自从歼-20战斗机服役以来,某些国家就争先恐后的发展了自家的五代机。
但是发现没有,很多国家也只是仿照着制造了一个壳子,就像土耳其拿出的Kizilelma型无人机。
最为关键的部件就生产不出来,此是“DSI进气道”。
时至今日,也就只有
“F-16、F-35、歼-20、歼-35、歼-10B/C、枭龙、山鹰”
这几款战斗机装上了DSI进气道,其它战斗机根本就没有用。
这并不是其他国家不想在自家的战斗机装上DSI进气道,
根源就是由于“DSI进气道的研制难度比较大”。
千万别看DSI进气道就是一个凸起的鼓包,就认为它的制造难度就很小,这样想就大错特错了。
不然,也不会只有中美两国掌握了DSI进气道的设计和制造技术,并将其成功的应用到各型战斗机上。
事实上,最早使用DSI进气道的战斗机并非是枭龙,也不是F-35,而是F-16DSI验证机。
该机在1996年就进行了多次试飞,明显早于F-35和枭龙。换言之,也就是在F-16战斗机上实验了DSI进气道后,最后才应用到了F-35上面。
下面就来看看DSI进气道的研发难点!
DSI进气道的难点之一:大型风洞群
众所周知,在设计战斗机时是经常性的要进入不同类型的风洞里面进行吹风。
以获取在各种飞行姿态下的飞行数据和空气动力学特征,为了便于后续为其编写出合适飞控系统。
当然了,战斗机所要进入的风洞可不止是一种而已,还有结冰风洞等等。
而进气道作为战斗机中最为重要的一部分,它的主要作用就是让超音速气流减速,直至变成亚音速气流。然后把这股气流送到航空发动机的压气机中,让发动机进行正常的工作。
它的特性决定了战斗机的飞行性能,以及航空发动机是否可以发挥出全部的性能,在吹风洞的过程中,也是被重点照顾的对象之一。
而决定进气道特性的就是其具体的结构设计,自然是要经过风洞的实验才可以最后设计的出来。
毕竟战斗机对进气道有着较高的要求,它必须要有较高的总压恢复系数,总压恢复系数越高,那么进气道的效率就越高。航空发动机就可以发挥出出色的性能。
所以说,进气道的设计也是一个很大的难点,它要结合所用航空发动机的性能特征,战斗机的总体结构设计来设计,可不单单只是仿制一个形状就成功了。
在需要风洞的前提下,就需要有关国家拥有相应的风洞群。
而大型风洞的制造难度依旧不小,迄今为止,也就只有中美俄这三国拥有较为完整的风洞群。但是剩下的英法德日印等国也拥有风洞实验室,只不过其规格不完整而已。
毕竟风洞还又分为低速风洞、高速风洞、变速风洞、跨音速风洞、超音速风洞、超高音速风洞、冷风热风洞、结冰风洞等等。
由于风洞里面的风是由巨型风机产生的,这就需要相关国家的电力供应必须要能够跟得上。
除了电力供应之外,还要解决高压比、大流量的轴流压缩机。毕竟战斗机是在空中持续飞行的,这就要求风洞具备连续吹风的能力,这就需要性能强大的轴流压缩机。
所以说,没有亚音速和超音速以及亚跨音速风洞,才是令那些想要仿制DSI进气道国家梦碎的根本原因。像某些国家,制造出来具体的模型,还要拿到国外去吹风。
DSI进气道的难点之二:超级计算机
有了风洞试验还不行,还要经过超级计算机的模拟计算方可算完成。
而超级计算机主要用于模拟计算DSI进气道鼓包附近空气的流动状况,以及本身的受力情况。
最常用的计算方法是将空气、鼓包分割成较多个小长条,分别计算每个小长条表面的空气运动和受力,再整合起来得到整体的空气运动和受力情况。
这时,就需要用到运算速度极快的超级计算机了。
正常而言,分割的越精细,每个小长条就越小,计算的就越准确。毕竟随着分割精度的提升,计算量也是呈现出增多的趋势。
如此庞大的计算量是需要通过超级计算机来计算的,否则使用其它的计算机必然耗时耗力,得不偿失。
通过超级计算机摸清楚具体的流场,以及通过模拟的状况来调整DSI进气道鼓包的大小和结构,由此可见超级计算机在设计DSI进气道中的作用有多大。
所以说,若要制造出DSI进气道,前提是设计此进气道的国家要有超级计算机,或许会有人认为,超级计算机不就是众多电脑组合而来的庞然大物。
其实,不然!
否则,迄今为止,有实力研发出超级计算机的国家也不会只有中、美、日、德、英、法、俄、欧等极个别国家。且性能领先得超级计算机分别在中美日这三个国家中轮换出现。
这一切都证明,超级计算机的研发难度还是极大的,尤其是运算速度相当快的计算机。
中央处理器
要知道超级计算机拥有数万颗中央处理器,像我国自行研发的神威太湖之光超级计算机就使用了4万多颗申威26010型处理器。
究竟什么样的处理器才更加适合于超级计算机使用是个大问题,在保证运算速度的同时,功耗还要尽可能的低,这就是一个难点。
体系结构设计
其次还是体系结构,对于超级计算机而言,所用到的体系结构有多个,如异构众和、超并行处理、并行处理、多阵列协同等等。
优秀的体系结构可以更加出色便捷的挖掘出超级的潜能,将每一个部件的能力发挥至极致。
软件
在软件系统方面,控制少量计算节点,和控制大量计算节点对软件系统的要求近乎于天差地别,两者的难度根本就不在同一个水平上。
软件系统也就只有保证超级计算机的每个计算节点的性能,均被发挥到最大限度,才能充分挖掘出硬件上的潜力。否则,就会影响超级计算机的整机效率。
概而论之,超级计算机的研发难度并不小,它也是制约研发DSI进气道的难点之一。
事实上,要制造出符合要求的DSI进气道,还要有深厚的空气动力学、流体力学功底。否则,用什么公式来计算出鼓包的体积,每处的弧度等参数。
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