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國產隱身戰機有多強

殲-20是成都飛機工業(集團)有限責任公司為人民解放軍研製的第四代(採用歐美主流的戰鬥機劃分標準)雙發重型隱形戰鬥機,用於接替殲10、殲11等第三代空中優勢/多用途殲擊機的未來重型殲擊機型號。

殲-20是成都飛機工業(集團)有限責任公司為人民解放軍研製的第四代(採用歐美主流的戰鬥機劃分標準)雙發重型隱形戰鬥機,用於接替殲10、殲11等第三代空中優勢/多用途殲擊機的未來重型殲擊機型號。該機將擔負我軍未來對空、對海的主權維護任務。殲-20採用了單座、雙發、全動雙垂尾、DSI鼓包式進氣道、上反鴨翼帶尖拱邊條的鴨式氣動布局。機頭、機身呈菱形,垂直尾翼向外傾斜,起落架艙門為鋸齒邊設計,機身以墨綠色塗裝,遠觀近似黑色,而最新試飛的殲20(2014)採用跟F22一樣的灰色塗裝。側彈艙採用創新結構,可將導彈發射掛架預先封閉於外側,同時配備國內最先進的新型格鬥導彈。

預計殲-20將在2017~2019年期間投入使用,2020年後逐步形成戰鬥力。首架工程驗證機於2011年1月11日在成都實現首飛。

新版殲20已進行多次發動機試車,2014年3月1日中午12點左右,最新版2011號殲20戰機成功首飛,伴飛的是1架殲10S戰機,12點30分左右2011號殲20戰機成功降落。

殲-20作為第四代重型隱身戰鬥機,融合全球多種優秀戰機的設計於一體。這些技術包括:

美國F-22的菱形機頭和整體式黃金鍍膜艙蓋(殲-20在此基礎上進一步優化了升力體設計),從2011號機開始,改用F-35那種內置加強筋的一體化艙蓋,據此推測艙蓋變薄,以更及時的穿蓋彈射方式跳傘,節省了拋蓋的0.3-0.4秒;

美國F35的光電分散式孔徑系統(EODAS),也被技術人員整合到殲-20戰鬥機上。值得驕傲的是,殲-20是世界上第二架應用EODAS的戰鬥機。

美國F-35的DSI進氣道改進型(殲-20為可調DSI的次世代進氣道)

美國F22的彈艙布局:機腹下部為主彈艙,機腹兩側為格鬥彈艙。不僅如此,為了加強隱身能力,殲-20還在彈艙上使用了先進的鋸齒型艙門。

殲10的鴨翼的改型(五代採用了上反鴨翼,與下反主翼等翼面配合,共生渦升效應);

多種三代機(如美國F/A-18)採用的大邊條及翼身一體設計的改型;

俄羅斯T-50的全動垂尾(殲-20為全動差動垂尾)、推力矢量(實為殊途同歸);

俄羅斯米格1.44的后機身設計(窄間距雙發動機噴口,寬間距外傾雙垂尾及腹鰭等——都屬於超音速減阻措施)的改型。

殲-20採用了單座、雙發、全動雙垂尾、DSI鼓包式進氣道、上反鴨翼帶尖拱邊條的鴨式氣動布局。

對於殲-20採取的這種設計布局有以下猜想:

機內武器艙布置的需要

進氣道設計需要

翼面積和中距耦合鴨翼的需要

殲-20的基本布局繼承於殲-10,而殲-10就是一種機動性、敏捷性和大仰角能力非常突出的戰機。可以預計,殲-20繼承了殲-10的高速瞬盤角速度,並進一步放寬了靜穩定度,同時採用了獨一無二的「鴨翼+邊條+前後襟翼+全動尾翼」的綜合氣動布局來提高飛控能力。

首先鴨翼布局對於超音速巡航十分有利,對於超機動也同樣有利。無尾三角翼有利於實現面積律,這是人們早已熟知的。另一方面,由於隱身的需要,機翼后緣不應該是平直的,機翼后緣都帶有前掠可以在相同翼展情況下增加翼面積,降低翼載,並增加翼根長度,改善翼根受力情況,但這使得翼根后緣十分靠後,常規平尾的位置很難安排,F-22和T-50都只得在機翼后緣斜切一角,才能擠進平尾。由於平尾和重心的距離很近,力臂較短,需用較大平尾面積才行。但採用鴨式布局的話,鴨翼在機翼前方,不和后延的翼根衝突,比較好解決。殲-20的鴨翼相對主翼的位置比殲-10 進一步靠前,增大了力臂,增強了效用,所以較小的鴨翼就可以達到很大的作用。

