F-22 的乘波体加莱特进气道。
各路军迷大神们张口闭口都离不开的加莱特进气道，DSI 进气道，乘波体，附面层这些术语，相信大家听了都觉得迷迷糊糊。
本文将深入浅出的讲解加莱特进气道的工作原理，为什么加莱特进气道是乘波体，以及它的革新之处。
首先我们要了解激波这个概念。
超音速飞行的尖头物体会产生斜激波。气流经过激波后会减速，温度上升。超音速气流经过斜激波时减速的程度比较小，之后依然是超音速气流。气流经过斜激波后能量损失较小。
超音速飞行的钝头物体会产生弓形激波。超音速气流经过弓形激波后会剧烈减速为亚音速气流。下图中的弓形激波明显比斜激波看起来比上图的斜激波粗，而且激波两边颜色差别明显。弓形激波相比斜激波，会产生更大的阻力，更多的消耗空气中的能量。
超音速物体会形成一面圆锥形激波。
如果超音速的物体是楔形的，则会形成激波平面。
想深入了解激波的朋友可以看我的另一个回答：有哪些航空航天上的事实，没有一定航空航天知识的人不会相信？
让我们了解一下为什么超音速飞机需要进气道。
飞机的燃气涡轮发动机需要吸入空气中的氧气才能工作。然而我们不能把发动机入口直接暴露在来流的超音速空气中，因为燃气涡轮发动机只能吸入亚音速的气体（直接吸入超音速空气的发动机叫冲压发动机）。因此我们需要进气道将超音速气流减速到亚音速。为了让发动机运行地更高效，进气道往往有相当复杂的设计，在很宽的速度和高度范围内为发动机提供均匀和高效的进气。
下面介绍几款传统的超音速进气道设计。
二代机是最早的一代超音速战机，部分早期二代机采用了皮托式进气道。一些侧重亚音速性能的三代机也会采用皮托式进气道。皮托式进气道是下图左边的类型，结构十分简单。
它的缺点在于它是一个钝头物体，所以前方会形成一道弓形激波，超音速气体经过弓形激波后瞬间减速为亚音速气体。这导致皮托式进气道的阻力高，且空气中的能量会被强烈的激波提前消耗，导致发动机因为得不到高能量的空气而效率下降。我们希望进气道中尽量不要首先产生弓形激波（正激波）。
晚期的二代机和早期的三代机中也有不少飞机采用了激波锥进气道（下图中间）。
比如大名鼎鼎的歼 8。
在激波锥进气道启动时（下图右边），圆锥的尖端会产生一道圆锥形斜激波，激波会正好落在进气道边缘。
这是激波锥进气道内部的图片。斜激波会在进气道内多次反射，超音速气流每经过一道斜激波，都会减速一点点，经过许多道斜激波后会最终在一道较弱的正激波后变成亚音速（弓形激波的中心是正激波），而不是像经过皮托式进气道的弓形激波一样剧烈减速。因此空气中的能量损失较低，发动机吸入高能量的空气，效率也会更高。
第三种进气道则是三代机广泛采用的二元进气道（下图右边）。
比如歼 8II
和歼 10a
二元可调进气道可以实现对气流更加复杂的控制，从而让发动机工作在更高的效率。亚音速时扩大进气口，增大进气量。超音速时缩小进气口，减少进气量，并把多余的空气通过出气口排除。
气流经过进气道上缘的可调角度的斜坡，会产生一道斜激波，斜激波经过调整后会正好落在进气道下缘上，并在进气道内反射。可调的斜坡可以让进气道在不同的速度下都保持高效率。气流气流经过一道道斜激波会逐渐减速为亚音速。
这种进气道的缺点在于结构复杂，重量高，它的截面必须是矩形的，否则它复杂的气流调节功能都会失去作用。
矩形的截面相当于是一个角反射器，使雷达波能被原路折返，大大的增加了被雷达发现的可能性。
有什么方法可以让进气道截面不再是矩形呢？
让我们先了解一下乘波体。
想象一个楔形物体。
在超音速的时候，它会产生斜激波平面。
下图的楔形物体是一个乘波体。它的特征在于，经过特殊的设计后，乘波体前缘（红色虚线）产生的激波都会在一个平面上，激波面会将乘波体的前缘包住。这个乘波体产生的平面激波，和下图中虚拟的楔形物体产生的激波处于同一个面。
键盘 6 键上方的^符号的英文名叫加莱特（caret）。
