关于矢量喷口的真正作用,抛砖引玉,请真正的大神来做更 ...

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/29 23:47:15
这两天本菜鸟在“不是月经贴,关于推力矢量和推重比的看法,抛砖引玉”http://lt.cjdby.net/forum.php?mo ... ;page=2#pid53015844这个帖子中和@ertert 讨论矢量喷口在超音速状态下的作用,渐感词穷。因此在这里开贴,讲讲自己的看法,希望能够抛砖引玉,请真正的大神来做更详细的科普。




发动机推力方向都和飞机前进方向一致。

前边是尾翼配平。只有尾翼产生抬头力矩。尾翼面积小,偏转角度大。

后边是矢量配平。整个机身、机翼都产生抬头矢量。偏转角度小。

矢量配平,机身、机翼、尾翼都在一个相对平整的流场中,所以阻力小一些。

尾翼配平,尾翼和机身、主翼有偏转角,在流场中产生扰乱,阻力增大。另外,尾翼已经有了较大偏转角度,很难再增加偏转角度使飞机抬头机动。

F22就是考虑到要在没有矢量的情况下超音速机动,尾翼放在很长的尾撑后以增大力臂。超音速机动是一个很麻烦的事。而矢量喷口的作用就是在一定程度上解决这个麻烦。

飞机拉机动时,飞机的轴线和运动轨迹的切线是两条直线。这两条直线的夹角叫做攻角,也称迎角。如果飞机无法产生足够的抬头力矩,迎角提不起来,就拉不出高G机动。二代机和三代机的抬头力矩都是由尾翼向下偏转产生负升力生成。由于二代机和三代机都是静稳定或者低度静不稳定的,高速状态下焦点后移,机头下沉,形成一个负的迎角。这个时候需要尾翼产生负升力平衡机头下沉的力矩,这就叫配平。由于尾翼的气动效率大部分用于配平了,无法产生足够的抬头力矩使飞机有足够的迎角机动,所以二代机和三代机超过音速之后机动性能急剧下降,一般不超过4G。

到了四代机,为了加强飞机的超音速机动性,采取了三种手段。其一就是放宽静不稳定度,减小超音速状态下配平所需的力矩。其二就是延长尾撑加长力臂,增加平尾面积,使尾翼所能生成的总力矩增加。其三就是采用矢量喷口,通过改变发动机喷气方向直接直接生成抬头力矩。

由于矢量喷口不改变飞机的总体流场的流畅性,所以阻力比用尾翼偏转来得低。这两天本菜鸟在“不是月经贴,关于推力矢量和推重比的看法,抛砖引玉”http://lt.cjdby.net/forum.php?mo ... ;page=2#pid53015844这个帖子中和@ertert 讨论矢量喷口在超音速状态下的作用,渐感词穷。因此在这里开贴,讲讲自己的看法,希望能够抛砖引玉,请真正的大神来做更详细的科普。

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2014-3-2 17:10 上传




发动机推力方向都和飞机前进方向一致。

前边是尾翼配平。只有尾翼产生抬头力矩。尾翼面积小,偏转角度大。

后边是矢量配平。整个机身、机翼都产生抬头矢量。偏转角度小。

矢量配平,机身、机翼、尾翼都在一个相对平整的流场中,所以阻力小一些。

尾翼配平,尾翼和机身、主翼有偏转角,在流场中产生扰乱,阻力增大。另外,尾翼已经有了较大偏转角度,很难再增加偏转角度使飞机抬头机动。

F22就是考虑到要在没有矢量的情况下超音速机动,尾翼放在很长的尾撑后以增大力臂。超音速机动是一个很麻烦的事。而矢量喷口的作用就是在一定程度上解决这个麻烦。

飞机拉机动时,飞机的轴线和运动轨迹的切线是两条直线。这两条直线的夹角叫做攻角,也称迎角。如果飞机无法产生足够的抬头力矩,迎角提不起来,就拉不出高G机动。二代机和三代机的抬头力矩都是由尾翼向下偏转产生负升力生成。由于二代机和三代机都是静稳定或者低度静不稳定的,高速状态下焦点后移,机头下沉,形成一个负的迎角。这个时候需要尾翼产生负升力平衡机头下沉的力矩,这就叫配平。由于尾翼的气动效率大部分用于配平了,无法产生足够的抬头力矩使飞机有足够的迎角机动,所以二代机和三代机超过音速之后机动性能急剧下降,一般不超过4G。

