​矢量发动机是什么？与一般发动机有哪些区别？

矢量发动机是什么？与一般发动机有哪些区别？

矢量发动机(ThrustVectorControlEngine)：指尾喷口可偏转以产生不同方向推力的喷气式发动机，即产生推力矢量。采用推力矢量技术的飞机，通过尾喷管偏转，获得附加的控制力矩，实现飞机的姿态变化控制。可使飞机在很慢的速度下也能保持飞行而不失速坠落，从而提高机动性，降低起飞、降落滑跑距离，甚至垂直起降。F35采用此类发动机。

目前四种矢量技术在涡扇航空发动机上之应用：

一是扰流矢量舵片技术，美国、欧洲、俄罗斯、日本都有型号，原理和燃气舵相类，不过这个舵片是不可分化的；这个最简单，对发动机要求也低，对轻型飞机的机动性能提高的多，起点低。

二是二元矢量喷口，这个力只能垂直在飞机的飞行线路上，无论怎么飞，这个力只能是垂直作用的，比如美国人的是四片，但是左右两侧是死的，能动的就是上下，飞机平飞，则力可以上下作用，飞机侧飞时，才能所谓的“左右摆动”。

美国人的是四片，但是左右两侧是死的，能动的就是上下。

三是多元矢量喷口，也是轴对称技术，二元矢量比扰流矢量舵片要先进，但是还是在垂直摆动的水平，对飞行器的调控性能有限，所以从敏捷格斗导弹上开始出现了所谓“360度”喷口的研究(这个开始主要为垂直发射的防空导弹，快速变向，更好的降低因为爬升而损失的时间及燃料，从而降低导弹的重量并增加拦截效率)，后来因为结构重量等问题，反而在飞机这类大型飞行器上得到了应用，此技术应用最典型的就是前苏联。

四是喷流技术，这是今后研究的大方向，现在发动机都是从飞机屁股往后面喷气，今后可能是从飞机的后半球N个小喷气孔协调的盆子，极大的减少了飞机的飞行气动力控制平面的数量，很好的促进了翼身融合。目前在无人机上已经得到了很好的验证。

推力矢量技术再发展，就是发动机内矢量等领域，比如装反推，目前的反推，都是装置喷口外，用于短距离降落的，今后可能会用于飞行中的控制。比如发动机内气流调节，这个目前的调节，大部分都是进气口用唇瓣或者DSI等调节，出气调节多用降温等(如等离子技术用于涡扇发动机的调节)。今后，很有可能会在涡扇发动机里面就应用矢量导引舵片或管道，对气流喷射直接进行控制，从而极大地提高飞行器的飞控性能。得益于在军用航发技术上积累的巨大优势，美国在这个领域也无可争议地一家独大，无论是预研或是量产，无论是技术先进程度还是产品可靠性都代表了目前世界矢量发动机的最高水平。

推力矢量技术再发展，就是发动机内矢量等领域，比如装反推，目前的反推，都是装置喷口外，用于短距离降落的，今后可能会用于飞行中的控制。比如发动机内气流调节，这个目前的调节，大部分都是进气口用唇瓣或者DSI等调节，出气调节多用降温等(如等离子技术用于涡扇发动机的调节)。今后，很有可能会在涡扇发动机里面就应用矢量导引舵片或管道，对气流喷射直接进行控制，从而极大地提高飞行器的飞控性能。

得益于在军用航发技术上积累的巨大优势，美国在这个领域也无可争议地一家独大，无论是预研或是量产，无论是技术先进程度还是产品可靠性都代表了目前世界矢量发动机的最高水平。

