从四代的进气道说起

四代首飞了，我太高兴了，这几天每天都到西西河里看各位大牛的文章，也去超大等军坛看，从各方面了解咱们的四代。其实我也是满肚子话想说，可是最近我实在太懒了，不愿意动脑子仔细想。不动脑子仔细想，自然就写不出有营养的帖子，只能吸收各位大牛的营养。这首飞过了已经好几天，我终于下定决心，把自己知道的那点玩意拿出来供大家一看，您要是看着好，砸个花摔个宝咱接着；您要是看着不好，投个草拍个砖咱受着，反正，有四代在俺心中顶着，俺高兴。
说四代，道四代，实在是千言万语都讲不请啊，战略形势、经济形势、战术用途啥的可讲的太多了，有机会咱慢慢说。今天俺先讲讲四代的进气道，然后再大范围引申，顺便讲讲空天飞机，这是俺欠人家浣花岛主的。
四代的进气道，大家都知道，DSI啊！没错，据晨大估测，应该是可调唇口的DSI进气道。现在我们就从四代的DSI进气道说起。四代的DSI进气道和F35以及枭龙04的进气道很相像，当然尺寸要大的多了，即有一个很大的鼓包，鼓包后是一个前掠的进气道唇口。我们首先说一下这个鼓包，这个鼓包也被称为BUMP鼓包，它的来历其实和空天飞机或者说次轨飞行器有着很大的关系。
再说鼓包之前，我们先明确一个概念：乘波体。乘波体时与升力体相对应的之中飞行器气动结构。升力体就是我们熟悉的各种飞机的的气动结构，它所遵从的定律就是著名的伯努利定律，所有升力体飞行器都是利用上表面的气流速度高于下表面气流速度，从而利用下表面的压力高于表面飞起来的。而升力体在高空稀薄大气中就不再使用，这就提出了乘波体的概念。所谓乘波体，简单说就是利用激波后的气体压力远大于自由流的气体压力，飞行器将激波控制在下型面，从而利用激波后的压力产生升力。这样说是一种简单说法，实际上并不准确，实际的情况我们在后面谈空天飞机时再详细说。
BUMP鼓包的名字就叫三维乘波曲面，它是研究乘波体的一个副产品。我们先说说这个曲面的由来：
有一个圆锥激波，当用一个平行于圆锥激波轴的平面去接近激波时，激波阵面与平面相交，就产生了一个曲线，这个曲线叫做前缘线。见下图：

前缘线如果是一条实物线，那么流经前缘线的激波流场的流线就会发生改变，形成一个曲面，下图是曲面的正视图。

再来一个顶视图：

从激波流场角度来说，这个曲面也属于激波阵面，也是等熵曲面。根据激波流场的特性，这个曲面也具有横向与法相压力梯度。这个曲面被发现主要是在研究圆锥激波乘波体时发现的，但是的主要目的是将这个曲面作为乘波体的下型面，将自由流面作为乘波体的上型面，乘波体飞行器的边缘作为前缘线，这样就可以用飞行器和激波流场将激波后的压缩空气控制在飞行器之下，不会上翻到上型面，这样飞行器就可以乘波而来（这是我在超大和美言的ID）了。
应该说F35的设计团队的确具有良好的创新精神，他们从乘波体研究中发现了这个曲面的性质，将其应用到了飞机进气道设计上。由于在该曲面的激波流场具有横向压力梯度，那么在激波流场形成该曲面形状时，就可以将附面层向两侧推开，减少附面层进如进气道，这样就可以不需要在进气道内设置附面层隔道了，大大减轻进气道结构重量。而要实现这个设计，就必须要机体与进气道一体化设计，利用机头尖锥产生圆锥激波，利用前机身形成前缘线，在鼓包处形成与之曲面一致的激波流场，在上下或左右机体上形成附面层排出通道。由于鼓包只能与特定速度条件下的激波流场吻合，因此这种进气道的适应速度范围有限，为此F35（也包括我们的四代和枭龙）设定了两个激波流场，一个是前面讲的机头圆锥激波流场，另一个就是鼓包自己在前面形成一个尖锥，由这个尖锥形成激波流场，这个激波流场的前缘线就是鼓包本身。这样飞机就可以使用较大的速度范围了。

