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深度刨析中國四帶隱形戰鬥機
整體佈局觀察
在此預言成真的時刻,我們根據網絡上流傳的照片,對這種中國第四代重型戰鬥機(外界一般將其稱之為殲 -20,可能是取殲 -10下一代之意,我們也暫時以此為稱呼),以外觀為基準,進行一個概觀性的分析。
首先,殲 -20延續了殲 -10的鴨翼加切尖三角翼佈局,其實中國軍方人士早已在去年就透露,稱中國四代機將是一種殲 -10的重大改型。這一做法是完全可以理解甚至預料得到的 - 美國的F - 22就可算作架F - 15的隱身大改型,俄羅斯的T - 50就可算作蘇 -27的隱身大改型。各國空軍的機型設計,大多帶有一定的延續性,這是因為一是設計單位有著自己的技術底蘊,設計特點和方向,二是在戰機背後代表的是該國空軍對空戰的理解和規劃,這兩點都是素有淵源和傳統的。
其次,整機線條平直,沒有多少複雜曲線起伏,類似的F - 22;菱形機頭,折線機身,大量運用傾斜面,具有非常明顯的隱身特徵。整體機身瘦長,鋒銳,犀利,總體機身正面略顯偏窄,側面看機身稍顯厚實,為升力體機身。由於機身較長,其中有巨大的空間可以佈置內置彈艙和油艙。其他主要特點還包括,採用V型全動垂尾,具有菱形機頭邊條和機翼前小邊條;和確認服役的三種四代機(架F - 22和F - 35,T - 50型)一樣採用上單翼,但翼展相對最小(學名為“小展弦比”)。
殲 -20究竟是四代機還是五代機
在各國軍方,專家學者,新聞傳媒中,存在著對戰機代次的不同定義和劃分,而由於不同叫法中新老代次的錯迭,進而導致了更大的混亂。比如說,中國的這種新型戰鬥機到底是四代機還是五代機,四代機是指像蘇 -27這樣的還是指像架F - 22這樣的戰機,一直難以統一,甚至還進一步分化,連很多軍事迷都說不清道不明。
為此我們在此不得不在此花些篇幅追根溯源,解釋清楚這一問題。首先,關於二戰後噴氣式戰鬥機的代數劃分,有著兩個略有差異的劃分辦法標準。而原先美國所採用的劃分標準是:
第一代噴氣式戰鬥機生產於戰後的上世紀 40年代末至50年代,典型戰機有美國的的F - 80和F - 86和F - 100和蘇聯的米格-15,17,19。
第二代戰鬥機興盛於 1960年代,典型戰機有美國的的F - 104,F - 4型和蘇聯的米格-21,23,特點是追求更快的速度。
第三代戰鬥機在此後不足十年即開始面世,一直興盛至今,美國的的F - 14和F - 15和F - 16,F/A-18戰鬥機,蘇聯的蘇 -27,米格-29,法國的幻影-2000,中國的殲 -10都在其列,其特點是轉為追求更強的機動性,配備了中遠程空空導彈,超視距空戰成為基本作戰樣式。
F - 22的宣告了第四代戰鬥機時代的到來,它也定義了四代機的四個標準 - 隱身,超音速巡航(四代低檔戰機做不到,如F - 35戰機),超機動性和信息能力。
俄美面子之爭加劇的混亂
而在原蘇聯的劃分辦法中,又將美國標準的第一代戰機根據能否超音速飛行,劃分出前後兩代,形成了五代戰機。第一代是架F - 80和F - 86和米格-15, 17這種亞音速戰機,第二代是架F - 100和F - 101和米格-19這種超音速戰機。由於這種劃分過細,沒有必要,中國並不採用此辦法,而是習慣採用美式的劃分。
不過,由於近年來俄羅斯處於市場宣傳的需要,竭力將自己的T - 50的稱為第五代戰機,將蘇 -27改進型稱為四代半戰機,美國覺得自己比俄式戰機都先進的架F - 22只稱為第四代,實在是氣勢上吃了虧,於是近兩年也改用了俄式的劃分法。於是乎,俄美,新舊不同的辦法交織在一起,造成了極大的混亂。
而中國則堅持繼續採用四代劃分法,也就在國際傳媒中遭遇了美國前些年的困擾。不過,中國軍事迷們並不以為意,親切地把黑色的殲 -20稱之為“黑四代“,簡稱”黑絲“。這倒也是一種鮮明的區分。
已確定將服役的三種第四代戰機:F - 22戰鬥機和F - 35,T - 50型
架F - 22戰鬥機是美國洛克希德 - 馬丁公司為美國空軍研製的21世紀初主力重型制空戰鬥機,主要用於替換美國空軍現役的F - 15型戰鬥機,在美國空軍武器裝備發展中佔有最優先的地位。1990年原型機首飛,1997年樣機首飛,已經於 2005年服役,目前預定建造的180架已經全部交付空軍,但美國空軍希望能擁有 380架,而最早的裝備計劃更是多達750架。
