进入21世纪,战斗机的设计迎来了巨大的变革,尤其是在进气道的创新上,DSI(无隔道进气道)的出现,成为了许多第四代半和第五代战机的首选技术。而在这些战机中,中美两国分别推出的歼-35与F-35尤为典型。虽然它们的DSI进气道外观相似,但其中的设计差异和技术选择,却揭示了两国在航空工程上的不同理念与取舍。 要理解这两款战机在进气道上的区别,首先需要弄清楚DSI进气道到底是个什么东西。简而言之,DSI进气道就是一种取消了传统设计中复杂结构的无隔道进气道。与传统的进气道相比,DSI进气道通过去除那些专门用来分离机身表面慢速空气层(附面层)的装置,使得进气道能够与机身更好地融合在一起。这种设计不仅避免了影响飞机隐身性能的潜在问题,还能减轻进气道的结构重量,同时提高空气收集的效率,这正符合五代机对隐身性与高效性能的需求。因此,歼-35、歼-20与F-35等战机都选择了这种创新设计。
DSI进气道的核心部件就是那个被称为鼓包的进气口,它的功能相当于空气压缩机,不仅能够提前将进入发动机的空气压缩,还能有效排除机身表面的慢流速空气层,为发动机提供更加稳定的气流。而歼-35与F-35在鼓包的设计上却走了两条完全不同的路线,体现了各自设计团队的独特思路。 歼-35采用了等熵鼓包设计,这种设计理念基于等熵压缩原理,简单来说,就是让气流顺畅地流过光滑的曲面,不会产生混乱的乱流。歼-35的鼓包外形相对低矮,凸起程度较小,这不仅能够在不同飞行速度下保持气流的稳定性,还能减少气流脱离机身时的动力浪费。更重要的是,低矮的鼓包形状有助于减小雷达波的反射,提升隐身性能。而F-35则采用了双锥形的鼓包设计,其结构较为复杂,两个大鼓包配合中央略微下陷的形态,且鼓包与进气道的连接处几乎没有过渡。这种设计能够完成基本的气流压缩功能,但由于鼓包的凸起较大,且曲面过渡不够平滑,导致其在侧面雷达波照射下产生较大的散射信号,从而影响隐身效果。 如果鼓包是空气压缩机,那么进气道的唇口就相当于气流引导口,它的设计直接影响气流进入发动机的顺畅程度与稳定性。歼-35在唇口设计上采用了二级斜切唇口技术,这意味着唇口有两个不同角度的斜切面,其中包括外唇口、内唇口和唇口前缘线。具体来说,当飞机以超音速飞行时,鼓包会形成一个锥形冲击波,歼-35的第一级斜切唇口与冲击波的角度精确对接,能够有效锁住高压气流,防止其泄漏。靠近机身一侧的第二级斜切唇口,则通过加大倾斜角度至45度,形成一个高效的泄流通道,将机身表面的低能流附面层排除,避免这些空气进入发动机影响气流效率。 更为精细的设计体现在歼-35的唇口前缘与机身连接的地方,采用了变厚度设计。唇口两侧最厚,逐渐过渡至机身,这种设计能够帮助气流更好地贴合机身表面,减少飞行中的阻力,就像穿紧身衣比宽松衣服更省力一样。而F-35的唇口则采用了传统的一级斜切唇口,只有一个45度的倾斜角度,这使得F-35必须依赖单一角度来完成气流引导与慢流速空气层排出任务,难以做到精确控制。此外,F-35的唇口厚度分布均匀,没有变化,在气流附着与阻力控制上表现较歼-35逊色。 从隐身性能的角度看,歼-35的DSI进气道设计在雷达隐身方面也占据了明显优势。其等熵鼓包设计通过精确的曲率控制,大幅降低了雷达波反射峰值,同时,二级斜切唇口的双斜切设计,在低频雷达波水平照射下,能有效减少雷达散射截面积(RCS)。此外,歼-35的DSI进气道上、下唇缘严格保持平行原则,唇口前缘与主翼、平尾前缘平行,蒙皮接缝处则采用锯齿化处理,这一细节设计让雷达波的爬行波被主翼的大回波所遮蔽,进一步提升了隐身性。相对而言,F-35的双锥鼓包设计和一级斜切唇口的结构,使其在侧面隐身效果上稍显逊色,尤其是其腹部的多个曲面鼓包,反而增加了雷达波的曲面散射峰值。在气动效率方面,歼-35的等熵鼓包设计提升了进气道的总压恢复系数,使得其在超音速巡航时,仍能保持稳定的气流供应效率。风洞试验数据显示,在马赫数1.8的超音速状态下,歼-35的总压恢复系数明显高于F-35,意味着其超音速巡航速度可以更高,更具优势。这样,歼-35不仅能够更快速地达到发射阵位,还能在完成超视距打击后迅速撤离。 F-35则因为双锥鼓包的设计,在非设计马赫数下容易出现激波-边界层干扰加剧的问题,从而限制了其超音速飞行性能。总的来说,歼-35与F-35在DSI进气道设计上的差异,体现了两国在流体力学与隐身技术上的深厚积累与不同取向。随着现代空战的需求向全频谱隐身、宽速域机动以及低成本维护发展,歼-35的DSI进气道设计无疑为各国新一代战斗机提供了一个新的参考,也标志着中国航空工业从追赶者成功转型为引领者。