到了四代机,为了加强飞机的超音速机动性,采取了三种手段。其一就是放宽静不稳定度,减小超音速状态下配平所需的力矩。其二就是延长尾撑加长力臂,增加平尾面积,使尾翼所能生成的总力矩增加。其三就是采用矢量喷口,通过改变发动机喷气方向直接直接生成抬头力矩。

由于矢量喷口不改变飞机的总体流场的流畅性,所以阻力比用尾翼偏转来得低。
当今世上,还没有任何一个国家敢让有人战机在超音速状态使用矢量喷管。

洗洗睡吧,
超机动不是超音速机动
超音速状态做超机动,就算飞机不散架人也要挂啊。
piranha 发表于 2014-3-2 18:25
超机动不是超音速机动
楼下的列兵我就不说了,你都上校了,这点常识都没有?F22超音速巡航的定义是在M1.6的情况下拉出6G的机动,这个超机动有毛关系?
矢量喷口。。机动状态下
1 在舵面的作用力不足情况下(高速和低速都有)提供额外的机动力
2在舵效足够的情况下提供额外的机动力 达到超越现有气动布局的超机动
巡航状态下 小角度调姿 所有舵面直接锁死 通过矢量喷口进行控制 减少因舵面动作引起的额外RCS反射

PS 你所说的阻力问题在巡航状态下没研究过不敢确定使用矢量和使用舵面那个效果更好
但很确定的是 在机动状态下。。超机动是个严重损耗能量的做法
超音速尾翼效率下降的原因,不是配平,而是激波。


能量机动的本质是谁积累能量更快谁就有更多的能量用以消耗来做出机动动作。
矢量喷管提供了一种除了气动操纵面偏转以外的新的消耗能量的方式,它通过改变推力方向从而产生操纵力矩。
不论是矢量喷口改变(减小)推力,还是气动舵面偏转产生(增加)阻力,其目的是一样的。

能量机动的本质是谁积累能量更快谁就有更多的能量用以消耗来做出机动动作。
矢量喷管提供了一种除了气动操纵面偏转以外的新的消耗能量的方式,它通过改变推力方向从而产生操纵力矩。
不论是矢量喷口改变(减小)推力,还是气动舵面偏转产生(增加)阻力,其目的是一样的。
不失速的时候,核心就是如何把升力弄到最大。如果速度够,就要寻找增大攻角的方法,就是增加操纵力矩。如果失速,核心就是退出失速的能力,核心还是操纵力矩的问题。至于过失速机动,从飞行上来说,可以理解为只是退出失速的几个复杂方法而已。
钓鱼贴,嗯,举报
矢量两大实用化功能
一个是让飞机能在任何姿态下快速回复到正常飞行
还有一个就是楼主所说的低阻配平
如果说因为飞机没有攻角无限制一类的需求,快速回复到正常飞行还可以放弃一下
低阻配平真的割舍不下的优点,因为只要它需要在超过单一速度高度下飞行,这个特性就会发挥作用,全面改善飞机在各个速度上的升阻特性。
piranha 发表于 2014-3-2 18:25
超机动不是超音速机动
不是超音速机动,那定义是啥子?无语。


超机动的原理与常规机动完全不同,尽管从本质上将矢量推力也是空气动力,但它与常规机动的向心力不同。矢量推力是直接力,通过直接改变机头指向实现改变轨迹的目的。
因此,超机动更加迅速也更加直接。以俯仰轨迹变化为例,矢量喷口下偏,使飞机绕重心形成下俯运动,机头指向就直接发生变化了。正是因为矢量喷口的这种特性,在速度较小的情况下甚至零速度下,飞机可以做几乎无半径的机头指向运动。

有了矢量推力还不是完成超机动充分条件,作为可控的机动飞行,控制飞机的平衡是必要条件。如果机头指向改变使飞机失去了平衡,飞机的动态就会失去控制,而要实现超机动过程中飞机的平衡,就必须具备“飞发一体化”控制技术。所谓“飞发一体化”控制,是通过电传操纵系统,将飞控系统、反馈和发动机矢量喷口实现有机的交联,这种一体化控制是以飞机运动轨迹的控制为目标,通过控制率软件来实现的。由于发动机矢量喷口对飞机姿态控制的权限很大,如何通过舵面的合理驱动来控制飞机的平衡,其软件设计是极为复杂的。而且由于矢量推力不仅具有方向性,还有推力值的变化,
而不同推力值所产生的机头指向运动是不同的,其平衡控制就更为复杂。
高机动性,作战时方便应用
不是超音速机动,那定义是啥子?无语。
通常说的超机动是过失速机动 后来争议 超音速机动纳入 因为超音速机动才是四代机取得巨大优势的重要能力