殲-20這樣的中距耦合鴨翼的優點早已為人們所熟知,但為什麼在戰鬥機上只有歐洲「颱風」才使用呢?因為鴨翼可以有兩個作用:配平和渦升力。遠距耦合鴨翼有利於配平,但不利於產生渦升力。配平力矩強有利於加速改變機頭指向,渦升力強有利於穩定盤旋,兩者各有各的用處,但通過鴨翼的位置很難兼顧兩者要求。另一方面就是飛行員的視界,遠距耦合鴨翼常常遮擋了飛行員側下方的視界,十分不利於空戰格鬥,歐洲「颱風」就有這個問題。但殲-20的長度很長,對空戰視界的影響很小,因為鴨翼下的視野早已被機翼擋住了,即使不安裝鴨翼,那片視野也同樣看不到。

根據測算,殲-20的機身長度達到 20.30 米,比 F-22 的 18.92 米要長,和 T-50 的 20.40 米差不多。殲-20的進氣口在機身兩側,機體本身較寬大,而機尾噴口是緊密並排的,所以可以肯定殲-20的進氣道有相當程度的彎曲。加上 DSI 的有限遮擋,發動機正面不暴露在直射雷達之下是可以肯定的。而殲-20較長的機身設計是為了平衡發動機推力不足與高速、隱身和載彈量等方面之間的矛盾,減少為達到載彈量、航程等設計指標而加大機體橫截面積而增加機身阻力的影響。

F-22 同樣彎曲進氣道,但相比之下其總長要短很多,這可能是因為美國的進氣道設計水平和發動機長度的關係,也可能是 F-22 採用固定進氣道,而殲-20採用可調進氣道的緣故。

翼面全動

殲-20的鴨翼是全動的,殲-20的雙垂尾也是全動的。國外已知戰鬥機中,只有 T-50 帶有全動垂尾,F-22 和 F-35 都是常規的固定垂尾加可動舵面。

全動垂尾和全動平尾一樣,都是飛控要求和水平提高的結果。傳統的橫向穩定的飛機設計中,后機身的水平方向投影面積應該大於前機身,這樣飛機就像風向標一樣,在橫向是自然穩定的。后機身是指整機重心以後的部分。現代戰鬥機的發動機佔了飛機重量的不小的一部分,飛機重心越來越靠後,所以機翼也靠後,造成F-18這樣機頭像仙鶴一樣長長地伸在前面的樣子。但這樣,后機身的投影面積就越來越依靠垂尾,一個垂尾不夠,有時還需兩個垂尾。雙垂尾還有額外的好處,可以把舵面差動動作(也就是同時向外,或者同時向里),充當減速板使用。像 F-18 那樣的外傾雙垂尾的舵面差動動作的話,還可以產生額外的壓尾力矩,幫助飛機及早抬頭,縮短起飛距離。外傾的雙垂尾還有降低側面雷達反射面積的的好處。對於遠處照射過來的雷達,入射角基本上可以等同於水平入射,直立的垂尾像鏡子一樣反射,外傾的垂尾就明顯降低了雷達反射特徵。

不過外傾的雙垂尾在飛控上比較彆扭,不光產生偏航力矩,還產生滾轉力矩,要達到飛行員的無憂慮操作,需要較高的飛控水平。殲-20比這還進了一步,採用了全動垂尾。全動垂尾變被動的自然穩定為用主動控制達到方向穩定,好處是可以用較小的垂尾,重量和阻力都較小,雷達反射面積也小,壞處是對飛控要求進一步提高。殲-20採用這樣極端的技術,說明了成飛對先進飛控的信心。

武器配置

據推測,殲-20的可選裝備如下:

遠程空對空導彈:霹靂-21

中程空對空導彈:霹靂-12D

近程空對空導彈:霹靂-10

近程空對空格鬥導彈:霹靂-8

精確制導滑翔炸彈:雷石-6

機炮:一門23毫米雙管航空機炮

2013年,殲-20帶彈試飛,根據試飛照片顯示,殲-20的側彈倉則各攜帶1枚導彈,而主彈艙只能攜帶4枚導彈,少於美國F-22的載彈量,但鑒於其尚處研發階段,彈倉布局、掛彈種類可能還會存在一些變化,加上殲-20裝有外掛點,可在犧牲隱身能力的情況下加大帶彈量,殲-20未來服役后的實際載彈能力尚不得而知。

