歼-10B 的 Bump 进气道设计点为:高空大马赫数设计点取 Ma=2.0,并以此确定进气截面积(唇口最大包围面积);在 Ma=1.2 按发动机最大状态时的流量确定喉道面积,喉道马赫数控制在 0.6Ma~0.7Ma 。
杨应凯论文中指出的枭龙 DSI 的设计数据选取:
Bump 进气道设计点为:最大马赫数 Ma=1.7,预压缩鼓包当量压缩半锥角为 20°,高度 H=11km 并以此确定捕获面积;在 Ma=0.8~1.2 范围内,按发动机最大状态时的流量确定喉道面积,喉道马赫数 M ath 控制在 0.6~0.7;
如果 sopc_dsp 给出的数据是可靠的,上述数据的对比也可以看出从枭龙 DSI 到歼-10B 的 DSI 在设计原理上有很大的传承。歼-10B 的 DSI 之所以在高速下有枭龙 DSI 所不具备的高效率,是依靠更先进的鼓包和唇口形状、外加更好地利用歼-10B 机头下表面对来流进行预压缩。
在本文开始提到的南航 2005 年论文,指出了一些鼓包和唇口的设计要点,比如:
第一道椎面波波角(与鼓包形状直接相关)、唇口厚度的变化、唇口前掠角、主侧唇口与次侧唇口的关系、等等。这些设计要点综合在 一起,形成了歼-10B 的 DSI 进气道形状及其相应的高速性能。
另外有一点值得注意,就是南航这篇 2005 年的论文代表的是中国 DSI 在 2005 年的水平。六年之后的现在,歼-10B 的 DSI 在研制中是否有什么改进呢?sopc_dsp 提供了下述信息:
验证型的歼-10B 在来流马赫数为 2.0Ma 时,出口平均总压恢复系数接近 0.87,而在 1.8Ma 时该值大于 0.91。
现在即将装备的歼-10B,对腹部进气布局的 Bump 进气道的鼓包和进气唇口进行了修改(唇口截面改得更方了),2.05Ma 时出口平均总压恢复系数接近 0.9,是高空高速大马赫数下的推力增加约 4% 的主要方面。
与歼-10A 的同等马赫数下的总压恢复系数相比,即将装备的歼-10B 略好于歼-10A。
即将装备的歼-10B 在跨/超音速下的阻力降低明显,歼-10B 在亚/跨/超音速下的加速特性更好。
如果上述内容是可靠的,则可以说明歼-10B 的固定 DSI 进气道的高速性能已经明显超过了二元三激波可调节进气道。而实现这种超越的手段之一是唇口修形成更有棱角的形状。
歼-10B 的 DSI 对飞机总体减阻的贡献
sopc_dsp 在我上面提到的发言中详细讲述了歼-10B 的 DSI 如何使歼-10B 的跨音速和超音速阻力全面低于歼-10A,从而配合 DSI 进气道效率提高导致的发动机增推,使歼-10B 在跨音速和超音速的机动性全面优于歼-10A。我仅仅在此作一个小结:
A、DSI 本身的迎风面积小于原进气道,关键原因是取消了附面层隔板系统;
B、通过对前机身修形外加 DSI 鼓包的作用,使得歼-10B 更符合跨音速面积率和超音速面积率。
本文小结——我对歼-10B 的 DSI 进气道的总体看法:
1、这个 DSI 以非常简单、重量很轻、并且隐身的固定形式,在性能上超过了比较复杂、比较沉重、而且不隐身的二元三激波可调节进气道;
2,这个 DSI 凭借取消附面层隔板系统和利用前机身对来流的预压缩,减轻了飞机结构重量并且减小了飞机跨音速和超音速阻力。
歼-20 的 DSI 进气道超越了 F-22 的 CARET 进气道
F-22 的 CARET 进气道不但隐身,还适应超音速巡航和超音速机动,并适应 F-22 在亚音速的超机动能力。然而,歼-20 的 DSI 更加优秀。歼-20 的 DSI 进气道与 F-22 的 CARET 相比,有五个突出优点。我大致按照从易到难的顺序在本文解释这五个突出优点。先请大家看看使用 CARET 进气道的美国 F-22:


1、歼-20 DSI 的第一突出优点是取消了 F-22 的 CARET 的附面层隔离装置。下图的 F-22 照片中,介于机身和进气道之间的缝,就是 F-22CARET 的附面层隔离装置:

这个附面层隔离装置不但增加阻力,还增加重量。歼-20 的 DSI 则根本不需要这个装置。
2、歼-20 DSI 的第二个突出优点不象 CARET 那样严重依赖进气道内部附面层吸除装置。
CARET 进气道必须在机身一侧的斜板内壁使用附面层吸除装置,甚至上侧斜板内壁也要用。下图中钻进 F-22 进气道的地勤身后和他头上方的侧壁上布满了密密麻麻的附面层吸除装置的吸气小孔:

从下图可以看到 F-22 CARET 进气道在机身一侧的内壁上至少有两组附面层吸气孔阵:

这些吸气孔阵吸出来的附面层空气还要排放出去,所以必须设排气孔。排气孔会损害飞机的隐身性能,所以又必须额外增加重量给排气孔做隐身修形。下图中 F-22 座舱下方,介于机身和进气道交接处的菱形的、由具有隐身作用的网格覆盖的开口,就是 F-22 CARET 进气道附面层吸除装置的排气口:

CARET 进气道在机身一侧的进气道内壁产生附面层的弊端使得同样采用 CARET 的 F/A-18E/F 超级大黄蜂也必须使用附面侧吸气孔。下图中 F/A-18E 的进气道可以清晰地看到附面层吸气孔(大量的吸气孔布阵般形成菱形、三角形、梯形的颜色较深的“补丁”):

F/A-18E/F 同样需要给附面侧吸除装置设排气孔,下图中 F/A-18E 边条上的那个开缝,就是附面侧吸除装置排气孔之一:

歼-20 的 DSI 即使不是根本不需要这个沉重、复杂的装置,也是极大地减少了这个装置的使用,从而减少了重量和复杂性。歼-20 DSI 的鼓包巧妙地把附面层从进气口上面和下面排出。下面的图是大图,可以清晰地看到歼-20 并无附面层吸除孔阵,图中鼓包上稀疏的白点大概是铆钉,但绝不是附面层吸除孔:

当然,全世界第一个服役的 DSI—— 枭龙的 DSI,使用了附面层吸除装置。但是随着中国 DSI 技术的进步,最起码这个装置在歼-20 上的类似部位没有再次出现,虽然我暂无法确定歼-20 的 DSI 是否在进气道的其他部位小规模地使用了附面层吸除装置。下图的枭龙照片,可以看到枭龙进气道鼓包上面有颜色略深的前后两排、每排四个“补丁”,每个“补丁”都是由大量的附面层吸气孔布阵而成。大家可以拿这个照片和上面歼-20 的 DSI 照片做一下对比,可以清晰看到歼-20 鼓包上并无附面层吸气孔阵:

