中国造推力矢量发动机横空耀世

填补航空发动机领域短板

通俗的解释，矢量（向量）就是既有方向也有大小的量。一般的航空发动机都是直接向后喷气产生向前的推力，不能做到改变喷气的方向，因此就难以向各个方向提供推力。

而矢量发动机的尾喷管可通过自身偏转把发动机喷流从平行于机身纵轴线引向其它方向，产生矢量方向上的侧向分力，不仅可用于产生直接升力，大幅缩短战斗机的起降滑跑距离，还能不依赖气动舵面提供更直接的控制力矩，从而大幅提高战斗机的机动性能和过失速机动能力。

资料显示，早在今年的9月3日，一张歼-10B推力矢量验证机尾喷管的图片就曾在网络出现。该图片源自公开出版的《兵工科技》杂志，是该机轴对称矢量喷管的首张清晰照。

从图片上看，歼-10B推力矢量验证机除换装带矢量喷管的WS-10B发动机之外，还在后机身上增加了4个安装支座，用于在高难度矢量试飞科目中安装尾旋改出伞，以提高安全系数。为了避免干涉矢量喷管的向上偏转，该机减速伞舱下方的尾椎还被切除了一小块。

图/视觉中国

2017年年底，安装有国产轴对称全向矢量喷管和WS-10B发动机的歼-10B验证机顺利飞上天空。这次珠海航展现身的歼-10推力矢量技术验证机以及其安装的国产WS-10B发动机高调亮相和惊艳表现，都在表明中国在航空发动机领域又完全填补了一块短板，取得了新的里程碑式进步。

对此，歼-10B推力矢量技术验证项目现场总指挥、航空工业副总经理杨伟表示：“实现过失速机动飞行，充分体现了歼-10B推力矢量验证机优异的飞行性能，体现了我们英雄试飞员精湛高超的飞行技术。”

几十年研发“厚积薄发”

众所周知，航空发动机作为飞机的“心脏”，其性能直接决定了飞机的整体性能，没有先进的航空发动机，就没有先进的飞机。而推力矢量技术是一项综合性很强的技术，它包括推力转向喷管技术和飞机机体/推进/控制系统一体化技术。因此推力矢量技术的开发和研究需要尖端的航空科技，反映的是一个国家的综合国力和研发、制造实力。

在本届珠海航展上，除了这架隶属于航空工业的歼-10推力矢量技术验证机高调亮相，在室内展厅，中国推力矢量发动机相关技术细节也一并展示，公开程度前所未有。中国航发集团旗下各个子单位带来了各种先进产品展示，其中对推力矢量发动机相关的控制技术也进行了公开展示。

事实上，中国在上世纪八十年代就开始了研发矢量喷管的工作，到现在可以说技术积累很丰厚，应用已经较为成熟。此次航展上，中国在推力矢量技术方面取得的成果，完全可以用“厚积薄发”来形容。

有报道显示，2003年，航空动力专家、中国工程院的刘大响院士就证实我国自行研制的轴对称矢量喷管已经进行了台架测试，而且运转得非常成功。

在研发路径上，我国在矢量喷管上走得路线既不是俄式简单粗暴的关节式，也不是美式貌似高大上的矩形二元式，而是轴对称全向矢量喷管路线。轴对称矢量喷管不仅保持了传统圆形截面尾喷管重量轻、推力损失小的优点，避免了矩形二元尾喷管的厚重结构和漏气缺陷。还能够向360度任意方向偏转一定角度，不仅能提供俯仰力矩，还能提供偏航力矩，在矢量操纵上更加细腻，当然对飞控的整合能力要求也更高。

由于歼-10B是单发飞机，采用的是轴对称360度偏转的矢量喷管，这对发动机提出了气动、热、载荷、控制等一系列挑战。而歼-10B推力矢量技术验证项目成功实现了航空关键技术的创新突破。

据歼-10B推力矢量技术验证项目总设计师王海峰介绍，“如今大家可以对我们的飞机更加自信，同时也可以对我们的发动机更加自信。”

飞发一体综合设计应用典范

航空工业近日在《官宣：中国矢量机超机动！超激动！》一文中提出：歼-10B推力矢量验证机所展现出的大迎角精准可控飞行，这背后的技术实现是需要采用全新的方法获得在大迎角区域很难测准的迎角、侧滑角等信息，要将矢量喷管与飞机的气动舵面进行深度耦合，进行飞机、发动机综合控制，还要做到在常规迎角、过失速区域等不同特性的区域进行自动切换、无缝连接。

歼-10B推力矢量验证机能有如此惊艳的过失速机动飞行表演，是因其在拥有带推力矢量发动机的同时，还具有优良的大迎角气动性能、良好的进发匹配特性、独特的飞行控制技术，以及试飞环节的高效安全。

业内人士指出，推力矢量发动机有两大技术难点，一是尾喷管的结构和材料设计应用，二是对推力矢量的控制以及和飞控系统的交联问题。

其中，推力矢量发动机的控制问题除了常规的推力大小控制，还多出了推力方向变化对飞机运动姿态的影响；这种影响一旦控制不好会恶化飞行品质，甚至造成失控。

因此，推力矢量控制系统就显得十分重要。对尾喷管的自身运动控制来说，要确保偏转作动机构稳定可靠，不能造成震荡，也不能响应迟缓。对全机飞控系统来说，推力矢量的控制要与气动控制深度交联，各个气动舵面偏转与尾喷管偏转实现完美配合，这样才能充分发挥飞机本身气动设计和推力矢量各自的最大效能，做到1+1＞2，实现各类非常规机动。

据了解，俄罗斯最早在卖给印度的苏-30MKI战斗机上批量应用推力矢量技术，但那时的俄制控制系统技术落后，无法实现推力矢量和飞控的深度交联，因而实际性能大打折扣。

业内人士提出，歼-10B推力矢量技术验证项目成功离不开由航空工业、中国航发、试飞中心等单位组成联合攻关团队，不但是我国推力矢量技术的重大突破，也是中国飞发一体综合设计与应用的典型范例。

装备歼-20令人期待

由于推力矢量技术对于对战机的隐身、减阻、减重都十分有效，所以是世界五代战机必备的关键技术之一。美国的F-22战机正是因为运用了此技术，才有了高机动性与隐身能力。可以说如果没有装备F119发动机，F-22飞机就不能称为第五代战斗机。而F-22过失速机动、短距起降的功能与航空发动机矢量喷管控制密不可分。

相比F-22的机动性和超音速巡航能力，歼-20一直存在着短板和不足，这也是其经常被人认为不是真正的五代战机的主要原因。面对歼-10B的高调，歼-20是否装备了矢量发动机就成为了人们关心的焦点。

在11月6日下午举行的媒体见面会上，当被问到“歼-20未来是否会换装矢量发动机”时，作为歼-20总设计师的杨伟表示，“你的问题是什么时候可以用上，但你怎么知道没有用上呢？”这一句看似没有正面回答的反问句，立即引起了全场的掌声。

有媒体分析，此次参加航展表演的歼-20编号为78230，生产序列号为CB0018，也就是第18架量产的歼-20战机，其是在2017年年初服役的，据此判断，很有可能装备矢量发动机的歼-20应该已经下线，也许正在进行飞行测试！

杨伟在接受采访时还表示，“推力矢量技术是一个通用技术，未来任何一型飞机有所需要，都可以毫不犹豫地进行应用。”由此，我们相信，换装了矢量发动机之后的歼-20将更加令人期待！