“战鹰”如何进行“呼吸”

人类生命活动离不开呼吸，战机飞行同样也离不开“呼吸”。如果战机“吸入”空气不足，就会导致“缺氧”，出现动力减弱甚至失速现象，而“呼气量”又直接影响到战机推力大小。

战机要想“呼吸顺畅”，进气道和尾喷管的设计十分关键。早期喷气式战机空气吸入量有限，科研人员在设计进气道时，选择的是结构简单、空间利用率高的机首进气方式。

20世纪60年代开始，机载雷达得到普遍运用，超视距作战成为空战主流。科研人员发现，大孔径雷达只有安装在机首才能充分发挥作用，给雷达“腾地方”成为他们亟需解决的难题。历经10余年发展，雷达整流罩将机首进气道位置取代，科研人员根据战机的基本设计要求，将进气道位置转移至机翼、机腹、机背等位置，提升了战机机动性。

随着超音速战机诞生，对空气吸入量提出了更高要求，科研人员开始攻克一项新的技术难题——如何保证战机在超音速和亚音速状态均能“吸气顺畅”？

减速增压理念的诞生拉直了这个问号。科研人员研制出可调式进气道，对吸入气流进行控制，使战机在超音速和亚音速条件下均能“吸气顺畅”。在设计尾喷管时，他们充分考虑喷气量对战机飞行速度的影响，采用类似“电吹风”的收敛型管道对高压燃气进行加速。

然而，面对高性能发动机时，收敛型管道有些“力不从心”——难以将燃烧室喷出的高压气体提升至超音速，直接导致发动机推力损失近20%。

为此，科研人员研制出“收敛-扩张”尾喷管，对气体进行进一步压缩，提升战机“呼气量”。

近年来，科研人员研制出新式矢量尾喷管，不仅可以根据气流速度调节喷管扩张比，还能根据战机机动性需要旋转尾喷管产生不同方向的加速度，英国“鹞”式战机、美国F-35B都装备了矢量尾喷管，可以实现短距起降功能。

座舱如何保持气密性

电影《中国机长》有这样一幅画面：座舱破裂瞬间，机组副机长半个身子被“吸出”窗外,让观众捏了一把汗。有人会问：座舱破裂瞬间为何飞行员会被“吸出”窗外呢？

这要从飞机座舱气密性设计说起。飞机飞行高度通常在8000米左右，大气含氧量仅为地面的30%，温度达到-30℃，堪称“生命禁区”，当人暴露在这种环境中，会出现严重不良反应。

为此，科研人员将座舱设计为密闭空间，通过空气增压装置为舱内人员提供必需的氧气和适宜的温度，保证座舱环境安全和舒适。

然而，飞机在高速飞行时，一旦发生座舱破裂，外界高速气流形成的低压区会瞬间将舱内人员“吸出”窗外。

因此，在飞机制造过程中，科研人员采用特殊的工艺方法加固飞机结构，降低漏气风险。一方面，采取铆接方式对飞机进行加固。相比焊接，铆接方式具有更能抗冲击载荷、不易松动、连接强度好等优点。另一方面，涂抹密封胶对连接处缝隙进行隔绝。在部件装配完毕后，技术人员使用专门设备对飞机结构漏气情况进行检查，再对漏气部位涂抹密封胶，保证连接处具有良好的气密性和防腐性。

相对于民用客机，对军用飞机座舱气密性进行设计时，还有一些特殊要求。我们知道，军用飞机机动性强，在进行大机动动作时，内外压强会瞬间增大，一旦发生座舱漏气，会引起驾驶员生理上的强烈不适。这就要求座舱内外的压强差必须保持在一个适度区间，相当于一个“缓冲垫”，让飞行员有良好的适应过程。

此外，军用飞机飞行员需要通过穿着抗荷服并佩戴氧气面罩来维持身体内外压强差。在作战过程中，即便出现座舱破损情况，也能维持一定战斗力。

（齐呈荣、赵思源、尚汐瑾撰文）