日本4代机新方案曝光性能超越歼31 但远不及歼20

2016年11月24日 10:43 新浪军事 微博
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日本四代机曝光:作战半径等性能大幅压倒歼31,但远不及歼20

  在日本防务省举办的技术研讨会上,日本公布了其未来四代机计划F-3战斗机的数字图片和风洞模型照片。在2014年,日本“心神”飞机刚露面的时候,笔者就判定它只是日本未来战斗机计划的一个小尺寸验证机,并根据它的双座座舱,不排除它同时作为某种先进教练机的原型机。因为心神实在是太小、太轻了,空重不足六吨。

日本四代机曝光:作战半径等性能大幅压倒歼31,但远不及歼20图:心神飞机

  作为常规布局战斗机来说,至少要12吨空重以上才能安排出足够的空间用于布置内置弹仓;即使是类似F106和幻影2000这样的无为三角翼布局,空重也必须在10吨左右。而不能内置武器的战斗机,由于外挂物带来的信号反射特征和气动阻力,是绝对无法实现隐身和超巡(包括近似的持续超声速飞行能力)。

  而此次公布的F-3模型,在总体外形设计上依旧与心神飞机比较相似,但是尾喷管则取消了折流板形式的矢量推力控制机构。这与笔者此前的推断相符——因为这种设计的推力损失极大,特别是高速状态下,只适合用现有发动机进行改装,进行低速下的飞行控制技术验证探索,不能作为实用设计。

日本四代机曝光:作战半径等性能大幅压倒歼31,但远不及歼20
日本四代机曝光:作战半径等性能大幅压倒歼31,但远不及歼20
日本四代机曝光:作战半径等性能大幅压倒歼31,但远不及歼20

  从展出的模型来看,F-3并没有设计专用的两肋格斗弹仓,而仅在机腹设置了两个主弹仓;采用液压弹射机构,可以发射6枚采用冲压发动机设计、类似欧洲“流星”的远程空空导弹。在弹仓布局设计上,类似于中国的FC-31战斗机。

  和心神、FC-31差异最大的一点,在于F-3目前公布的模型采用了后掠机翼设计,这在后期的三代机(比如歼10、阵风、台风、JAS39)和四代机(YF23、F22、T50、歼20)中非常少见,这些飞机采用的全部是大三角翼或者大三角翼的变种设计。

  因为后掠翼存在一个被称为俯仰力矩上仰的特性,这使得它应用在三四代制空战斗机上,在跨音速区域进行剧烈机动(这必然导致剧烈的减速)时,会在从超声速状态到亚声速状态的变化过程中出现致命的剧烈上仰失控。

日本四代机曝光:作战半径等性能大幅压倒歼31,但远不及歼20图:苏27

  要解决这个安全隐患,如果不依靠矢量推力发动机的话,就只能限制跨声速区域的机动性能。比如苏27和米格29的跨声速区域最大过载就从亚声速的9G降低到了6.5G,下降近30%。目前不太清楚F-3采用与心神不同的机翼核心设计的理由,不排除将使用矢量推力发动机来弥补后掠翼的缺陷。

  从优点上来说,后掠翼拥有展弦比上的优势,能够在保证相同的高速飞行阻力下,拥有更远的最大航程。同时F-3的尾翼和机翼布置非常紧凑,后掠翼设计能够减少翼根的长度,从而缩短整个机身以减轻重量——代价则是机身内部容积减少,不利于弹仓和油箱容积的扩张。

日本四代机曝光:作战半径等性能大幅压倒歼31,但远不及歼20图:F22

  F22为了解决类似的问题,采取了切掉一块襟翼,使平尾切入机翼区域的设计;同时获得了尺寸控制、减重、隐身等三个方面的显著改善,代价则是飞行控制难度激增,后来F22试飞中一度遭遇的飞行失控问题,与气动设计带来的平尾控制非线性问题有很直接的关系。

日本四代机曝光:作战半径等性能大幅压倒歼31,但远不及歼20图:F110发动机

  而在发动机上,目前日本的资料展示是打算新研制一种体积与F110相当的大推力发动机。而从实际角度来说,这个规格的发动机,日本最现实、也是最优的选择,就是仿制其F-2战斗机上使用的美国F110-GE-129发动机,并在其基础上增加矢量推力控制功能。

  总的来说,日本目前的F-3计划,应该是一种采用双大推、吨位较FC-31更大但不及歼20的隐身制空战斗机。其设计思想上相当强调制空作战半径,并不惜为此一定程度上削弱了超视距作战中至关重要的跨超声速机动能力;但其主要的制空作战方式,仍然是从视距外发起远程攻击,并尽可能避免进入近距格斗状态。

  至于F-3计划是否能成功,笔者依旧不太看好。F-3不可避免和F-35A在日本市场上形成正面竞争,很大可能它依旧只能充当日本探索航空技术、并与美国讨价还价的角色,而无法真正成为日本的骨干装备。(作者署名:候知健)

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