主题：【原创】给猪装上翅膀（一）（完） -- 晨枫
F-22是取代F-15的重型战斗机，F-35就是取代F-16、F-18、AV-8的轻型战斗机。说它轻型，其实在别的国家都是中型了。F-35是波音的X-32和洛克希德-马丁的X-35之间竞争的结果，X-35获胜。就隐身技术而言，JSF的最大特色是对进气口的处理。X-32另辟蹊径，采用三角翼、双垂尾布局，最引人注目的是那张大嘴巴，形容丑陋就不说了，那不是直接违反隐身最基本的原理，把发动机的正面暴露在入射雷达的面前了吗？也是，也不是。发动机的正面确实有一半在入射雷达的视线内，但波音在发动机前面增加了一个“雷达屏障”，用涂覆吸波材料的整流片把发动机的正面遮住，迫使雷达波拐弯抹角地通过整流片的间隙进入进气道，一旦进入，就只能在里面来回反射，每反射一次，就在涂覆吸波材料的壁上被吸收掉一点，最后只有极少的入射能量得以返回，形成回波。整流片当然对进气效率有影响，但通过适当设计和增加发动机的推力，飞机性能不至于受到影响。同时，整流片也能起到“理顺”气流的作用，不是对发动机工作一无好处的。雷达屏障首先在F-18E上得到使用，在F-18E上，整流片是固定的。在X-32上，整流片是可动的，在起飞或超音速加力时，可以打开以增加空气流量，在巡航时，可以关小，以提高隐身效果。波音声称雷达屏障足以满足军方对隐身的要求。波音最后落选的原因有很多，但对雷达屏障的效果的怀疑不是主要原因。X-35落选的最主要原因有几个：1、大型三角翼难以折叠，不能适合上舰要求；无尾三角翼的低速大攻角机动性能得不到海军的信任，其高机动性能也被空军所怀疑，波音临时抱佛脚推出的有尾X-32已经晚了；3、“鹞”式战斗机那样的推力转向对飞机的重心变化很敏感，不利于灵活挂载各种武器和适应各种任务。
麦道的JSF最先出局，直接导致了麦道的关门，毛病还是出在技术上不够成熟，太超前，用浅V形尾高机动性无法保证
波音的X-32采用无尾三角翼和外倾双垂尾的布局，在结构和气动上效率最高，但得不到军方的信任，军方对没有得到时间考验的东西，不会拿性命和有限的国防开支帮你去试验、完善的
波音临时抱佛脚，给X-32加了一个尾巴，既破坏了设计的初衷，又没有得到入选，真是鸡飞蛋打
可以看出，F-18E的进气道也有一点弯曲，发动机的正面只有1/4多一点直接暴露
雷达屏障不是设在进气口一进去的地方，而是在很深的里面，差不多直接在发动机的前面，这样对原进气道的设计的影响最小
雷达波最重“看到”的就是这么一个东西，不容易“看透”的
X-35大体就是F-22的单发缩小版，但X-35采用的比F-22更先进的无分离板进气道（diverterless supersonic intake，DSI）。喷气发动机的压气机在进气的流速较高而且流场均匀的时候效率最高，然而由于空气的粘性，在进气口前机身表面附近的空气相对于机身的流速很低，而“干净”的气流的相对流速就很高，因此，发动机最好“伸到”干净的气流中，像民航机的翼下吊挂发动机一样。战斗机做不到这一点，发动机只能在机身内，于是用这块边界层分离板，或在进气口和机身之间形成一个间隙，把低流速的“边界层”分离掉，然后再通过“泄流道”把它泄放掉，不影响发动机的最优工况，即使F-22也有这个间隙。但在雷达的照射下，这块板或间隙着实惹眼，必除之而后快。DVI用一个复杂外形的鼓包代替分离板，然后在内部吸收掉低流速的边界层，既解决了了边界层分离的问题，又避免了突出的方板造成的强烈雷达回波。具体的机理没有见到详细的描述，猜测起来，大概是用固定的鼓包和进气的压力，将边界层向鼓包的两侧压缩，进气唇口的中间向前延伸，但两侧向后退缩，正好衔接上鼓包的边缘，形成“泄流道”，唇口的形状自然地成为锯齿状。DVI首先在F-16技术验证机上得到验证，然后用于X-35。X-35入选后，代号更改为F-35。
JSF的两个冤家
这里可以清楚地看到进气口和机身之间的间隙
进气口后上方的格栅，靠前的是泄放边界层的出气口，靠后的是调节进气量的出气口（超音速时，进气太多，要放掉一点）
