小编： 昨天，我们谈到了歼-10B换装的新发动机到底是不是矢量发动机
昨天，我们谈到了歼-10B换装的新发动机到底是不是矢量发动机。因为没有官方消息，我们确实无法从外形看出是否矢发。
以俄制发动机的角度看，国际上的圆形截面喷嘴除了“土星式”喷嘴（如苏-35的117S）外，都是“克里莫夫式” （即美国PYBBN式，如苏-57的“30型”等），后者的特色就是外观几乎看不出。“土星式”式喷嘴比传统的多一段转向段，会比较长，而“克里莫夫式”的真正活动构造在内部，外观尺寸不变。如果要确认是否为“克里莫夫式”喷嘴，要看喷嘴前后两段（收敛与扩散段）叶片的交界处，是否有允许转动的构造。这张照片不足以看到两段叶片的交界，因此不管是不是矢量喷嘴，应该都无法直接看出。
当然，也无法否认歼-10B真的上了矢量发动机。那么，如果歼-10B真上了矢量发动机会是为了什么？又有什么效果呢？
△同时采用“土星式”式（右侧的“117型”）和“克里莫夫式”（左侧的“30型”）喷嘴的苏-57验证机，前者相对较长一些，后者不说的话外形很难看出其是否矢发
谈到矢量发动机大家肯定会马上想到俄罗斯丰富的产品线，其实矢量喷嘴在上世纪80年代的欧美战机设计界也一度非常流行，我可以试着从“欧美风”来理解歼-10换矢发。
当时的工程师们认为战机的能量机动性已经发展到顶了，不可能突破人体的9G极限，接下来的决胜点势必是“超音速巡航”与“超机动性”。超音速巡航指得是战机可在大部分任务时间以超音速进行巡航与战斗，就攻击而言，超音速巡航可增加导弹的射程，并缩短对手的反应时间；而就防守而言，超音速巡航可缩短敌方导弹从侧方或后方追击的射程，并缩短暴露于敌方火力的射程，而且对战机与地面导弹同样有效。
超机动性则是利用现代导弹的射击角度与命中率大幅提高，不再受限于后方发射后，战机不需耗费时间去机动咬住敌机尾巴，直接利用超过失速攻角的快速自转动作来指向对手并发射导弹。
△ND-102规划的方形矢量喷嘴不同于F119引擎的2D指向，同时具备俯仰与偏航的3D指向能力
美国诺斯若普公司与德国多尼尔公司合作研发的ND-102轻型战机就是一个例子，该战机的架构衍生自与F-16竞标的YF-17“眼镜蛇”，但强调超音速巡航与超机动性能而非过往的能量机动性。其延续YF-17的细长机身、双发架构与类似但缩小的边条翼（可产生助升涡流），但改用无尾三角翼+单垂直尾翼布局。增大后掠角与缩小展弦比的无尾三角翼可降低超音速阻力，但是从YF-17的双垂直尾翼改成单垂直尾翼就只有减轻重量与降低阻力的优点，由于单垂直尾翼的高攻角的偏航稳航控制性较差，反而会折损战机的机动性与超机动性，而后者可由矢量喷嘴来补足。
诺斯若普计划由普惠公司以PW1120引擎为基础，发展一种低涵道比，但军用推力提高到7.3吨的新发动机，使两台发动机的总推力达到14.5吨（超过F-16的13吨的加力推力），可推动11.3吨的战机达到超音速巡航。诺斯若普也与普惠合作开发方形矢量喷嘴与整合飞行及推进控制系统，不但在70度以上攻角可用俯仰、滚转与偏航矢量推力控制战机的超机动，并可在超音速巡航时用推力配平机身，以降低翼面配平所衍生的阻力。
△MBB设计原本具有近耦合前翼与双垂直尾翼，两者加成可增加高攻角性能并带来部分超机动能力
ND-102计划竞标德国的“90年代战机”计划，但败给了MBB与英国合作的计划，也就是后来的“台风”战机。“台风”并没有像ND-102这么强调超机动性，而以前翼+三角翼架构来提高超音速机动性，并用英国罗·罗公司的EJ200发动机提供超音速巡航所需推力。原本由德国操刀的气动构型还有可提升高攻角稳定性的双垂直尾翼，但计划交给英国后也被改成单直尾翼以减轻重量与阻力。
