[科普中国]-无附面层隔板超音速进气道很难吗

出品：科普中国

作者：王明志

策划：武玥彤

监制：光明网科普事业部

网友提问：无附面层隔板超音速进气道很难吗？

专家解答：

发动机是飞机的心脏，主要结构包括进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管。进气道的作用是以尽可能小的流动损失，将空气均匀引入压气机和燃烧室，使发动机稳定工作。

飞机高速运动时，空气流过机身表面会产生附面层效应，也就是紧贴机身表面的薄层空气受到阻滞，流速减慢。战斗机的进气道紧贴机身，附面层效应会造成进气道内空气流动不均匀，导致发动机工作时发生喘振，轻则导致发动机推力损失，严重则可能导致发动机停车。因此，在设计进气道时，主要通过附面层分离和隔离附面层来减小附面层效应对发动机工作的影响。附面层分离就是通过引气装置排出附面层气流，隔离附面层就是加装一层隔板，使进气道与机身之间保持一定的间隙，防止附面层气流进入发动机，美国F-16、F-22和欧洲EF2000战斗机就采用了隔离附面层的方法。

但是，分离和隔离附面层方法都需要增加相应装置或结构，这就会额外增加飞机的重量。上世纪90年代，随着空气流场分析方法和空气动力学研究的深入发展，美国洛克希德—马丁公司提出了一种针对附面层效应的全新解决方案，就是采用不可调节的凸起曲面在进气口部位产生压力分布的差异，使附面层气流在进入进气道之前被吹离，不进入进气道，从而保持气流均匀地进入压气机。这种进气道取消了原来的附面层隔板和附面层气流泄放装置，称为蚌式进气道，也就是所谓无附面层隔板超音速进气道，美国的F-35战斗机和我国的改进型歼-10飞机就采用了蚌式进气道。

蚌式进气道由于可减重并能在一定程度上减小飞机迎头方向的雷达信号特征，较传统进气道有明显优势，但在设计和实际应用中仍有一定难度。一是飞机的攻角和侧滑角变化时，蚌式进气道的动态特性会对发动机稳定工作产生一定的影响，这对蚌式进气道构型的优化设计有很高的要求。二是在飞机以大M数飞行条件下，附面层吹除效率会显著下降，需要有补偿吸入附面层气流后对发动机性能产生影响的措施。三是蚌式进气道凸起曲面构形的变化对进气道流场特性和发动机性能的影响都很大，对航空制造水平要求很高。可以说，独立设计并生产出采用蚌式进气道战斗机能力，是一个国家航空科学研究与制造水平的反映，显然不是看起来那么简单的事情。

美国F-22战斗机保留了附面层隔板（图片来自网络）

美国F-35战斗机采用蚌式进气道（图片来自网络）

珠海航展上静态展示的歼-10B飞机采用蚌式进气道（图片来自网络）

王明志，1980年6月加入空军，1991年获军事学硕士学位，2000年获军事学博士学位。曾任航空兵部队作训参谋、副团长、教研室副主任、主任。先后在《外国军事学术》、《空军军事学术》、《外国空军军事学术》、《中国空军》、《航空杂志》等发表论文、译文30余篇；1996年以来为《世界军事年鉴》“航空武器装备”类目撰稿人；担任3本教材的主编、副主编；获军队科技进步三等奖1项，空军军事理论研究成果一等奖1项，二等奖和三等奖多项。