说完了鼓包，就要说一下进气道了，鼓包起到了推开附面层的功效，但是却不能起到对空气进行减速压缩的功效，这就需要进气道唇口来发挥作用了。一般超音速进气道的压缩作用都是通过在唇口产生激波来对空气进行压缩。那么现在就有一个问题，首先压缩空气的激波不能干扰鼓包上的激波流场，其次压缩面的激波层次越多，压缩效果越好。因此就出现了F35、四代、枭龙的进气道唇口前掠的现象，利用前掠的唇口产生激波来压缩来流，其中F35和枭龙都是普通的平直前掠，而四代的唇口由于和机身一样内倾，并且向后倾斜，就形成了加莱特进气道，压缩效果跟好。加莱特进气道的原理也是一种乘波体原理，等后面讲空天飞机的时候再详细说。
四代的这种进气道优点是结构简单，质量轻，压缩性好。缺点就是使用速度范围小，所以大家才关系四代的进气道到底可不可调。我们首先来分析几个问题：
第一：四代的进气道到底需不需要可调？
第二：像四代这种DSI+加莱特进气道能不能调？可调的话调什么？
解答了这些问题就可以知道四代的进气道会是什么样。
第一个问题，四代的进气道需不需要可调？四代的作战任务是国土防空、争夺战区制空权、远程突袭，因此四代必须具备隐形、超音速巡航、超机动性、超战场感知及网络战能力。那么影响可调进气道的主要因素是超音速巡航和超机动性。超巡和超机动性大家都知道，我就不多说了。超巡所要求的速度范围目前我们还不知道，假如也和F22一样，是1.6M的话，那么只要四代的进气道设计和1.6M匹配就可以，似乎不用可调。超机动来说，范围就大了，除了亚、跨音速的常规机动和过失速机动外，还应包括超音速机动，这样一来，四代的速度范围就大了，可能会超过2M，这样就需要四代的进气道可调，否则就得像F22那样拥有蛮力的发动机，就那样也只能在很短时间做高速飞行。因此，为了充分发挥气动能力，四代需要可调进气道。
第二个问题，四代的进气道可不可调？可调在哪？要回答这个问题，我们首先思考像F15，苏27这样典型的二元多波系可调进气道是怎么调的。这类进气道的可调重点是两个：
1、        通过调节进气道唇口和唇口内的调节板，形成多道激波对来流压缩，保证要点：激波位置合适，不要让激波交叉产生的滑流层进入进气道；压缩效果好，保证最佳的总压恢复系数。
2、        调节斜板，减小或增大进气道入口截面积。因为在超音速条件下，来流速度快，为了避免进气的质量流量超过发动机的最大空气质量流量，必须减小进气道的入口截面积。
那么四代需要调节进气道的是不是也是这些呢？我们推测：
1、        为适应不同速度的激波流场，BUMP鼓包的曲面需要调节；
2、        为适应不同速度，需要调节唇口来形成激波对来流进行压缩；
3、        为适应不同速度，进气道的入口截面积需要调节。
现在来一一回答：
1、        鼓包曲面可调？这个难度确实太大了，大家看了那么多四代的高清图片都知道，这个真没有。
2、        调节唇口，这个相对来说难度确实不太大，只要唇口内有一个可伸缩的激波板，根据速度伸缩，的确可以调节激波位置，既可以有效压缩来流，又不干扰鼓包的流场。这个可以有。
3、        调节入口截面积，这个相对难度就更小一些，只要唇口里有可调斜板就可以做到，只要做到避免正面入射雷达波的镜面反射就可以。这个可以有。
