殲-20與美國四代機比較是什麼水平

Endless ...| 2015-10-21| 檢舉

發現這裡有很多人對一些東西有誤解。需要澄清下。

先聲明下,首先本文中的劃代都是美式劃代法,F22是四代機,F16是三代機,etc。

其 次,目前真正服役並完全具備作戰能力的四代機只有F22,F35已經服役,但要達成作戰能力需要到2016年,J20和T50都還在試飛,最終是否是現在 這個樣子還不好說,很可能會有很多改動。本文中所述的四代機指以上4種,但由於後兩種可能變動,因此分析都以現在能得到的資料為依據並在此之上做出一些合 理假設,最終可能未必如此。

首先,四代機的4S特性上面都已經說了,不再贅述。我們就按照這4S來澄清一些事情。

首先關於隱身

先要明確幾個基本點:1.戰機的正面是威脅最大的方向,所以正面的隱身是最重要的。2. 正面的RCS(雷達反射截面),有約70%來自於座艙和進氣道。

可 以肯定的是,現有4種四代機中,F22的隱身性能是最好的,T50隱身性能是最差的(毫無遮攔的進氣道,兩段式座艙而且無鍍膜,發動機吊艙布局帶來的中央 溝等)。而J20,目前看來其正面隱身是非常出色的,不會比F22差,其菱形機頭,DSI進氣口外加S型進氣道彎曲,整體式銦錫金屬鍍膜座艙,都是很出色 的隱身處理。 但尾向隱身,則要差很多,尾噴口沒有經過足夠的隱身處理,無論是紅外還是雷達隱身效果都不夠好,因此採用了腹鰭進行了遮擋,但依舊比F22的二元噴口差很 多。

這裡就要澄清兩點:1.鴨翼對隱身的影響。鴨翼對隱身的影響沒有許多人想像的那麼嚴重。平尾同樣會貢獻RCS,只是平 尾處於主翼後方,如果與主翼共面的話可以被主翼遮擋。鴨翼如果與主翼共面的話其對隱身幾乎沒有影響。而鴨翼如果不共面,確實會增加回波散射源,但在經隱身 修形(優化後掠角、展長和形狀等)和採取吸波或透波措施情況下,測試證明翼前緣和翼尖繞射的回波可以有效抑制到 -30~-40dBm² 以下。有些軍迷擔心的翼根和轉軸問題主要影響特定方向上的根部繞射和行波反射,實際通過設計遮擋、邊緣削尖和結構化隱身處理,這類散射源在靜默狀態下會被 抑制到基本可忽略的程度。可以十分肯定地說,J-20 的鴨翼在無偏轉或小角度偏轉狀態下對前向和側向 RCS 影響均不會超過 0.001 m²。

2. 腹鰭破壞了隱身嗎? 其實至少在現階段,J20的腹鰭是有利於隱身的。很多人認為J20有腹鰭而F22沒有,但他們卻忽略了F22那巨大的垂尾。相比之下J20的小面積全動垂 尾可比F22的小多了。腹鰭某種程度上可以看作垂尾的延續,如果你取消腹鰭,在保持相同方向穩定性的前提下,垂尾的面積就得增大,最後恐怕並不會減少 RCS。另外一點,J20目前的尾噴口如大家所見,是沒有經過什麼處理的,很不利於隱身,而使用腹鰭則可以對其進行遮擋,反倒更有利於隱身。

再說超巡。

超 巡是什麼?可以在1.5倍音速以上實現巡航。首先為什麼是1.5倍音速以上,因為跨音速段(1~1.4倍音速)飛機的激波阻力非常大而且震動非常厲害,是 不適合長久飛行的速度段。第二,並沒有誰規定不能用加力,如果你的加力能夠做到耗油足夠少並且持續時間足夠長,那麼用加力未嘗不可(事實上米格31就是這 麼做的)

如何實現超巡?如何在1.5倍音速以上能長時間保持飛行?很簡單:1.讓你的飛機在這個速度上阻力足夠小;2.讓你的發動機在這個速度上巡航推力夠大。

這 就包含了兩個方面:減阻和增推。這裡就說到又一個誤解:超巡只和發動機有關。顯然是錯誤的,如果你的阻力夠小,那麼你對推力的要求也可以降低。另一個常見 的片面觀點是,發動機推力越大就越有利於超巡,事實上,發動機的推力是一個曲線,在不同高度不同速度下的推力是有很大差別的。在低空低速下推力大的發動 機,在高空高速下推力可能會非常小。比如GE90推力達到560kN,比F22的發動機F119推力還大好幾倍,但它連超音速都做不到。所以光看發動機的 台架推力是沒意義的,它的高空高速性能才是重點。

