主题：【原创】下一代战斗机技术展望（2） DSI的进一步发展 -- TopGun
家园 【原创】下一代战斗机技术展望（2） DSI的进一步发展 TopGun:【原创】下一代战斗机技术展望（1）没有垂尾的战斗机(上)
TopGun:【原创】下一代战斗机技术展望（1）没有垂尾的战斗机(下)
本文系我个人看法，仅供参考。
DSI 进气道因其在宽广速度范围能维持较高进气效率、重量轻、隐身的特点而应用在第五代的中国J-20和美国F-35战斗机上。本文旨在展望DSI在第六代战斗机的可能前景。关于第五代战斗机DSI进气道，请见：TopGun:【原创】从枭龙和J10B的DSI看J20的DSI（3）。
1、 下一代发动机给DSI进气道设计以更大的灵活性
下一代军用发动机很可能是基于ACE技术的发动机。ACE是Adaptive Cycle Engine的缩写，可以翻译为适应性循环发动机。关于这种发动机，请见：TopGun:【原创】变！变！变！之2018的天空中一种叫王牌的力道上。
下图是通用电气公司对下一代ACE发动机的设想图，其两级低压、一级高压风扇在三个涵道的划分和可调节风扇导向叶片/静子叶片外加中间涵道活门的作用下，可以在接近涡轮喷气发动机到较大涵道比涡轮风扇发动机之间进行变化：
外链图片需谨慎，可能会被源头改ACE发动机使得DSI进气道可以有更加宽广的速度适应范围。ACE发动机的一个特点是可以在接近涡轮喷气发动机到较大涵道比涡轮风扇发动机这个巨大的涵道比范围内变化。这个特点有一个辅助的优点，就是对进气道的要求降低，可以容忍较低的进气效率、较大的气流畸变、并有高的喘振裕度。这可以进一步拓宽DSI的速度适应范围。当然，DSI的设计也在进步。新一代的DSI本身就可以进一步拓展其本来就宽广的适应范围，这我将在本文后面的2、3中写出。
为什么我强调DSI而不是F-22的CARET进气道在下一代战斗机的前景呢？因为DSI比CARET的速度适应范围更广、重量更轻、结构更简单。具体的分析我写在了TopGun:【原创】从枭龙和J10B的DSI看J20的DSI（3）。
顺便说一下，ACE发动机还有另外一个额外的好处，就是下一代战斗机可以将固定喷口作为一个选择，而不像第五代战斗机那样必需使用可调节喷口。比如下图中的战斗机模型使用了菱形的喷口。这个喷口很可能是固定的：
外链图片需谨慎，可能会被源头改ACE使战斗机可以用菱形喷口的原因是发动机的可调节涡轮导向叶片与可调节的低压和高压风扇配合，使得排气即使不需要可调节喷口也可以适应从静止到超音速的宽广速度范围。
当然，下一代战斗机的喷口几乎肯定会参与飞机的操纵与控制，从而在推力矢量和喷气引射方面需要利用发动机排气的操纵方式，而这种操纵方式也连带有调节喷口的功能。
2、 DSI可能发展之一：从简单外压缩面发展到复杂外压缩面
DSI的外压缩面如果能抛弃目前的简单表面而使用复杂表面，不但可以进一步提高外压缩效率从而提高DSI的效率，也可以使DSI更灵活地适应飞机的气动外形从而进一步提高飞机的气动性能，更可以进一步提高飞机结构效率从而减轻飞机重量。
目前第五代战斗机的DSI都是基于简单的、单一的外压缩面的DSI。中国J-20的DSI是把机头的倾斜侧面作为对来流预压缩的进气道外压缩面，DSI的鼓包也设置在这个表面上。下面两张J-20图中，可以看出J-20机头倾斜的、单一的外压缩面：
外链图片需谨慎，可能会被源头改
外链图片需谨慎，可能会被源头改同样的，F-35的DSI也是基于简单的单一外压缩面：
外链图片需谨慎，可能会被源头改下一代战斗机的DSI很可能更进一步，是基于复杂的外压缩面。比如下图中波音的下一代舰载有人/无人战斗机，其DSI明显是基于机头一个内凹的曲面而设计的：
外链图片需谨慎，可能会被源头改下图中波音的另外一个设想图也是基于机头一个内凹的曲面：
外链图片需谨慎，可能会被源头改下图中，DSI 由两个外压缩面：机头的倾斜侧面和变条/机翼下表面。DSI的鼓包处于这两个外压缩面的结合处，即飞机的“腋窝”处：
