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J-20全方位解析

J-20全方面解析2011.6.20了解J-20之前,首先要明白两点:一四代 or 五代各媒体报道J-20时,有的称之为四代战机,也有将其归为五代。

其实,这两种叫法都是对的,因为欧美与俄罗斯各有不同的叫法。

世界上第一种服役的四代机是由美国洛克希德·马丁、波音和通用动力公司联合设计的F-22A“猛禽”战斗机。

F-117虽然打着F的旗号,但其实是一种亚音速隐形轰炸机,一点空战能力也没有。

按美国人的划代标准,F-15、F-16、F-18等归为第三代,而F-22便成为第四代战斗机。

而俄罗斯人则习惯把Su-27、MIG-29划入三代机,后来的Su-35/7、Su-47、1.44划入第四代。

去年首次初试飞的T-50,俄方将其归入第五代,听起来要比F-22更先进一代,于是美国人也将正在研发的JSF(也就是F-35)和F-22统称为第五代,也不再提第四代的事儿了。

所以,我们的J-20叫四代五代都无所谓,总体讲它是和F-22、T-50同属一代。

二何为四代流畅的线条、翼身融合、干净的机翼(无挂架)和灰暗的机身颜色是四(五)代机给人最直观的感受。

对于任何现役或在研的新一代战斗机,都有以下几方面标准:1.超隐身性2.超机动性3.超音速巡航能力4.超视距作战能力同时还带有以玻璃化座舱为特点的先进综合航电系统能降低飞行员工作载荷、提高其状态感知的能力。

包括J-20在内,至今还没有一种战机可以将以上每一条都做到完美,因为这几项性能标准间是一种此消彼长的关系,每个国家都会根据本国的战略重心和战术思想来权衡设计具有各自特色的飞机。

比如F-22,作为最先服役的新一代战机,他可以说是凝结了美国当时最先进的航空电子技术、隐身技术、发动机技术。

美国的设计人员希望其出色的隐身行和功能强大的雷达以及先进的导弹系统使对手还没发现它就已经被击落,所以略显保守的外形设计使得机动性并无太大优势。

反观T-50则表现出超高的机动性能,这也可以说是继承了Su-27家族惯有的特性,就拿现在的Su-35/7来说,如果它与F-22迎头作战,只要其利用诱饵弹成功躲过F-22的第一波攻击,一旦陷入近距格斗,让它令人惊异的机动性得以施展,那么留给F-22的胜算很小很小!下面就细致的介绍一下J-20,同时将其与美俄的F-22 、T-50做出对比。

首先J-20的名字来自与我们在成飞看到的两架验证机机头下方的编号2001的前两位,因为J-10的几架原型机上编号是10**,所以就这么叫了,其实军方内部称其为“718工程”。

一.隐身性经常关注军事的人都知道,研制试飞过程中的飞机一般不是空军的涂装,我们以前的J-10 、J-11等等都是涂一层黄漆的。

如上图左侧的J-10S。

那么为什么我们看到的J-20是一身黑衣呢?原因就是它直接涂上了具有隐身性能的涂料,这种特殊的涂料可以像黑洞一样将侦测雷达发出的波吸收,起到隐身的效果。

这也是“黑丝”这个外号的由来。

要想做到完全的隐身,光有高科技的涂料还不够,还要有一身独特的外形。

上图从左到右依次为T-50、J-20、F-22的俯视图(J-20那个以中线为界左边是机腹,右边是机背),红线标明了三架飞机边条翼、鸭翼、主翼和尾翼前缘的后掠角,完全水平!这样的设计目的是使雷达反射波尽量降到最小,以一种角度伸出机身的边就会产生一种波形,角度越乱,波就越乱。

在机翼下看不到武器挂架也是同样的道理,挂了导弹,油箱后,雷达反射面积(RCS)陡然增大,隐身行会瞬间失灵。

所以设计师们把武器都装在了机腹下和进气道两侧。

如图F-22打开全部弹舱:下图J-20机翼下有四个明显的“鼓包”,里面是机械装置,用来控制副翼上下摆动的角度,F-22和T-50也是有的。

同样我们几乎在J-20的机身上找不到一处平面是与地面垂直的,这也是为了隐身。

因为不同雷达发出的波长不同,上面提到的隐身涂料并不能完全将各种雷达波吸收,还会有部分波反射,将机身设计的带有一定角度,就是为了把反射波反射到别的方向,地面接收不到,自然就隐身了。

