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嘉莱特式进气道的优点是什么?为什么隐身战斗机只有f22用它?

作者:运丰机械网
文章来源:本站

  除了F-22和超级大黄蜂,苏-57也是用加莱特进气道

  加莱特进气道(CARET),正式名称为“双斜切乘波进气道”,属于超音速进气道的一种,与DSI进气道一样同属于更复杂的三维乘波体系进气道一种。他明显特征就是进气口外形为类似平行四边形的斜型,美国的F-22最先采用这种进气道模式,此外F/A-18E/F 超级大黄蜂战斗机和俄罗斯的苏-57也是采用加莱特式进气道。

  加莱特进气道最大优点在于利用双斜激波来控制进气道内的总压和空气流速,对进气道气流控制能力最强。战斗机飞行时,发动机桨叶运行速度不能超过音速,否则产生的激波会导致发送机发生喘振,甚至有可能导致桨叶断裂。所以需要在进气口设置措施对入口的气流进行控制,利用进气口产生的激波,以及进气道内类似河道一样的缩小再扩大的变化,产生气压变化,延缓流速。加莱特式进气道发展自二维可调挡板式进气道,他采用两道斜激波作用效果更强,因而加莱特式进气道更利于高超音速飞行,其在2马赫速度时,控制效果在目前各种进气道中最好。

  另一个优点在于加莱特进气道与S型进气道布局配合效果较好,更利于隐身设计。因为加莱特式的斜面挡板对于自身内上角的部位遮蔽效果最好,所以战斗机在设计S型双弯进气道时,把发动机布置在对应进气道内上方,就可以取得非常好的遮蔽效果。

  当然加莱特式进气道也有缺点,那就是结构过于复杂,重量代价很大。斜激波进气口附面层粘性气流效果很大,所以采用双斜激波的加莱特式进气道很依赖放气装置,需要设置进气道收集附面层气流和放气孔。再加上进气口的斜面挡板运动和控制装置,导致整个加莱特进气道重量代价相当大,轻型和中型战斗机选择相当不利。

  在两种三维乘波体系进气道,加莱特式和DSI之间对比的话,两者互为优缺点。加莱特式调整能力强,但是重量大、结构复杂。DSI进气道调整能力差,但是重量小,结构简单。相比较来说加莱特进气道在2倍音速以上优势较为明显,而DSI进气道在1.2~1.8马赫区间性价比优势最为突出。

  加莱特(CARET)进气道的优点是结构简单、隐身性能好、机动性好。例如加莱特进气道的压力恢复对迎角和侧滑角的敏感性比常规要小,且在高超音速下可以采用所有压缩面都具后掠前缘的几何形状,这能让气动加热速率较低。加莱特进气道首先出现在F/A-18E/F上,后来美国隐身/超音速和敏捷性验证机X-36也采用类似设计,随后隐身战斗机F-22也采用此设计。然而加莱特进气道会随着飞机最大飞行速度的增加,进口设计的复杂程度也增大,这也带来一些无法避免的问题。

  相对DSI它的优点是可调节好,可以在不同速度下始终保持最佳进气,高速性尤佳。缺点是相对复杂笨重。DSI优点是轻(减重很明显)、简单可靠,缺点是只能在某一个速度区段保持最佳性能,所以部分放弃高速性,但这个缺点不算突出,只要精心设计,就可以保证在关键速度区段获取最佳进气效率。所以总的来说还是DSI进气道代表未来发展趋势,F-22不用是因为它服役较早,DSI还没成熟就设计已经定型,变更DSI进气道代价较大。而由于美国发动机技术先进,推力富裕,加莱特进气道相对笨重的缺点也就不明显。之后的四代机大多用DSI,是因为DSI性价比更高。这里边苏57是个另类,他的进气道介于二者之间,外观看是加莱特,但含有DSI成分。

  进气道是关系飞行的重要支撑,没有他再牛?的发动机上天也表现不出来。发动机工作需要足够的气压,飞行中不断变换的高度、速度、姿态流经发动机的气流气压也不一致,发动机稳定的工作流必须有进气道支撑。除了控制进气量关键还要有足够的进气压力,也就是进气道提供的总压恢复系数,进气道对进气压缩效果越好总压恢复系数越高,发动机工况越好推力越大越省油(枭龙04号改装dsi进气道就比至少03号可调板进气道在最大航程,最大速度,以及推力上有很大进步)。总压恢复系数低发动机气压低推力小,就好比一般汽车上高原发动机没劲一样。

  用加来特的还有FA18Ef啊!加来特进气道是采用高速乘波理论利用超音速分离激波增压的先进进气道,f22,fa18ef唇缘采用矩形双斜切乘波进气道,这种进气道相比传统多波系,单波系进气道不需要复杂的控制调节装置,超音速飞行进气均匀,气流畸变小(也就是气流均匀稳定,产生流量不够和进气量太大而溢流,导致发动机气量不足或超过流量而喘振停车)。

  加来特进气道设计主要靠唇缘斜切以及内部吼道压缩进气故其最大支持马赫数并不高,其最佳超音速支持也就1.8马赫,最大2.2马赫飞行总压恢复系数就下降到0.87一下了也就到了安全飞行极限了。不过现代空战理论下新思维已经不在执着2马赫以上飞行够用就好。

  当然f22加来特依然才用了附面层隔道,这种结构必然有附面层剥离通道放气门也就是在结构上还是多了些增加了重量,隔板之间的通道形成了雷达波散射巨大的谐振腔是很不利于隐身的,所以发展型就出现了dsi进气道!

  结构简单,重量较轻,活动部件少,适用范围相对较宽,空气压缩效果不错。

  本来F22的进气道是很不错的,不过随后的DSI进气道出现,嘉莱特进气道反而不怎么出彩了。

  因为F22出生太早了

  因为f22出现的太早了,那时dsi技术还不成熟,加莱特是当时的最优方案

  进气质量好,乱流少。但缺点是那个夹缝是很强的雷达波反射器,不利于隐身。另外进气道里面还要隐身处理,否则压气机的叶片也能很强的反射雷达波。

  嘉莱特这个东西,比较早了,而22也太早了。

  秦始皇再牛逼也吹不到空调坐不了飞机啊。

  设计一个好的DSI需要大量模拟计算和吹风洞,22设计背景在冷战时期,加上那会的超算水平,各种原因导致没赶上DSI。

  

嘉莱特式进气道的优点是什么?为什么隐身战斗机只有f22用它?

  

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