|
梁老师说事为您回答这个问题。 这个问题简单地说，就是发动机的尾巴可以进行转动，让火焰不仅可以向后喷，也可以左右上下的喷，这就是矢量发动机。 题主的问题算是回答完毕，那么接下来，我们就对航空发动机的发展进行一个简单的说明，把这件事情说明白了，那么对于题主的这个问题就会有更加深入的了解。 话说航空发动机，大体可以分为三个阶段，第一个活塞发动机，第二个喷气式发动机，第三个就是题主说的矢量发动机。 活塞发动机。 这种发动机算是最古老的发动机，一战，二战时期都有出现。 一开始的时候，活塞发动机其实也没有多复杂，就是汽车用的发动机，改装一下，就被装到了飞机上。 这可以理解毕竟一开始的时候，没人会想到人类能开着飞机往天上飞，所以就没有专用的发动机。 最先这么干的是莱特兄弟，他们把这种改装的发动机装到“飞行者一号”上，也确实让飞机飞了起来。 但毕竟不是什么专业的航空发动机，仅仅是改装发动机，所以动力也不大，毕竟是四个气缸吗？产生的动力也就十二马力。 所以飞行者一号，在第一次飞行的时候，也仅仅飞出了三十六米的距离，这比跑步也没有多先进。 一战后期，人们这才发现了飞机的妙用和它的好，所以从一战后期开始，飞机就得到了非常良好的发展。 当二战开始的时候，飞机的发动机已经升级成为十二气缸的大家伙了，输出的功率也有了突飞猛进的发展，达到了一千马力。 这种使用活塞式发动机的飞机，比较出名的P—51野马战斗机，BF—109战斗机，以及日本的零式战斗机。 那么活塞式发动机的工作原理是怎么样的呢？ 这个原理，其实我们在初中物理中都学习过，它分为四个冲程，吸气，压缩，做功和排气。  所以这种飞机，一般会有两个气道，一个是进气道负责吸气的，另一个是排气道用来排气的。 具体过程就不解释了，都了解，我们就说说活塞发动机的缺点。 这么说吧，别看活塞发动机是最为古老的发动机，飞机发展了一百多年，时至今日这种发动机依然没有退出历史舞台。 为什么呢？相对于其他发动机，活塞发动机的成本更加低廉，如今在教练机，小型民用机以及无人机上还是能看到这种发动机的的踪迹。 这种活塞发动机一般就分成两个大的类别，分别是直列液冷式和星型气冷式。 直列液冷式的比较麻烦，它的气缸排排站形成一排，这里边再搭上散热器，冷却水等等，所以这种发动机的缺点就是重量太大。 飞机这个地方，重量都相当的金贵，发动机太重的话，不好安装其他的东西。 这不，后来就发明了星型气冷式发动机，这种发动机是以转轴为中心，像盛开的花瓣一样布置，为的就是增加面积，毕竟使用空气冷却吗？面积大了，才好散热。  所以相对的它就没有什么散热器冷却水的，重量会相对变得轻一些，但另一个问题就凸显出来了，体积变大了。 那么使用这种发动机的飞机，往往会受到更多的空气助力，再用就是使用空气冷却，总是那么不靠谱，你不会知道它什么时候变热。 最后就是，金属别看很硬，但它还是有一个承受极限，当螺旋桨在空气中快速旋转的时候，就会导致金属疲劳，以至于最后会发生断裂的现象。 以上大致就是活塞式发动机的缺点。 喷气式发动机 其实喷气式发动机出现得很早，在1937年的时候，英国有一位爵士叫惠特尔，他就造出了一台喷气式发动机。 当时人们都不知道怎么给这种发动机命名，就叫他不需要螺旋桨的发动机。 发动机造出来之后，任谁都没有想到，把这种发动机成功安装到飞机上的，不是英国，而是德国。 德国隔了两年，在1939年的时候造出了He——178喷气式试验机，并且成功进行了首飞。 当然了试验机只能存在试验场里，他不能在战斗中使用，远远达不到实用级别。 那么这种新式战斗机最终列装到部队又是什么时候呢？