAGMA已經(jīng)飛起來(lái)了BAe的方法是在“海貍尾”的位置讓發(fā)動(dòng)機(jī)噴流流過(guò)一個(gè)向下的弧面，弧面上有一個(gè)側(cè)向的射流控制噴嘴。在噴嘴不噴氣的時(shí)候，噴流按照康達(dá)效應(yīng)，吸附在弧面上流動(dòng)，形成向下的噴流轉(zhuǎn)向，形成抬尾的力；在噴嘴少許噴氣的時(shí)候，康達(dá)效應(yīng)減弱，噴流轉(zhuǎn)向角度降低，形成水平向后的推離，這是平飛狀態(tài)；在噴嘴最大噴氣的時(shí)候，康達(dá)效應(yīng)消失，噴流轉(zhuǎn)向向上，形成壓尾的力。MAGMA還有吹氣襟翼，用于增升。流體控制也可以用于推力轉(zhuǎn)向BAe的方法是發(fā)動(dòng)機(jī)噴流的外流動(dòng)轉(zhuǎn)向，射流方法也可以用于發(fā)動(dòng)機(jī)噴流的內(nèi)流動(dòng)轉(zhuǎn)向控制。既可以沿切向注入高速流動(dòng)，把噴流向壁面吸引（c）；也可以用更加簡(jiǎn)單粗暴的沿軸向注入高壓氣流，把主噴流向既定的方向推轉(zhuǎn)（d）。（a）為無(wú)偏轉(zhuǎn)噴流，(b）為用導(dǎo)管偏轉(zhuǎn)形成的推力轉(zhuǎn)向，這是當(dāng)前的主流方法，差別只是如何形成導(dǎo)管的偏轉(zhuǎn)。氣動(dòng)院的射流控制方法沒(méi)有更加詳細(xì)的說(shuō)明，可能和BAe的方向相似，肯定會(huì)有人指責(zé)：又是抄襲。氣動(dòng)院的突破在于技術(shù)成熟度。這是完全取消尾翼的設(shè)計(jì)，首先說(shuō)明了氣動(dòng)院對(duì)無(wú)尾飛翼的設(shè)計(jì)功力。這也沒(méi)有什么，諾斯羅普X-47B在2011年2月就首飛了。但氣動(dòng)院將射流控制、無(wú)尾飛翼相結(jié)合而且推進(jìn)到很高的技術(shù)成熟度，體現(xiàn)在射流飛控的高壓氣流引自發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)，而不是單純?yōu)榱思夹g(shù)驗(yàn)證而采取的高壓氣瓶、單獨(dú)的電動(dòng)壓縮機(jī)等實(shí)驗(yàn)室級(jí)的臨時(shí)辦法。從發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)引出射流氣源才是用于實(shí)用級(jí)全程飛控的，而不僅僅是射流飛控的技術(shù)驗(yàn)證。這也有關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。壓氣機(jī)將空氣高度壓縮，高壓壓氣機(jī)里空氣的最后溫度可達(dá)700-800C。說(shuō)來(lái)好玩，這空氣是渦輪的冷卻氣流。所謂渦輪葉片的氣膜冷卻，氣源就是這里。對(duì)于1800C的渦輪來(lái)說(shuō)，700-800C的氣流確實(shí)是冷卻氣流了。但對(duì)于射流控制來(lái)說(shuō)，溫度還是太高了。文章提到高溫氣流的問(wèn)題，但沒(méi)有提到如何冷卻的問(wèn)題。這樣的工程實(shí)施關(guān)鍵是需要保密的。惡魔在于細(xì)節(jié)，惡魔就在這里，非禮勿視哦。另一個(gè)問(wèn)題是引氣管理。從壓氣機(jī)引流是要損失推力的。在起飛、爬升階段，飛控動(dòng)作頻繁，但不能過(guò)度損失推力。這是另一個(gè)惡魔，需要按回瓶子里。還有一個(gè)問(wèn)題是偏航控制。取代襟副翼的射流控制可以控制俯仰和橫滾，但對(duì)于偏航還是用不上勁，除非是大幅度的轉(zhuǎn)彎，那是通過(guò)橫滾加拉起實(shí)現(xiàn)的。但如前所述，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)噴口的內(nèi)射流控制可以控制偏航。氣動(dòng)院的文章沒(méi)有提及是否這樣做了，示意圖里也沒(méi)有提及。氣動(dòng)院在文章里提到，射流飛控的響應(yīng)時(shí)間在0.02秒之內(nèi)，完全達(dá)到飛控要求。在試飛中，所有可動(dòng)翼面全部鎖住，從起飛到著陸全程用射流控制。結(jié)合前面提到的只有實(shí)用級(jí)才需要考慮的問(wèn)題，氣動(dòng)院的成果達(dá)到很高的技術(shù)成熟度了。這不僅是出論文的成果，還是接近實(shí)際型號(hào)的成果。當(dāng)然，實(shí)際型號(hào)什么時(shí)候出來(lái)，別心急，該知道的時(shí)候就知道了。