歼20飞行速度,歼20在国际上到底是什么地位的战机?
歼20飞行速度,歼20在国际上到底是什么地位的战机?
歼20在国际上到底是什么地位的战机?一款自美国F-22之后、先于俄罗斯苏-57之前,世界第二款正式入役的第五代重型隐形战机;一款被视为世界最强战机美国F-22"猛禽"的真正对手,实力足以问鼎世界最强五代隐身战机地位的战机;一款让美英等多国联合研发的第五代中型多用途隐身战机F-35无法与之匹敌,迫使美国国会一度将重新开启洛克希德.马丁公司F-22战机生产线的计划提上会议日程的战机;首款亚洲地区内自主研发、具有完全自主知识产权的第五代隐形战机,同时也是目前亚洲地区所有国家现役战机中整体技术性能最强的战机。歼-20隐形战机,我国首款第五代重型隐形空优型战机,官方正式代号:"威龙"(北约代号:"火焰獠牙")。由中航成飞研究所以杨伟总师为首的隐形战机研发团队研发设计,中航成飞集团制造生产。拥有战场信息高态势感知、高隐形性、超强打击能力等性能优势,在整体性能上完全达到第五代隐形战机的4S标准:即超机动性能、超远航程、超音速飞行及超视距打击能力。在世界所有第五代隐形战机中,歼20是首款采用升力体边条鸭翼布局的第五代隐形战机,其独特的气动布局设计可极大提高飞机的最大升力系数和升阻比,进而提高其机动性。很好地兼顾了超音速巡航、亚音速机动及隐形性能。其中位鸭翼设计带来了良好的涡流耦合和配平阻力效果。然凡事有利皆有弊,与此同时有不少人担忧歼20的鸭翼布局会影响战机的隐形效果。的确,歼20的鸭翼设计在一定程度上会增加战机的RCS值(雷达反射面积),但歼20的鸭翼是采用新型透波材料制造、外表敷以隐形蒙皮,且在正常飞行乃至超音速巡航中基本上不用转动,其对战机整体RCS值的增加可谓微乎其微。唯有在战机的角逐中应战机翻转、俯冲等短距飞行机动需求其鸭翼的转动频率才会增强,到了这时,敌我双方战机距离已经处于可视距范围,雷达隐形效果已不那么重要,近距离格斗性能才是首位。歼20独特的升力体边条鸭式布局相较于美国F-22和F-35、俄罗斯苏-57的常规布局设计更为优越,使得歼20在超音速巡航、亚音速机动方面受益颇大,很大程度上弥补了歼20因航空发动机性能落后而导致飞行机动性能欠缺的不足之处:目前,歼20采用的是俄制AL-31F涡扇发动机及国产太行发动机WS-10A涡扇发动机,在整体性能上落后于美国F-22装备的F-119推力矢量涡扇发动机和俄罗斯苏-57于2020年即将装备的"产品-30"推力矢量涡扇发动机。不过,首款具有世界先进水平的国产新一代推力矢量涡扇发动机WS-15"峨眉"的相关研制工作已接近尾声,正着手进行相关试车检验工作,预计2021年实现量产并装备歼-20,那时歼20的飞行机动性能将发挥到极致,整体技术性能达到一个完善状态,战力相较于现今状态将大为提高,在航空动力方面缩小乃至追平同世界同类型战机的差距,补齐整体性能的最后短板,届时歼20将完全具备问鼎世界最强五代战机的实力。
歼20是目前世界除了美国F-35"闪电"单发中型隐形战机之外同时也是世界所有双发第五代重型战机中唯一装备EOTS(光电分布式孔径系统)的隐形战机,EOTS采用的多个光电传感器分别安装在机身上的特定部位,采用先进信号编码来搜集360度范围内的各种信息,再通过后台数据的融合再传输到飞行员的头盔瞄准具中,为飞行员提供一个360度全方位视野。在雷达不开机的前提下,即可获知战场情况,增强了自身的隐身性能。EOTS具有导弹预警、飞行导航和红外搜索与跟踪以及战场态势感知的能力。