俄罗斯苏57学习美国F22,采用二元矢量喷口,中国歼20跟还是不跟？

据美国"战区"网站近日报道，一架编号为052的苏-57换装了带扁平喷口的二元推力矢量发动机，而且这种喷口还很特别，它是倾斜安装的，与F22水平安装的尾喷口形成了鲜明对比。中国先前公布的歼10B矢量推力验证机，采用圆形三元矢量喷口，与苏俄战机相似，曾在珠海航展上进行精彩的飞行表演，接下来中国歼20，歼35等战机是否也会换装矩形二元矢量喷口？

（052号安装了二元喷管）

052号为何要倾斜安装发动机喷口？
052号是苏57的第二架原型机，被专门用来测试俄罗斯新一代发动机产品30（正式编号为AL51F1），因此，可以确信这款发动机正是AL51F1的二元矢量版本。值得注意的是，这架052号苏57只在左侧安装了一台二元矢推型AL51F1，右侧装的还是圆形喷管的发动机，推测为采用轴对称三元推力矢量喷管的AL41F-1，这种喷管通过上下左右四个方向的偏转，可进行俯仰，偏航和滚转控制。

那052号苏57倾斜安装发动机有什么好处呢？采用这种设计以后，052号苏57用二元喷管就可以达到三元喷管的控制效果，从而在不增加结构重量的情况下，极大提高飞机的机动性。打个比方说，这种倾斜喷口起到的控制效果就跟V形垂尾一样，同时具备平尾和垂尾的控制能力，说白了，就是这种倾斜喷口同时具备控制飞机进行俯仰、偏航、滚转的功能，而F22水平安装的二元喷管只能进行俯仰和有限的滚转操作。

（倾斜安装的二元喷管具备三元喷管的功能）

但美中不足的是，这种喷管跟V尾一样，偏转时会产生侧倾力矩，且这种侧倾力矩还很难通过偏转气动舵面来抵消，因为气动舵面的响应速度是远不及矢量喷口的。这就需要另一侧发动机的矢量喷口同步偏转，来抵消这种侧倾力矩。说到这里，AL51F1这种倾斜二元喷口的缺点就呼之欲出了，那就是控制复杂，推力损失也比较大，因为抵消侧倾力矩的同时也会抵消一部分发动机推力。因此，052号倾斜安装发动机是否是一种成功的设计还有待观察。

052号之所以要安装二元喷口的AL51F1，主要追求的还是隐身性能，因为二元喷口的雷达红外信号特征都要比三元喷口小，可这个结论放到苏57身上又不太适用，因为其雷达隐形设计并不出色，光是两个短而直的进气道就严重削弱了苏57的正面隐身性能。现在却舍本逐末，对尾喷口的隐形能力如此重视，着实令人费解。一个比较合理的解释就是，俄罗斯在等离子隐身技术方面取得了重大突破，所以才对尾喷口的隐形能力如此重视，因为等离子发生器很难安装在喷管位置，这里的温度太高了。

（苏57的隐形设计并不出色）

二元喷管与三元喷管比较
其实，二元和三元喷口各有利弊，谈不上哪一种更先进，二者的区别主要表现在以下几个方面：
一，隐形能力不同。二元喷管的隐形能力要强于三元喷管，因为前者的多边形线条更容易融入五代机的总体隐形设计中，其上下两个调节片的耐热结构也更有利于削弱尾焰的红外信号。
二，控制能力不同。这个上面分析过了，三元喷管同时具备控制飞机进行俯仰、偏航、滚转的功能，而F22水平安装的二元喷管只能进行俯仰和有限的滚转操作。

（F22的二元喷管）

三，对材料工艺的要求不同。二元喷管的温度分布并不均匀，在喷口拐角处会出现热应力集中的问题，因而对材料工艺的要求极高，材料工艺不过关就只能在冷却上下功夫了，052号二元喷管调节片的边缘有很多蜂窝状的小细孔，这应该就是通过引气进行冷却的设计了。
四，体积重量不同。二元喷管非常笨重，这是因为它的横截面要由发动机主体部分的圆形变为长方形，二者在结构迥然不同，相当于在加力燃烧室筒体的外围再设计一个套在外面的矩形喷管，再加上矩形喷管导致的热应力集中问题，想不笨重都难。而圆形矢推喷管就简单多了，直接由发动机本体延伸过来再套上直径稍大点的圆形喷管即可。
五，推力损失不同。由于二元喷管长方形尾喷对发动机的圆形横截面形成了遮挡，再加上长方形尾喷管边缘存在"漏气"现象，因而二元喷管的推力损失高达12%以上，远高于圆形喷管。

（二元喷口会对发动机气流形成遮挡）

结语
既然二元与三元各有千秋，那么问题来了，我国五代机有必要装备二元喷管呢？实际上，我国二元喷管的研发已经取得了重大突破，在2022年珠海航展上，“中国航发”已经展出了新设计的二元喷管。
但要不要用二元喷管还得具体分析，对于追求超音速巡航的歼20而言，二元喷管乃至矢量喷管并非必需，尤其是在我国发动机仍然是短板，耐高温材料工艺水平仍然有限的情况下更是如此，但对歼35和六代机而言，就未必了。