【簡(jiǎn)介：】我國(guó)現(xiàn)在可謂是一個(gè)第一流的航空工業(yè)強(qiáng)國(guó)，雖然還不能和美國(guó)平起平坐，但是手里也有很多只有中美兩個(gè)國(guó)家才掌握的先進(jìn)技術(shù)，其中之一便是這個(gè)DSI進(jìn)氣道技術(shù)。該技術(shù)，目前只有美國(guó)
我國(guó)現(xiàn)在可謂是一個(gè)第一流的航空工業(yè)強(qiáng)國(guó)，雖然還不能和美國(guó)平起平坐，但是手里也有很多只有中美兩個(gè)國(guó)家才掌握的先進(jìn)技術(shù)，其中之一便是這個(gè)DSI進(jìn)氣道技術(shù)。該技術(shù)，目前只有美國(guó)的F-35，我國(guó)的殲-20、梟龍F(tuán)C-1、殲-10B/C、教練-9等5種戰(zhàn)斗機(jī)使用，他現(xiàn)在成為檢驗(yàn)一國(guó)航空工業(yè)水平的硬杠杠了。
圖為F-35戰(zhàn)斗機(jī)的DSI進(jìn)氣道設(shè)計(jì)，圖中可見(jiàn)他對(duì)氣流的影響效果。
DSI進(jìn)氣道，在我國(guó)叫做“蚌式進(jìn)氣道”，專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)為三維鼓包式無(wú)附面層進(jìn)氣道，他使用一個(gè)在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道口的鼓起部分，取代了過(guò)去發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道口的附面層、隔板、排氣口等設(shè)備，減輕了飛機(jī)重量，提高了進(jìn)氣效率，改善了隱身性能，實(shí)在是不可多得的先進(jìn)技術(shù)。但是這個(gè)看似簡(jiǎn)單的鼓包，卻內(nèi)涵有高深的科技。
戰(zhàn)斗機(jī)的進(jìn)氣道是用來(lái)給飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)提供足夠的進(jìn)氣量的，這是非常關(guān)鍵的子系統(tǒng)，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)的性能和實(shí)戰(zhàn)發(fā)揮，直接決定了戰(zhàn)斗機(jī)的技術(shù)性能，以及實(shí)戰(zhàn)的表現(xiàn)。發(fā)動(dòng)機(jī)的推力是實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的推力，要在戰(zhàn)斗機(jī)上發(fā)揮出這個(gè)應(yīng)有的推力來(lái)，其實(shí)并不是那么理所當(dāng)然的事情，因?yàn)轱w機(jī)在飛行的過(guò)程中，為了讓發(fā)動(dòng)機(jī)持續(xù)穩(wěn)定的工作，就需要克服氣流在機(jī)體的粘滯作用，讓進(jìn)氣道為發(fā)動(dòng)機(jī)提供足夠的空氣流量。
圖為美國(guó)的F-16DSI進(jìn)氣道測(cè)試飛機(jī)。
空氣是一種流體，在飛機(jī)飛行速度較快的時(shí)候，氣體在機(jī)體附近和機(jī)體接觸、摩擦，導(dǎo)致流動(dòng)速度放緩，而飛機(jī)附近的其他氣流則速度較快，如果不克服這一現(xiàn)象，那么紊亂的氣流進(jìn)入進(jìn)氣道，就會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣不夠持續(xù)和均勻，也許得不到足夠的空氣燃燒，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)喘振、震顫，最終發(fā)生事故。
圖為DSI進(jìn)氣道對(duì)氣流的影響。
在傳統(tǒng)的進(jìn)氣道上，一般使用隔板把進(jìn)氣道和飛機(jī)表面隔離開(kāi)來(lái)，距離一般有10多厘米，這個(gè)縫隙內(nèi)還需要加入一層附面層，同時(shí)需要為進(jìn)氣道內(nèi)加入調(diào)節(jié)板、排氣機(jī)構(gòu)等設(shè)備，是一套復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，其全系統(tǒng)重量達(dá)到了數(shù)百公斤，對(duì)于重量控制嚴(yán)格的飛機(jī)來(lái)說(shuō)，實(shí)在是一種浪費(fèi)。再者，這些笨重的結(jié)構(gòu)，影響了飛機(jī)的隱身，因?yàn)樗麄兊拇嬖?，?dǎo)致飛機(jī)氣流摩擦升溫，同時(shí)造成飛機(jī)機(jī)體的不連續(xù)，讓進(jìn)氣道成為類(lèi)似于附著物的設(shè)備，增加了飛機(jī)的雷達(dá)反射面積。
圖為在風(fēng)洞中測(cè)試的殲-10B戰(zhàn)斗機(jī)氣動(dòng)模型。