F - 35戰機是由洛 - 馬公司設計的中型戰鬥機,目前正在試飛,預計 2014年開始裝備美國空軍,海軍和陸戰隊,其總體佈局就像縮小版的F - 22戰鬥機,但與 F - 22的相比較為低端,隱身能力無法與 F - 22戰機相媲美。為了兼容陸戰隊型號的垂直起降要求,不但不具備超音速巡航能力,甚至最大時速不過 1.6馬赫,是最近50年來的戰鬥機中最慢的,非常不利於空戰。其設計目標和執行的任務的70%是對地攻擊,有30%是制空任務。將成為美軍以對地攻擊為主的多用途戰鬥機,替代退役的第三代戰機。此外還將作為惟一一款可購買的高端戰機出口到美國的諸多盟國。
的T - 50是俄羅斯蘇霍伊設計局剛剛推出的第四代戰機,總體基礎在大獲成功的蘇 -27的基礎上改進,2010年1月29日上午首飛。預計將在5-6年後裝備俄羅斯和印度空軍。
氣動特點和升力特性
殲 -20採用了“鴨翼+ +邊條翼升力體”綜合佈局結構,把全動鴨翼,邊條翼,升力體三者結合一起。
殲 -20鴨翼的主要作用,和殲 -10一樣,是為了產生的脫體渦,對主翼上翼段形成有利干擾,改善主翼的升力特性和操控性能。不過殲 -20的鴨翼還帶有上反角,這是因為為了隱身,鴨翼和主翼根部只能設置在同一個平面上,因此,需要拉開一段距離,發揮鴨翼的增升作用。殲 -20既具有菱形機頭的菱線機頭邊條,在鴨翼後和主翼前還見縫插針安排了一段邊條翼。
而美國的F - 22,F - 35戰機,俄國的T - 50都只有變形的,大小不等的邊條翼,擁有完整的鴨翼和邊條翼的殲 -20,在全球已有的四代戰鬥機中,升力特性最好,升力係數最高。這意味著中國四代有著更短的起飛距離和更優秀的穩定盤旋能力。
比F - 22戰機更先進的DSI的進氣口
DSI公司意為無分離板超音速進氣口,Diverterless超音速進氣,首創者是美國的F - 35的研製承包商洛 - 馬公司。它巧妙地採用一個經過流體力學計算設計得出的,形狀複雜的三維鼓包,將邊界層的呆滯氣流層從中間一剖為二,引向進氣口兩側的邊角洩放,而不影響主要的“乾淨”氣流層穩定地進入發動機。
這樣,避免了DSI的F - 22戰鬥機所使用的進氣口邊界層分離板,避免了前向隱身的一大隱患,而且還能對進氣道形成一定程度的遮蔽,減輕了機身結構重量,一舉多得。
之後成飛迅速於 2006年年在“梟龍”飛機的改進上也應用了這一先進的進氣道技術,既而又在2008年運用到殲 -10的改進上。和洛 - 馬公司成為全球掌握並應用該技術的兩家公司之一。
DSI的進氣口的局限性
不過 DSI公司的鼓包儘管經過精心計算,但是不可調的。這意味著採用這種進氣道的戰機,儘管得到了減重,提高發動機效率的優勢,但這種優勢只能固定在某一速度範圍,主要是高亞音速附近。也就是說它們的超音速性能受到了制約。
F - 22戰鬥機使用傳統的進氣口邊界層分離板,保證了較高的超音速飛行性能的需要。而DSI的進氣口一般只能適用於飛行速度比較低的戰機,如F - 35戰機和“梟龍” 。這兩種飛機都是近50年來飛行速度最慢的戰鬥機,最高使用速度僅為 1.6馬赫。
殲 -20採用了獨創的“可調進氣道 DSI公司”
殲 -20獨創的“可調 DSI的進氣口”,做出了新的創新,解決了DSI的高速性能不佳的難題。殲 -20進氣口鼓包固定但是進氣道側面有可調擋板,可有效隨速度變化改變進氣量,從而達到從低到高各個主要速度段的優秀的進氣控制能力,令發動機更為澎湃地工作,也將意味著更好的加速性,爬升率和超巡能力。同時可調擋板重量輕於傳統的進氣口邊界層分離板,也不影響隱身性能。
殲 -20的氣動設計極其重視超音速性能
美國人仰持強大的發動機和長期領先他人的技術優勢,一貫對氣動設計不夠上心,較為保守,傻大笨粗是美國空軍主戰戰機自二戰以來給人的一貫印象。短粗的的F - 22和和為了兼顧垂直起降更為肥碩的F - 35戰機就是典型。俄羅斯的T - 50的機身設計扁平而寬大,這種構型的亞跨音速升阻比較好,但是超音速下會有巨大的阻力。
成飛設計的殲 -20機身令人容易想起米格-31,1.44甚至殲 -8,蘇 -15這種追求速度的截擊機造型,或者從某種意義來說,這就是成飛 70年代所設計的2.6倍音速的殲 9的重生。
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