1944年，这个时间已经到了二战快要结束的时候了。 这款飞机被叫做——Me—262喷气战斗机，这就是人类历史上第一款可以使用的喷气式飞机。 二战中德国战败，那么他原有的技术包括喷气式战斗机的技术，就落到了美国和苏联的手里。 这两个国家对喷气式发动机又进行了进一步的研发，喷气式发动机这才开始在各个国家进行推广。 以至于我们后来看到了，人类利用喷气式发动机突破了音障，让飞机飞得越来越快。 喷气式发动机和活塞式发动机完全不一样，它分为进气口，压气机，燃烧室，涡轮和尾喷管。 发动机工作的时候，开始吸气，将大量的空气从进气口吸进去，然后被运到压气机这里。 而压气机其实说得简单一点就是一些定子叶片和转子叶片组成，作用就是对空气做功，让吞进来的空气流速下降，从而达到压缩体积的效果。 这个过程就相当于对空气做功了，初中物理告诉我们，对一个物体做功，那么这个物体的温度就会提高。 这些提高了温度的空气就被塞进燃烧室和煤油进行混合，然后被点燃。  这些被点燃的气体，就变成了高温高压的气体，迅速地从后边的尾喷管喷出，由于作用力和反作用力的原因，气体推动了空气，空气也就推动了气体，飞机就飞了起来。 当然了，这个过程说得简单了，其实实际操作比这个过程要复杂一些，但我们了解到这一步其实已经够了。 我们就是用这种发动机，第一次让人类感受到了音速飞行到底是一个什么感觉。 但这种发动机也是有缺陷的，比如这种发动机对于燃料的极大浪费，首先是燃烧室内的燃料，其实有相当大比例并没有参与燃烧，就被尾喷管给喷了出去，除此之外压气机本身还有大量的能量并没有来得及转化就被喷出去了。 所以喷气式发动机浪费燃料的现象相当严重，最后说明一点这种发动机被叫做涡轮喷气式发动机。 后来人们对这种发动机进行了改进，后来又出现了涡轮风扇发动机。 涡轮风扇发动机。 这种发动机其实也没有什么特别的，就是在进气口上加装了一台风扇，让空气进来的时候，被一分为二，一部分通过内涵道走，另一部分通过外涵道走。 走外涵道的空气，最终以冷空气的形式排出飞机。 那么走内涵道的空气，就跟涡轮喷气式式发动机的走法一样了，只不过这个过程稍微复杂了一点。 这个复杂的过程就不做介绍了，就说说弄得这么复杂是为了什么？ 主要是为了让更多的内能转化为机械能，避免燃料的浪费。 最后就是我们要说的矢量发动机了。 矢量发动机 那么矢量发动机其实和普通发动机差不多，它最大的区别就是喷出的火焰可以向各个方向喷，不像一般的发动机只能往后喷。 问题来了，为什么会有这种发动机呢？ 其实这也是没有办法，它是被逼出来的一种发动机。 我们都知道航母的厉害，尤其是美国航母。美国航母的厉害之处，它本身是没有什么战斗力的，但它驮着的飞机让它的战斗力飙升得厉害。 当时英国和苏联也是可以做航母的，但他们两个国家的航母有点跑偏了。 不说英国的就拿苏联来说，苏联为了让航母本身也具有战斗力，把导弹也装到了航母上了，这就造成了苏联航母的甲板太过紧凑了。 那么在这种情况下，苏联就急需发展出一种可以短距起降，甚至是垂直起降的飞机。 最终矢量发动机就产生了。 当时发明的是矢量发动机其实分为两款，一款被英国装到了Mk.50式样战斗机上了，另一款就被苏联装到了Yak—36技术验证机上了。 所以一开始发展矢量发动机的就只有苏联和英国，只不过后来英国的手艺就直接卖给了美国，回头他们就把这个项目给砍了。 也就是说，一开始世界上能制造矢量发动机的国家，就只有英国和苏联，后来美国拿到了英国的技术自己也可以了，甚至于超过了英国。 