DSI进气道就那么好吗？有什么缺点？

DSI进气道是一种没有隔板的超音速进气道，全称Diverterless supersonic inlet，即无附面层隔板超音速进气道。其实这个词表达的意思不太完善，因为DSI进气道既是Diverterless的，也是Bleedless的，也就是说即无隔板，也无斜板，所以叫DBSI更加精确一些。这种进气道需要非凡的空气动力学基础研究能力，用超级计算机模拟和实际风洞测试，设计十分复杂；但优点就是无可活动件，结构简单，重量轻，而且对涡扇发动机的扇叶有一定遮挡能力，隐身效果较好。

这种进气道也叫Bump，是在进气口前面有一个鼓包形状的凸起，类似蚌壳，在我国也被称为蚌式进气道。它是通过一个经过精确计算和模拟的固定形状的鼓包，代替之前的进气道内的可调隔板。它主要实现了两个功能，第一个是这种形状可以作为一个压缩面，对空气进行减速、压缩后提供给进气道；第二个是将有害的附面层用鼓包“吹走”，防止其吸入发动机造成进气失配。

目前中美是唯二使用DSI进气道的国家

附面层

这里面多说一下附面层。附面层也叫边界层，这种层流的成因，是高雷诺数下，流体靠近固体表面时，由于流体本身的粘度而贴在表面进行流动而形成一个边界层。边界层法向方向上速度衰减非常快，贴近表面的层流速度为0，而在远离边界的垂直方向上速度的变化非常大。附面层有两个危害，一个是它贴近机身表面那一层速度太慢了，和发动机进气速度根本不匹配；第二个是附面层极易发生气流分离，产生湍流；湍流则会将本来要进入发动机的空气带走，造成进气量不足，发动机将发生推力下降，喘震甚至空中停车。这是灾难性的。

流体流过小球时在尾巴产生的湍流

机翼附面层分离产生的湍流

附面层表面的速度梯度非常大

隔板进气道

所以附面层这个东西，不管是DSI进气道、F-22的加莱特进气道还是之前的三代机普遍使用的矩形、斜切矩形的隔板进气道，都是必须要避免吸入的。隔板（Diverter）进气道的思路是，利用隔板也可以将附面层产生的湍流隔开，但是前提是进气道必须与进气道有一段距离。所以这种进气道必须与机身有一定距离，也就是我们看到的缝隙。这种隔板进气道通常还有一个可调斜板（Bleed），通过斜板前方产生的一道斜激波面，对超音速来流进行减速、压缩。通过斜板的角度调整，用来调整不同马赫数下的进气量和进气匹配。有些进气道附面层隔板和调整进气的斜板是分开的，比如F-15，它的斜板在上表面，而隔板是进气道的立面；有些隔板和斜板是二合一的，比如F-4“鬼怪”战斗机。

F-15采用斜切矩形的可调隔板进气道，进气道与机身有一定缝隙，以避开附面层

还是F-15。可以看到，左右两个进气道是不对称的，这是因为两个斜板的偏转角度不同

F-4战机进气道外侧的可调隔板，同时起到进气斜板的作用。

DSI的原理

费了好大劲，把隔板进气道的原理终于说完了，我们再来看看DSI进气道的原理吧。从下面这张计算机。模拟图上可以看到，DSI不需要任何可以活动的斜板部件，也不需要给进气道用隔板将附面层隔开。只是利用这个凸起的鼓包，将附面层大部分直接吹出进气道，让附面层沿着机身上下表面流走。这种进气设计显然结构更加简单，而且不包含可动部件和相关控制软件。而且由于进气道与机身没有缝隙，也减少了一定的诱导阻力。

DSI进气道，红色线条表征附面层的流动，可见DSI进气道的鼓包可以将大部分附面层吹出进气道

不过DSI的优点也是它的缺点，那就是：不可调。要知道战机的飞行速度可是一个相当宽的速度范围，亚音速，1马赫，1.5马赫，2马赫。。。比如我们的歼20，可以在携带武器的情况下进行2.5马赫的战斗巡航。而飞行器设计一个固有的难题就是，没有一种固定的进气道能够适配所有进气情况。比如在亚音速状态下总压恢复系数达到0.94-0.98的进气道，到了超音速总压恢复系数掉到0.9以下是完全可能的。这也是为啥各国的航空设计师要搞出可调矩形进气道出来。用可调的斜板来进行调整，使战机在不同速度下总压恢复系数都能有比较好的表现；比如F-15的二元四波系的斜切矩形进气道，在2.0马赫时总压恢复系数还能达到0.92左右[1]，而DSI进气道此时只有0.87[2]，仅与F-4D上的矩形进气道相当；同样适用斜切矩形进气道的F-14的表现也超过的DSI。只有速度小于1.8马赫时，DSI的表现才算比较好，总压恢复系数可以达到0.9以上。所以由此可知DSI在超过1.8马赫时，总压恢复系数表现不如可调矩形进气道中表现最好的。当然了，这也只能代表目前DSI的发展水平，并不是说DSI已经没有发展潜力了。