有這樣的大屁股 戰(zhàn)斗機就厲害了！

嚴肅點，這個屁股后面的噴氣管我們學名叫尾噴管，又叫排氣噴管，簡稱噴管。其主要作用是將由渦輪流出的、仍有一定能量（勢能、熱能）的燃氣膨脹加速，以較大的速度（一般為550～600米/秒）排出發(fā)動機，用以產(chǎn)生推力。

現(xiàn)場實錄F35B尾噴管，看看做工有多復雜

超機動性、隱身、超視距打擊和超聲速巡航等是當前先進戰(zhàn)機的幾個主要標準，而超機動性、超聲速和隱身三者都與尾噴管息息相關(guān)。

戰(zhàn)機改變尾噴管方向，實現(xiàn)懸停

F-35B是如何做到垂直起降的

F-35B尾噴管結(jié)構(gòu)的解讀

尾噴管與超聲速

尾噴管與超聲速的緣分，我們得從氣體的這個特性說起：

亞聲速（速度低于當?shù)芈曀伲怏w在截面不斷變小的管道中會加速。

超聲速（速度高于當?shù)芈曀伲怏w在截面不斷變小的管道中會減速，在截面增大的管道中反而會加速。

戰(zhàn)機尾噴管大致有兩種分類方法：1，收斂和收斂擴張；2，噴口面積可調(diào)和不可調(diào)。

不可調(diào)節(jié)的收斂形尾噴管（固定噴口的亞聲速尾噴管）：結(jié)構(gòu)最簡單，重量最輕，廣泛應用于亞聲速及低超聲速飛機上的不帶加力燃燒室的渦噴發(fā)動機，及渦輪后燃氣焓降較小的渦槳和渦扇發(fā)動機。（如WP5甲的尾噴管）

可調(diào)節(jié)的收斂形尾噴管：能使發(fā)動機在各種工況下都獲得良好的性能，帶加力的發(fā)動機必須采用可調(diào)節(jié)的尾噴管，保證在加力狀態(tài)下相應地加大噴口。有的發(fā)動機通過改變噴口面積來改變工況。其主要類型有：多魚鱗片式，雙魚鱗片式，移動尾椎體式，氣動調(diào)節(jié)式。（魚鱗片又叫調(diào)節(jié)片，多魚鱗片式參考WP6，WP7）

可調(diào)節(jié)的收斂擴張形尾噴管：超聲速飛機用（無論有無加力），其燃氣的膨脹比很大，用此型尾噴管減小燃氣不完全膨脹的推力損失。有移動尾椎體式和多調(diào)節(jié)片式等。（如AL-31f）

超聲速飛機還用過引射式尾噴管，用引氣氣流調(diào)節(jié)主流的膨脹比。

以上尾噴管是直流式的，燃氣向后排出。

還有偏轉(zhuǎn)燃氣流的，如“飛馬”發(fā)動機，帶有折流板，用于短距/垂直起降，類似的還有F-135發(fā)動機，3軸承旋轉(zhuǎn)噴管，用于STOVL。

除此之外，還有用于減速，縮短降落時的滑跑距離，或飛行中機動，減速的反推力裝置，主要是將燃氣流偏轉(zhuǎn)向前方，產(chǎn)生反推力。有蛤殼形門式，戽斗式門，外涵反推裝置。

高溫高壓的燃氣在尾噴管里不斷膨脹加速，最終以高速排出，使發(fā)動機獲得推力。對于噴氣式戰(zhàn)斗機（現(xiàn)代先進戰(zhàn)機一般裝配小涵道比渦扇發(fā)動機），尾噴管排出的燃氣速度越快，航空發(fā)動機獲得的推力就越大。

早期的噴氣式戰(zhàn)機多是亞聲速或低超聲速的，因此可以采用純收斂型噴管，但是不適用于高超聲速飛行。于是，收斂-擴張型噴管出現(xiàn)了。先收斂讓亞聲速氣體膨脹加速，到了聲速以后再擴張讓超聲速氣體繼續(xù)膨脹加速。

噴管的形式、喉道面積和出口面積必須和發(fā)動機流量、壓比相匹配。發(fā)動機在工作時提供給尾噴管的空氣流量和壓強并不是固定值，往往跟隨工作狀態(tài)不斷發(fā)生變化，因此有必要對噴管的喉道面積和出口面積不斷進行調(diào)節(jié)，可調(diào)噴管也應運而生。

尾噴管與超機動性

聊得火熱的論壇貼吧里，“矢量噴管”幾乎成了先進戰(zhàn)機的代名詞。軸對稱矢量噴管、轉(zhuǎn)向矢量噴管、二元矢量噴管、氣動矢量噴管等等都是軍迷們的熱門話題。事實上，矢量噴管不僅能為飛機提供向前飛行的推力，而且還可補充或取代氣動舵面對飛機進行控制，甚至幫助飛機實現(xiàn)短距起飛和垂直起降等，大大增強了飛機的機動性。