说了这么多废话，大家也都知道了，四代应该有，可能有，也一定有进气道可调装置。有人就会问了，那F22为什么就不可调也一样很强呢？这么多天地面滑跑怎么就没看见进气道里有东西在动呢？首先说F22，F22和丝带一样都是巨大的加莱特进气道，F22是不可调的，面对上面的两个问题回答的又简单又直接：
1、        加莱特进气道只有一道激波压缩，即使随着速度增加这道激波进入了进气道，也不会有其他激波与之干扰形成滑流层。
2、        F22的进气道巨大，进气量充足，如果速度快了进气的质量流量超过了F119的最大空气质量流量，那就从旁边开放气门把多余的空气放掉。这样虽然损失了压缩的能量，但是有F119这样有蛮力的发动机，损失这点能量不算什么。
说完了进气道，咱们再说说丝带的发动机，这些天大家最大疑虑就是发动机，有说是AL31的，有说是太行的，太行改的，谁都说服不了谁。大家都知道我国的发动机过去是软肋，现在的进展大家也都不知道。前两天我回了一个帖子，说我们现在不知道白菊和黑菊到底哪个是AL31哪个是太行改，我简单分析了一下，如果为了保险采用AL31没问题，但是有必要换AL31的尾喷口吗？尾喷口和发动机、发动机控制器是严格匹配的，尤其是这种带加力燃烧室的尾喷口，不能随便换，CF有必要换尾喷口吗？白菊明显比AL31的尾喷口短，这在收敛状态问题不是很大，但是在扩展状态就可能出现喷气加速不足等现象。说白菊是TH也不是很正确，因为太行的尾喷口比较短，且外喷口收敛很小，主要靠喷口内收敛。TH的尾喷口的节片是宽节紧密排列的，和视频中的尾喷口不一样。视频中的尾喷口与AL31不同，与TH也不同，比AL31短，节片排列比太行疏松，可以肯定不是AL31，也不是TH。咱们再根据起飞过程中没有开加力而实现短距起飞的现象看，首先四代因为具有良好的气动性能，具备短距起飞能力不足为奇。其次，可以认为飞机的发动机很给力，在军推状态即可达到很大的推力。AL31和太行的非加力最大推力大约是9吨左右，而四代首飞肯定是轻载起飞，但是考虑到四代巨大的机体，起飞重量不会小于20吨，那么两台AL31或太行的推力也才18吨左右。看视频中四代的地面滑跑加速很快，可以确定发动机推力绝对不弱，那么可以认定四代首飞采用的发动机一定是比AL31或太行更大的发动机。
其实我们根据进气道唇口就可以猜测出，四代的设计发动机一定是比AL31或太行要大的。四代的进气道口根据目测，约2米高，宽约1米，而苏27的进气道口高约1米，宽约0.8米。考虑到在亚音速最大进气等效面积基本等于进气道口面积，二是在亚音速条件下苏27的进气道斜板不动，四代的DSI鼓包在亚音速时不作为激波流场，可以不考虑苏27进气道内的斜板面积和丝带的DSI鼓包的面积。那么四代的在亚音速时的进气等效面积是2平方米，苏27是0.8平方米，这还是没有考虑四代的进气道内是没有附面层隔道，而苏27进气道内是有很大的附面层隔道的。四代比苏27进气量大一倍还多。一般发动机增加推力只有三条路可走：一增加进气量，这是增加做功物质总量；二是增加做功温度，主要是提高涡轮前温度；三是增加做功时间，就是平常所说的加力燃烧，或增加压气机、风扇级数。那么我们就看出一个问题，既然四代在设计时的进气量就远大于AL31，那就是说四代所需要的推力是要大于AL31所能提供的推力的。根据昨天四代的良好表现，我们可以推测，这发动机不是AL31也是不是太行，是一种很给力的发动机。也许就是传说中的WS15，这个我们都不知道，希望是吧。四代首飞了，我太高兴了，这几天每天都到西西河里看各位大牛的文章，也去超大等军坛看，从各方面了解咱们的四代。其实我也是满肚子话想说，可是最近我实在太懒了，不愿意动脑子仔细想。不动脑子仔细想，自然就写不出有营养的帖子，只能吸收各位大牛的营养。这首飞过了已经好几天，我终于下定决心，把自己知道的那点玩意拿出来供大家一看，您要是看着好，砸个花摔个宝咱接着；您要是看着不好，投个草拍个砖咱受着，反正，有四代在俺心中顶着，俺高兴。