以装备于F–35的F135矢量发动机为例，其有3种型别,即常规起落型F135-PW-100、舰载短距起落型F135-PW-400和STOVL型F135-PW-600。主合同商美国PW公司负责F135主发动机的研制和系统集成。分合同商英国罗-罗公司负责轴驱动的升力风扇、三轴承偏转喷管和滚转喷管的研制。HamiltonSund-strand公司、挪威的VOLVO航空公司(VAN)、DucommunAeroStructure(DAS)公司、Unison工业公司和丹麦IFADA/S公司也参与了F135发动机的研制。性能绝佳的核心机：F135发动机采用与F119发动机基本相同的核心机。为提高推力，增加了发动机的空气流量和涵道比，提高了发动机的工作温度;为了获得短距起飞和垂直着陆能力，垂直起降型增加了新颖的升力风扇、三轴承旋转喷管、滚转控制喷管。其3级风扇采用超中等展弦比、前掠叶片、线性摩擦焊的整体叶盘和失谐技术,在保持原风扇的高级压比、高效率、大喘振裕度和轻质量的同时,将风扇的截面面积增加了10%-20%。6级压气机与F119发动机的基本相同。

以装备于F–35的F135矢量发动机为例，其有3种型别,即常规起落型F135-PW-100、舰载短距起落型F135-PW-400和STOVL型F135-PW-600。主合同商美国PW公司负责F135主发动机的研制和系统集成。分合同商英国罗-罗公司负责轴驱动的升力风扇、三轴承偏转喷管和滚转喷管的研制。HamiltonSund-strand公司、挪威的VOLVO航空公司(VAN)、DucommunAeroStructure(DAS)公司、Unison工业公司和丹麦IFADA/S公司也参与了F135发动机的研制。

性能绝佳的核心机：F135发动机采用与F119发动机基本相同的核心机。为提高推力，增加了发动机的空气流量和涵道比，提高了发动机的工作温度;为了获得短距起飞和垂直着陆能力，垂直起降型增加了新颖的升力风扇、三轴承旋转喷管、滚转控制喷管。其3级风扇采用超中等展弦比、前掠叶片、线性摩擦焊的整体叶盘和失谐技术,在保持原风扇的高级压比、高效率、大喘振裕度和轻质量的同时,将风扇的截面面积增加了10%-20%。6级压气机与F119发动机的基本相同。

相当前沿且实用的新设计、新技术：燃烧室在F119发动机三维高紊流度、高旋流结构的浮动壁燃烧室的基础上,采用了高燃油空气比燃烧室技术,在提供小的分布因子和所要求的径向剖面的同时,满足了效率目标。高、低压涡轮采用对转结构,“超冷”高压涡轮转子叶片和导流叶片采用计算流体力学(CFD)方法设计,利用高温材料(可能为CMSX-4铸造合金)铸造,已在改进的F119发动机上得到验证,在提高耐久性的同时,能够明显提高工作温度(约为110℃)。低压涡轮增加1级,变为2级,以适应增大的风扇带来的驱动负荷。

合理的垂直起降设计：STOVL型F135-PW-600为了满足垂直起降要求，设计了升力风扇+发动机喷管下偏+调姿喷管的垂直起降动力方案。升力风扇由涵道、风扇、D形喷管、联轴器、作动装置和伺服系统组成，由主发动机F135的2级低压涡轮驱动；升力风扇直径为1.27m，可以向前偏转13°，向后偏转30°，在STOVL工作状态下使战斗机上方的冷气流以230kg/s的流量垂直向下喷出，产生90千牛的升力；3轴承偏转喷管垂直向下偏转(最多可偏转95度，可左右各偏转10度)，产生71.1千牛的升力；该喷管可使发动机的排气从水平偏转到垂直甚至向前，可以使推力从水平方向偏转到垂直向后。

此外，每侧翼根处的滚转控制喷管利用发动机压气机的引气，也可提供16.7kN的推力；在控制杆端的喷管差动地打开和关闭，实现滚转控制；通过偏转喷管偏航实现偏航控制；通过升力风扇和发动机推力分离器实现俯仰控制。包括主发动机在内的整个推进系统的长度为9.37m，悬停总推力为175.3千牛，短距起飞推力为169.5千牛。

