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浅析DSI进气道附面层的分离与激波控制 dsi进气道

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Dsi进气道(DSI进气道边界层分离和激波控制分析)
F35是世界上第一个使用DSl进气道的型号，然后是中国的枭龙，然后是我们的歼-10B和歼-20 。是什么魔力让中美先进战机同时看上了这个进气道？我们先来看F15的进气 。
从上面两张图我们可以看出F15的进气有两个特点 。第一，进气口和身体之间有十几厘米的距离 。第二，进气可调 。
第一个特点是飞机飞行过程中会产生一层边界层气体(简称边界层) 。这层气体流速极慢，如果进入发动机 ， 会影响发动机的效率 。因此，进气道与飞机之间保持一定的距离，以隔开边界层 。边界层形成的原因是飞机在飞行时，飞机表面与空气体发生摩擦，在摩擦力的作用下，离飞机最近的气体的相对速度变慢 。边界层的厚度与飞机的空气动力学、飞行速度和做工有关 。
第二个特点是飞机起飞时，发动机需要满功率运转，进气道需要全开 。但飞机在飞行时 ， 进气道需要根据发动机的动力状态进行调整 。这是因为飞机在飞行时空气体的相对流量加速，单位面积的空气体体积增大，因此需要减小进气道的进气面积，尤其是在超音速状态下 。先说冲击波 。
【浅析DSI进气道附面层的分离与激波控制 dsi进气道】那么什么是冲击波呢？实际上 ， 激波是超音速气流中的一种强压缩波 。当飞机以超音速飞行时，扰动无法穿过飞机 。其结果是，前方的气体突然被飞机压缩，从而形成集中的强扰动 。这时候就出现了一个压缩过程界面，叫做冲击波 。冲击波过后，气体的压力、密度和温度会突然增大 ， 而流量会突然减小 。压力突变会产生可听见的爆炸 。我们可以看到冲击波的强度 。
为了解决超音速飞行激波问题，F15和苏57都装有进气道调节板 。这种结构虽然解决了超音速冲击波的问题，但是增加了飞机的自重 。因此，F15的进口调节板可以拆除 。移除后，飞机只以一定的飞行高度和速度飞行，以避开冲击波 。
F15的进口调节板是可拆卸的 。
苏-57的前缘边条可以调节发动机的进气量 。
F15虽然解决了边界层和激波的问题，但是F15为了解决自重放弃了一部分性能，F15的边界层的隔板重150kg，也是自重 。边界层自重怎么解？那就是DSl进气道技术，既解决了边界层自重，又有效解决了发动机堵塞(隐身)问题 。那么DSI是如何解决边界层分离的呢？
曲面边界层分离的主要原因是:流体绕曲面流动时，流动在减压区和加速区维持原有的边界层；当流体进入增压减速区时，流体颗粒受到与主流方向相反的压力差 ， 会产生回流，而边界层外的流体仍保持原来的前进 。这样，运动方向相反的两部分流体，即回流和前进，相互接触，形成涡流 。旋涡导致边界层从壁上分离 。如果不了解，可以理解为边界层气体遇到曲面的阻碍时，会沿着曲面流动，这样一部分气体会被分离出来，另一部分气体会随着曲面爬到进口处 ， 但会被进口处高速流动的气体加速，从而解决了边界层气体流动缓慢的问题 。
DSl的膨胀歼10C明显小于F16验证机
F16验证机配了DS ⅰ凸起，进气口也换了 。
这么简单的东西为什么要被当成高科技？其实很难，因为不同的飞机空气动力学不一样，速度不一样，高度不一样，技术不一样，它附着层的厚度，扰流的方向和速度都不一样 。这就需要技术人员对其有足够的了解，并在这种了解中找到这款战机的最佳状态，从而设计出这款战机的专属DSl外形 。这种形状不是在风洞里一个一个吹出来的，所以它的工程质量太大了，但它是在超级计算机里通过“数字工程”模拟计算出来的，这也是为什么世界上只有中国和美国两个网络强国能做出DSI隧道 。
DS鼓包技术有效解决了边界层分离问题，那么它是如何解决激波问题的呢？看下面两张图:
该凸起的尺寸可以调节 。
这是早些时候歼20的凸起 。
根据F35的最大速度只有1.5马赫，很可能F35的DS ⅰ进气道的激波临界点是1.5马赫，而歼20的最大速度是2.8马赫 ， 这样的高速度不能持续太久，这样不仅会造成发动机损失快，还会大大牺牲航程，除非它的DSl凸起可以调整， 从而可以通过凸起的大小来调节发动机的进气量，保证歼20在每个马赫段都能获得合适的进气量 。
这是世界上第一个可调节的DS ⅰ进气道 。
结束语:
边界层分割和DSl凸起都是为了解决边界层气流而设计的，有四个区别 。
1.边界层划分是理论设计的产物 ， DS ⅰ凸起是理论设计+大数据运算的产物 。

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