△上图显示：以1.8马赫超音速巡航时，使用矢量喷嘴配平可降低3%的推力；下图显示，以1.8马赫进行超音速机动时，使用矢量喷嘴可提升7%的转弯率
“台风”在1991年曾考虑加上矢量喷嘴，由西班牙IVP公司与德国MTU合作的技术研究计划将替EJ200发动机换装3D矢量喷嘴。不过使用矢量喷嘴的主要理由已经不是超机动，而是降低超音速巡航阻力。在超音速时，利用矢量喷嘴产生配平力矩不会产生阻力，而传统利用翼面配平则会衍生较大阻力，两者相较下，矢量喷嘴可降低3%的超音速巡航阻力，并减少5%的超音速巡航油耗。
△ITP研究的制动机构可同时控制面积与角度，这减轻矢量喷嘴的重量，仅比原喷嘴多出40千克
另一个研究矢量喷嘴的理由是台风式自己的问题，由于EJ200引擎的喷嘴在最后面的扩散段段（俗称A9环）面积是不可调的，只能以固定倍率随着收敛段（俗称A8环）面积来变动。而IVP新设计的喷嘴制动机构不但可以控制喷嘴角度，也可同时控制A8环与A9环的面积。由于A9环可以效率更佳的面积来运作，不但内部推力增加，外部阻力也降低，IVP估计总推力可提高7%，而巡航油耗可降低3.5%。
反观歼-10，由于不具备超音速巡航条件，显然超音速巡航不是试验矢量喷嘴的原因，“超机动”也就成了较可能的理由。虽然歼-10的近耦合前翼比台风式的长力臂前翼多出涡流助升效果，但这只能提高最大攻角，或是在失速前压榨出更多低速升力。在超过失速攻角后，由于前翼会比主翼或尾翼提前失速，就不再具备控制效果。因此，有些人以为“前翼=超机动”的概念其实是错误的，尾翼与双垂直尾翼才能在失速后（也就是超机动领域）产生俯仰、滚转与偏航的控制力道。这就是为什么采用前翼+三角翼布局以及单垂直尾翼的三种欧洲战机与歼-10在航展中都只能做出F-16等级的传统机动，不但做不出F-22或苏-35等矢量推力战机的快速超机动，甚至也比F-35与F-18E/F之类双垂尾战机的一般超机动来得逊色。
而3D矢量喷嘴将带给歼-10前所未有的超机动性能，虽然单喷嘴无法产生滚转力矩，但在45度攻角以上的超机动领域中，机头偏航与滚转的效果是一致的。也就是说，歼-10很可能可以跟F-22、苏-57以及苏-37一样做出俗称“落叶飘”的360度任意旋转并指向对手的动作，这在西方评估中被认为是超机动最有效的战术。
到这里，其实又部分回到了该不该买苏-35的讨论了。苏-35的超机动能使毋庸置疑的，那这在战场上有用么？这当然是一个伪命题，有总比没有好。
△认为歼-10B不要“超机动”的观点认为，格斗导弹的矢量喷嘴加上头盔瞄准能力大幅提高格斗的攻击角度，机头指向必要性大幅降低。因此，歼-10C配备的有源相控阵雷达、霹雳-15远程导弹与霹雳-10高离轴角导弹对空战战力的帮助都比矢量喷嘴来得大
歼-10B换装的即使真是矢量发动机，具体是试验还是为未来整体换装也还是一个问题，到最后这很大程度上也会变成空军装备发展理念的问题。而对苏-35的具体使用心得，或许会成为重要的参考。
就发动机而言，中国的发动机工业虽然与美、俄仍有相当差距，但从同时进行多种不同推力等级的发动机计划来看，投入的人力与资金已相当惊人。即便没有立即的订单，作为基础研究也必将造福未来。（作者署名：贞观防务）
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