歼-10C与歼-10A在气动外形上最大最明显的区别,就是用DSI无附面层隔道式进气道替代了传统的附面层隔道可调式矩形超声速进气道。这同样也是延续歼-10B的一种成功设计。
DSI进气道的技术原理在于使用鼓包结构,消除附面层堆积。我们知道,空气是具有黏性的,当飞机高速飞行的时候,气流就会相对飞机的进气道快速流过,当来流流到进气道口的时候,会因为黏性而产生堆积效应,此时一百米的空气堆积起来只有一米,堆积起来的空气会积聚在进气道口,阻碍气流正常流入进气道,进入进气道的空气少了,发动机就会出现富油或者推力下降,严重时甚至可以导致发动机停车。传统的附面层隔道进气道,是用附面层隔板打散气流堆积,同时将其吸走,使得空气能够正常进入进气道。还有一种办法,就是类似“幻影”F1战斗机进气锥上的扰流片,它可以将堆积气流扰乱打散掉,但缺点是同时也会对发动机进气质量造成一定程度的影响。而DSI进气道则利用鼓包,就像河流中央的岩石一样,当附面层堆积遇到鼓包后,就会像水流一样自动向两侧分开流去,不会进入进气道,这样就可以保证正常进气。
歼-10C和歼-10B一样,用DSI进气道替代了原本的矩形附面层隔道式进气道
歼-10C采用DSI以后,有几个好处。
第一,解决超声速和跨声速阻力的问题。歼-10A超声速阻力大的主要原因来自于尺寸巨大的矩形进气道。歼-10A的进气道为矩形可调式二维激波的附面层隔道进气道,从进气和调节激波的角度看,是最优选择,但它尺寸巨大,且置于隆起的座舱下,从飞机设计角度而言,非常不协调。我们知道飞机的阻力大小很大程度上由飞机的迎风截面积的大小来决定,歼-10A的矩形进气道与座舱“摞在”一起,构成了非常大的迎风截面积,就像是“木桶原理”中最短的那块板,极大增加了飞机的跨声速和超声速阻力。当时歼-10A一方面要追求超过2马赫的最大极速目标,同时研制和试验时间也比较紧迫,试验也不够充分,因此在当时的情况下,只能选择矩形进气道。现在有机会改进,当然会首当其冲选择将矩形进气道改成迎风截面积较小,看上去就像是包在机腹部的DSI进气道。
第二,简化了飞机的进气道结构,减轻了结构重量。DSI进气道取消了复杂且重量很大的附面层隔道结构,重量可能减轻几百千克。
第三,进气道结构简化、融合度更高。比方说取消了原来进气道上的六根用于加强连接结构的加强筋,使得飞行阻力进一步减小。因为飞机上的一个小突起看上去往往并不起眼,但因此造成的飞机阻力增加却非常显著。
第四,从飞机外观上来看,歼-10C的进气道与机身构型设计显得更加协调美观。
第五,DSI进气道不可调,着重1.8马赫速度以下的性能优化,因此歼-10C的极速性能相比歼-10A有所弱化。据专家介绍,实际上DSI进气道都是固定不可调的。DSI进气道的鼓包并不是与进气道一体成型的,鼓包内部实际上是由飞机上最常见的框梁结构组成的,在结构的外头蒙上一层蒙皮,就构成了鼓包结构,这样的结构显然是不可调的。正因为DSI进气道是固定不可调的,因此它的容许速度区间范围不可能像可调式进气道那样宽,它的速度区间主要优化在一些较窄的点上,比方说歼-10C的优化区间上限如果是1.8马赫,那么如果飞行速度不超过1.8马赫,比如在1.6-1.8马赫,都会有最佳进气效率。同时DSI进气道也是一种可以用于中低速的进气道,其中低速进气效率也不错。
歼-10A的进气道,更注重高速性能,可调范围相比DSI进气道而言较大,这是因为歼-10在研发时,营被要求兼顾截击作战任务
此外,歼-10C的机头也针对最大飞行速度的下降和歼-10C性能区间的重新优化,进行了针对性设计。与歼-10A相比,歼-10C的机头轴线略微向下调整,机头微微下垂并几乎与地面平行,从气动设计角度而言,这种设计更有利于中低速飞行。同时机头轴线变低,可以有效增加座舱内飞行员的前向和下视视野,这对于其执行多用途任务也是十分有利的。
综上所述,使用DSI进气道后,歼-10C的总体机动性能将略有提升。在1.8马赫以内,歼-10C的飞行阻力大大下降,跨声速和超声速机动性能均相应得到提升。可以说,歼-10C的极速相比歼-10A虽稍微调低,但现代空战主要在1.8马赫以下进行,在这一范田区间内,歼-10C的机动性比起歼-10A而言更加优化,在三代机中的机动性优势将体现地更加明显。从这点上看,歼-10C并不是一款多用途战斗机,而是继续追随歼-10A的脚步,进一步提升作为空中优势战斗机的平台性能,同时兼顾对地打击的多用途职能,这就是歼-10C的新定位。
国内军迷关于歼-10B/C的DSI进气道,曾有一个讨论地非常热烈的疑问,即F-16在研制之初,同歼-10系列战机一样,都试验了矩形超声速进气道和DSI进气道,但最终F-16做出了与歼-10完全不同的选择,选定了皮托管式进气道,这是为什么?我们在请教了航空专家后终于得到了准确答案。
首先,歼-10A在研制之初,实际上也考虑过类似F-16战斗机所采用的三元皮托管式进气道,而F-16确实进行过矩形和DSI进气道的试验飞行,对于矩形进气道,美国空军一方面认为它会增加飞机最大迎风截面积,增加跨声速和超声速时的阻力,同时认为F-16使用的主要速度区间低于2马赫,因此不需要结构复杂的可调式矩形进气道。
曾换装DSI进气道的F-16技术验证机
对于DSI进气道,实际上DSI进气道也是一种主要用于超声速速度区间的进气道,而三元皮托管进气道则主要是针对中低空和中低速区间进行优化的,皮托管进气道比起DSI进气道结构更简单,其弧形结构受力也比较好,更容易制造,也满足以格斗和能量机动为主要用途的F-16战斗机的需求。至于F-16的超声速性能,虽然皮托管进气道只针对一道正激波,几乎相当于直接进气,激波阻力最大,但由于F-16具有推力强劲的发动机,因此可以抵消进气道的不利影响,保证F-16具有足够的超声速性能。所以美国空军针对其使用需求和动力技术方面的积累,因此选择了中低空中低速性能优良、且结构和系统最为简单的皮托管进气道。而歼-10A由于没有放弃高速指标,因此选择了高速性能最好的矩形进气道,而歼-10B/C由于在动力系统方面与美国还有一定差距,同时还要兼顾超声速和中低速性能,因此选择了DSI进气道。