中國隱形戰機J-20

J-20概述:

殲20是成都飛機製造廠研製的中國第五代隱身重型殲擊機,採用兩台國產渦扇10B發動機、DSI兩側進氣道、全動垂尾,鴨式布局。該機於2010年10月14日完成組裝,2010年11月4日進行首次滑跑試驗。2011年1月11日12時50分,殲20在成都實現首飛,歷時18分鐘。2011年4月17日下午4點25分,殲20在四川成都某機場完成第2次試飛,時間持續90分鐘。

殲20,空軍代號為“威龍”,因為該機將擔負我軍未來對空,對海的主權維護,北約代號為“FireFang”(炎齒)/"FireTooth"(火牙),網民命名“黑絲帶”。該機由中國成都飛機設計研究所設計、中國成都飛機工業公司製造的用於接替殲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,使用國產10萬功率AESA(有源相控陣)雷達,操縱系統並非使用J-10的電傳操縱,而是國際上最先進的光傳操縱系統。按中國和北約標準,該機為“第四代殲擊機/戰鬥機”(註:俄羅斯和西方國家對戰機代數劃分標準不統一,以F-22為例,西方國家稱之為四代機,俄羅斯則稱之為五代機),其目的是適合中國空軍2020年以後的作戰環境需要。

 由於美國已經在2005年將戰鬥機劃代標準由原先的四代劃分法改為五代劃分法、即與俄羅斯現行標準相同,加之中國在2009年之後的對外宣傳中將“殲10B”定位為新的“第四代殲擊機”,所以殲-20在未來的正式報導中亦有很大可能被稱為“第五代殲擊機”。該飛機開始時(可能)使用俄制“AL-31FN”發動機,後在2011年1月6日又改用“渦扇10B”,即WS-10B,也就是國產新一代大推力“太行”發動機的最新改進型,將來預裝備“渦扇15”(擁有三元矢量噴口,是國產第四代航空發動機,屆時可實現“不開加力超音速巡航”和“超機動性”,以完全實現“4S”指標的全狀態加入人民解放軍空軍和海軍航空兵部隊服役)。據軍情內部透露,中國現存3架樣機。