而DSI進(jìn)氣道，使用固定或者可動(dòng)的鼓包設(shè)計(jì)，對(duì)迎面的氣流進(jìn)行預(yù)先處理，他的錐形前端可以發(fā)揮出類(lèi)似于馬赫錐的作用，將氣流切割，減少了飛機(jī)的飛行阻力，也避免了氣流在機(jī)體表面的粘滯效應(yīng)，氣流沿著鼓包的外形路線進(jìn)入進(jìn)氣道，這樣飛機(jī)就能快速得到足夠的空氣流量。這一設(shè)計(jì)有效的降低了飛機(jī)的重量，根據(jù)我國(guó)的計(jì)算，梟龍04號(hào)原型機(jī)因?yàn)椴捎昧薉SI設(shè)計(jì)，一下子節(jié)省了300公斤左右的重量，這些重量用于燃油，有效的提升了飛機(jī)的航程，使得輕型戰(zhàn)斗機(jī)FC-1梟龍，擁有了超過(guò)中型戰(zhàn)斗機(jī)殲-10A的航程。
圖為F-16戰(zhàn)斗機(jī)測(cè)試DSI進(jìn)氣道，美國(guó)的DSI設(shè)計(jì)比較夸張。
同時(shí)，我國(guó)也在殲-20的進(jìn)氣道內(nèi)使用了更加先進(jìn)的可調(diào)式DSI進(jìn)氣道，這種進(jìn)氣道可以根據(jù)飛機(jī)的不同飛行姿態(tài)，合理的調(diào)整自己的鼓起角度和部分，以智能化的調(diào)整，來(lái)使飛機(jī)始終保持充足的動(dòng)力。但是可調(diào)式的DSI進(jìn)氣道需要飛機(jī)的傳感器對(duì)飛機(jī)的姿態(tài)、周邊的氣流環(huán)境有一個(gè)精準(zhǔn)的掌握，然后根據(jù)飛行員的操控來(lái)進(jìn)行隨動(dòng)式的調(diào)節(jié)，對(duì)整個(gè)飛機(jī)飛控系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化水平要求極高。
圖為F-22A戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)氣道和機(jī)體之間的巨大空隙，非常影響隱身。
但是，DSI進(jìn)氣道雖然很優(yōu)秀，卻并不是每一個(gè)國(guó)家都能掌握，目前，世界上也只有中美兩個(gè)大國(guó)擁有，原因就在于他對(duì)材料技術(shù)、加工技術(shù)、空氣動(dòng)力學(xué)技術(shù)、仿真測(cè)試能力有非常高的要求。有人要說(shuō)了，DSI的氣流特征不是吹風(fēng)洞吹出來(lái)的嗎？確實(shí)，吹風(fēng)洞可以檢測(cè)DSI設(shè)計(jì)的合理性，對(duì)其鼓包的大小、位置、突出的角度和形狀有一個(gè)精準(zhǔn)的設(shè)計(jì)，但是，如果沒(méi)有精準(zhǔn)的計(jì)算能力和設(shè)計(jì)能力，再多的風(fēng)洞測(cè)試也沒(méi)有用。
圖為日本心神戰(zhàn)斗機(jī)的進(jìn)氣道設(shè)計(jì)，可見(jiàn)其進(jìn)氣口和機(jī)體之間的空隙非常大。
就比如說(shuō)，體檢是來(lái)測(cè)試身體健康的，查找存在的問(wèn)題，以便于對(duì)癥下藥的解決問(wèn)題，但是如果一開(kāi)始就沒(méi)有一個(gè)健康的身體，那是怎么體檢都不會(huì)有好的結(jié)果的，風(fēng)洞和體檢一樣，都是驗(yàn)證結(jié)果，而非直接造成結(jié)果。那么如何去精準(zhǔn)的計(jì)算DSI的鼓包設(shè)計(jì)呢？那就需要用到先進(jìn)的物理模擬軟件和超級(jí)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算了，依靠超級(jí)計(jì)算機(jī)對(duì)各類(lèi)物理數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)運(yùn)用，輸入各種環(huán)境影響因素，才能得到最優(yōu)化的DSI鼓包設(shè)計(jì)，包括位置，只有先設(shè)計(jì)合格，才能在風(fēng)洞中進(jìn)行微調(diào)，得到最優(yōu)方案。
圖為殲-20戰(zhàn)斗機(jī)的DSI進(jìn)氣道設(shè)計(jì)，這是一種可調(diào)式的DSI進(jìn)氣道。
中美兩個(gè)大國(guó)之所以率先掌握了DSI進(jìn)氣道技術(shù)，就在于兩個(gè)大國(guó)率先掌握了先進(jìn)的超級(jí)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)、制造能力，在世界前十的超級(jí)計(jì)算機(jī)中，兩國(guó)占據(jù)了半壁江山，而在最新的大數(shù)據(jù)技術(shù)上，中美也走在世界前列。由此可見(jiàn)，未來(lái)的先進(jìn)技術(shù)必然不是簡(jiǎn)單依靠人腦的運(yùn)算就能完成研發(fā)，必須要借助智能化、高效率的超級(jí)計(jì)算機(jī)來(lái)計(jì)算解決問(wèn)題，先進(jìn)科技的發(fā)展已經(jīng)超出了人的生物力的能力范疇，沒(méi)有超算就沒(méi)有DSI進(jìn)氣道。
圖為殲-10B戰(zhàn)斗機(jī)的DSI進(jìn)氣道設(shè)計(jì)。
所以，雖然中國(guó)、法國(guó)、美國(guó)、俄羅斯、英國(guó)等都是航空工業(yè)強(qiáng)國(guó)，但是只有中美是超算強(qiáng)國(guó)，因此，只有中美掌握了DSI技術(shù)，未來(lái)，還會(huì)有更多的超算設(shè)計(jì)結(jié)果被應(yīng)用在航空領(lǐng)域，最終，那些沒(méi)有現(xiàn)代化基礎(chǔ)科技、數(shù)字科技的國(guó)家，將會(huì)被逐步淘汰出航空強(qiáng)國(guó)的行列。
