完成首飞的国产六代机,这几天持续成为各国军事爱好者及防务分析师的研究重点。他们通过仔细研判,最终认定国产六代机确实是采用了并列三发设计,很可能将自适应变循环发动机技术运用其中。外国军事专家对国产六代机的后向隐身产生了浓厚兴趣,认为该机所采用的二元矢量喷管堪称是独树一帜,这将会让国产六代机的隐身效果达到前所未有的水平。
在谈及自适应变循环发动机之前,有必要先了解一下为何会与六代机扯上关系。美国、英国、日本等国经研究认为,高性能战斗机(即六代机)需要更全面的飞行性能,兼顾高速纵深穿透和典型交战点的机动性,六代机重点关注典型作战任务时的巡航和机动(中高空亚跨声速和高空超声速),动力系统要兼顾单位耗油率(SFC)和超声速推力。
如果在两者间不能取得平衡的话,那么应该要优先保障SFC,其次是可以适当放宽中间状态推力。受制于如此苛刻的技术要求,中外各国均对自适应变循环发动机产生了浓厚兴趣。公开资料显示,自涡轮喷气发动机问世以来,航空发动机性能设计人员,就一直在为如何解决大单位推力和低燃油消耗率,之间的矛盾而努力工作。
涡喷发动机单位推力较大,适合高速飞行,可问题在于耗油率较高;大涵道比发动机耗油率较低,但是单位推力太小,因此需要更大的发动机尺寸和质量来弥补,这就造成其迎风阻力大、尾喷气流速度低、不利于高速飞行。先进战斗机使用的涡扇发动机,通常都采用低涵道比,以达到在低油耗、大推力、迎风阻力低之间的最优化,但军用小涵道比涡扇发动机不适合高速飞行。综上所述,根据不同任务需求采取折中的设计思路,往往不能同时兼顾大单位推力和低耗油率的要求。这时候变循环发动机应运而生。
变循环发动机则是通过改变发动机某些部件的几何形状、尺寸、或位置来改变其热力循环的一种多设计点发动机。利用变循环改变发动机循环参数,以此使得该发动机能以多种模式(包括涡喷、涡扇、冲压模式等)工作,因而在亚声速、超声速和高超声速飞行状态下都具有良好的性能。
自适应变循环发动机则是变循环发动机的一种发展型,相比变循环发动机具有更大的参数调节范围和更好性能。如果国产六代机采用了自适应变循环发动机,其并列三发的结构既能适应载机高马赫数、高机动飞行、又能在亚声速、超声速巡航减少溢流阻力、此外还能提升战斗机的作战半径。
客观而言,同在该领域深耕40多年的美欧多国相比,我国对变循环发动机的研究起步要相对较晚,但其进展也足以喜人。例如2018年6月,国内期刊在介绍沈阳发动机研究所总设计师刘永泉时,对外表示说,我国已经首次完成了变循环发动机特有的关键技术整机验证,构建了自适应发动机关键技术体系。这一消息公布的背后,意味着我国已经在变循环发动机技术领域内取得了重大突破,进而可以将其运用到六代机上。
国产六代机采用了一种不同寻常的二元隐身喷口,使得后侧隐身能力得到极大增强,实现了全向隐身的目标。以前,歼-20战机使用的涡扇-10系列及涡扇-15发动机,仅仅在喷口处进行锯齿设计,并没有采用二元矢量喷管。不过在国产六代机航发上,外界还是发现了二元矢量喷管的踪影。
二元矢量喷管具有调节机构简单、易于实现后向隐身设计的特点。相较于传统的轴对称喷管,二元矢量喷管更适合与飞机后体进行融合设计,以此能够消除喷管与后边条之间的耦合效应,可对飞机前侧向RCS产生有利影响。
另外需要指出的是,这种二元矢量喷管在构型上,俨然有别于美俄两国的设计,采用了连续弧形,模拟实验结果表明,同相比拐折类型的喷管相比,连续弧形类型喷管不仅后体阻力更小,且同时在飞机前、后±15°方位角域内的RCS要更小,由此可为国产六代机提供更好的后向隐身效果。
值得一提的是,不论是并列三发,还是二元矢量喷管,仅仅只是国产六代机诸多先进技术中的一个细微体现而已。可就是这些细枝末节,足以让国外网友好似“刘姥姥进了大观园”一般。
外界对中国在新概念战机领域的深耕和自主研究表现出了极大的震撼。国产六代机的出现,意味着我国未来空中力量领域,已经拥有越来越多的话语权,这对一向最喜欢制定标准的美国来说,一定是颇为难受却又无可奈何。就像《华盛顿邮报》总结的,“这种先进战机是中国军事现代化的一次突破,也是世界喷气式战斗机发展过程中的一座里程碑。”