J-20氣動布局及其解析

首先觀察整體布局。一,成飛四代延續了成飛代表性的鴨翼加切尖三角翼布局。二,鴨翼和主翼在一個平面上,上單翼,整機線條平直,沒有多少曲線起伏,類似22;折線機身,菱形體,傾斜面等大量運用,非常明顯的隱身特徵。三,機身瘦長,進氣口很靠前,發動機尾噴口則在全機最末端,兩者中間有巨大的空間可以布置彈艙。正面看機身很窄,側面看機身也不厚,肯定比22要薄,尾部兩個發動機更是緊靠在一起。如果說22代表了四代機中的緊湊型設計,那么成飛四代比22更緊湊,其橫截面的形狀和面積已經接近了輕型的35。四,全機不是太大,有網友用飛機旁邊的汽車對比測量,估計出機身長17米,考慮到透視法,估計長度在18米多,肯定不會超過20米。
綜上,四代的整體感覺是大小適中,苗條,瘦長,尖銳,繼承了殲10大後掠的鴨翼,主翼和垂尾。據現場臥艹黨描述,用的最多的形容詞也是“犀利,鋒銳,苗條”等。附屬檔案里的幾張全身圖和還原線圖也能很好的體現這一點。由此,本菜大膽推斷,成飛四代的基本設計原則是兩點,隱身和超巡。全機一切設計都圍繞著對這兩個性能的追求,所有的細節從這兩個角度出發都不難解釋。下文展開詳述。一,從整體到每一個細節,四代非常重視隱身。鴨翼,主翼,從機頭到機尾貫穿全機身的折線,都是連續的,基本在一個平面上,機身上下表面也都非常平直,這是很明顯的隱身設計,減少了不連續平面帶來的雷達反射。大外傾,面積較小的垂尾和腹鰭,也是明顯的隱身特徵。機身兩側的進氣口到尾部並列緊靠的尾噴口,說明進氣道有明顯S形設計,可有效阻擋發動機葉片的雷達反射,這比毛五那個淺S進氣道好多了。甚至到座艙蓋,也是和22一樣的一塊玻璃一體成型,沒有了前風擋框架的反射。這樣一個細節無疑強烈顯示了成飛追求隱身性能的決心,至今可是只有22和四代採用這樣的整體座艙蓋啊。。。如此周到的隱身細節,加上較小的機身截面積,四代的RCS應該可以做到和22一個量級,考慮到較大的全動鴨翼可能帶來一點不利影響,四代的雷達隱身能力也許略遜於22和35,但肯定比毛五那半吊子的隱身強多了。至於紅外隱身,四代機身很苗條緊湊,機翼展弦比較小,全機濕表面積小,氣動加熱也小,飛機的氣動加熱紅外特徵應該是所有四代機里名列前茅的小。但是成飛四代尾噴口只是傳統圓形,而22的扁平矩形噴口可以將熱流壓扁展平,以方便和周圍的冷空氣充分混合,儘量降低尾部紅外特徵。四代的尾部紅外隱身肯定是不如22了,天朝發動機本來就不夠牛逼,四代也不敢像22那樣用那種會犧牲一部分推力的扁平矩形噴口。這樣總體來看,紅外隱身上四代應該也是略遜於22和35,但比起毛子那個氣動發熱很大的機身加同樣兩個圓形尾噴口的設計來說,還是好的多。二,成飛四代的氣動設計極其重視超巡。超巡是四代機4S指標里的一個明確要求,本菜竊以為,其重要性甚至不亞於隱身。超巡的意義在於可以擴大戰機航程,提高戰機的反應速度、高速截擊和突防能力,擴大本機發射飛彈的射程,增加本機躲避敵機飛彈的成功率等等。可以說,超巡、超音速性能,和隱身能力一樣,是四代機有別於三代,三代半的最大特徵。成飛四代,可以說極端重視超音速、超巡性能。這一點在2001年成飛原總師宋文驄的論文《一種小展弦比高升力飛機的氣動布局研究》里已經可以看出端倪。該文中多次強調,四代機的設計重點追求超音速升阻特性,同時兼顧亞跨音速升阻特性,適宜採用小展弦比大後掠角機翼,“考慮到超聲速巡航的要求,未來戰鬥機應當是細長的”等等,這些都和現在出現的成飛四代吻合。從照片上可以看出,四代的機頭很窄,兩側的進氣道也窄,比22的菱形進氣道要小,更接近35的進氣道。兩台發動機緊緊並列,機身也窄,同時也沒有22那么厚。總之,機身細長,橫截面小,再加上大後掠的鴨翼主翼和垂尾,一切都是為了減小超音速阻力。
減小阻力的同時還要提高升力。那么鴨翼就來了。鴨翼面積較大,還帶上反,估計鴨翼產生的脫體渦還是可以和帶下反的主翼形成耦合,帶來額外的升力。這樣,儘管為了隱身,鴨翼和主翼只能在一個平面,但還是儘量發揮了鴨翼的增升作用。另外從那張機翼細節照片上看,主翼長度一直延伸到了靠近尾噴口末端,這樣主翼面積較大,升力和翼載肯定優於殲十。另外,前機身也許還有小邊條,但目前的模糊照片裡看不出,不過在宋總的那篇論文裡,是提到了綜合鴨翼,邊條和大三角翼的增升設計。這種種增升設計,也是為了重點提高超音速下的升力。總之,四代的氣動外形,一切為了超音速下的減阻、增升。這樣,在天朝發動機不如米帝牛逼的條件下,本菜大膽預測,四代還是能擁有和22同級的超巡能力。
毛五那種扁胖的機身升力體設計,成飛顯然是看不上的。這種升力體的亞跨音速升阻比較好,但是超音速下會有巨大的阻力。成飛的機身與22、35一樣採用緊湊設計,並且結合小展弦比大後掠三角翼,這是比22、35的梯形大展弦比機翼更激進的重視超音速性能的設計。這是發動機不如人的一種彌補,也體現了成飛追求超巡的決心。
另外,成飛四代還用了DSI進氣,本菜傾向認為這個DSI是不可調的,可調的就沒有減重優勢了。而且這個DSI的形狀應該是針對超巡速度最佳化的。用這個DSI就是為了減重,進一步提高超巡性能。
三,在高機動性,大仰角能力,亞跨音速性能等方面,成飛也做到了兼顧。前文引用的宋總論文也提到了,四代機在追求高速性能的同時,在三代機的這幾個主要指標上也得做到兼顧,還得擁有比三代更好的超機動性。成飛四代顯然也是注意到這些的,其基本布局繼承了殲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。比殲十上還大的鴨翼,以及進一步放寬靜穩定度的飛控(宋總論文裡提到將從三代的3%放寬到10%),再加上將來配套發動機成熟以後的矢推TVC,當然還有更大的推重比,這些都將賦予四代比殲十更高的靈活性和大仰角能力。本菜再次預測,四代將繼承殲10的高速瞬盤角速度,配合離軸攻擊能力的飛彈,四代在近距格鬥里攻防能力突出。而且四代的大仰角能力配合TVC,將擁有典型的過失速超機動性。不僅敏捷性靈活性比殲10更優,更能像22一樣輕鬆做出種種不符合空氣動力的恐怖動作。
四,成飛四代可能的局限性在於,機身細長,飛機較小,內油,載荷航程等恐怕會比較小。這大概是成飛在權衡各項指標要求以後不得不做出的犧牲。機身細,機翼薄,等等超音速減阻措施,再加上本就較小的體型,使得四代的內油肯定比22和毛五要少,航程也比它們要短。當然,畢竟是雙發的大飛機,比起單眼的殲十和35等應該還是會好得多。本菜預測其典型作戰半徑大概在1000千米左右,這樣的能力對於天朝空軍來說基本足夠了,再往外,天朝的C4ISR及後勤保障等都跟不上了。另外四代這個大小也使得它比較適合上艦,對於航母來說,這樣類似F18EF大小的飛機是最合適的。天朝的四代機很可能不搞輕重搭配,而是一款中型機通吃,類似歐洲雙風和米國海軍的18,那么成飛四代這個大小和航程定位還是很合理的。對比其他幾個下一代飛機,其實大家都有權衡。毛五強調了亞跨音速性能,大內油遠航程,航程指標達到了5500千米,但代價是它的超音速升阻特性肯定好不了。22一樣有權衡,最後還是選擇了折中各方面的緊湊型機身,但仗著發動機牛逼,米帝權衡起來難度小點,不用搞得跟成飛四代一樣細長。
五,各種機載設備和分系統,本菜就簡略了,反正這些從照片上看不出來。雷達上AESA沒問題,2008年,中國機載有源相控陣雷達-AESA試飛成功,這則新聞是可以查到的。發動機方面,配套的下一代重推正在研製中,同樣有一條2005年的新聞可以查到,中國燃氣輪機研究院完成中國首台高推比渦扇發動機的核心機首次點火。當然,這次試驗可能只是先用了太行發動機,TVC看來也還沒有,畢竟初期滑跑試驗還不需要全狀態的飛機。至於綜合航電飛控座艙顯控就不說了,只提一個,照片裡看得出來的,座艙里有大型綠光衍射平顯
總結一下,成飛四代給本菜的最大感覺,就是非常突出追求兩個主要性能,隱身和超巡,在此前提下儘量兼顧了其他性能,也繼承發揚了成飛特色的高機動高敏捷。本菜看到四代的驚艷登場,還是非常雞凍和驚喜的,尤其佩服成飛銳意進取和大膽創新的膽量。和上一代的殲10對比,成飛並沒有保守繼承,而是做了巨大的改變。而在對新指標的追求上,成飛態度積極甚至激進。這種追求甚至顯示了天朝軍方對下一代空戰樣式的理解。那么,本菜覺得,相比22,成飛四代晚了20年,並且面臨種種困難和條件限制,但是這個設計還是終於趕上了人家的水平,並且在理念上做到後來居上。再看毛五,因循守舊,進氣口之前模仿22和su27,進氣口之後照搬su27,在隱身,超巡等多個方面存在問題,不僅設計上不如成飛四代,更是在理念上落後了,毛子依舊陶醉在亞跨音速升力最佳化的傳統里。