百臂巨人 发表于 2014-4-12 00:47
矢量两大实用化功能
一个是让飞机能在任何姿态下快速回复到正常飞行
还有一个就是楼主所说的低阻配平


请教一个问题 按ertert的说法矢量只用于低速改善以及俯仰控制速率 那么是否f22只靠主翼尾翼不需要矢量就可以做到超音速巡航和超音速机动并可同时保证低速性能平衡低速下的抬头力矩? 如果是这样 是否可以说j31只要换装ws15无需矢量就可以做到超音速巡航和超音速机动并确保低速性能? 个人认为是错的 。四代机的难就难在高速低速的兼顾 只考虑一项都不难 难的是兼顾。配平和高速升阻比决定高速性能 升力决定低速性能。个人认为ertert的矢量不用于高速的说法是错的。或者说 f22高速靠气动 低速靠矢量? 望解疑。谢谢
百臂巨人 发表于 2014-4-12 00:47
矢量两大实用化功能
一个是让飞机能在任何姿态下快速回复到正常飞行
还有一个就是楼主所说的低阻配平


请教一个问题 按ertert的说法矢量只用于低速改善以及俯仰控制速率 那么是否f22只靠主翼尾翼不需要矢量就可以做到超音速巡航和超音速机动并可同时保证低速性能平衡低速下的抬头力矩? 如果是这样 是否可以说j31只要换装ws15无需矢量就可以做到超音速巡航和超音速机动并确保低速性能? 个人认为是错的 。四代机的难就难在高速低速的兼顾 只考虑一项都不难 难的是兼顾。配平和高速升阻比决定高速性能 升力决定低速性能。个人认为ertert的矢量不用于高速的说法是错的。或者说 f22高速靠气动 低速靠矢量? 望解疑。谢谢

dddd-dh2016 发表于 2014-3-2 17:59
当今世上,还没有任何一个国家敢让有人战机在超音速状态使用矢量喷管。

洗洗睡吧,


出处 依据何在? F22超音速巡航状态下只靠尾翼就能完成俯仰控制和配平?主翼也加上后,不用矢量拿什么来超音速机动?另外 不用矢量 舵面配平产生的高阻力如何处理? 隐身也大受影响,如果气动天生用于超音速状态 亚音速如何平衡抬头力矩? 洗洗歇吧
dddd-dh2016 发表于 2014-3-2 17:59
当今世上,还没有任何一个国家敢让有人战机在超音速状态使用矢量喷管。

洗洗睡吧,


出处 依据何在? F22超音速巡航状态下只靠尾翼就能完成俯仰控制和配平?主翼也加上后,不用矢量拿什么来超音速机动?另外 不用矢量 舵面配平产生的高阻力如何处理? 隐身也大受影响,如果气动天生用于超音速状态 亚音速如何平衡抬头力矩? 洗洗歇吧
矢量喷口。。机动状态下
1 在舵面的作用力不足情况下(高速和低速都有)提供额外的机动力
2在舵效足够的 ...
Yes 完全赞同 高速不用矢量党 可以歇歇了。
矢量两大实用化功能
一个是让飞机能在任何姿态下快速回复到正常飞行
还有一个就是楼主所说的低阻配平

还有一个问题请教一下 有矢量后为啥 f22垂尾还做那么大,是否f22矢量只能上下的原因?谢谢
xkaiser 发表于 2014-4-12 16:03
还有一个问题请教一下 有矢量后为啥 f22垂尾还做那么大,是否f22矢量只能上下的原因?谢谢
能上下也没代替平尾
22垂尾靠前,而且后缘前掠,垂尾虽大其实偏航安定度不怎么高的。
百臂巨人 发表于 2014-4-12 16:34
能上下也没代替平尾
22垂尾靠前,而且后缘前掠,垂尾虽大其实偏航安定度不怎么高的。
应该就是这个原因(机身短也有点关系)。。。而且22超音速飞行时间占比较高,美帝也不敢大意
出处 依据何在? F22超音速巡航状态下只靠尾翼就能完成俯仰控制和配平?主翼也加上后,不用矢量拿什么来超 ...
舵面配平高阻力?有多高?举个例子看看。