殲-31(代號鶻鷹;英文:J-31或稱F60),是瀋陽飛機公司正在研製中的雙發單座中型第五代戰鬥機,目前被認為在陝西閻良準備測試飛行。預計其定位將是類似美國空軍F-35閃電II攻擊戰鬥機,與重型戰機形成高低搭配。因為採用雙前輪起落架,所以有猜測極有可能衍生出可以用於航空母艦上的艦載型。

據報道,2012年10月31日上午10時32分,由中航工業沈飛研製的AMF五代戰機(殲-31)成功首飛。成為世界第二個同時試飛兩種五代機原型機的國家,此前,只有美國同時研製了2種五代機

第四代重型戰鬥機殲-20設計類似,都採用安裝在機翼根部,向前摺疊到進氣道側面,這個安裝方式是連接強度最強、抗衝擊力最好的方式,美國的F-14重型艦載機和需要艦載的F-35都採用了這個安裝方式,當然都是裝入翼根而不是裝入起落架側面。F-14翼根是可變翼的固定翼段,空間充足,而F-35不需要考慮超音速能力,因此直接用最簡單方式裝入翼根,其起落架艙的突起使得其高速性能受到很大影響。

而第四代戰鬥機中需要追求超音速能力的F-22,則採用了進氣道下側安裝起落架,收入進氣道側壁方案,結構簡單、重量輕,同時不影響機翼外形,但是其抗衝擊能力較弱。殲-20和第四代中型戰鬥機採用這個獨特的方案,主要是要求同時兼顧起落架堅固性和超音速能力,當然也提高了設計的複雜性和重量。

從起落架設計可以了解到,中型四代戰鬥機是要求有較好的短距起降能力和超音速能力,從這些需求可知,該型機帶有很濃厚的艦載戰鬥機色彩,設計上為艦載設計做了相當的優化。

第四代戰鬥機需要追求隱身性能,所以必須儘可能減少飛機外表面各種突出,而外掛的武器彈藥和副油箱就是外表面最強烈的反射源。所以第四代戰鬥機設計上,都將常用的武器都放入機身彈艙內,彈艙也成為了整個機體設計上最難點,其增大了機身內部體積造成空重的大幅度上升,同時還使得機身變寬變厚加大阻力。 殲-31高清圖第四代中型戰鬥機的機身,相對F-22和殲-20來說較為瘦削和單薄,在發動機直徑相差不大的情況下其彈倉高度和寬度都必然較小;同時由於起落架收入機身側面,其也無法像F-35一樣利用進氣道側面空間布置大型彈艙只能和F-22和殲-20一樣在機身下部布置彈艙。

從其機身厚度分析,如果採用類似F-22和殲-20的同時具有亂序發射-高G機動發射-大迎角發射-高速發射能力的大型彈射掛架,其較薄的機身只能安裝如MICA類似大小的較小體型空對空導彈,如果採用類似F-35的較為簡單的掛架設計,則可以攜帶如PL-12這樣的標準尺寸空對空導彈。

當然這主要是針對雷達制導中距離空對空導彈,小巧的紅外製導近距離格鬥導彈需要在發射前就鎖定目標,因此在F-22和殲-20上設計了複雜笨重的側彈艙,可以再高速機動狀態下將導彈伸出機體外,用紅外導引頭捕捉目標然後發射,由於該機機身側面被起落架艙佔據,同時機身長度也不如殲-20那樣可以在安裝起落架艙后仍然有空間布置格鬥彈艙,因此該機應該沒有攜帶格鬥彈艙的能力。

由於較小的腹部彈艙,該機基本不可能擁有類似F-35這樣攜帶重型炸彈的能力,從這個角度來看該型飛機還是一種典型的制空用戰鬥機。軍事專家尹卓少將分析稱,從已公布的照片來看,殲-31的性能完全可以媲美典型的第五代艦載戰鬥機F-35C。首先,該機的氣動外形要比F-35好。F-35由於要安裝巨大的渦扇發動機而不得不將機身設計得足夠粗壯,殲-31卻完全按照超音速面積率進行了優化設計。其次,殲-31的隱身性能和F-22和F-35相似,甚至可能比殲-20的隱身性能還好。第三,大邊條翼和DSI進氣道設計提升了飛機的高速和低速飛行性能。第四,該機的全動式尾翼說明其操控系統實現了全數字化。第五,該機寬大的機頭可以容納大型雷達。第六,該機裝配2台發動機,就艦載機而言要優於F-35。第七,該機機輪和起落架粗壯,能夠承受巨大衝擊力,可以改裝為艦載機。「海軍完全可以用」。 尹卓和另一位軍事專家杜文龍大校都提醒說,從照片判斷,殲-31為一型中檔中型五代機。這意味著航母有限的空間可搭載更多的此類飛機。



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