[科普中國(guó)]-矢量發(fā)動(dòng)機(jī)

矢量發(fā)動(dòng)機(jī)（Thrust vector control engine，簡(jiǎn)稱(chēng)：TVC Engine），是噴口可以向不同方向偏轉(zhuǎn)以產(chǎn)生不同方向的推力的一種發(fā)動(dòng)機(jī)。

采用推力矢量技術(shù)的飛機(jī)，則是通過(guò)尾噴管偏轉(zhuǎn)，利用發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的推力，獲得附加的控制力矩，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的姿態(tài)變化控制。其突出特點(diǎn)是控制力矩與發(fā)動(dòng)機(jī)緊密相關(guān)，而不受飛機(jī)本身姿態(tài)的影響。不采用推力矢量技術(shù)的飛機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)的噴流都是與飛機(jī)的軸線(xiàn)重合的，產(chǎn)生的推力也沿軸線(xiàn)向前，這種情況下發(fā)動(dòng)機(jī)的推力只是用于克服飛機(jī)所受到的阻力，提供飛機(jī)加速的動(dòng)力。因此，矢量發(fā)動(dòng)機(jī)可以保證在飛機(jī)作低速、大攻角機(jī)動(dòng)飛行而操縱舵面幾近失效時(shí)利用推力矢量提供的額外操縱力矩來(lái)控制飛機(jī)機(jī)動(dòng)。

簡(jiǎn)介矢量發(fā)動(dòng)機(jī)（Thrust vector control engine，簡(jiǎn)稱(chēng)：TVC Engine），是噴口可以向不同方向偏轉(zhuǎn)以產(chǎn)生不同方向的推力的一種發(fā)動(dòng)機(jī)。

采用推力矢量技術(shù)的飛機(jī)，則是通過(guò)尾噴管偏轉(zhuǎn)，利用發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的推力，獲得附加的控制力矩，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的姿態(tài)變化控制。其突出特點(diǎn)是控制力矩與發(fā)動(dòng)機(jī)緊密相關(guān)，而不受飛機(jī)本身姿態(tài)的影響。不采用推力矢量技術(shù)的飛機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)的噴流都是與飛機(jī)的軸線(xiàn)重合的，產(chǎn)生的推力也沿軸線(xiàn)向前，這種情況下發(fā)動(dòng)機(jī)的推力只是用于克服飛機(jī)所受到的阻力，提供飛機(jī)加速的動(dòng)力。因此，矢量發(fā)動(dòng)機(jī)可以保證在飛機(jī)作低速、大攻角機(jī)動(dòng)飛行而操縱舵面幾近失效時(shí)利用推力矢量提供的額外操縱力矩來(lái)控制飛機(jī)機(jī)動(dòng)1。

技術(shù)原理普通飛機(jī)的飛行迎角是比較小的，在這種狀態(tài)下飛機(jī)的機(jī)翼和尾翼都能夠產(chǎn)生足夠的升力，保證飛機(jī)的正常飛行。當(dāng)飛機(jī)攻角逐漸增大，飛機(jī)的尾翼將陷入機(jī)翼的低能尾流中，造成尾翼失速，飛機(jī)進(jìn)入尾旋而導(dǎo)致墜毀。這個(gè)時(shí)候，縱然發(fā)動(dòng)機(jī)工作正常，也無(wú)法使飛機(jī)保持平衡停留在空中。

然而當(dāng)飛機(jī)采用了推力矢量之后，發(fā)動(dòng)機(jī)噴管上下偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的推力不再通過(guò)飛機(jī)的重心，產(chǎn)生了繞飛機(jī)重心的俯仰力距，這時(shí)推力就發(fā)揮了和飛機(jī)操縱面一樣的作用。由于推力的產(chǎn)生只與發(fā)動(dòng)機(jī)有關(guān)系，這樣就算飛機(jī)的迎角超過(guò)了失速迎角，推力仍然能夠提供力矩使飛機(jī)配平，只要機(jī)翼還能產(chǎn)生足夠大的升力，飛機(jī)就能繼續(xù)在空中飛行了。而且，通過(guò)實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)推力偏轉(zhuǎn)之后，不僅推力能產(chǎn)生直接的投影升力，還能通過(guò)超環(huán)量效應(yīng)令機(jī)翼產(chǎn)生誘導(dǎo)升力，使總的升力提高。

裝備了推力矢量技術(shù)的戰(zhàn)斗機(jī)由于具有了過(guò)失速機(jī)動(dòng)能力，擁有極大的空中優(yōu)勢(shì)，美國(guó)用裝備了推力矢量技術(shù)的X-31驗(yàn)證機(jī)與F-18做過(guò)模擬空戰(zhàn)，結(jié)果X-31以1:32的戰(zhàn)績(jī)遙遙領(lǐng)先于F-18。

推力矢量技術(shù)是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的技術(shù)，它包括推力轉(zhuǎn)向噴管技術(shù)和飛機(jī)機(jī)體/推進(jìn)/控制系統(tǒng)一體化技術(shù)。推力矢量技術(shù)的開(kāi)發(fā)和研究需要尖端的航空科技，反映了一個(gè)國(guó)家的綜合國(guó)力，世界上只有美國(guó)和俄羅斯掌握了這一技術(shù)，F(xiàn)-22和Su-35就是兩國(guó)裝備了這一先進(jìn)技術(shù)的各自代表機(jī)種。