ertert 发表于 2014-4-12 23:04
舵面配平高阻力?有多高?举个例子看看。


有多高,数据我的确不知道 但我知道没有矢量的情况下不采用三翼面或鸭翼(三翼面的高阻另说,但至少高低速配平 以及高速机动有解)常规布局要吗高速性能好 要吗低速性能好 但要兼得 非常难 不管发动机够不够强。逻辑上只有一种情况你的说法我认为合理 即常规布局战机气动完全按高速设计 无需矢量 但要兼顾低速性能则靠矢量来平衡抬头力矩。最后只请教一句 是否可以说只要发动机给力 比如ws15可用了 j31是否就可以超音速巡航 超音速机动 不错且低速性能良好了?
ertert 发表于 2014-4-12 23:04
舵面配平高阻力?有多高?举个例子看看。


有多高,数据我的确不知道 但我知道没有矢量的情况下不采用三翼面或鸭翼(三翼面的高阻另说,但至少高低速配平 以及高速机动有解)常规布局要吗高速性能好 要吗低速性能好 但要兼得 非常难 不管发动机够不够强。逻辑上只有一种情况你的说法我认为合理 即常规布局战机气动完全按高速设计 无需矢量 但要兼顾低速性能则靠矢量来平衡抬头力矩。最后只请教一句 是否可以说只要发动机给力 比如ws15可用了 j31是否就可以超音速巡航 超音速机动 不错且低速性能良好了?
有多高,数据我的确不知道 但我知道没有矢量的情况下不采用三翼面或鸭翼(三翼面的高阻另说,但至少高低速 ...
数据不知道,那你怎么就下定结论呢?
常规布局高速、低速不能兼顾的原因呢?
数据不知道,那你怎么就下定结论呢?
常规布局高速、低速不能兼顾的原因呢?
第二句说到关键了
数据不知道,那你怎么就下定结论呢?
常规布局高速、低速不能兼顾的原因呢?
今天太晚了 这个问题改时间详细讨论
第一句虽然没有数据但可以定性讨论 相信你能明白
今天太晚了 这个问题改时间详细讨论
第一句虽然没有数据但可以定性讨论 相信你能明白
怎么定性分析?说来听听。
怎么定性分析?说来听听。
这个问题描述可以简单点 不象第二个问题需要长篇。
我的个人观点
当进入超音速巡航时 俯仰控制和高速下的升阻比至关重要 升力反而相对影响减弱 常规布局在不使用矢量的情况下 配平靠尾翼 如不够还需主翼帮忙 这种情况下舵面翻动后为维持配平力 不在飞行的平面之上 自然阻力增加 同时 舵面为维持配平 占用了超音速机动的舵面控制空间 舵面长时不在平面 隐身也受影响 此时如矢量加入 以上问题均解决。这里只是简单描述 细节就不多说了。另外 常规布局 仅仅靠尾翼维持 困难非常大 即便采用静不稳定这个另找时间详说 可具体结合 20 22分析。同时欢迎tsq指正


平尾干嘛不够?靠空想出来的?
仅靠平尾维持,困难非常大?又是靠空想出来的空话?

平尾干嘛不够?靠空想出来的?
仅靠平尾维持,困难非常大?又是靠空想出来的空话?
平尾干嘛不够?靠空想出来的?
仅靠平尾维持,困难非常大?又是靠空想出来的空话?
你这句说的很对。不过还真不是空话 需从静不稳定说起 只有择时再写了。重点在于高低速兼顾 这个就是四代的特点。弱只考虑高速 当然也不是大问题。
你这句说的很对。不过还真不是空话 需从静不稳定说起 只有择时再写了。重点在于高低速兼顾 这个就是四代 ...
鸭翼怎么很好兼顾高低速呢?
Dream_Angel 发表于 2014-3-3 00:25
矢量喷口。。机动状态下
1 在舵面的作用力不足情况下(高速和低速都有)提供额外的机动力
2在舵效足够的 ...
解释得非常好!赞!
没人考虑矢量喷口配平带来的直接推力损失,和对矢量喷口寿命影响的问题?