从侧面看,J-20在隐身外形上下足了工夫。

从机头到机尾贯穿全机身的折线都是连续的,基本在一个平面上,机身上下表面也都非常平直,这是明显的隐身设计,减少了不连续平面带来的雷达反射。

另外一些细节的设计也是隐身的良方,比如起落架舱盖,可以明显看到锯齿状的边缘结构,这是用于避免长缝隙形成强雷达反射源的有效手段。

这项技术从F-117开始就得以应用,不仅是起落架舱盖,武器舱、驾驶员座舱等所有可以开启的地方均有锯齿形结构。

还有尾部的腹鳍,除了增加垂直方向的稳定性外。

从侧面看,腹鳍刚好遮住了尾喷口,降低了红外可探性。

还有看了试飞视频的朋友都发现,在起飞时并没有如一般战斗机开加力般喷出火花,而是相当平顺地起飞,这是因为在发动机尾流射出前就采取了红外冷却装置。

这种技术的应用,不仅使得飞机很难被热敏雷达锁定,而且可以有效的避开红外制导导弹的追踪。

(图中银白色的发动机尾喷管采用了先进的陶瓷复合材料,寿命和可靠性都有较大提高)F-22同样使用了先进的红外隐身技术,通过喷流冷却矩形喷口,垂尾、平尾、尾撑向后延伸,可遮蔽发动机喷口的红外线辐射。

在炽热喷流飞出尾喷口前就得到了降温,因而红外特征显著降低。

此外,J-20使用的整体式座舱盖也是一大亮点。

战斗机座舱盖是战斗机的关键部件,它集多种功能于一身,既要求结构强度高、重量轻、耐冲击,同时需要光学性能好,视野广,同时还要有优异的雷达隐身及视觉隐身(低反光)性能。

在老式战斗机中,座舱盖通常是由几块玻璃组成的,安装在金属隔框上。

整体式座舱盖的最大优点,就是可以消除原有分体式上,风挡金属框架造成的雷达反射,这对隐身性是非常重要的。

生产这种大型整体式座舱盖,对技术要求非常高。

涉及到材料选择、生产、一次性铸造成型等多种复杂技术。

整体式座舱盖不仅要求强度、韧性高,而且要求高透明度和无曲光变形,否则将严重影响飞行员的视野直接导致作战失利。

而且从外观看,这个座舱盖明显散发金属光泽,证明运用了金属镀膜技术。

座舱内部很多东西都是很好的雷达波反射体。

为了改变这一局面,就在座舱盖上镀一层金属膜使得非金属的座舱盖玻璃与机身产生电位连接以屏蔽雷达波,效果非常明显,但缺点是价格昂贵,因为大部分选用的都是黄金!另外,各国在复合材料的研究也费足了功夫,J-20机身复合材料使用比例很可能会达到40-50%,这已经是非常大的比例了。

其中主要是环氧树脂基复合材料和碳纤维,其他部分主要是钛合金和传统铝合金。

复合材料主要是做机体,也就是通常所说的“皮肉”,而金属材料则“骨架”。

而且从目前的高清照片看,歼-20的外表面非常光滑,没有任何多余的突起物。

这有两种可能,一是机体外表工艺非常好,铆钉等都处理的处非常好,而且吸波材料涂层很厚,覆盖了铆钉等物件。

但还有一种可能就是歼-20运用了大面积复合材料外蒙皮一体化整体成型、组装技术!就是首先依照骨架外形,用复合材料制造一整张大面积整体蒙皮,然后整体一次性覆盖、安装在骨架上。

