为何只有中美两国飞机研制DSI进气道,这项技术难在哪?

DSI进气道技术,从1990年代提出来到论证、再到实际应用才不过短短的20多年时间。是喷气式发动机技术出现后的又一次跨越式技术进步,目前DSI进气道技术仍然是喷气式发动机进气道前沿科技。
最先使用DSI进气道的战斗机是F16。美国于上世纪90年代开始研究DSI进气道,并将其装在F16战斗机上进行了实验。事到如今,只有我国的歼20,歼10B/C,枭龙战斗机和美国的F35战斗机使用了DSI进气道。

战斗机进气道是飞机发动机所需要的空气进气口和通道,进气道的设计是战斗机设计的关键,而整个飞行包线内,战斗机由于速度和高度,发动机空气流量变化很大,因此战斗机进气道必须为发动机提供足够的和高质量的空气,保证发动机拥有大连可以燃烧的动力,保证压气机和燃烧室的正常工作。

为了保证战斗机进气道拥有合适的进气口,各国采取的办法是不同的,而中美两个国家却在五代机上走到了一起!不论是歼-20,还是美国F-35战斗机都采用了DSI无隔板进气道,DSI进气道也被称为“无附面贴层进气道”,其主要特点是结构简单,可以进行调控进气道幅度。除了歼-20、F-35战斗机,JF-17 枭龙战斗机、歼-10B、歼-10C也采用了DSI进气道设计。这种设计主要是考虑在超音速飞行侠,鼓包对进气道流量的控制。

想要研制成功DSI进气道,卓越的空气动力学和超级计算机以及计算流体力学是不可或缺的三个条件。其实DSI进气道并不只有那一个凸起的鼓包而已,还有进气唇口和机首。而鼓包是DSI进气道设计及制造最难的部分。别小看这个曲面鼓包,其曲面的复杂程度超乎想象,没有强大的超级计算机,那是根本不可能完成设计的。此外,战斗机的机首还要进行预压缩,进气道唇口的设计等都不是简单的事情。可以说,DSI进气道是与战斗机一体设计的,并不是单独的个体。也就是说,只有能够独立研制战斗机的国家,才有实力研究进气道。

既然是进气道,那自然就要进行吹风了。风洞也是制约其他国家不具备设计制造DSI进气道的重要原因。战斗机的飞行速度从0马赫—2.5马赫。而DSI进气道在这个速度内的表现如何,就需要通过吹风来研究。风洞也不是随便哪个国家就能建造的。目前来说,风洞比较完整的就是中美俄三国。所以说,中美两国的DSI进气道率先投入使用也在正常不过了。

我国无论是在DSI进气道的研究,还是应用都走在世界前列。我国新研发的DSI进气道在速度为1.8马赫时,总压恢复系数为0.91,在速度为2马赫时,总压恢复系数为0.87,要比一般的三波系进气道好。歼20极为注重超音速机动性,而我国的DSI进气道在1.8马赫时得总压恢复系数又极高,十分适合歼20。

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