普通飞机的飞行迎角是比较小的,在这种状态下飞机的机翼和尾翼都能够产生足够的升力,保证飞机的正常飞行。当飞机攻角逐渐增大,飞机的尾翼将陷入机翼的低能尾流中,造成尾翼失速,飞机进入尾旋而导致坠毁。这个时候,纵然发动机工作正常,也无法使飞机保持平衡停留在空中。
然而当飞机采用了推力矢量之后,发动机喷管上下偏转,产生的推力不再通过飞机的重心,产生了绕飞机重心的俯仰力距,这时推力就发挥了和飞机操纵面一样的作用。由于推力的产生只与发动机有关系,这样就算飞机的迎角超过了失速迎角,推力仍然能够提供力矩使飞机配平,只要机翼还能产生足够大的升力,飞机就能继续在空中飞行了。而且,通过实验还发现推力偏转之后,不仅推力能产生直接的投影升力,还能通过超环量效应令机翼产生诱导升力,使总的升力提高。
装备了推力矢量技术的战斗机由于具有了过失速机动能力,拥有极大的空中优势,美国用装备了推力矢量技术的X-31验证机与F-18做过模拟空战,结果X-31以1:32的战绩遥遥领先于F-18
推力矢量技术的运用提高了飞机的控制效率,使飞机的气动控制面,例如垂尾和立尾可以大大缩小,从而飞机的重量可以减轻。另外,垂尾和立尾形成的角反射器也因此缩小,飞机的隐身性能也得到了改善。
-------转自百度
由此看主要功能还是过失速机动,但f22垂尾那么大,似乎和气动控制面缩小不相符啊

普通飞机的飞行迎角是比较小的,在这种状态下飞机的机翼和尾翼都能够产生足够的升力,保证飞机的正常飞行。当飞机攻角逐渐增大,飞机的尾翼将陷入机翼的低能尾流中,造成尾翼失速,飞机进入尾旋而导致坠毁。这个时候,纵然发动机工作正常,也无法使飞机保持平衡停留在空中。
然而当飞机采用了推力矢量之后,发动机喷管上下偏转,产生的推力不再通过飞机的重心,产生了绕飞机重心的俯仰力距,这时推力就发挥了和飞机操纵面一样的作用。由于推力的产生只与发动机有关系,这样就算飞机的迎角超过了失速迎角,推力仍然能够提供力矩使飞机配平,只要机翼还能产生足够大的升力,飞机就能继续在空中飞行了。而且,通过实验还发现推力偏转之后,不仅推力能产生直接的投影升力,还能通过超环量效应令机翼产生诱导升力,使总的升力提高。
装备了推力矢量技术的战斗机由于具有了过失速机动能力,拥有极大的空中优势,美国用装备了推力矢量技术的X-31验证机与F-18做过模拟空战,结果X-31以1:32的战绩遥遥领先于F-18
推力矢量技术的运用提高了飞机的控制效率,使飞机的气动控制面,例如垂尾和立尾可以大大缩小,从而飞机的重量可以减轻。另外,垂尾和立尾形成的角反射器也因此缩小,飞机的隐身性能也得到了改善。
-------转自百度
由此看主要功能还是过失速机动,但f22垂尾那么大,似乎和气动控制面缩小不相符啊
鸭翼怎么很好兼顾高低速呢?
普通鸭翼设计同样无法很好兼顾高低速
请教一个问题 按ertert的说法矢量只用于低速改善以及俯仰控制速率 那么是否f22只靠主翼尾翼不需要矢量 ...
飞机在高速飞行时釆用指向明确的可转动喷嘴比翼舵合成的运动矢量更直接简洁,或者说用可转动喷嘴指向等同于翼舵的合成矢量。在进行无加边超音速飞行时,因矢量喷嘴动作损失的功率远远小于发动机在此状态下的剩余功率,那些说超音速矢量喷嘴不能用的人,最好完整的思考一下。
普通鸭翼设计同样无法很好兼顾高低速
那你之前的发言到底想说明什么事情?
飞机在高速飞行时釆用指向明确的可转动喷嘴比翼舵合成的运动矢量更直接简洁,或者说用可转动喷嘴指向等同 ...
在进行无加边超音速飞行时,因矢量喷嘴动作损失的功率远远小于发动机在此状态下的剩余功率
---
F22在M1.58超巡时,剩于功率为0,懂吗?
在进行无加边超音速飞行时,因矢量喷嘴动作损失的功率远远小于发动机在此状态下的剩余功率
---
F22在M1.5 ...
请问如果剩余功率为零,如何再加速到M2?我前面表述不准确,在恒速条件下飞机发动机实际输出功率的剩余量必须为零。麻烦你解释一下,发动机在你说的条件下是否在无加力最大功率与实际输出功率的差值。
请问如果剩余功率为零,如何再加速到M2?我前面表述不准确,在恒速条件下飞机发动机实际输出功率的剩余量 ...F22不开加力,最大平飞速度只有M1.58或M1.72两种说法。
到不了M2。