账面数据：F135发动机推比10.5、加力推力18吨级别、军推13吨级别、质量1700千克，其18吨的加力推力目前没有任何实际装备战斗机的加力式涡扇发动机能够企及。不过值得一提的是，F135相对于F119虽然推力大幅度提高，但是实际上是在同样核心机基础上用流量、高速性能换推力。F135虽然推力超群，但是其高速性能却是下降的。一句话：F135此等先进航发承袭自美国军用航发集大成者F119的优异设计，以先进技术实现卓越性能。俄罗斯应用于Su-35的117S发动机也采用了矢量技术，但无论从推力，推重比，可靠性与核心机的技术水平等方面均比以F119、F135为代表的美国矢量发动机落后一代不止。中国在三十年前也逐渐开始学习美国的预研科研体制，开始了自己的核心机预研计划，但由于起步晚，经验和工业基础不足，至今未能拿出一款大规模实用的核心机型号。目前中国五代机歼20已经首飞，计划配装五代机的WS–15发动机在研制进度上已落后于飞机本身，核心机预研落后造成的“心脏病”仍在困扰着PLAAF。据信，正在研制中的WS-15军用涡扇发动机具备了矢量发动机的某些特征，但从理论数据看，性能并无太多亮点，装备军机后其可靠性和实际性能还有待检验。这与我国目前军用航发的技研水平是相符的。当前，大家比较认同的观点是，我国的军用航发研制已经走在了正确的路子上，先进航发已成为国家战略高度的军工攻关项目，获得了比以往任何时期都坚定的高层支持。相信在不久的将来，我国也能研制出具有先进水平的的军用矢量涡扇发动机。附，据推测的WS-15性能参数：最大加力推力：16186.5-18137.3daN中间推力：10522daN加力耗油率：1.98kg/daN/h中间耗油率：0.67kg/daN/h推重比：9.7-10.87空气流量：138kg/s涵道比：0.25总增压比：30.5涡轮进口温度：1850K最大直径：1.02m长度：5.05m质量：1633.7kg

账面数据：F135发动机推比10.5、加力推力18吨级别、军推13吨级别、质量1700千克，其18吨的加力推力目前没有任何实际装备战斗机的加力式涡扇发动机能够企及。不过值得一提的是，F135相对于F119虽然推力大幅度提高，但是实际上是在同样核心机基础上用流量、高速性能换推力。F135虽然推力超群，但是其高速性能却是下降的。

一句话：F135此等先进航发承袭自美国军用航发集大成者F119的优异设计，以先进技术实现卓越性能。

俄罗斯应用于Su-35的117S发动机也采用了矢量技术，但无论从推力，推重比，可靠性与核心机的技术水平等方面均比以F119、F135为代表的美国矢量发动机落后一代不止。

中国在三十年前也逐渐开始学习美国的预研科研体制，开始了自己的核心机预研计划，但由于起步晚，经验和工业基础不足，至今未能拿出一款大规模实用的核心机型号。目前中国五代机歼20已经首飞，计划配装五代机的WS–15发动机在研制进度上已落后于飞机本身，核心机预研落后造成的“心脏病”仍在困扰着PLAAF。据信，正在研制中的WS-15军用涡扇发动机具备了矢量发动机的某些特征，但从理论数据看，性能并无太多亮点，装备军机后其可靠性和实际性能还有待检验。这与我国目前军用航发的技研水平是相符的。当前，大家比较认同的观点是，我国的军用航发研制已经走在了正确的路子上，先进航发已成为国家战略高度的军工攻关项目，获得了比以往任何时期都坚定的高层支持。相信在不久的将来，我国也能研制出具有先进水平的的军用矢量涡扇发动机。

附，据推测的WS-15性能参数：

最大加力推力：16186.5-18137.3daN

中间推力：10522daN

加力耗油率：1.98kg/daN/h

中间耗油率：0.67kg/daN/h

推重比：9.7-10.87

空气流量：138kg/s

涵道比：0.25

总增压比：30.5

涡轮进口温度：1850K

最大直径：1.02m

长度：5.05m

质量：1633.7kg

感谢批评与指正_