这里可以清楚地看到F-35的DVI进气口，边界层被鼓包从中间“破开”，被迫向鼓包的两侧分开，最后从后缩的进气口唇口和机身连接处泄放
更多的F-35
垂直/短距起落型的F-35，升力风扇已经打开，常规起落型的把这个体积用来装更多的燃油
安装DVI的F-16试验机
计算流体力学仿真的结果，可以看到气流的流向
FC-1的04号机模型上，也出现了DSI的影子，但这个DSI不彻底，没有锯齿形的唇口，不知道效果会怎么样
歼10是中国航空工业之花，在可预见的未来，将和歼11共同担当中国空军的中流砥柱。但是，由于种种原因，歼10的气动外形不是围绕隐身而设计的。如果展开想象的翅膀，或许可以给歼10“整容”一下，使之在总体气动布局不大变的前提下，更适合隐身的要求。歼10的单垂尾具有重量轻、飞控系统设计简单的优点，但形成一个很大的垂直平面，而且和机身形成90度内角。如果将高耸的单垂尾改成较低的双垂尾，侧面的雷达投影面积将减小。如果双垂尾外倾，雷达投影面积将进一步减小，如果外倾不太厉害，带来的偏航力矩和横滚力矩的偶合可以较容易地由副翼补偿，启动损失不致太大。双垂尾还可以在着陆时同时向内或向外翻，作减速板使用。
歼10一直是尤抱琵琶半遮面，官方一直吞吞吐吐，民间的照片倒是满天飞
歼10的进气口是另一个可以做隐身修形的地方。歼10的进气口和机身下侧之间有一块突前的边界层分离板，前缘正好和前进方向垂直。有公开报导说，中国也在研究DVI，如果能够应用到歼10上就好了。进气口的唇部应该做成锯齿状。进气道应该成S形，避免入射雷达波直接照射到压气机正面。如果这样改动太伤筋动骨，退而求其次，可以考虑采用雷达屏障那样的技术，应该比较适合于从现有飞机的改进。理论上，雷达屏障也可以应用于歼11。
歼10也应该采用F-22那样的菱形截面前机身，在可能的情况下，沿机身纵向形成一条折线，在一定程度上达成类似B-2的效果。座舱盖也应该采用整体的，避免风挡框架面对前进方向形成的回波。机内武器舱恐怕是不行了，那改动实在太大了。
这个整块的座舱盖据说要两百多磅重呢
这些变化都是说着容易，做起来很不容易的。双垂尾要求对后机身整个重新设计，实际上整个飞机的气动都要重做过。DSI进气道和机身、发动机的配合是一个难题，目前只有F-35采用，别的都是研究阶段，没有到产品阶段。雷达屏障也不是轻而易举的事，何况要求发动机增加推力，以补偿进气损失。中国在提高航空发动机性能方面，还没有达到游刃有余的地步。菱形截面的前机身起一定的边条作用，处理好了，增加机动性，处理不好，飞行控制会成问题。整体式座舱盖在材料、工艺上的难题就不说了，重量就不好解决，而且这块玻璃要求抗鸟撞，还要在光学性能上不亚于光学玻璃，要求极高。欧洲的台风、阵风和美国的F-18E都采用有框的座舱盖，说明整体座舱盖不是那么容易得。歼10在做了以上的修形后，其差别和现在的基本型相比，不会比歼8I和歼8II小，然而，这些地方做好了，歼10的隐身性能可以有一个飞跃。
F-117：气动虽不合理，好歹是第一只插上翅膀的猪，但也是第一只被打下来的猪，呜呜...
B-2：数数我生下几个崽了？
F-22：等到你这样才看到我的时候...
我们就可以双宿双飞了（F-22和F-15）。
F-35：谁说我这样飞不起来？
F-35的垂直/短距起落型是用升力风扇的吧。动力是从主发动机延伸出来的一根轴（类似涡轴发动机），以减少升力发动机带来的死重。原来的设计还要“激进”：从主发动机涡轮前引一股热气到前部，带动涡轮再带动升力风扇（可去掉齿轮箱的重量）。无奈技术问题无法解决，只能作罢。
我是一时手懒，说起F-35的shaft driven还是gas driven，又有一段故事，容我把手头的包子先做完吧。
我也是这么想的，毕竟这几篇都是讲怎么将“猪”隐形的，岔开去不方便。见谅。
在做海鲜包子，这个VTOL要靠后一点了，请见谅。
相比之下，中国战斗机看起来相差不少，任重道远呀。