主题：【原创】从枭龙和J10B的DSI看J20的DSI（2） -- TopGun
家园 【原创】从枭龙和J10B的DSI看J20的DSI（2） TopGun:【原创】从枭龙和J10B的DSI看J20的DSI（1）
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二，向高速迈进：J-10B的DSI进气道
1，从论文数据看J-10B的DSI进气道的高速性能
使用DSI的中国枭龙和美国F-35都飞得不快。洛马官方网站居然说F-35的最大速度是1.6倍音速。我认为这是因为美国军方并不强调F-35的高速性能导致洛马不重视F-35的最大速度，从而仅仅在网站上指出F-35的最大速度不低于1.6倍音速。
F-35比较低的最高速度，加上枭龙在速度超过1.6倍音速后DSI总压恢复系数比较剧烈地下降，使得很多人怀疑DSI的高速性能。（详细请见《一，从无到有：枭龙的DSI进气道》TopGun:【原创】从枭龙和J10B的DSI看J20的DSI（1））
J-10B的出现，可以说否定了这种怀疑。下面两图是成都开发的J-10B：
外链图片需谨慎，可能会被源头改
外链图片需谨慎，可能会被源头改南航在2005年发表的一篇论文透露了J-10B的DSI进气道的一些重要线索。这篇论文的标题是《凸包（Bump）进气道/ DSI模型设计及气动特性研究》，外链出处链接是：http://www.docin.com/p-214423319.html。下图是此论文的摘要：
外链图片需谨慎，可能会被源头改这篇2005年论文中研究的腹部进气的DSI进气道，应该就是J-10B进气道的诸多研究之一部分。文中给出的腹部进气DSI进气道的图更是与照片中J-10B的DSI惟妙惟肖。
此文给出的一个重要内容是：
、、、、、、表明在发动机设计状态，在来流马赫数为Ma=2.0时，出口平均总压恢复系数接近0.87，而在Ma=1.8时该值不低于0.91。这个固定的DSI进气道在2.0倍音速时接近0.87的总压恢复，与F-4D的二元三激波可调节进气道大致相当或稍稍好一点；而其在1.8倍音速时不低于0.91的总压恢复，则超过了F-4D。我是从《Aircraft Engine Design， Volume1》第440页给出的几种主要飞机的总压恢复系数曲线中得出的上述结论。这本书的链接外链出处：http://books.google.com/books?id=2Wy5rpdm3DMC&printsec=frontcover&source=gbs_ge_summary_r&cad=0#v=onepage&q&f=false。
这张图中给出了F-16、F-4D、F-15等飞机的总压恢复系数曲线。其中最简单的是F-16的固定式皮托管进气道，其在2.0倍音速时的总压恢复系数低到超出了图的范围——在0.75以下；最复杂、重量最大的是F-15的二元四激波可调节进气道，其在2.0倍音速时的总压恢复系数大致在0.92到0.93之间；在复杂性和重量上介于F-16和F-15之间的是F-4D的二元三激波可调节进气道，其在大约1.7倍音速时总压恢复系数跌到0.9以下、在2.0倍音速时大概0.87或稍微低一点。
还有什么飞机在使用类似F-4D的二元三激波可调节进气道呢？成都J-10A，沈阳J-8II， 俄罗斯米格-23。这些飞机的二元三激波可调节进气道应该有类似的特性。事实也是如此：无论是F-4D、J-8II、 还是米格-23，都是最大速度超过两倍音速的战斗机。我认为J-10A也不可能例外，只不过官方没有明确发布相关信息而已。
这就使我形成这么一个看法：J-10B的DSI进气道在超音速时很可能比J-10A的进气道性能更好。原因是这篇2005年论文指出固定的、腹部进气的DSI在1.8倍音速时总压恢复优于F-4D、在2.0倍音速时与F-4D相当或稍微好一点，而J-10A用的是与F-4D原理相同的二元三激波可调节进气道。
飞扬sopc_dsp的说法也支持上述结论：
J10B的Bump进气道在超声速段的总压恢复系数优于J10 的斜板可调的3波系进气道。外链出处（http://www.fyjs.cn/bbs/htm_data/27/1012/296358.html）
2，J-10B的DSI是如何适应高速的？
sopc_dsp在同一个发言中还指出了J-10B的DSI进气道一些设计数据的选取。我将其列在下面，并与枭龙DSI的设计数据选取做一下对比（枭龙数据来源请见《一，从无到有：枭龙的DSI进气道》TopGun:【原创】从枭龙和J10B的DSI看J20的DSI（1））：
J10B的Bump进气道设计点为：高空大马赫数设计点取 Ma=2.0，并以此确定进气截面积（唇口最大包围面积）；在Ma=1.2按发动机最大状态时的流量确定喉道面积，喉道马赫数控制在0.6Ma～0.7Ma 。杨应凯论文中指出的枭龙DSI的设计数据选取：
