清疯

第十五届中国航展结束了，苏-57战斗机又火了一把。昨天，俄罗斯红星台播出了俄罗斯航空工业苏-57型战斗机专题片，除了在专题片里闪现的阿怡，最引人注意的，当然是苏-57型战斗机的改进型苏-57M，以及苏-57M型战斗机已经在左发上进行了更换的某新型二元矢量推力发动机尾喷管。



我们都知道，作为苏-57型战斗机当前技术状态的苏-57S型，使用的是AL-31F型发动机的深度技术改进型AL-41F型发动机。该型发动机的一个子型号AL-41F-S1型同时也是苏-35S型战斗机的发动机，配备有三元流体推力矢量发动机喷口。喷口采用倾斜安装的模式，倾斜角度33度，飞机启动后使用液压进行驱动，可以同时向一个方向或者向反方向偏转，虽然该喷管只能做到单轴向控制，但由于有一定的安装倾斜角，可以做到在控制俯仰的同时控制偏航。



在苏-57型战斗机上，采用了和苏-35S型战斗机相同的推力矢量发动机安装方案，也就是AL-41F发动机的三元流体单轴向推力矢量喷口。安装角度虽然没有公开，但是应该和苏-35S战斗机比较类似，采用肘节式喷管设计，喷管三部分分为发动机加力燃烧室尾部，带有肘节换向器的喷管喉道，以及带有液压作动器连接的发动机尾喷管本身。

F-22战机的F119-PW-100 发动机



但是，从此次俄罗斯红星台公开的信息看，苏-57型战斗机改进型苏-57M战斗机，它配备的推力矢量发动机喷口却换了，换成了类似于F-22A型战斗机的二元流体矢量喷口，喷口部分的扰流板看起来跟F-22A战斗机十分相似，却又有所区别。我们都知道F-22A型战斗机采用的推力矢量喷口，其喷口的水平线和机体的水平线是保持一致的，也就是没有倾斜度。而苏-57M型战斗机安装的二元流体矢量喷口，却采用了类似于苏-35S和苏-57S型战斗机的安装方案，具备一定的倾斜度。



那么，这种设计的考量是什么，苏-57M战斗机为何舍弃了之前俄罗斯常用的三元流体、又回到了二元流体的路子上、这一设计的优势在哪里，咱们的歼-20型战斗机未来是否有可能会采用类似俄罗斯的这种推力矢量发动机喷口呢？

苏-57的设计考量

从设计考量上来说，其实目前这几种推力矢量发动机喷口，各有各的优势，也各有各的劣势。目前的几种喷口模式：

日本“心神”





第一种是使用燃气舵的推力矢量喷口，这种喷口形式日本曾经在自己的“心神”技术验证机上试验过，但是很快就没有了下文。主要因素是因为这种喷口虽然结构比较简单，工程实现起来容易，但是偏转控制精度差，且安装后对飞机的推力损失比较大，因此很快就没人使用了；

第二种比较符合我们印象里对推力矢量喷口认知的，其实是多轴向控制的三元流体推力矢量喷管。这种喷口形式等于是将推力矢量控制单元集成到了发动机的尾喷管上，具备全向控制能力，之前诸如我们的歼-10B-OVT就采用了这种推力矢量喷口，俄罗斯在AL-51F发动机上也试验过这种推力矢量喷口。但这种喷口结构更为复杂，成本最高，对可靠性要求较高，因此目前看投入工程实践相对比较困难。

矢量版歼-10B





在这两种推力矢量喷管都没有什么太多的技术应用后，目前实际投入使用的也就是两种推力矢量喷管：其一是苏-35S战斗机具备一定倾斜安装角的单轴三元流体，其二是F-22A战斗机无倾斜安装角的单轴二元流体，而现在苏-57M战斗机居然来了一个技术折中，变成了带倾斜安装角的单轴二元流体，这就挺有意思了。为什么苏-57M战斗机放弃了单轴三元流体，却又延续了带倾斜安装角的设计，这种设计的考量是什么？



目前大家的猜测，大概是俄罗斯航空工业想尽力规避三元流体和单轴矢量的缺陷，相比二元流体推力矢量发动机，三元流体推力矢量发动机的缺陷是液压作动负载较大，同时发动机尾喷管无论是红外特征还是雷达特征都比较明显。因此对于低可探测性要求比较高的第五代战斗机来说，低可探测性能基本上就是扣细节，尽管目前使用三元流体喷管的第五代战斗机基本都在喷管内安装了红外屏蔽器，但是红外屏蔽器的作用看起来还是不如二元流体喷管，因此俄罗斯在苏-57M战斗机上，还是放弃了已经成熟的三元流体喷管，选择二元流体喷管。



既然选择了二元流体，还是单轴喷管，为何俄罗斯又在喷管上设置了一定的安装角度？很显然这是延续了苏-35S和苏-57S战斗机的设计，二元流体单轴喷管的好处是有效均衡了较为简单的结构，较为可靠的设计，较为良好的效果之间的关系，但是其最大的问题则是只有一个偏转轴向，比如F-22A战斗机只有一个俯仰轴，偏航轴上的矢量控制是没有的，等于是只有半个推力矢量控制。

其实三元流体单轴喷管的问题也是一样的，如果安装没有一定的倾斜角的话，那么只能负责一个轴向上的偏转，所以苏-57M的推力矢量喷管设置了一定的倾斜角，其设计考量应该是和苏-35S，苏-57S是完全一样的，同时兼顾到俯仰和偏航控制。其意图，应当是考虑到苏-57战斗机延续了苏-27S战斗机的中央升力体设计之后，滚转性能相对较弱的缺陷，通过增强矢量发动机的偏航控制能力来提高苏-57M战斗机的滚转性能，参考苏-35S和苏-57S，这种设计基本就是基操，看着有点怪但是绝对管用。



当然了，从此次红星台公开的苏-57M战斗机的画面看，出镜的还是苏-57型战斗机的那架052号原型机，两台发动机中也只有一台更换了二元单轴推力矢量喷口，另外一台还是使用的老发动机，再参考俄罗斯正在试飞的AL-51F发动机也就是产品30。这只能证明俄罗斯航空工业正在对不同构型的推力矢量发动机喷口进行测试，从中选型出一个最为合适的技术构型出来，具体选择哪个目前还不清楚，只能说二元单轴推力矢量构型目前来看概率相对比较大。

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