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殲-20隱形戰(zhàn)機還要過幾道關(guān)?
李偉 王懷業(yè)//8858151.com2013-12-20來源:中國青年報
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殲-20戰(zhàn)斗機示意圖 CFP供圖

  殲-20是中國獨立研發(fā)的、沒有任何直接原型參照的隱形重型超音速戰(zhàn)斗機。早在20世紀(jì)80年代,中國就開始了新型隱形飛機的設(shè)計。進(jìn)入90年代后,中國第四代戰(zhàn)機殲-20項目正式啟動。

  隨著我國在隱形技術(shù)、雷達(dá)、發(fā)動機、數(shù)字電控系統(tǒng)等諸多方面取得關(guān)鍵性突破,部分技術(shù)已經(jīng)通過殲-10等新型戰(zhàn)機得到驗證,殲-20的研制速度也明顯加快。在此期間,隨著美國F-22的研制成功,我國進(jìn)一步加大了殲-20的研發(fā)力度。

  盡管殲-20的技術(shù)并沒有超出世界現(xiàn)有的技術(shù)范圍,但它卻把它們很好地結(jié)合起來。正是有了這種集成,殲-20第一架原型機很快由成都飛機工業(yè)公司研制成功。

  2011年1月11日,殲-20在成都實現(xiàn)首飛,標(biāo)志著中國航空工業(yè)的巨大成功和跨越。

  殲-20具備五種優(yōu)良性能

  殲-20是一種單座、雙發(fā)、雙垂尾、帶邊條鴨式氣動布局的隱形重型戰(zhàn)斗機。從總體上看,殲-20具有以下五個明顯特點。

  第一,隱身效果好。隱形能力是第四代戰(zhàn)斗機的最重要指標(biāo),也是殲-20的標(biāo)志性能力。為此,它采取了諸多措施提高隱形能力。

  法國一位著名的飛機設(shè)計師達(dá)索說過,一架優(yōu)秀的飛機,它的外型也一定是很優(yōu)美的,殲-20就證明了這一點。它采用帶邊條的鴨式布局,飛機在進(jìn)氣道前部設(shè)有鴨翼,鴨翼安裝位置與主翼處于同一平面,可以提高渦流位置,保證渦流從主翼上翼面掠過。這樣,飛機付出的阻力代價小,不僅能提高飛機的速度,而且有利于達(dá)到隱身的目的。

  殲-20的機頭、機身呈現(xiàn)菱形,與F-22十分類似,斜側(cè)而簡潔,上下表面非常平直,減少了不連續(xù)平面帶來的雷達(dá)反射。機翼、鴨翼前后緣考慮了前后平行的折射因素,而大外傾、面積較小的V尾和腹鰭,也是有效的隱身措施。

  殲-20還采用了DSI進(jìn)氣道技術(shù)。這種進(jìn)氣道技術(shù)首先在美國F-35戰(zhàn)斗機上應(yīng)用,中國的梟龍戰(zhàn)斗機首先使用這種進(jìn)氣道技術(shù)。DSI進(jìn)氣道通過進(jìn)氣口前的一個三維鼓包達(dá)到消除空氣附面層的目的,具有重量輕、適應(yīng)速度范圍廣、不會對隱形造成影響的優(yōu)點。

  它的進(jìn)氣道設(shè)計采用了S形彎曲,可有效阻擋發(fā)動機葉片的雷達(dá)反射,比T-50直筒狀、僅有很少遮蔽的進(jìn)氣道的隱形效果好得多。加上可變旁通比以及變面積進(jìn)氣道的使用,具有較高的燃燒效率,其熱隱形能力同等于F-22。

  殲-20座艙靠前,機頭非常短促、空間有限,其火控雷達(dá)采用了有源相控陣?yán)走_(dá),可以有效躲避對方電子系統(tǒng)的探測,具有低截獲率的明顯特點。該雷達(dá)可以根據(jù)工作方式自動控制雷達(dá)的發(fā)射能量,掃描速度非?臁O啾戎拢 T-50卻仍然使用光電雷達(dá),說明其雷達(dá)還達(dá)不到殲-20和F-22的水平。

  在殲-20機身不同部件安裝有光學(xué)窗口,由后臺數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對不同部件獲得的圖像進(jìn)行融合,這樣的好處就是省略了機械轉(zhuǎn)動機構(gòu),同時光學(xué)器件可以最大限度地埋入機身內(nèi),再加上對窗口進(jìn)行鋸齒處理,可降低系統(tǒng)的體積和重量,提高飛機的隱身能力。

  殲-20表面平滑,毫無贅物。其座艙蓋也是和F-22一樣的水泡型座艙,沒有了前風(fēng)擋框架的反射。為減少飛機的外形開口,殲-20的維護(hù)口蓋很少,其起落架艙的開口采用了鋸齒形邊緣設(shè)計,艙蓋較大,而且巧妙地將起落架艙和檢修窗口合二為一。另外,盡管主彈艙約有美國F-22“猛禽”戰(zhàn)斗機的兩倍大,但設(shè)置在機身腹部,這樣也有利于飛機的隱身。