当然也有人说日本也开始，日本的那种你可以给上边加上一个伪字就可以了，它压根就不是矢量发动机，仅仅是看起来像而已。 不过时间走到现在，我们也是可以的。  那么矢量发动机有什么优点呢？ 矢量发动机可以提高飞机的敏捷性。 举一个简单的例子，一般的发动机只能向后喷，这样就会造成一些战术动作做不出来。 比方说，使用一般的发动机，飞机抬起机头，仰角不能过大，一旦过大飞机重心发生变化，而发动机喷出的尾烟一直向后，很容易造成飞机失去平衡，进入到飞机速度骤然降低的地步，直接导致整个飞机失速，从而进入到尾旋状态，最终的结果就是坠机。 但如果是矢量发动机的话，就不存在这个问题了，它可以通过矢量发动机调整尾烟的喷射方向，做到维持飞机的平衡，避免飞机坠机。 在2014年的时候，苏—35亮相航展，就表演了一场眼镜蛇机动。 首先必须说明的是，这款飞机就装了两台117S可变推力矢量涡扇发动机。 那么这个眼镜蛇机动是个什么样子呢？ 飞行员将飞机的拉杆快速地向后拉，造成飞机的机头仰起一百一十度到一百二十度的一个大仰面角，然后飞机短暂的变成了尾巴朝前机头朝后的飞行状态。 然后飞行员又开始推杆压机头，恢复到水平状态飞行。 整个飞行过程中，飞机一开始的飞行速度达到了一小时四百二十五公里，进入到这种飞行状态之后，整个飞机的飞行速度猛然就降低到了一百一十公里一小时上。 就这么一个动作整个飞机就要承受四个G左右的过载。 一般的发动机要是遇到这种情况，算是完了，大概率飞机是要坠机，但使用了矢量发动机，这种情况就不会发生，反而可以用这种机动提高飞机的格斗能力。 所以矢量发动机不仅可以做到短距离或者垂直起降，它还可以让飞机具有更高的敏捷性。  再有就是装备了矢量发动机的飞机，可以实现减重和增推的目的。 我们都知道发动机功率越大越好，但你们不知道的是，随着功率的增大，它势必要做出一台更重的发动机，这是没法改变的一个事实。 而发动机变重了之后，随之而来的就是控制系统就要变得更加的复杂。 结果呢？飞机重得让你怀疑人生。 而装上矢量发动机，就会破掉这种无解的死循环，因为矢量发动机增加推力的同时，还能进一步减轻飞机的重量。 当然这个减重不是说发动机变轻了，而是一些没有必要的操作系统被砍掉了。 因为矢量发动机的喷口已经融合了一部分飞机的操作功能，那么飞机在装上矢量发动机之后，这些融合掉的系统，就可以砍了，不用装到飞机上，从而实现飞机的减重。 这些操作功能，包括副翼，升降舵，方向舵等等。 再有就是使用了矢量发动机之后，可以增加飞机的隐身效果。 因为矢量发动机囊括进了一些功能，就会减少飞控面的数量，那么隐身就必然跟了上去。 所以想要制造隐形飞机，没有矢量发动机的话，真就不成。 那么矢量发动机有什么难点吗？ 最大的难点就是材料，要知道飞机的尾烟，喷出来之后哪股劲，在一米的距离上，能把一辆重型卡车给吹翻了。 这么大的力量，什么样的材料才能扛得住？还得让这股力量改编方向？这就是以个难题。  而且发动机喷出的尾烟不仅温度高，还具有腐蚀性，所以使用的材料还的兼顾这两个方面。 材料使用的不好，就算是能用，时间用不了多久，整个尾部的零件估计就得废了。 目前发展的矢量发动机，其实有很多个类型。比如矢量舵片技术，这个是最简单的，不过这种东西已经被大部分研究人员给放弃了。因为它和目前主流的矢量发动机不是一路的。 再有就是二元矢量喷口，这个技术就有点死板了，它只能上下的动，左右动是做不了的，F22上就是这种技术。 多元矢量喷口，他就可以做到三百六十度随便喷的程度。 最后一种就是喷流技术。 那么今天就到这了，喜欢小编写的，您点个赞，再加个关注，方便以后常来坐坐。 |
|
|