Bump 进气道设计点为: 最大马赫数Ma=1.7, 预压缩鼓包当量压缩半锥角为20°, 高度H=11km并以此确定捕获面积; 在Ma=0.8～ 1.2范围内, 按发动机最大状态时的流量确定喉道面积,喉道马赫数M ath控制在0.6～0.7;如果sopc_dsp给出的数据是可靠的，上述数据的对比也可以看出从枭龙DSI到J-10B的DSI在设计原理上有很大的传承。J-10B的DSI之所以在高速下有枭龙DSI所不具备的高效率，是依靠更先进的鼓包和唇口形状、外加更好地利用J-10B机头下表面对来流进行预压缩。
在本文开始提到的南航2005年论文，指出了一些鼓包和唇口的设计要点，比如：
第一道椎面波波角（与鼓包形状直接相关）、唇口厚度的变化、唇口前掠角、主侧唇口与次侧唇口的关系、等等。这些设计要点综合在 一起，形成了J-10B的DSI进气道形状及其相应的高速性能。
另外有一点值得注意，就是南航这篇2005年的论文代表的是中国DSI在2005年的水平。六年之后的现在，J-10B的DSI在研制中是否有什么改进呢？sopc_dsp提供了下述信息：
验证型的J10B在来流马赫数为2.0Ma时,出口平均总压恢复系数接近0.87,而在1.8Ma时该值大于0.91。现在即将装备的J10B，对腹部进气布局的Bump进气道的鼓包和进气唇口进行了修改（唇口截面改得更方了），2.05Ma时出口平均总压恢复系数接近0.9，是高空高速大马赫数下的推力增加约4%的主要方面。
与J-10A的同等马赫数下的总压恢复系数相比，即将装备的J10B略好于J-10A。
即将装备的J10B在跨/超音速下的阻力降低明显，J10B在亚/跨/超音速下的加速特性更好。
（上面sopc_dsp的发言来自外链出处http://www.fyjs.cn/bbs/read.php?tid=309226&page=8#3236983022）
如果上述内容是可靠的，则可以说明J-10B的固定DSI进气道的高速性能已经明显超过了二元三激波可调节进气道。而实现这种超越的手段之一是唇口修形成更有棱角的形状。
3，J-10B的DSI对飞机总体减阻的贡献
sopc_dsp在我上面提到的发言中（外链出处http://www.fyjs.cn/bbs/htm_data/27/1012/296358.html。）详细讲述了J-10B的DSI如何使J-10B的跨音速和超音速阻力全面低于J-10A，从而配合DSI进气道效率提高导致的发动机增推，使J-10B在跨音速和超音速的机动性全面优于J-10A。我仅仅在此作一个小结：
A， DSI本身的迎风面积小于原进气道，关键原因是取消了附面层隔板系统；
B， 通过对前机身修形外加DSI鼓包的作用，使得J-10B更符合跨音速面积率和超音速面积率。
4，本文小结——我对J-10B的DSI进气道的总体看法：
1， 这个DSI以非常简单、重量很轻、并且隐身的固定形式，在性能上超过了比较复杂、比较沉重、而且不隐身的二元三激波可调节进气道；
2， 这个DSI凭借取消附面层隔板系统和利用前机身对来流的预压缩，减轻了飞机结构重量并且减小了飞机跨音速和超音速阻力。
本帖一共被 6 帖 引用 (帖内工具实现)家园 谨慎怀疑 不说别的，飞扬那位一网站上作者能得到当前主力
战机这么详细的数据（各处各马赫下马赫椎截面积
曲线）而不被请去喝茶？
我国连歼10空重，最大速度这些基本数据都没公布
过吧。。。
家园 我把（3）新开了一帖，请大家前往指教： 家园 送花献宝 送花 关闭
送花成功。有效送花赞扬。感谢：作者获得通宝一枚。恭喜：你意外获得 4 铢钱。1通宝=16铢
参数变化，作者，声望:1；铢钱:16。你，乐善:1；铢钱:3。本帖花:1
家园 恭喜得宝 送花成功。有效送花赞扬。感谢：作者获得通宝一枚。参数变化，作者，声望:1；铢钱:16。你，乐善:1；铢钱:-1。本帖花:1
家园 中国的航空工业终于可以薄发了 
家园 不用太高兴，抄来的 看图索引，得来不全费功夫。
家园 文科肉酱吧 家园 你以为是小学生抄作业？ 别以为简单的一个鼓包就很容易弄懂。
没有大量的气动实验，只知道一个类似胸罩的形状，你敢装到飞机上？
家园 这是西西河 说这话可有根据？或是您是专业人士分析得来的？这样不负责任的话还是到别处说吧！国内的军坛很多。。。。。
家园 这话说的就有点站着说话不腰疼了，没点气动积累抄不来的 BUMP鼓包可不是一个圆球或是什么其他标准形状，那可是经过圆锥激波构型出来的一个复杂曲面。没有足够的乘波构型的理论积累，没有多次的超音速风洞实验和计算，根本就不可能做出这么个曲面来。还有唇口的前掠角，喉道面积与速度和发动机进气的匹配等等，这些你以为看了图就行了？
当年那几个年轻人已经在乘波构型理论上有了很深的造诣，只不过没有尝试过利用圆锥激波构型来设计进气道，等一看到F35的进气道结构，得到启发，马上就开始实验，因为基础扎实，所以一下子就成功了，而且对DSI进气道把握透彻，可以随意地用在各种飞机上。
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