  第二,機動性能強。殲-20是一種機動性、敏捷性和大仰角能力非常突出的戰(zhàn)機。該機采用了獨一無二的“鴨翼+邊條+前后襟翼+全動尾翼”的綜合氣動布局來提高飛控能力。大三角翼安裝在進(jìn)氣道上邊緣。主翼帶有下反角,可以增加滾轉(zhuǎn)速度、提高飛機的敏捷性。大舵效的全動垂尾可提供足夠的航向操縱力矩,進(jìn)而提供較大的滾轉(zhuǎn)速率。

  其氣動設(shè)計采用了“渦升力”技術(shù)。在主翼前面,利用邊條翼、鴨翼產(chǎn)生強大渦流,可以大幅增加主翼升力,獲得更好的機動性能。其內(nèi)載武器可以消除外掛武器和機體之間的互反射效應(yīng),還可以大幅降低飛行阻力。

  從機動性能看,殲-20與F-22大體相當(dāng)。相比之下,T-50只有“可動邊條”和常規(guī)平尾,在大迎角、過失速機動等極限情況下的控制能力要低于中國殲-20。

  第三,穩(wěn)定性好。殲-20采用了外傾的全動雙垂尾設(shè)計,配合利用“渦升力”,可降低由于渦流強度的提高對垂直尾翼造成的影響,提高飛機的縱向穩(wěn)定性。殲-20的腹鰭也可以增加大迎角情況下飛機的縱向穩(wěn)定性。

  第四,近距格斗能力強。殲-20與F-22一樣,采用了整體式座艙蓋,保證飛行員有一個良好的視野。該機使用了綜合射頻管理系統(tǒng),機載相控陣?yán)走_(dá)還具有電子對抗、數(shù)據(jù)鏈等多種用途,加之先進(jìn)、完善的大屏幕機載液晶信息顯示系統(tǒng),可以向飛行員提供近實時的戰(zhàn)場態(tài)勢感知,并提供空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)的輔助決策。再配合頭盔上的顯示系統(tǒng),智能化操作程度更高,極大地提高了飛機的近距格斗能力。

  另外,同T-50和F-22相比,殲-20機長與機身橫截面的比值增加了20%,這種設(shè)計可在速度不太高的超音速飛行時提高空氣動力利用率,并加強飛機的載彈能力和燃料攜帶量。飛機的龐大內(nèi)置彈倉可攜帶多種空空導(dǎo)彈、空艦導(dǎo)彈,使得它具有強大的攻擊力和全方位打擊能力。

  第五,編隊攻擊能力強。殲-20作為第四代戰(zhàn)斗機,在目標(biāo)探測與跟蹤方面必須追求“先敵發(fā)現(xiàn)”的能力和多目標(biāo)探測與跟蹤能力,因此,該機采用了加密數(shù)據(jù)鏈信息系統(tǒng),它能夠在數(shù)架殲-20之間實現(xiàn)探測情報共享,從而大大拓展每架飛機的態(tài)勢感知空域。

  它也可以由一架打開雷達(dá)探測多個目標(biāo)并利用數(shù)據(jù)鏈傳輸給其他幾架保持雷達(dá)靜默的飛機,實現(xiàn)較隱蔽的接敵與攻擊,這也是F-22典型的攻擊形式。數(shù)架殲-20組成的編隊足以控制大片的空域,再加上其超音速巡航能力、強大的主動式電子對抗能力,預(yù)計殲-20將具備與F-22相當(dāng)?shù)淖鲬?zhàn)能力。

  三大缺點也不容忽視

  作為中國自行研制的第一種重型隱形戰(zhàn)機,殲-20也存在三個明顯缺點:

  第一,發(fā)動機是中國高性能飛機的致命弱點。由于中國目前無力生產(chǎn)完全滿足殲-20要求的高水平發(fā)動機,殲-20的發(fā)動機仍然采用了俄羅斯禮炮機械制造企業(yè)出售的AL-31F發(fā)動機,只不過對部分功能進(jìn)行了改進(jìn)。

  與AL-31F發(fā)動機相比,俄羅斯T-50上的117型發(fā)動機要優(yōu)秀得多,這種發(fā)動機采用了新型的低壓壓氣機,新型渦輪機及其他組件也具備可靠的工作能力。飛機在緊急情況下可以獲得16噸的推力。這一創(chuàng)紀(jì)錄的推力再與大面積機翼結(jié)合,可以使T-50的機動性能變得更加強大。

  第二,殲-20的氣動布局也存在不足。由于想讓位于機身重心附近的武器艙更大,從而出現(xiàn)了主翼較小、各翼面不平行等問題,這將在很大程度上影響飛機的機動能力和隱身效果。

  第三,兩臺發(fā)動機靠得過近。這種設(shè)計可以保證飛機在大迎角攻擊時不會出現(xiàn)問題,但卻會導(dǎo)致三維矢量噴口不能充分發(fā)揮作用。而且,兩臺發(fā)動機產(chǎn)生的超音速氣流在相互影響時,會在機身下方一側(cè)產(chǎn)生強大的漩渦,將對飛機整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不良作用。