▲軸對稱矢量噴管

▲軸對稱矢量噴管

軸對稱矢量噴管結(jié)構(gòu)輕質(zhì)高效，具有良好的氣動性能，使飛機不需要做較大的改裝即可實現(xiàn)矢量推進。

▲轉(zhuǎn)向矢量噴管

▲三軸承旋轉(zhuǎn)矢量噴管

▲三軸承旋轉(zhuǎn)矢量噴管示意圖

轉(zhuǎn)向矢量噴管可以向下偏轉(zhuǎn)至與地面垂直，使噴氣流垂直向下噴射，幫助飛機實現(xiàn)垂直起降等。

▲二元矢量噴管

▲F15矩形二元矢量噴管

▲F22矩形二元矢量噴管

二元矢量噴管具有矩形構(gòu)型，在紅外隱身方面具有明顯優(yōu)勢，同時更有利于實現(xiàn)與飛機后機身高度一體化的設計。

▲氣動矢量噴管（原理圖）

氣動矢量噴管依靠二次流注入使噴管主流發(fā)生偏轉(zhuǎn)從而形成推力矢量，主要針對未來高推重比發(fā)動機排氣系統(tǒng)，具有重量輕、零件數(shù)量少等特點。

日本“心神”戰(zhàn)斗機的推力矢量尾噴管很特別，采用了較為簡單和初級的三片折流板設計。

這三片折流板呈120度布置，在飛控系統(tǒng)控制下，協(xié)同偏轉(zhuǎn)，就能夠任意角度改變發(fā)動機噴流方向，實現(xiàn)矢量推力。

折流板作動機構(gòu)特寫，由于僅是單自由度偏轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)比較簡單，活動部件也較少。不過缺點也很明顯，偏轉(zhuǎn)時對推力損耗較大。由于是三片組合作用，不同偏轉(zhuǎn)角度的矢量推力大小和方向也不均勻。

折流板部件特寫，機體內(nèi)伸出液壓作動筒，驅(qū)動折流片在一定角度內(nèi)活動。可以看出金屬部件的表面處理工藝還是很不錯的，從外側(cè)經(jīng)過的線纜也被金屬焊接包覆固定。

從側(cè)面看，“心神”的折流板還部分運用了隱身修形，采用鋸齒設計。折流片內(nèi)側(cè)據(jù)稱為耐高溫鈦合金材料，上面分布了幾處傳感器，用來測量噴流壓強速度等參數(shù)，供后續(xù)研究使用。

尾噴管與隱身性

發(fā)動機隱身技術(shù)是戰(zhàn)機隱身的重要一環(huán)，其內(nèi)容涵蓋減小發(fā)動機可觀察部件的探測反射特征、降噪和紅外抑制技術(shù)，而尾噴管的改造能很大程度上改善發(fā)動機的隱身性能。

改變尾噴管的氣流穩(wěn)定性是發(fā)動機降噪的主要途徑之一。鋸齒形尾噴口、微噴射流等技術(shù)均能達到不錯的效果。

這是俄羅斯T-50戰(zhàn)機換裝的新型發(fā)動機“產(chǎn)品-30”渦扇發(fā)動機，采用的是同軸三維推力矢量尾噴管，鋸齒狀的末端擴斂片具備一定的隱身能力。

“產(chǎn)品-30”渦扇發(fā)動機的尾噴口特寫，結(jié)構(gòu)非常復雜。

發(fā)動機尾噴口的燃氣流是飛機紅外輻射的主要來源之一。伊拉克戰(zhàn)爭期間，幾乎所有的伊拉克戰(zhàn)機都是被紅外制導導彈擊落的。遮掩尾噴管、尾噴管周圍涂隔熱涂層或加紅外擋板、全長加力筒體隔熱屏、改變尾噴口方向等，都是實現(xiàn)紅外抑制、增強發(fā)動機隱身性能的有效方式。

▲AL-31發(fā)動機尾噴口內(nèi)部的結(jié)構(gòu)極為復雜

▲“臺風”戰(zhàn)斗機的尾噴口內(nèi)部已經(jīng)較為精簡

▲F-22的尾噴口內(nèi)不但進行了精簡，還部分應用了雷達屏蔽器技術(shù)

▲F-35尾噴口內(nèi)的雷達屏蔽器遮擋了絕大部分復雜機構(gòu)

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F-35戰(zhàn)斗機隱身尾噴管

內(nèi)容來源：中國航發(fā)作者：中國航發(fā)研究院，張靜嫻、航空制造網(wǎng)

原文標題：有這樣的大屁股，才是戰(zhàn)機中的戰(zhàn)斗機

文章出處：【微信公眾號：世界先進制造技術(shù)論壇】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

責任編輯：haq