由于截面类似加莱特符号^，这种设计的乘波体因此得名加莱特乘波体（caret waverider）。
想深入了解乘波体的朋友可以看我的另一个回答：从零开始推导东风 17 的气动外形，并深入浅出的讲解“乘波体”
下图红色的部分是一个上下颠倒的加莱特乘波体。
我们在加莱特乘波体的后面将激波接住。
这样我们就得到了一个加莱特进气道。
相比只有一个斜面的二元进气道，加莱特进气道则有两个斜面。
加莱特进气道在理想条件下会形成像薄膜一样包住进气道前缘的激波面（下图红色），这和乘波体的原理是相同的。
加莱特进气道的优点是结构简单，重量轻。它相对皮托式进气道高效，但由于它的角度是不可调的，所以不能适应所有的速度，只在某一个速度实现最高的效率。加莱特进气道最大的优点是隐身，因为它的截面可以被设计成平行四边形，从而避开直角边的角反射器效应。
第一架采用加莱特进气道的飞机是由大黄蜂 F/A-18C/D 改进的的超级大黄蜂 F/A-18E/F，于 1999 服役于美国海军。
加莱特进气道拥有两个固定的斜面。
F/A-18E/F 的倾斜双垂尾 + 平行四边形截面加莱特进气道可以大大降低角反射效应。双垂尾和进气道外侧是平行的，可以减少雷达回波的方向。F/A-18E/F 的隐身设计虽然不全面，在武器挂架处也是直角的，但它消除了雷达反射最大的来源：垂尾和进气道，隐身性能比 su27 系列上了一个台阶。
另一个使用了加莱特进气道的飞机是自 2005 年服役于美国空军的 F-22。
F-22 的进气道相比 F/A-18E/F 做了多项改进。进气口上表面和机翼整合在了一起，降低了结构重量。前缘的斜坡上增加了附面层吸除装置，让气流更加均匀。进气口外上和内下分别增加了用来分散激波强度，防止流动分离的圆弧形修形，同样是为了让气流更加均匀。
这个角度可以更清楚的看到附面层吸除装置的小孔（小孔的排列方式似乎有区别）。
Su-57 的进气道是更加复杂的，临界截面积可调的加莱特进气道。临界截面是进气道内最狭窄的截面。
我们可以看到 Su-57 进气道内部有一块可调的斜面。斜面上可以看到附面层吸除装置的小孔。
整个可调装置由两块面板组成。下图是进气道的侧视图，可以看到可调面板的最大位置和最小位置。临界截面是进气道内最狭窄的截面。调整临界截面积的大小可以实现对激波位置的调整，这样可以让进气道在不同的速度下都保持高效率（F-22 和 F/A-18E/F 的进气道只能在特定速度下维持高效率）。可调面板在亚音速时会调整到较大的位置，在超音速时则会调整到较小的位置，同时起到遮挡发动机，防止发动机叶片雷达回波的效果，一举两得。可调面板由前后两块组成，中间有一条缝隙，附面层正好可以从缝隙中排出。
这种可调临界截面积的加莱特进气道会产生极其复杂的激波系。如下图所示，进气道内产生了三道斜激波和一道正激波，是高效的进气方式。如果没有长期的实验以及优秀的设计人员，是无法设计出这样的产品的。希望大神们不要喷 Su-57 的进气道了（狗头）。
飞机外形对于隐身的作用远大于蒙皮缝隙，而严丝合缝的蒙皮会大大增加生产成本。从 Su-57 蒙皮缝隙粗犷的做工判断，军方似乎有对低成本的需求，它决定了 Su-57 的隐身要向生产成本妥协，设计人员在各项约束条件下或许已经达成了最优解。
Su-57 的进气口上方有着巨大的可动边条。可动边条可以让飞机在低速时能够维持更大的攻角。Su-57 的前缘襟翼在亚音速时放下时还会辅助发动机进气。
讨论了这么多国外的飞机，那么国内有没有采用加莱特进气道的飞机呢？
答案是有的，比如教练 -10。
别以为你在外下角加了个巨大的倒圆，我就认不出你是加莱特进气道了（狗头）。
欣赏几张鳖版加莱特的美图。
加莱特进气道加大边条设计和 F/A-18E/F 异曲同工。
下期我想聊一聊 DSI 进气道，喜欢的朋友们别忘了点赞关注我哟。
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