  殲-20還要進(jìn)行一系列試飛

  按照一般規(guī)律,三代機從試飛到真正裝備部隊,大約需要5到8年的時間。四代戰(zhàn)機的技術(shù)更為復(fù)雜,其裝備部隊的時間通常要超過8年,但也可能會提前。但不管怎樣,今后殲-20肯定還會不斷進(jìn)行相關(guān)試飛活動。按照中國獨特的戰(zhàn)機研制發(fā)展之路,殲-20的發(fā)展也需要經(jīng)過3個試飛過程,才能最終裝備部隊。

  第一是工程試飛。這個過程主要在工廠基地進(jìn)行,用來驗證飛機基本的安全性、可操作性,確保飛機能夠獨自安全地飛往進(jìn)行定型試飛的試飛基地。這也意味著,新型戰(zhàn)機由驗證機進(jìn)入了工程發(fā)展階段。目前,殲-20已經(jīng)完成這一階段的試飛。

  第二是定型試飛。這一階段風(fēng)險最大、耗時最長、課目最多。從飛機的基本飛行性能到邊緣課目,從航電系統(tǒng)到機載武器都要根據(jù)試飛大綱進(jìn)行全面測試。很多高強度的邊界課目和特殊狀態(tài)試飛都是在這一階段完成的。目前,殲-20正處于這一階段的試飛。因此,殲-20戰(zhàn)機的整個結(jié)構(gòu)已趨于穩(wěn)定,改變范圍已經(jīng)不大。

  第三是武器打靶試飛。在定型試飛完成后,戰(zhàn)機還要進(jìn)行作戰(zhàn)使用效能試飛。戰(zhàn)機會進(jìn)行戰(zhàn)場環(huán)境下的各種武器投放、打靶試驗,以驗證武器系統(tǒng)實際效能及人機結(jié)合使用武器的熟練程度等。

  通過這一階段的測試后,新戰(zhàn)機就能正式進(jìn)入部隊服役,在全部飛行員均考核合格、達(dá)到了規(guī)定的戰(zhàn)機服役數(shù)量后,才算形成初始作戰(zhàn)能力。

  殲-20研發(fā)成功意義重大

  長期以來,中國的武器,小到一把槍,大到飛機潛艇,無不深受俄式武器設(shè)計理念的影響。從第三代戰(zhàn)機換代開始以后的各種實戰(zhàn)中,俄式戰(zhàn)機的戰(zhàn)績著實令人失望。由此,人們普遍認(rèn)為俄羅斯在飛機上的設(shè)計理念已經(jīng)不太適應(yīng)信息化戰(zhàn)爭的需要。

  作為具有中國自己獨特風(fēng)格的殲-20,其研制成功,表明我國在軍機研發(fā)領(lǐng)域進(jìn)入了世界第四代戰(zhàn)斗機的第一梯隊。也體現(xiàn)了中國制造工藝和設(shè)計水平的飛躍,標(biāo)志著中國戰(zhàn)機研發(fā)走上了一條真正屬于自己的設(shè)計道路,為以后新武器裝備的研發(fā)奠定了良好的基礎(chǔ)。

  殲-20飛機是一種多用途重型戰(zhàn)斗機,起飛重量將近30噸。飛機機內(nèi)空間大,裝油多,其航程可能達(dá)到4000公里以上,作戰(zhàn)半徑超過1500公里。如果從海南島的機場起飛,可以覆蓋整個南沙群島的所有島礁。這就意味著,一旦南海有事,殲-20可以有效支援海軍在南海的作戰(zhàn)行動。同時,殲-20還可對駐扎在關(guān)島的美軍F-22和F-35等戰(zhàn)斗機進(jìn)行攻擊和作戰(zhàn)。

  盡管殲-20還未成熟,裝備部隊還需要一些時日,但殲-20的成功,無疑有利于改善我國的戰(zhàn)略防御態(tài)勢,給國家安全增添新的保障力量。它的出現(xiàn),使我們對中國空軍建設(shè)的未來更加充滿信心。雖然戰(zhàn)爭不是靠一種武器決出勝負(fù)的,但解決了空中隱形作戰(zhàn)問題,等于嚴(yán)重削弱了對手的空中技術(shù)優(yōu)勢,將更加有利于我們奪取制空權(quán)。

  殲-20一旦裝備部隊,不僅會對戰(zhàn)爭樣式帶來巨大沖擊,也會給我們在西太平洋的戰(zhàn)略安全增加更加強有力的砝碼,還會對世界尤其是亞太地區(qū)的國際關(guān)系與地緣戰(zhàn)略形勢帶來巨大影響。從這個意義上說,殲-20已經(jīng)超越了武器裝備的層面,它是提升中國國際實力和地位的重要工具,它的身影背后蘊含著各國之間的戰(zhàn)略博弈。

  (作者單位:國防大學(xué))

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