歼20如何接近甚至反超美F22 中国只需解决这一难题

2017年03月04日 14:38 新浪军事 微博
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  我国对隐身技术开始关注始于80年代初期,这段时间也正是关于美国在研发雷达看不见的飞机的消息开始逐步公开的时候,最早在“六五”末期时南航等少数单位就已开始对隐身技术进行初步探索。1985年底,国防科工委正式将隐身技术列为高技术预研课题,作为“七五”期间跨部门重点预研项目之一,并成立了国防科工委隐身专业组,初步规划了研究计划指南。经科技局研究指定601所作为预研项目的总承包单位,牵头组织各大院校和专业所、主机所展开分项研究。1987年底成立的航空工业部隐身技术研究课题组也是由601所总承包,李天担任课题技术负责人,参与单位有620、621、611所和北航、南航、西工大,研究内容包括外形、进气道、材料、计算方法等。“七五”期间隐身研究最大的贡献是在隐身技术认识、理论分析和实验测试方法、RCS计算方法和软件等方面初步建立了较为全面的研究体系和基础,这其中也包括了对二元喷管红外抑制试验研究、座舱风挡镀膜技术验证、吸波结构材料研制等关键性的探索研究工作。

  “八五”、“九五”期间继续深化隐身理论、方法体系和技术研究,重点是建立了包括总体/气动/隐身综合外形设计、隐身外形与结构设计、飞/推综合、飞/火综合等关键性的设计方法和技术体系,并对推力矢量(重点是轴对称推力矢量技术)进行了深入研究,此外,在隐身措施实用化、RCS测试手段等方面作了大量有益的尝试。“八五”末期,在对隐身技术演示验证机的选择问题上,主要院所间出现了明显的分歧,最后结果是分别以歼 7(611 牵头)、歼 8II(601 自筹)两种现役战机为对象,重点进行三大强散射源:进气道、座舱、雷达舱的隐身改进。“九五”期间两组人马分别实施了大规模的外场实机RCS 测试,其中歼 8II的测试过程邀请了俄方专家现场观摩指导。值得一提的是,在初期RCS测试的手段、工具都很不完善,很多设备器具都是研究人员们手推肩扛一点一点手工赶制出来的,条件十分艰苦,但也为后来的研究工作打下了坚实的基础,其奋斗精神令人敬佩。

  J-7和J-8II外场RCS测试的两张珍贵照片,几块白色泡沫塑料人工垒砌的简陋测试支架和转台,还有测试人员脸上的笑容,记载着那段艰苦岁月的辛酸和坚定

  同样是在这段较为特殊的历史时期,中俄间关于下一代战机背景机研究的交流合作可谓是影响深远,其中米格的 I.44、苏霍伊的S-37和三翼面方案在后来601、611的几型五代机方案中或多或少都残留了一些影响。所不同的是611后来经过J-10 研制历程中的研究和积累,在鸭式气动布局和数字飞控技术掌握方面已经独树一帜,对 DSI(Bump)进气道的研究和应用也比较及时。而601虽然一直对俄系设计思想推崇备至和秉持甚笃,但也对美制F-22等隐身战机进行了大量分析研究和模型试验,在气动/隐身综合总体设计、隐身进气道设计(研究了 Caret 和 Bump 两种进气道形式)等方面研究积累较深,视野并不局限于俄系设计。两大主机所在经过“九五”、“十五”期间对背景机方案的广泛预研之后,最终都拿出了具备一定特色和创新的自主方案参与我国五代机方案竞争。

  在“十一五”阶段,我国采用全程竞标方式确定了五代隐身战斗机的最终方案。601和611所在竞标前对各自提出的几种方案进行了大量风洞试验和预研,针对型号方案的4S能力有详尽的分析报告。根据有关资料和目前流传的一些信息,601的主推方案发展自“十五”期间研究的“98-03”方案,采用了三翼面和三维矢量推力设计,在大迎角性能、机动性、敏捷性方面最优,并可在 65°以上仰角情况下保持航向稳定和机动可控,但缺点是隐身性能在所有方案中最差,升力特性也较差。611的主推方案是一种结合升力体机身、带全动 V 型垂尾和三维矢量推力的中距耦合鸭式布局战斗机,该机在所有方案中隐身性能最优,大迎角机动性和升力特性排第二,机动性第三。关于这次竞标,有传言是601不能保证原型机出厂时间,而611承诺的是2010年首飞,这个与J-20在2010年末高滑试验曝光,次年1月初首飞的时间看起来相差不大。竞争的结果众所周知,胜出的是611的鸭式升力体布局方案。当年的这个方案与今天我们所见的J-20在外形上还存在一些较明显的区别,主要改变是从机腹进气改为两侧进气方式,并采用DSI进气道,主翼前增加了较大的边条改善各种迎角条件下的升力特性,鸭翼和全动垂尾从原菱形翼形改为后掠翼形。至此,我国几乎在刚刚啃下三代战机研制这块硬骨头的同时,转眼间又拿下了五代先进隐身战机的制高点,正所谓“谁无暴风劲雨时,守得云开见月明”,当J-20如蛟龙腾飞在天之时,就是对这20多年来经历的一切艰辛和付出的努力的最好回报。

  J-20 在隐身和气动结合设计方面也达到了很高水平

  J-20采用偏远距耦合鸭翼加较大边条和中等后掠角菱形主翼,融合升力体机身设计的气动布局,具有大的迎角可控性(满足60°迎角可控)和很高的升力系数,布局也有利于超音速飞行和机动,结合未来的矢量推力系统可以确保其超机动性和超巡等能力的要求,同时较大的机腹内置弹仓也给遂行多用途任务能力和防区外打击能力提供了更大的拓展空间。就外形隐身效果而言,J-20前向和侧向上RCS应该与F-22接近,满足低可探测性要求,后向较差,有必要作进一步优化完善。

  J20 的 01、02 号机外观上只有细微差别

  我国在结构、材料、航电和动力等各方面设计制造能力与美国存在明显差距,如果采用与F-22相近的设计显然在性能水平上很难实现超越,而从气动布局等方面进行突破则有可能获取超常的收益,这一点俄罗斯也类似,从苏霍伊的前掠翼、三翼面设计方案就可以深刻体会得到。此外,还有一个值得关注的情况,美、俄等国的新一代战机方案气动布局和结构设计均在很大程度上沿袭了前一代制空战机F-15、Su-27的路子,这样做的优点是可以降低整体方案的技术风险,缩短研制周期,同时也能够充分挖掘同一类型方案的潜力。反观这次的方案竞争,611的鸭式方案得益于已经吃得很透的J-10的气动布局,以及日渐完善的先进飞控系统设计,在鸭式布局基础上增加较大边条以获取更高的升力系数和大迎角控制能力,是有基础有继承的突破,技术风险较小,研制周期可控性强;而601在三翼面的气动特性和控制上并无太多实际经验,很大程度上降低了方案的前景预期和时效把握。如果我们站在国家和军队的需求角度来看,在深切感受到美国近30年来历次现代化战争所反映的实力差距与隐身战机的威胁,并经受过96年事件等多次近海摩擦吃亏的刺激,又要面对美国不断增加亚太区军力部署与日俱增的外部压力的严峻形势下,4~5年的时间差距和对技术风险的把握,在决策影响上完全可以说是压倒性的。有经济实力的保障,在航电水平进步较快的情况下,如发动机问题顺利解决,J-20的综合性能将与F-22最为接近甚至局部反超。(作者署名:鼎盛军事)

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标签: 中国歼20F22

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