枭龙04架机体比前几架原型机减少200多公斤空重

　　无附面层隔道超音速进气道是一种应用了乘波原理的进气道。目前应用乘波原理的进气道总共有两种，一种是双斜切后掠压缩面进气道(Caret进气道)，另一种就是鼓包进气道(Bump进气道)，前者应用高超音速乘波体(Wave Rider)理论中的尖脊翼(Caret Wing)的原理来设计，并以此命名，后者则是采用锥形流乘波理论设计的。一个单独的基于锥形激波流场的锥导乘波体设计通常采用上下表面分别设计的反设计方法，也就是根据任务要求选定设计点的马赫数和迎角，选择一个虚拟的圆锥体(称为基准圆锥)来获得一个圆锥激波流场，在这个流场内根据需要设计乘波体上表面的形状，上表面与圆锥激波面相交处形成一条前缘线(FCT)，前缘线向外延伸即得到自由来流面，通过解圆锥激波方程得到前缘线后的波后流面，这个波后流面就是乘波体下表面的理论形状。应当要注意圆锥激波流场并非在波后就立刻转折到平行基准圆锥母线方向，否则就会出现扩张流管而有悖质量守恒，实际情况是波后流线逐渐弯曲偏转到平行基准圆锥母线方向，因此下表面形状通常是一个前端有些内凹的复杂曲面形状，而且圆锥激波要比平面激波弱，激波能量损失较少，波后存在继续压缩的现象，空间压力分布与二维情况是不一样的。由于靠近基准圆锥处流线转折较快而远离基准圆锥处转折较缓，圆锥激波流场内存在径向的压力梯度，所以对于插入到圆锥激波流场中的乘波体表面而言就存在了法向和展向的压力梯度，正是这两个压力梯度的作用提供了向外推出附面层的效果。对于进气道设计而言，鼓包是直接附着在前机身表面的，所以不需要考虑乘波体上表面的形状，自由流面就是前机身在进气道入口前的表面形状，前缘线就是前机身表面与圆锥激波面的交线。乘波现象中激波完全附着于物体前缘，阻断了激波封闭区域内外的压力交流，从而获得高的效率，正因为这个特点，鼓包进气道具有较一般进气道更高的总压恢复。由于鼓包进气道的捕获面积是固定的，而且喉道没有放气，它需要通过自动溢流来使流量满足需要，同时外推的附面层也需要泄放通道，这就造成了鼓包进气道的前掠唇口设计，唇口与机身相交处就形成了泄放通道，附面层和溢流从此处排出。

　　设计一个鼓包进气道主要包括选取设计点、设计鼓包压缩面、设计唇罩和设计内管道等工作，其中内管道的设计与常规进气道基本上是一样的，只是要确保内管道和鼓包压缩面的衔接的光滑过渡即可，而其余部分则比较特殊。为了使不可调的鼓包进气道在整个包线范围内都具有良好的性能，在设计点的选取上一般采用双设计点方法，鼓包压缩面和捕获面积以最大飞行马赫数为设计点，喉道面积则以跨音速条件最大流量为设计点，并且需要校核低速状态的进气道性能。鼓包压缩面和唇罩的设计是互相关联的，并且要考虑与前机身的融合。鼓包进气道是二波系结构的进气道，有一道锥形激波和一道喉道正激波，理论上讲希望这两道激波要恰好搭在外侧唇口上。为了满足这样的设计要求，设计时首先根据设计马赫数选取可获得最高波后总压的圆锥激波角，然后根据喉道面积的要求和总体布置要求的进气道宽高比来确定基准圆锥的位置从而获得前缘线，这样就可以计算出整个鼓包的外形。唇罩的形状首先要考虑激波搭唇口的设计原则，实践中为了保持波系结构的稳定，要使喉道正激波稍脱离唇口，此外还要考虑大迎角，有侧滑等状态的工作和附面层排出的要求，而且唇罩根部要求与机身融合。04架飞机的进气道基本上就是按照这样的方法设计的，设计点取值稍大于原先公布的最大平飞速度指标，内管道的设计与01/03架也少有区别，实际上某站位之前的部分基本上都作了改动，而之后则保持不变。为了配合进气道的改进，飞机的前体设计也作了修改，原先起预压缩作用的肋下平面设计被改成了曲面，目的是减小前机身阻力和附面层的厚度，也许也有使头部激波和波后流动能适应锥形流乘波进气道需要的考虑，另一方面对前体的修形也增加了一些前机身容积，为日后升级安装更多电子设备提供了方便。04架飞机的鼓包进气道设计方案在风洞试验中表现良好，1.2马赫以上的总压恢复系数较原设计的固定压缩斜板进气道有较大的提高，相信可以比较明显的改善飞机的高速性能，进气道的综合畸变指数保持了与原进气道相当的水平，远低于发动机对畸变的限制要求。对设计方案进行风洞油流试验的结果显示附面层大部分被有效排除，达到了取消附面层隔道的设计目的，在原设计方案中为保险而采用的鼓包前附面层吸除孔似乎没有存在的必要，但是可能是出于保险在实际制造的04架原型机的近景画面上还是能看到附面层吸除孔。改用了最新式进气道设计的04架原型机不但在气动性能上获益良多，而且明显简化了结构，减轻了重量，前体容积的增加和形状的变化也为移动部分装载创造了条件，据报道04架原型机减少了200多公斤空重，其中有不少应该就是进气道和前体设计修改的效果。

　　相关专题：现代兵器