近日，根据俄罗斯媒体的 道，未来配装苏-57战斗机的新一代发动机将采用扁平化的尾喷管设计，以有效降低其信号特征。目前这一技术已经在S-70重型隐身无人攻击机上启动了相关测试工作。
俄罗斯媒体所公布的苏-57扁平喷口结构图
遗憾的是，据称已经改装扁平发动机喷口的S-70无人机目前只公布了前向的照片，没有机尾部分的照片。
S-70无人机新改型推出机库
2019年莫斯科航展上展出的S-70模型
仅从前向照片可以看出，此前暴露在外的S-70的粗壮圆柱形尾喷管确实消失了，但看不出新式扁平式尾喷管的具体设计特征。
扁平式尾喷管并不是什么新设计，在有些机型上已经付诸实际应用数十年。比如美国的F-117隐身攻击机就采用了宽高比非常惊人的扁平化喷口，而且这是其隐身设计中最核心的元素之一。
F-117
优势一：更低的雷达信号特征
传统喷管，不论是其外部特征还是内部的圆柱形空腔结构，都是非常强烈的信号反射源头。因为传统的圆柱状喷管与机体后机身要实现高度的一体化设计，在制造上基本不可能实现，这就难免会形成各种强反射特征的角度和曲面变化。
原版S-70和苏-57的尾部设计可以说没有任何隐身性能可言。
而扁平化喷管能与机体实现一体化构型，从而将发动机完全遮蔽在机体内部。同时还能不同程度地遮蔽喷管内的空腔，控制雷达波更少地进入，也更容易实现吸波设计。
优势二：更低的红外信号特征
在扁平化喷口中，发动机喷流的压力分布特别不均衡，在离开机体后，会以更快的速度、更大的范围与四周的冷空气掺混，因此发动机喷口部位的温度下降要快得多。
这使得飞机的红外特征会更低，被探测跟踪锁定的概率和距离会显著缩短。
优势三：有效提升气动布局性能
自20世纪60至70年代以来，飞机气动布局设计中最重要的一个突破就是通过优化机身的气动效率来实现升力增加、阻力降低——也就是后来知名度颇高的“翼身融合”、“升力体”式设计。
F-22机身的“两头尖”剖面就是按超声速翼型设计的，扁平喷管是其尾部收尖的关键环节。
这一设计思路的核心就是把机身做成类似于机翼的剖面，相当于一段额外的“中央翼”。
但无论亚声速还是超声速，翼型的效率要高，尾部必须要能流畅的“收尖”——在传统圆柱喷管的机型上，这一点自然很难做到，而扁平化的喷管就很容易实现。
劣势：结构效率低，设计门槛高
既然扁平化喷管优势多多，为何圆形喷口依然是全球大多数军机的主流选择？因为扁平化喷管对设计门槛要求非常高，如果无法满足一定的前提条件，在应用中反而弊大于利。
在发动机喷管设计中，圆形是一种效率非常高的截面；同样的截面积周长最小，而且受热和受力的分布都最均匀。、
因此无论是结构重量的控制，还是材料的应用选取，圆形喷管在设计和制造的技术难度上都是最低的。
对于轻量化、活动结构的扁平喷管，加力燃烧意味着极大的考验。
扁平化喷管在这方面就劣势多多了，尤其是如果要求机体必须具备超声速飞行和矢量推力功能，那么扁平化喷口就会带来一系列设计制造上的巨大困难。
对高性能战术飞机而言，加力燃烧室是不可或缺的部件；但是在加力燃烧的状态下，发动机喷流的温度也会异乎寻常的高。
由于结构效率上的天然劣势，如果没有足够先进的耐热材料来取代传统的高密度耐高温合金——比如镍基合金，则扁平式喷管的体积和重量会非常大，甚至严重拖累整个机体的飞行性能，导致这一设计的性价比近乎于零。
F-22的发动机喷口
如果要在五代机上实现扁平化喷口，特别是矢量推力喷口，至少需要两种先进材料作为基础：第一种是特别强化耐高温性能的钛合金，它起到主要的承力作用；第二种是具备高力学性能，尤其是抗冲击韧性优秀的陶瓷，它起到隔热和吸收电磁波的作用。
但一般人们所认知到的，耐高温性能优秀的钛合金，对比的对象仅仅是轻质的铝合金，还远不足于应用在发动机的核心高温区域——实际上，绝大多数钛合金在高温下的化学性质非常活泼，以至于形成了“钛火”这个专有名词，他们并不适用于扁平发动机喷口。
以F-22的扁平喷口为例。其关键材料之一就是为该机专门研发的耐高温性能大幅度提升的“阻燃钛合金Alloy C”，其点燃温度比传统钛合金还要高500度。
但即便是这种钛合金，也无法直接抵御加力燃烧下的喷流高温，而是必须要用更耐热的陶瓷材料作为屏障，将钛合金结构隔离保护起来。
陶瓷材料本身普遍以耐热见长，但同时要具备高强度、高韧性就非常困难，这往往要通过加入高性能的碳化硅纤维进行增韧处理才能实现——而对于五代机来说，这样的陶瓷材料不仅要具备出色的力学性能，还要具备出色的吸波能力。
俄罗斯制造的苏-27扁平喷口验证机。因其体积、重量非常大，无法付诸实用。
早至苏联时代，苏式战机的设计师已经普遍认识到了扁平喷口对于提升总体性能方案的价值，并进行了相当多的探索工作。但是由于材料上的能力局限，苏联与俄罗斯一直无法拿出真正具备实用价值的产品。
S-37“金雕”验证机的一个扁平喷口方案
而此次俄罗斯高调宣布S-70和苏-57都将采用扁平化喷管，或许透露了一个巨大的信息：多年来俄罗斯对于扁平化喷管技术的研发从未真正中断过，而且近年来已经取得了材料、设计等多方面的关键性技术突破。
当然，具体情况则有待于更多信息的披露，尤其是实体飞机的飞行展示。我们拭目以待。
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