外链图片需谨慎，可能会被源头改有趣的是，当初J-20的真容还未透露时，有很多航空爱好者推测J-20的可能外形。其中有一位推测了“潜龙”J-20，就使用了这种基于复杂外压缩面的DSI，请看下面的两张图：
外链图片需谨慎，可能会被源头改
外链图片需谨慎，可能会被源头改“潜龙”的DSI其实与波音设想的下一代DSI非常接近，把下图中波音的设想倒扣，使机腹成为机背、机背成为机腹，其DSI则与“潜龙”的DSI神似：
外链图片需谨慎，可能会被源头改3、 DSI可能发展之二：鼓包和唇口形状的进一步发展
为了进一步扩展DSI的速度适应范围，DSI鼓包和唇口的设计正在进一步发展之中。瑞典正在研究的第五代战斗机因出现时间晚（大概瞄准在2020年左右），其进气道设计正在考虑一些新的DSI 鼓包/唇口形状，比如新颖的后掠唇口。如下图所示：
外链图片需谨慎，可能会被源头改下图是瑞典第五代战斗机的设想图，其内置武器舱可以携带四枚中距空空导弹和两枚近距格斗导弹；飞机也可以在机翼下携带隐身武器舱：
外链图片需谨慎，可能会被源头改后掠唇口其实在波音X-32上就出现了。虽然X-32是颌下进气，不是DSI，但是其设计原理与DSI类似。
下图是早期的X-32，使用了传统的前掠唇口：
外链图片需谨慎，可能会被源头改下图是后期的X-32，使用了后掠唇口：
外链图片需谨慎，可能会被源头改本文小结：
1、 下一代发动机强大的适应能力使下一代战斗机很可能使用简单的固定进气道。而DSI因其宽广的适应范围、轻的重量、简单的结构而成为下一代战斗机进气道的热门侯选；
2、 下一代DSI很可能采用复杂的外压缩面从而进一步提高进气效率、减轻重量、并使飞机获得更好的气动外形；
3、 下一大DSI很可能采用更新颖的鼓包/唇口形状以进一步扩展其本来已经宽广的速度适应范围。
本帖一共被 4 帖 引用 (帖内工具实现)家园 DSI的鼓包形状和大小是固定的还是可以调整的？ 多谢
家园 我的看法不一定对，供参考： 1，现有的DSI，其鼓包都是固定的；
2，随着发动机技术的进步，对可调节进气道的需要也降低。下一代飞机如果使用ACE适应性循环发动机技术，采用固定进气道的可能性大；
3，技术的进步应该使未来的DSI有可能有调节鼓包的能力。比如MORPHING WINGS变形机翼技术上的弹性蒙皮就可以用在可调节的鼓包上。当然，我再次强调：发动机技术的进步使可调节进气道的必要性降低。
关于变形翼，下一代轰炸机有许多设想，其中之一是下图那样是采用弹性蒙皮MORPHING WINGS的下一代轰炸/攻击机：
外链图片需谨慎，可能会被源头改家园 我发现我对于战斗机前沿比较陌生。 我发现我对于战斗机前沿比较陌生。⊙﹏⊙b汗
所谓的弹性蒙皮是指可以在一定范围里“形变”的机体材料吗？这种形变是“自适应”的还是预期规划好了“形变”的情况的？
家园 有传说J-20上用的是可调。我觉得匪夷所思。 有传说J-20上用的是可调。我觉得匪夷所思。既不可能也无必要，要调也该是调唇口。
家园 这是不可能的 鼓包不可调的！调了就失去意义了。
- 复 这是不可能的
家园 据传是罩动奶不动，而非奶动罩不动 家园 两个非DSI先例、高山设想、我的评价、另外一种“罩动”： 1、两个非DSI先例
先例一，米格的E-152。进气道唇口在亚音速时前移，在超音速时后移。请见下面三图：
外链图片需谨慎，可能会被源头改
外链图片需谨慎，可能会被源头改
外链图片需谨慎，可能会被源头改先例二，台风。进气道下唇口可以上下偏转。下面两图是起飞时下唇口大幅度下偏的样子：
外链图片需谨慎，可能会被源头改
外链图片需谨慎，可能会被源头改2、高山设想。高山设想的J-20唇口调节是类似米格E-152那样，在低速时一个三角形整流板从J-20的进气道主唇口伸出来；在高速时缩回去：
外链图片需谨慎，可能会被源头改
外链图片需谨慎，可能会被源头改3、我的评价：高山的设想在技术和原理上可行。但是成都在气动上的功力显然使高山的这个天才设想在J-20上没有用武之地，因为J-20的DSI仅仅凭借固定的形状，就有足够宽广的速度适应范围，这个范围甚至比F-22的CARET还大，详细请见TopGun:【原创】从枭龙和J10B的DSI看J20的DSI（3）。