其优点就是可以尽最大可能减少表面接缝等,可以极大的提高隐身能力。

从整体的隐身性来看,F-22无疑是当下最优秀的,其凭借先进的涂料技术将RCS减小到恐怖的0.001~0.01平方米内。

J-20应该稍弱于F-22,强于T-50,毕竟体积稍大又带有鸭翼。

但巡航时鸭翼可以锁住不动,对隐身性并无影响。

加之较F-22更低一些的座舱、DSI技术和S型进气道的应用(DSI和S型进气道最后有相关介绍,供不了解的同学查阅),正面反射面积可以控制在0.02平方米以内,而如果隐身涂料的技术更成熟些,相信可以的达到F-22的水平!所以说涂料是隐身的重点。

T-50在隐身方面最大的弊端在于它较直的进气道,导致发动机部分压气机叶片暴露在外,从而增大了其RCS,大概也在0.02左右。

但T-50还有一个撒手锏——等离子隐身技术。

这种技术最早由俄罗斯人研究,并已初见成果,等离子隐身就是利用等离子体回避雷达电磁波探测的一种技术。

所谓等离子体就是气体中的原子或分子受到外界高能作用(如高能粒子的轰击或者激光的照射等)的时候,原子中的部分电子因吸收了能量而脱离开原子成为自由电子。

此时,构成气体的成分由原来不带电的原子或分子变成了正负离子,气体的物理性质发生了巨大变化,等离子体依靠自身特殊的物理性质以及对入射电磁波的特殊作用来达到隐身目的,属于一种主动反雷达隐身技术。

不过若想用等离子体全面包裹机头、机身、机翼和尾翼,难度非常大!即使仅进行局部覆盖,也要在不同的地方安装多个发生器。

但T-50机体小。

机翼很薄,空间有限,况且要产生足够厚度的等离子体鞘,是要消耗大量能量的。

如果耗能比太高,就是装备了此类装置,也不能长时间使用。

所以T-50的量产型能否选用,须认真权衡。

注1:蚌式进气道(DSI)蚌式进气道中文学名是“无附面层隔道进气道”,英文简称DSI或BUMP。

常规飞机在空气中飞行时,靠近飞机表面有一层空气因为粘滞作用流动较慢,如果被引入进气道会导致进气效率下降,而且由于其流速低,与高速气流作用后容易引发发动机喘振。

高速战斗机一般都采用具有附面层隔道进气道。

蚌式进气道由洛克希德·马丁公司最早提出,在进气道的进气口并没有设置常规的固定式附面层隔道,而是通过计算机设计了一个三维曲面的突起块,或者鼓包。

这个鼓包起到对气流的压缩作用,并产生一个把附面层气流推离进气道的压力分布。

装了新型DSI进气道以后,发动机的推力特与原型机一样,而亚音速的单位剩余功率还比原型机的进气道稍好些,同时飞机的重量也得到减轻。

取消附面层隔道后飞机可以减重数百公斤,而且DSI对速度适应范围很广,FC-1枭龙采用DSI后甚至可以取消进气道后的放气门,对减轻飞机重量,提高战术性能有极大好处。

歼10B(J-10B)原型机和美国的F-35也已采用DSI进气口。

注2:S型进气道发动机的叶片是很大的反射源,S进气道主要是把发动机的叶片进行了隐藏,实现局部的提高隐身性能。

设计的时候的难度主要在2个方面1.进气道的工程材料,进气道对材料的要求很高,金属材料的进气道的隐身性能不如复合材料的,金属加工性能也不如复合材料。

2.空气动力学,S进气道对空气动力学的要求最高,设计的不好就影响发动机进气,从而影响飞机的性能。

二.高机动性个人认为,相同水平的四代机在空战中,雷达、隐身方面并无太大差距,超视距攻击的效果不会太大,最终还是要靠最原始同时也是最有效的近距缠斗来分出高下,所以机动性的好坏,将在很大程度上决定你和对手的生死。

而美国出于在超视距空战中必须拥有全面优势的考虑,F-22在4S标准方面,特别突出了隐身和超音速巡航特性。

而T-50追求的是远近战俱佳,十分强调机动、隐身、超音速巡航能力的均衡,尤其在近距格斗要求的高机动性能上,一定要压倒对手。

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