所谓矢量,就是有方向又有大小的量,顾名思义,矢量喷口就是可以改变喷射方向的喷口,通过改变喷口方向来产生不同方向的加速度,矢量喷口技术对战斗机的隐身、减阻,减重都十分有效。

推力矢量发动机哪国有(矢量推力发动机小概)(1)

采用推力矢量技术的飞机,则是通过喷管偏转,利用发动机产生的推力,获得多余的控制。

矢量喷气系统分二元和三元两种。二元矢量发动机和三元矢量发动机指在发动机尾喷管上安装导流系统,使高温高压燃气改变喷出方向,进而改变整机的推力状态,以完成一系列机动。二元系统的发动机尾喷管只能作上下摆动,高温高压燃气也只能改变上下方向;三元系统的发动机尾喷管可作全方位摆动,高温高压燃气也因此能全方位改变方向。

1.矢量又称向量,最广义指线性空间中的元素。它的名称起源于物理学既有大小又有方向的物理量,通常绘画成箭号,因以为名。例如位移、速度、加速度、力、力矩、动量、冲量等,都是矢量。 可以用不共面的任意三个向量表示任意一个向量,用不共线的任意两个向量表示与这两个向量共面的任意一个向量。相互垂直的三个单位向量成为一组基底,这三个向量分别用i,j,k表示. 常见的向量运算有:加法,内积与外积。

著名的落叶飘机动

推力矢量发动机哪国有(矢量推力发动机小概)(2)

F-22的变态高难度机动得益于矢量发动机

矢量推力发动机的喷管偏转时可以提供垂直于飞机机翼的作用力,相当于增加了飞机的升力,增大了飞机的机动过载。当飞机完成垂直筋斗时,可以降低飞机完成动作的高度;当飞机水平盘旋时,可以增大盘旋角速度。这些作用提高了飞机的常规机动性能。

矢量发动机可以提高飞机的起降性能。飞机起飞时,矢量喷管向下偏转,相当于增加了一部分升力,等于减轻了飞机的重量,也减小了机轮的滚动摩擦力。但同时也减小了飞机的推力,影响了飞机的加速性。但两着相比较起来,增升的效果是主要的。根据计算,喷管偏转15~20度,可以缩短滑跑距离10~16%,但是矢量喷管向下偏转时,给飞机增加了一个低头力矩,将前轮向下压,使飞机抬头困难,这是不利于飞机起飞的,需要靠水平尾翼的偏转来抵消这一低头力矩。如果飞机装有鸭翼,则十分有利于抵消这一低头力矩,而且此时鸭翼产生的是升力,使飞机在总升力进一步加大。所以,带有鸭翼的飞机如果配备矢量推力发动机,对起飞性能的改善作用最明显。矢量推力发动机可以使飞机在低速下仍有操纵能力,降低了飞机的最小平飞速度,使飞机可以用更低的速度降落,缩短了飞机的着陆滑跑距离。

推力矢量发动机哪国有(矢量推力发动机小概)(3)

推力矢量技术的运用提高了飞机的控制效率,使飞机的气动控制面,例如垂尾和立尾可以大大缩小,从而飞机的重量可以减轻。另外,垂尾和立尾形成的角反射器也因此缩小,飞机的隐身性能也得到了改善。

由于矢量发动机可以改善飞机的起降性能,可以考虑在舰载机上使用这一技术。由于除美国外,多数国家的航母未安装弹射器,采用滑跃甲板起飞。加上航母的飞行甲板尺寸较小,在运用时,起飞跑道和降落跑道交叉,短跑道起飞时不能达到最大起飞重量,长跑道起飞时又影响了降落跑道的同时使用,降低了航母的出动和回收效率。舰载机在改装矢量发动机就可以缩短起飞滑跑的距离,降低飞机的降落速度,降低了舰载机的着舰风险,提高了操作效率,有利于提高航母的单日总出动架次。

但是,矢量推力发动机对飞机性能也有一定的负面影响。安装矢量喷管会增加飞机的重量,大约每台发动机会增重100多千克。由于发动机内气流的改变,发动机的总推力也会略有下降。喷管偏转时,增加了额外的操纵力矩,但是平行于机体的推力分量减小,也相当于减小了发动机的推力。当飞机进行盘旋时,矢量推力可以提高盘旋过载,但是推力也减小了,会影响稳定盘旋性能。

推力矢量技术是一项综合性很强的技术,它包括推力转向喷管技术和飞机机体/推进/控制系统一体化技术。推力矢量技术的开发和研究需要尖端的航空科技,反映了一个国家的综合国力。目前世界上只有美国和俄罗斯掌握了这一技术,F-22和Su-37就是两国装备了这一先进技术的各自代表机种。

推力矢量发动机哪国有(矢量推力发动机小概)(4)

F-22矢量尾管

推力矢量发动机哪国有(矢量推力发动机小概)(5)

SU-37

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