深度:歼20令人担心的不是气动布局 一设备限制发展

2016年07月06日 16:56 新浪军事 微博
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歼-20战机最令人担心的不是气动布局,一关键设备限制未来发展

  从飞机研制的一般程序来看,飞机比较重大的改进,尤其是外形改进一般集中在调整试飞阶段,也就是所谓的验证机阶段,这个阶段的试飞一般由科研单位主导进行,主要是发现一些初始性重大技术故障,然后有针对性进行修改,这个时候可能会涉及到飞机外形也就是气动布局方面的变动,如果试飞结果正常,就会进入国家定型试飞阶段,由于调整试飞的包线占到全部飞行包线的80%以上,如果没有问题,就说明飞机的气动布局与原来的论符合,后来的国家定型试验虽然也会出现故障,但是主要是机内系统,涉及到外形一般很少。

  因此如果我们想知道空军对于歼-20的气动布局是否满意,从原型机的变化就可以清楚的知道,此前网络曾经出现过歼-20原型机的图片,从图片上来看,这架飞机采用了新型平显、有源相控阵雷达、分布式光电探测系统,显然是一件全状态的原型机,这表明这架原型机可能用地航空电子、机载武器等方面的测试,从这架飞机的图片为看,这架飞机在一些细节上与歼-20前几架原型机有所不同,但是并没有根本性的变化,实际上就可以认为空军对于此前试飞的结果是满意,飞机试飞数据与论证研究的结果基本上相符,因此不需要对气动布局进行太大的改进,只需要有针对性的对暴露出的问题进行细节上的修改,

  实际上歼-20早在2011年就开始试飞,按照常规进度来看,如果出现比较重大的问题,应该空军和科研单位显然早就知道,并已经开始对其进行改进性设计,那么飞机试飞相应的也会减少甚至中止,而从目前的情况来看,歼-20的试飞一直在有条不的进行,没有看到这样的迹象,同样以苏-27为例,T-10在1977年5月首飞,不久苏霍伊设计局就发现试飞结果不理想,1979年西蒙诺夫就坚持对其进行重新设计,不会拖延这么长的时间。

  从相关图片来看,2011原型机与2001相比,在外观上最明显的区别可能就是进气口上表面向下倾斜,这个设计类似于F-35,因此可以这样说如果2001正在看起来与F-22相像的话,那么2011更加接近2011,众所周知,进气道及其与机体一化设计向来是空气动力尖端和难点,与以前战斗机的进气道相比,第四代战斗机的进气道功能更多,更加复杂,除了常规的进气之外,进气口和进气道还要采取弯曲或者其他隐身设计,同时进气道还是战斗机涡流产生的重要部位,这样就造成第四代战斗机的进气道比以前战斗机的进气道更长,也更为复杂,从国内外的资料来看,在大攻角飞行、投弹以及格斗等机动飞行时,处于飞机前部机身的进气道等部位会受到高量级的噪声振动激励,很容易造成进气道结构破坏,所以需要对相关部件进行有针对性的设计,2011进气道修改可能就有这方面的原因。

歼-20战机最令人担心的不是气动布局,一关键设备限制未来发展2011原型机的垂尾有一个明显的切尖

  另外一个比较明显的区别就是2011的垂尾有一个明显的切尖,从相关资料来看,由于前机身边条翼或鸭翼产生的涡流,会对后部机身-垂尾结构造成很强的动压载荷,当动压载荷激励频率与结构主要模态频率吻合时,会导致诸如平尾、垂尾等结构发生抖振,从而产生振动疲劳破坏。美国的F-22飞机在试飞时就曾经出现过垂尾抖振现象,这是由于进气道产生的第二个分离涡拖出后扫到了垂尾造成的抖振,设计人员据此采取相应措施予以解决。从现在来看,我国科研人员采取了垂尾切尖的办法来解决这个问题。

  另外2011的腹鳍的面积似乎也有所扩大,一般认为垂尾和腹鳍的主要作用是提高飞机在最大设计MA数和低速大迎角时的方向安定性,腹鳍的优点在于它安装在机身下部,飞机在大迎角状态的时候,不受机头涡及翼身组合体分离涡的影响,效率不随迎角的变化而变化,如果2011的腹鳍面积增加,说明飞机在进一步提高大迎角时的安定性能,以进一步增强飞机的机动性能。

歼-20战机最令人担心的不是气动布局,一关键设备限制未来发展2001的垂尾没有切尖处理

  其实歼-20最令人担心的并不是气动布局,而是发动机,早期试飞使用的是AL-31FN涡扇发动机,这种发动机最大推力只有125千牛,推重比接近8,各方面的性能与F-22的F119涡扇发动机差距甚远,F119的加力推力达到156千牛,而F-35的F-135涡扇发动机更是达到惊人的190千牛,传说的歼-20配套的发动机是国产涡扇-15,它的各方面性能与F119相当或者相近,但是这种发动机短期内还无法投入使用,目前堪用的国产发动机是涡扇-10,但是它的推力与AL-31FN相当,有消息说我国正在发展涡扇-10的性能增强型,它的加力推力可以达到140千牛,不过根据海外的资料,它还处于工程验证阶段,显然难以赶上歼-20的研制进度,所以2011使用的可能是俄罗斯的AL-31FN-M1涡扇发动机,它的加力推力提高到135千牛,AL-31FN-M1虽然性能有所提高,但是与F119的差距仍旧巨大,所以歼-20配备这种发动机显然无法达到预期的战术技术指标,首先是推重比严重降低,飞行包线变窄,超音速巡航也无法实现,因此也就无法完成对抗F-22的目标。这一切需要涡扇-15投入使用之后才能得到改善。

  因此对于歼-20来说,未来发展的关键可能并不在于飞机本身,而在于配套的涡扇-15进度,这也印证了那名名言,限制一个国家设计什么样飞机的不是飞机设计师,而是发动机设计师,对于中国航空发动机工业来说,可谓任重而道远。(作者署名:小飞猪观察)

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