并非只是减重

邓涛

一个直观的变化

由于DSI技术的引入，进气道的变化成为新、老两版歼10最明显的区别。DSI，即无附面层隔道超声速进气道的缩写（Diverterless Supersonic Intake），也有人根据其外形称之为“鼓包式”或者“蚌式”进气道。这种进气道在结构上的突出特点是取消了传统超声速进气道上面的附面层隔道（这就是 DSI 名称的由来）以及其他一些复杂机构，取而代之以一个形状巧妙的“鼓包”，既减轻了结构重量，也减少了生产和维护成本。由于F-35采用了此种设计，DSI因此变得广为人知，以至变成了航空技术前沿的代名词。不过有意思的是，虽然DSI的概念最早是由美国人在上世纪70年代提出的，并在90年代率先进行了实践，但目前世界上第二个也是最大范围应用DSI技术的国家却是中国——从FC-1到“山鹰”，从歼20到歼10B，时髦的DSI 在新一代中国军机（或改型）上遍地开花，成为了最普遍的技术特色。但值得注意的是，在目前所有应用DSI的中国军机中，以歼10B的情况最为特殊——这个技术应用的背后，可能隐藏着某些深邃的东西。

有些特别的底色

将歼10B视为一种技术再升级的产物并无不妥，但若仅仅如此却又是不明智的。至于这其中的原因，要从基本型歼10的“底色”中去寻找。歼10A曾使人无比振奋，一个重要原因就是高度的机动性——全动式鸭翼布局可以利用鸭翼与机翼的有利干扰，大幅度提高大迎角升阻比，对提高机动性有很大好处。事实也的确如此，歼10研制之初对机动性非常重视，为此抗过载设计也被摆到了一个相当的高度上，这是此前的国产飞机设计中从未有过的现象。然而同时应当意识到，特殊的时代烙印在歼10身上从来是不可忽视的。1981年年底，时任国防科工委副主任的邹家华向邓小平建议，开始搞新一代歼击机，预计初期投资在5亿元，邓小平批示“新歼项目较为重要，前期投资5亿左右，目前花钱也不多，拟同意”，我国的自制三代机就此拉开序幕。而此时，“北方强邻”虽已一脚踏入阿富汗这个“帝国坟场”，但高大健壮的身躯却还看不到太多的疲态，以图-22为代表的高空高速目标仍然令我们如梗在喉。于是由于时代背景的缘故，特别是在歼9下马后，歼10保有相当的高空高速能力是必须的，甚至要作为整体设计的重心来加以考虑，并为此不惜在其他性能上有所取舍。

这就决定了歼10的“底色”很是有些特别，至少与同一级别的其他三代机区别明显。对此，进气道的设计说明了一切。一般来讲，超声速状态下，要想令前方气流减速至亚声速，以便使发动机压气机平面处的气流速度达到可以接受的水平，需要利用激波。激波本身是一个致密空气层，超声速气流穿越激波之后，速度大幅下降，而温度、压强等却急速增大。进气道就是通过激波压缩空气使之在进入扩压段之前减速至亚声速。所以，越重视超声速性能的战斗机，越要选择所谓的多波系进气道——进气道内采用一个至数个压缩斜面，利用这些斜面压缩空气，产生激波；反之则以简单的正激波进气道为佳。对此，同样为单发、机腹进气布局的F-16是一个很好的参照物。F-16 设计重点不在超声速，因此采用了最简单的单一正激波压缩的进气道设计（也就是所谓的皮托管），而相对于“战隼”的简约，我们在歼10A的进气道中却看到了明显前伸的压缩斜板（同时兼作附面层隔板）——这是一种典型的二元侧壁可调多波系结构。歼10A的底色究竟是什么？答案已不言而喻。

然而问题在于，在首飞20年后的今天，我们是否还需要一架“过份重视超声速性能”的歼10？事实上，这已经让歼10A付出了不小的代价。跨声速机动性与超声速性能从来都是飞机设计中的一对传统矛盾，而战斗机机动又是一个很有趣的话题，很容易有太多的迷思和想当然。虽然全动鸭翼布局，从飞行原理上是最适合高敏捷飞行的，但突出截击性能、兼顾歼击作战的歼10A在跨声速机动性上可能并没有想像中那般给力。当然，我们可以说这是一种特殊的时代烙印，是由最初的“顶层设计”决定的，但在空战环境已经大大发生了变化的今天，歼10B的出现，难道还只是一次不触动顶层的技术升级？

A到B，不仅仅是减重？

作为歼10A的“底色”反映在结构上的一种表征，同时也作为一种整体设计理念与局部性能相互妥协的结果，其二元侧壁可调多波系进气道虽然最大程度地保持了跨声速机动性的同时，确保了超声速飞行时有足够的剩余推力，并使最大平飞速度能够达到2马赫以上。但问题在于这种进气道的结构比较复杂，由此导致了很多问题，特别是超重。据公开资料显示，歼10A飞机的进气道技术原型最早出自20世纪70年代美国提出的“F-16保型11B进气道方案”，结构上的特点是进气道上唇口前缘纵向位置略靠后于风挡隔框，附面层隔道高度较大，内部有曲线边缘锥体使附面层向两边排出，进气道侧壁作了明顯的倒切，进气道肩部开有百叶窗状的附面层放出缝。进气道第一级压缩斜板为固定式，斜板角度大约在10°以内，第二级压缩斜板为可调式，在第二级压缩斜板上开有附面层吸除孔。虽然根据激波搭唇口的外压式进气道的设计原则考虑，歼10A的进气道采用的是三波系设计，并不存在第三级压缩斜板，准确的描述应该属于二元三激波可调节进气道，不比F-15 的二元四激波可调节进气道，但既便如此，这样的结构在复杂性上也已经相当可观。于是，有人将歼10B采用DSI进气道的原因归结为“减重”。

当然，这种结论不能说是错的。由于缺乏地面和水面的直接支撑，重力对于航空航天器的影响程度之大，是其它交通载具，比如汽车、火车、轮船所完全无法相比的。相应的，重量控制也就必然成为飞机设计中的极端核心问题之一。在定型后的各种改进过程中，如何在保证功能和性能不缩水的情况下尽可能的减小重量，始终是飞机设计单位时刻需要关注的重点。正如前文所述，DSI进气道的一大优点正是简化的结构与减轻的重量。DSI进气道是根据锥形流理论，采用乘波原理设计的，锥形波附着在压缩面的边缘。由于锥形流本身的特点，DSI进气道的压缩曲面上存在着较强的压力梯度，可以将大部分附面层吹出进气道口外，所以在DSI进气道上可以不采用附面层隔道、吹除/抽吸装置，自然使结构大为简化，重量大为减轻。换句话说，DSI 实际是针对常规进气道的进气口部分进行的改进。精心设计的三维压缩面配合进气口，不仅可以完成传统附面层隔道的功能，还可以提供气流预压缩，从而提高进气道高速状态下的效率，并减小阻力。随着进气道调节系统的取消，重量自然减轻，这种变化当然是有利的。不过耐人寻味的是，歼10A列装数年之后，通过相关设备、配套训练体系的改进，其9g持续过载时间势必不断增加，再考虑到同时期西方三代改进型战斗机已经实现了超过10g过载持续几十秒的研究水平，如果这意味着歼10A的“底色”正在发生着悄然的转变，那么歼10B的出现就没理由不是这种转变的深入——DSI技术的应用显然不只是“减重”这么简单。