说四代，道四代，实在是千言万语都讲不请啊，战略形势、经济形势、战术用途啥的可讲的太多了，有机会咱慢慢说。今天俺先讲讲四代的进气道，然后再大范围引申，顺便讲讲空天飞机，这是俺欠人家浣花岛主的。
四代的进气道，大家都知道，DSI啊！没错，据晨大估测，应该是可调唇口的DSI进气道。现在我们就从四代的DSI进气道说起。四代的DSI进气道和F35以及枭龙04的进气道很相像，当然尺寸要大的多了，即有一个很大的鼓包，鼓包后是一个前掠的进气道唇口。我们首先说一下这个鼓包，这个鼓包也被称为BUMP鼓包，它的来历其实和空天飞机或者说次轨飞行器有着很大的关系。
再说鼓包之前，我们先明确一个概念：乘波体。乘波体时与升力体相对应的之中飞行器气动结构。升力体就是我们熟悉的各种飞机的的气动结构，它所遵从的定律就是著名的伯努利定律，所有升力体飞行器都是利用上表面的气流速度高于下表面气流速度，从而利用下表面的压力高于表面飞起来的。而升力体在高空稀薄大气中就不再使用，这就提出了乘波体的概念。所谓乘波体，简单说就是利用激波后的气体压力远大于自由流的气体压力，飞行器将激波控制在下型面，从而利用激波后的压力产生升力。这样说是一种简单说法，实际上并不准确，实际的情况我们在后面谈空天飞机时再详细说。
BUMP鼓包的名字就叫三维乘波曲面，它是研究乘波体的一个副产品。我们先说说这个曲面的由来：
有一个圆锥激波，当用一个平行于圆锥激波轴的平面去接近激波时，激波阵面与平面相交，就产生了一个曲线，这个曲线叫做前缘线。见下图：

前缘线如果是一条实物线，那么流经前缘线的激波流场的流线就会发生改变，形成一个曲面，下图是曲面的正视图。

再来一个顶视图：

从激波流场角度来说，这个曲面也属于激波阵面，也是等熵曲面。根据激波流场的特性，这个曲面也具有横向与法相压力梯度。这个曲面被发现主要是在研究圆锥激波乘波体时发现的，但是的主要目的是将这个曲面作为乘波体的下型面，将自由流面作为乘波体的上型面，乘波体飞行器的边缘作为前缘线，这样就可以用飞行器和激波流场将激波后的压缩空气控制在飞行器之下，不会上翻到上型面，这样飞行器就可以乘波而来（这是我在超大和美言的ID）了。
应该说F35的设计团队的确具有良好的创新精神，他们从乘波体研究中发现了这个曲面的性质，将其应用到了飞机进气道设计上。由于在该曲面的激波流场具有横向压力梯度，那么在激波流场形成该曲面形状时，就可以将附面层向两侧推开，减少附面层进如进气道，这样就可以不需要在进气道内设置附面层隔道了，大大减轻进气道结构重量。而要实现这个设计，就必须要机体与进气道一体化设计，利用机头尖锥产生圆锥激波，利用前机身形成前缘线，在鼓包处形成与之曲面一致的激波流场，在上下或左右机体上形成附面层排出通道。由于鼓包只能与特定速度条件下的激波流场吻合，因此这种进气道的适应速度范围有限，为此F35（也包括我们的四代和枭龙）设定了两个激波流场，一个是前面讲的机头圆锥激波流场，另一个就是鼓包自己在前面形成一个尖锥，由这个尖锥形成激波流场，这个激波流场的前缘线就是鼓包本身。这样飞机就可以使用较大的速度范围了。