4、另外一种“罩动”。DSI的形状使不同于高山DSI调节的另外一种“罩动”成为可能。这个方式类似于台风的可偏转唇口。比如下图中波音设想的下一代有人/无人舰载战斗机的三角形DSI唇口，在技术上可以做到上下偏转。当然，我再次强调，下一代战斗机的DSI很可能是固定的、不可调的，一是因为下一代发动机适应性的提高，二是因为下一代DSI技术的提高使固定DSI足以满足要求：
外链图片需谨慎，可能会被源头改类似的，“潜龙”J-20的三角形DSI唇口也可以这样调节：
外链图片需谨慎，可能会被源头改家园 大赞 回复如此认真，狠狠地花~
家园 顶技术贴！ 顶技术贴！
一般来说，我对于导弹弹头的矢量发动机姿态控制印象深刻。
看上去那是非常“自由”的一种控制方式。小发动机进行姿态控制是否可以运用在一个飞机上，比如大的战略轰炸机或者重型战斗机？
不过，这种控制也许对于有人机来说，超出了人的身体极限。
- 复 顶技术贴！
家园 感谢顶贴，关于小发动机机头控制： 我目前看到的资料是战斗机利用发动机压气机引气从机头喷出以控制姿态，而且这是与其他操纵面配合使用。
这里的发动机就是推进飞机飞行的发动机。
这种控制方式应该主要用在战斗机上（包括从轻型到重型），轰炸机应该用不上。原因是这种控制方式在极端的机动中（比如大过载、过失速）非常有效，但在常规的机动中因气动控制面的存在而意义不大。
专门使用小发动机在机头喷气的方式大概不会在战斗机上使用，原因是：
如果机头喷气用专门的小涡轮喷气或涡轮风扇发动机发动机，就需要专门为小发动机开进气口。可是这个进气口在不需要这种姿态控制时又是个额外增加阻力的累赘。而且小涡轮喷气/风扇发动机无法在一瞬间启动。
如果象导弹那样使用火箭发动机，其使用次数非常有限。这对于导弹可以接受，因为导弹仅仅需要使用头部的火箭发动机几次；但这对飞机就不可接受。
家园 也就是说从发动机参与配平更进一步....... 也就是说从发动机参与配平更进一步.......直接依靠发动机进行配平与控制姿态？
这个对比气动配平有什么效率上的优势吗？
发动机参与气动，有利于气动形态上进行隐身设计，但是发动机做功配平会不会影响航程与使得全寿命成本过高？
现代作战飞机在气动上已经木有多少潜力了吧。
未来方向其一是天空机的方向，其一是无人机的方向，这两者可能比较值得说说。
个人非常支持天空机是未来真正的空军方向，无人机相比可能相对不具备战略前瞻性与战略决定性。
家园 回答： 也就是说从发动机参与配平更进一步.......直接依靠发动机进行配平与控制姿态？是发动机与气动控制面一起控制与操纵飞机。
这个对比气动配平有什么效率上的优势吗？比单纯气动配平与操纵的最明显优势，是在诸如低速、大过载、过失速这些气动控制面效率很低时，发动机的推力矢量、引射控制、压气机引气可以明显发挥作用。另外一个发动机参与操控的优势是超音速巡航。
发动机参与气动，有利于气动形态上进行隐身设计，但是发动机做功配平会不会影响航程与使得全寿命成本过高？关于配平，现代作战飞机基本是静不定的。即使在超音速巡航，F-22使用推力矢量而不是平尾配平，因为平尾配平会有额外阻力并使整个飞机迎角增加从而进一步增加阻力导致整个飞机升阻比下降。
关于发动机寿命与成本，发动机技术的不断进步保证了发动机可以实现更多的功能。比如上述F-22的超音速巡航，发动机就必须参与配平。
现代作战飞机在气动上已经木有多少潜力了吧。潜力太大了。
未来方向其一是天空机的方向，其一是无人机的方向，这两者可能比较值得说说。个人非常支持天空机是未来真正的空军方向，无人机相比可能相对不具备战略前瞻性与战略决定性。
我本来想在后续文章中讨论空天飞机的。我认为下一代战斗机成为空天飞机为时尚早，因为相应技术还不够成熟。
空天飞机首先应该用在轰炸和攻击上。
但是下一代战斗机中可能是有人与无人战斗机共存。