回頭說J20。只要有些飛機氣動知識的人看到J20之後第一反應肯定是——這貨絕對為超 巡做了很大優化,甚至不惜犧牲了一些其它方面的性能。 遠耦鴨翼布局,明顯就是衝著超音速性能而設計的(可以參考陣風和颱風的差異),配平能力非常強,可以明顯降低高速時的配平阻力。翼面非常薄(從裸露出來的 作動筒可以明顯對比出來),這種薄型機翼對高速飛行的減阻非常有利。機翼後掠角是4種四代機中最大的,機身的長細比也是4種飛機里最大的,這些都是明顯有 利於高速性能的。整機的布局很緊湊,發動機是窄間距,機身沒有多餘凸起,沒有T50那種中央溝,浸潤面積很小,阻力小。這些氣動布局都非常明顯的指向一個 設計目標————在發動機不給力的情況下也實現超巡。所以有些人說的 「中國發動機不行所以J20超巡沒戲」 這種說法是太過武斷了。 目前看來J20即使用上不夠強的發動機,要實現超音速巡航也是很可能的。如果傳說中的WS15發動機進展順利,那麼J20更是肯定可以實現超巡了。

超機動。

眾所周知,三代機的一大特徵就是追求亞音速機動性,因此三代機的亞音速機動性能已經很出色,四代機在這塊也不會有明顯的大突破。那麼這個超機動突破在哪裡呢?主要是兩個方面:1.超音速機動性。2.過失速機動性。

托 毛子蘇系戰機在各種航展上表演的福,過失速機動大家應該都很熟悉。在飛機處於過失速狀態下,依舊保證飛機姿態的可控性這就是過失速機動的基本要求。這通常 使用TVC(推力矢量)技術來實現。至於過失速機動的實用性,這個有很多爭論,它顯然拓展了飛機在低速區下的機動能力,也帶給了飛機較強的大迎角自我恢復 能力,但除此之外,個人認為其它方面的意義並沒有多少了。

F22的機動性彪悍並不僅僅表現在其二元矢量噴口帶來的過失速能力,更重要的 (也往往被人忽視的)是其遠超三代機的超音速機動能力。F22一個驚人的能力是可以在M1.7的速度下做6.5g的持續機動。而其它大多數戰機在這個速度 下根本無法無法做出這麼大過載的機動。像蘇27這種機體強度本身偏弱的飛機,甚至有可能直接空中解體。F22是如何做到的呢?除了氣動上的優化外,其超強 的機身結構也是一個決定性因素。F22鈦合金使用比例接近40%,反倒復合材料使用的比例偏低,導致F22的空重過大,為什麼呢?就是為了追求足夠的機體 強度而達到超音速下恐怖的機動能力。配合其超音速巡航,帶來極大的BVR優勢,F22可以在很遠的距離上搶先占位發射中距彈,獲得射程和時機的雙重優勢。 三代機中唯一比較接近其設計思路的只有颱風戰機,但依舊有不少差距。

J20就目前的狀態而言,顯然沒有配備TVC,所以其過失速機動能力 可以預見到不會太強。但大迎角下的恢復能力還是有保證的,這源於其遠耦鴨式布局設計。遠耦鴨式布局本身配平能力就很強,而對於靜不穩定飛機來說,鴨翼在大 迎角下的低頭能力有先天優勢(大迎角下舵面的載荷很高,而鴨翼只需卸載,而平尾則需要進一步加載,負荷更大)。

至於超音速機動性,前面也 提到,J20的氣動設計十分注重超巡性能,這說明J20把超音速作戰作為設計的重點之一,所以個人認為J20在設計上對超音速機動性肯定也會有相當的側 重。從目前的資料來看,可以印證一部分猜測,比如J20的遠距耦合設計(而不是近距耦合)。另外關於北航王華明的鈦合金3D雷射成型技術也說明我國在鈦合 金機體結構方面是完全不比美國差的。以下摘自王華明的報告:

「 f22的機翼和機身連接件,超大超複雜的鈦合金構件,因為太複雜20、30萬噸的水壓機也做不出來。美國人就分成三個鑄件,然後熱 等靜壓再焊接,鑄件的性能很差,但美國人沒辦法,f22就是這樣用的。我們雷射成型就可以直接加工出如圖示的這麼大的零件,這是一個整體 ,上面站了一個人,大家可以看出它的尺度。他的性能比鍛件還好,可以毫不謙虛地說,這是迄 今世界上性能最好的、結構最複雜的構件,美國人也只能是鑄造,鍛是不可能的,焊也不可能,因為焊出來的性能不行。這個已經通過了8000小時的疲勞試驗, 一年多時間。 」

綜合以上的資料和一些判斷,個人對J20的超音速機動能力還是比較樂觀的。當然具體如何就得等之後服役才能知道了。

超態勢感知。

其 實這個並不是四代機獨有的優勢,許多三代機經過航電的升級也可以擁有這樣的優勢。關於這點我不打算說太多。就目前來說,中國的航電水準還算不錯,國內的寶 石柱、寶石台架構很早就有開始研究(甚至有傳言已經開始用在J10B上),PESA、AESA也都有許多產品。而且許多人猜測J20可能配備了類似於 F35上的EODAS系統,可以實現全向視野和遠程光電探測。雖然這個沒有更多的資料證實,但對於目前的中國來說,的確不是什麼難以攻克的技術。F22的 航電雖然先進,但現在已經不是最先進的,F35的航電比F22還先進半代,其網絡中心戰的理念的確是一大革新。J20要達到甚至超過F22的航電水準個人 認為並不是什麼難事,但F22有可能會升級為F35水準的航電。所以在這塊我們也不能掉以輕心。

文章來源: https://www.twgreatdaily.com/cat35/node669626

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