说完了鼓包，就要说一下进气道了，鼓包起到了推开附面层的功效，但是却不能起到对空气进行减速压缩的功效，这就需要进气道唇口来发挥作用了。一般超音速进气道的压缩作用都是通过在唇口产生激波来对空气进行压缩。那么现在就有一个问题，首先压缩空气的激波不能干扰鼓包上的激波流场，其次压缩面的激波层次越多，压缩效果越好。因此就出现了F35、四代、枭龙的进气道唇口前掠的现象，利用前掠的唇口产生激波来压缩来流，其中F35和枭龙都是普通的平直前掠，而四代的唇口由于和机身一样内倾，并且向后倾斜，就形成了加莱特进气道，压缩效果跟好。加莱特进气道的原理也是一种乘波体原理，等后面讲空天飞机的时候再详细说。
四代的这种进气道优点是结构简单，质量轻，压缩性好。缺点就是使用速度范围小，所以大家才关系四代的进气道到底可不可调。我们首先来分析几个问题：
第一：四代的进气道到底需不需要可调？
第二：像四代这种DSI+加莱特进气道能不能调？可调的话调什么？
解答了这些问题就可以知道四代的进气道会是什么样。
第一个问题，四代的进气道需不需要可调？四代的作战任务是国土防空、争夺战区制空权、远程突袭，因此四代必须具备隐形、超音速巡航、超机动性、超战场感知及网络战能力。那么影响可调进气道的主要因素是超音速巡航和超机动性。超巡和超机动性大家都知道，我就不多说了。超巡所要求的速度范围目前我们还不知道，假如也和F22一样，是1.6M的话，那么只要四代的进气道设计和1.6M匹配就可以，似乎不用可调。超机动来说，范围就大了，除了亚、跨音速的常规机动和过失速机动外，还应包括超音速机动，这样一来，四代的速度范围就大了，可能会超过2M，这样就需要四代的进气道可调，否则就得像F22那样拥有蛮力的发动机，就那样也只能在很短时间做高速飞行。因此，为了充分发挥气动能力，四代需要可调进气道。
第二个问题，四代的进气道可不可调？可调在哪？要回答这个问题，我们首先思考像F15，苏27这样典型的二元多波系可调进气道是怎么调的。这类进气道的可调重点是两个：
1、        通过调节进气道唇口和唇口内的调节板，形成多道激波对来流压缩，保证要点：激波位置合适，不要让激波交叉产生的滑流层进入进气道；压缩效果好，保证最佳的总压恢复系数。
2、        调节斜板，减小或增大进气道入口截面积。因为在超音速条件下，来流速度快，为了避免进气的质量流量超过发动机的最大空气质量流量，必须减小进气道的入口截面积。
那么四代需要调节进气道的是不是也是这些呢？我们推测：
1、        为适应不同速度的激波流场，BUMP鼓包的曲面需要调节；
2、        为适应不同速度，需要调节唇口来形成激波对来流进行压缩；
3、        为适应不同速度，进气道的入口截面积需要调节。
现在来一一回答：
1、        鼓包曲面可调？这个难度确实太大了，大家看了那么多四代的高清图片都知道，这个真没有。
2、        调节唇口，这个相对来说难度确实不太大，只要唇口内有一个可伸缩的激波板，根据速度伸缩，的确可以调节激波位置，既可以有效压缩来流，又不干扰鼓包的流场。这个可以有。
3、        调节入口截面积，这个相对难度就更小一些，只要唇口里有可调斜板就可以做到，只要做到避免正面入射雷达波的镜面反射就可以。这个可以有。
