DSI進氣道

DSI進氣道

物理學術語
DSI進氣道,中文稱無附面層隔道超音速進氣道,它采用一個固定的鼓包來模拟常規進氣道中的一、二級可調斜闆,并能夠達到對氣流的壓縮,以及簡化結構、隐形的目的。[1]DSI進氣道具有結構簡單、重量輕、阻力小、隐形等特點。
    中文名:DSI進氣道 外文名: 所屬學科: 英文名:Diverterless Supersonic Inlet 全稱:無附面層隔道超音速進氣道 特點:結構簡單、重量輕、阻力小

基本簡介

DSI進氣道,又稱“三維鼓包式無附面層隔道進氣道”,它采用一個固定的鼓包來模拟常規進氣道中的一、二級可調斜闆,并能夠達到對氣流的壓縮,以及簡化結構、隐形的目的。據專家介紹,DSI進氣道與常規進氣道相比,有三個主要優點:一是采用“錐形流”乘波設計,總壓恢複較高;二是減小了飛機迎風面的阻力,提高了飛機的隐形性能;三是不設計輔助進氣門和放氣門,取消附面層隔道後飛機可以減重數百公斤,大大減輕了飛機的結構重量。總體來看,DSI進氣道具有結構簡單、重量輕、阻力小、隐形等特點。而且DSI對速度适應範圍很廣,FC1采用DSI後甚至可以取消進氣道後的放氣門,對減輕飛機重量,提高戰術性能有極大好處。

研發曆程

洛克希德·馬丁公司的工程師在1990年代早期就開始研究傳統超音速進氣道概念的替代方案。他們試圖取消和附面層控制有關的複雜機構:附面層隔離闆、放氣系統、旁通系統。通過取消這些機構,設計人員可以從飛機上減輕大約300磅的重量。最後的研究結果就是如今的DSI,或叫做鼓包式進氣道。在DSI上已經去掉了附面層隔離闆,進氣口也整合到前機身設計中。在進氣口前設計有一個三維的表面(鼓包)。這個鼓包的功能是作為一個壓縮面,同時增大壓力分布以将附面層空氣“推離”進氣道。進氣道整流罩唇口的設計特點使得主要的附面層氣流可以溢出流向後機身。整個DSI沒有可動部件,沒有附面層隔離闆,也沒有放氣系統或旁通系統。

換句話說,DSI實際是針對常規進氣道的進氣口部分進行的改進。精心設計的三維壓縮面配合進氣口,不僅可以完成傳統附面層隔道的功能,還可以提供氣流預壓縮,從而提高進氣道高速狀态下的效率,并減小阻力。随着進氣道調節系統的取消,重量自然減輕。而對于未來作戰飛機更重要的一點是,取消了附面層隔道以及壓縮斜闆等部件後,飛機的RCS可能大幅減小,這顯然有利于提高飛機的隐身能力——F-22的進氣道仍具有傳統的附面層隔道,設計時免不了大費周章;而其采用固定式進氣道,考慮的因素中,隐身要求占了相當一部分。

DSI是随着計算流體力學(CFD)的進步,在洛·馬自己的計算機建模工具上開發并完善的。CFD是一門研究流體控制方程的數字化解決方案的科學,并可以通過空間或時間對重要的流場加以描述并進一步改善解決方案。CFD解決方案闡明了工程師們如何表現複雜的流場并對他們的設計進行性能評估。

1994年末,洛·馬對飛機構形進行了研究——該構形後來成了他們的JSF原型機的構形方案。該項研究重在調查DSI相對于F-22或F/A-18E/F類型的後掠式進氣道的優勢。由于減少了重量(約300磅),DSI可以使飛機具有更好的性能;同時DSI還減少了生産和操作費用——通過取消複雜部件,每架飛機可以節省50萬美元的費用,效益相當明顯。工程師們為了保持技術領先地位而在此期間申請了2項美國技術專利,并在1998年獲得批準。現今使用DSI進氣道的隻有中國和美國。

除了先前披露出來的枭龍戰鬥機以及F-35戰鬥機外,2008年底試飛的殲10B,以及2010年底被網友目擊的中國新一代隐身戰鬥機“殲-20”也采用了DSI進氣口。另外,美國曾在F-16上測試過該進氣道但并沒有繼續。

從現今來說世界上隻有中國和美國發展出了這種技術。它的技術難度實際上是非常大的,首先是設計出這個鼓包就需要極高的空氣動力學和計算機技術水平,其次它的制造精度要求很高,金屬材料要加工出來是很困難的。當前都是使用複合材料。

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