我國(guó)也展開(kāi)了對(duì)推力矢量技術(shù)的預(yù)先研究，并取得了一定的成果，相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)，我們的飛機(jī)也能夠裝備上這一先進(jìn)技術(shù)翱翔藍(lán)天，增強(qiáng)我國(guó)的國(guó)防實(shí)力1。

四代戰(zhàn)機(jī)第四代戰(zhàn)斗機(jī)要求飛機(jī)要具有過(guò)失速機(jī)動(dòng)能力，即大迎角下的機(jī)動(dòng)能力。

使用推力矢量技術(shù)的飛機(jī)不僅其機(jī)動(dòng)性大大提高，而且還具有前所未有的短距起落能力，這是因?yàn)槭褂猛屏κ噶考夹g(shù)的飛機(jī)的超環(huán)量升力和推力在升力方向的分量都有利于減小飛機(jī)的離地和接地速度，縮短飛機(jī)的滑跑距離。另外，由于推力矢量噴管很容易實(shí)現(xiàn)推力反向，飛機(jī)在降落之后的制動(dòng)力也大幅提高，因此著陸滑跑距離更加縮短了。如果發(fā)動(dòng)機(jī)的噴管不僅可以上下偏轉(zhuǎn)，還能夠左右偏轉(zhuǎn)，那么推力不僅能夠提供飛機(jī)的俯仰力矩，還能夠提供偏航力矩，這就是全矢量飛機(jī)。

推力矢量技術(shù)的運(yùn)用提高了飛機(jī)的控制效率，使飛機(jī)的氣動(dòng)控制面，例如垂尾和立尾可以大大縮小，從而飛機(jī)的重量可以減輕。另外，垂尾和立尾形成的角反射器也因此縮小，飛機(jī)的隱身性能也得到了改善。

國(guó)產(chǎn)引擎某軍刊曾介紹我國(guó)高推重比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)研制成功！TVC軸對(duì)稱(chēng)矢量噴管研制成功！

飛機(jī)推力矢量技術(shù)是通過(guò)改變發(fā)動(dòng)機(jī)排氣方向?yàn)轱w機(jī)提供更強(qiáng)的轉(zhuǎn)向力矩的技術(shù)。飛機(jī)推力矢量技術(shù)的應(yīng)用能賦予戰(zhàn)斗機(jī)超機(jī)動(dòng)性、短距起降和低的可探測(cè)性，極大地提高戰(zhàn)斗機(jī)的作戰(zhàn)有效性和生存能力。美國(guó)、俄羅斯等發(fā)達(dá)國(guó)家都將其作為重要技術(shù)優(yōu)先發(fā)展。

在飛機(jī)推力矢量技術(shù)的研究中，改變發(fā)動(dòng)機(jī)排氣方向，即推力矢量噴管的研究是關(guān)鍵且具決定意義的一環(huán)，必須首先研究發(fā)展。軸對(duì)稱(chēng)矢量噴管(AVEN)是在常規(guī)機(jī)械式收擴(kuò)噴管上發(fā)展出來(lái)的一種推力矢量噴管，通過(guò)噴管擴(kuò)散段的偏轉(zhuǎn)改變發(fā)動(dòng)機(jī)排氣方向。就整個(gè)飛機(jī)推力矢量技術(shù)來(lái)講，AVEN具有簡(jiǎn)單、輕質(zhì)、低風(fēng)險(xiǎn)的特點(diǎn)，對(duì)飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)主機(jī)的改裝要求小，是實(shí)施推力矢量技術(shù)的最佳噴管方案。AVEN技術(shù)研究的目標(biāo)是完成目標(biāo)平臺(tái)渦扇型的AVEN試驗(yàn)件的研制，并實(shí)現(xiàn)熱態(tài)試車(chē)。

但是我國(guó)的矢量發(fā)動(dòng)機(jī)又有了新的突破，但是鑒于機(jī)密，暫時(shí)不能公開(kāi)1。

自主研發(fā)從正在試飛的J20一些漸漸曝光的消息可以看出，我國(guó)4代戰(zhàn)機(jī)和5代戰(zhàn)機(jī)已經(jīng)基本進(jìn)入了全部自主開(kāi)發(fā)的階段，并在很多方面開(kāi)始領(lǐng)先世界，我們期待著大家不斷探討的J20能早日登場(chǎng)，為中國(guó)的軍事強(qiáng)大再譜新章。

據(jù)最新媒體報(bào)道，中國(guó)殲20隱形戰(zhàn)斗機(jī)已于2011年1月11日中午12時(shí)50分左右進(jìn)行首次升空飛行測(cè)試，13時(shí)11分成功著地。整個(gè)首飛過(guò)程是在殲10S戰(zhàn)斗教練機(jī)陪伴下完成的，歷時(shí)大約18分鐘，首飛過(guò)程取得圓滿(mǎn)成功。

時(shí)任中國(guó)國(guó)家主席、中央軍委主席胡錦濤于2011年1月11日下午接見(jiàn)到訪(fǎng)的美國(guó)國(guó)防部長(zhǎng)蓋茨，并且蓋茨在會(huì)后向傳媒表示，胡錦濤向他確認(rèn)，中國(guó)進(jìn)行了殲20首次試飛。

2016年1月18日13:30許，中國(guó)殲20首架編號(hào)為2101的量產(chǎn)機(jī)成功首飛，歷時(shí)40余分鐘，按量產(chǎn)機(jī)習(xí)慣首飛進(jìn)行了起落架收放測(cè)試，降落前數(shù)次超低空通場(chǎng)并大坡度小半徑轉(zhuǎn)彎1。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

石季英 - 副教授 - 天津大學(xué)