说了这么多废话，大家也都知道了，四代应该有，可能有，也一定有进气道可调装置。有人就会问了，那F22为什么就不可调也一样很强呢？这么多天地面滑跑怎么就没看见进气道里有东西在动呢？首先说F22，F22和丝带一样都是巨大的加莱特进气道，F22是不可调的，面对上面的两个问题回答的又简单又直接：
1、        加莱特进气道只有一道激波压缩，即使随着速度增加这道激波进入了进气道，也不会有其他激波与之干扰形成滑流层。
2、        F22的进气道巨大，进气量充足，如果速度快了进气的质量流量超过了F119的最大空气质量流量，那就从旁边开放气门把多余的空气放掉。这样虽然损失了压缩的能量，但是有F119这样有蛮力的发动机，损失这点能量不算什么。
说完了进气道，咱们再说说丝带的发动机，这些天大家最大疑虑就是发动机，有说是AL31的，有说是太行的，太行改的，谁都说服不了谁。大家都知道我国的发动机过去是软肋，现在的进展大家也都不知道。前两天我回了一个帖子，说我们现在不知道白菊和黑菊到底哪个是AL31哪个是太行改，我简单分析了一下，如果为了保险采用AL31没问题，但是有必要换AL31的尾喷口吗？尾喷口和发动机、发动机控制器是严格匹配的，尤其是这种带加力燃烧室的尾喷口，不能随便换，CF有必要换尾喷口吗？白菊明显比AL31的尾喷口短，这在收敛状态问题不是很大，但是在扩展状态就可能出现喷气加速不足等现象。说白菊是TH也不是很正确，因为太行的尾喷口比较短，且外喷口收敛很小，主要靠喷口内收敛。TH的尾喷口的节片是宽节紧密排列的，和视频中的尾喷口不一样。视频中的尾喷口与AL31不同，与TH也不同，比AL31短，节片排列比太行疏松，可以肯定不是AL31，也不是TH。咱们再根据起飞过程中没有开加力而实现短距起飞的现象看，首先四代因为具有良好的气动性能，具备短距起飞能力不足为奇。其次，可以认为飞机的发动机很给力，在军推状态即可达到很大的推力。AL31和太行的非加力最大推力大约是9吨左右，而四代首飞肯定是轻载起飞，但是考虑到四代巨大的机体，起飞重量不会小于20吨，那么两台AL31或太行的推力也才18吨左右。看视频中四代的地面滑跑加速很快，可以确定发动机推力绝对不弱，那么可以认定四代首飞采用的发动机一定是比AL31或太行更大的发动机。
其实我们根据进气道唇口就可以猜测出，四代的设计发动机一定是比AL31或太行要大的。四代的进气道口根据目测，约2米高，宽约1米，而苏27的进气道口高约1米，宽约0.8米。考虑到在亚音速最大进气等效面积基本等于进气道口面积，二是在亚音速条件下苏27的进气道斜板不动，四代的DSI鼓包在亚音速时不作为激波流场，可以不考虑苏27进气道内的斜板面积和丝带的DSI鼓包的面积。那么四代的在亚音速时的进气等效面积是2平方米，苏27是0.8平方米，这还是没有考虑四代的进气道内是没有附面层隔道，而苏27进气道内是有很大的附面层隔道的。四代比苏27进气量大一倍还多。一般发动机增加推力只有三条路可走：一增加进气量，这是增加做功物质总量；二是增加做功温度，主要是提高涡轮前温度；三是增加做功时间，就是平常所说的加力燃烧，或增加压气机、风扇级数。那么我们就看出一个问题，既然四代在设计时的进气量就远大于AL31，那就是说四代所需要的推力是要大于AL31所能提供的推力的。根据昨天四代的良好表现，我们可以推测，这发动机不是AL31也是不是太行，是一种很给力的发动机。也许就是传说中的WS15，这个我们都不知道，希望是吧。