詳細參數

 以下暫為估算數據:空重:16噸與國外機型對比(7張)戰鬥全重:25噸最大內燃油:10噸最大起飛重量:40噸武器最大裝載能力:11噸機身長:21.26米(不含空速管)機身寬:3.94米機高:4.45米翼展:12.88米鴨翼展:7.62米最大飛行速度:2.35馬赫巡航速度:1.6馬赫【採用渦扇15/WS-15以後】最大飛行高度:18,500米航程:4500公里(帶兩個副油箱)作戰半徑:2000千米主要武器:霹靂21組合動力遠距空空飛彈,霹靂12D(SD-10D)主被動雙模式制導中距空空飛彈,新型的霹靂10近距空空格鬥飛彈,雷石6精確制導滑翔炸彈,巡航飛彈,改裝為北斗精確制導炸彈的自由落體炸彈等,都是由中國各個軍工部門最新研製的各種先進的精確制導武器,30mm機炮,四具火箭彈發射器,兩具紅外曳光干擾彈飛行員:1人限制過載:+10G雷達反射面積:0.05平方米紅外信號強度:預計和F-35相當發動機推力:14.5噸x2【目前無法實現超巡,只能實現“高機動”,依然需要等待渦扇15以實現“4S”中的“超巡”和“超機動”】

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