下图为分布在歼20机体各个特定部位的光电传感器:图为美国F-35"闪电"隐形战机装备的EOTS,连号称世界最强五代隐形战机F-22"猛禽"都没有装备的"黑科技":俄罗斯的苏-57,装备的依然代表四代机水平的球形光电侦测系统,采用这种系统可能是出于自身航电技术发展水平限制和降低研发装备成本的考虑,但同时也增加了机头雷达反射面积和降低了航电综合性能水平。下图为苏-57的机头特照,可以明显看到驾驶舱前方凸起的球形光电侦测头,与光滑流畅的机头线条显得格格不入:由此,见微知著,仅从装备EOTS这一点便能看出歼20的航电综合性能水平要优于同为重型五代战机的美国F-22、俄罗斯苏-57。如此保守估计:歼20的航电综合性能水平至少会与美国的F-35旗鼓相当。
歼20是目前世界除了美国F-35"闪电"单发中型隐形战机之外同时也是世界所有双发第五代重型隐形战机中唯一采用DSI鼓包式进气道(无附面层隔道超音速进气道)设计的隐形战机。进气道直接与机体相接,取消了常规固定式进气道的可调斜板设计,形成平缓过渡,极大弱化了雷达反射源。通过一个三维鼓包来模拟常规固定式进气道中的一、二级可调斜板,同时完成对机体附着气流的分离、压缩,相较于常规进气道,DSI进气道具有结构简单、重量轻、阻力小、隐形等优势。
图为歼20战机DSI进气道,可明显看到进气道的三维鼓包:美国F-22采用的加莱特进气道设计,拥有良好的兼顾高低速飞行能力。在进气口通过利用两个压缩斜板的相互干扰完成对空气的压缩。而问题也就随之而来了——由于其附面层隔道设计,需要提前将前机身附着的低能量、紊乱气流排除在进气范围之外,以保障发动机工作的稳定安全。附面层隔道的设计,使得F22的进气道重量居高不下,而且产生的飞行阻力较高。但最重要的是,F-22的进气道附面层隔道的构造为半封闭的深腔型结构,在雷达照射下会形成较为强烈的空腔反射效应。因此,附面层隔道是F22正面最强的信号反射来源。
图为美国F-22战机的加莱特进气道,F-22和F-35机头正面较为相似,但从进气道设计便很容易辨认:图为美国F-35战机的DSI进气道:与美国F-35、中国歼20的DSI进气道设计和美国F-22的加莱特进气道设计相比,俄罗斯苏-57的进气道设计可谓是简单粗暴,甚至没有采用S型构造,整体结构为直通式构造。下图为苏-57进气道正面照,雷达波简直可以直接照射到发动机的叶片,是为苏-57在整体隐形设计上的一大败笔。因此,歼20的DSI进气道设计要优于美国F-22、俄罗斯苏-57的常规固定进气道设计。与美国F-35旗鼓相当,航空发动机工作效率得到进一步提高,整体隐形性能得到进一步增强。
综上所述,歼20在整体设计上充分考虑到了未来空战的发展趋势,具有先进性和很强的前瞻性。得益于我国在航空技术方面的相关方面的迅猛发展,歼20的整体性能强大,技术先进,可以说歼20面对世界任何一款五代战机都丝毫不落下风。在世界各国的战机家族中,歼20隐形战机是一款高度信息化、先进科技高度集成化、拥有强大战力的优秀五代战机。
如何看待央视公开歼20战斗巡航速度1分钟飞52km的说法?
近日,人民日报发布的一段关于歼-20的微look,在该look中有一段介绍:歼20在1分钟可以战斗巡航52公里。
这是那条微look的截图,该look明白无误的说明歼20一分钟内可以战斗巡航52公里。
这条微look瞬间引爆中国军迷圈,因为每分钟52公里的速度相当于2.55马赫。考虑到这条look是由人民日报发布,并且由央视进行了播出,无疑是有一定的权威性的。许多军迷认为这条由国家权威媒体认证的消息无疑明确无误的说明歼20是目前世界上超音速巡航性能最好的战斗机,毕竟号称“四代机之王”的美国F22的超巡速度才1.6马赫。
对于这个问题,笔者的观点是:人民日报的编辑可能在数据引用方面弄错了,或者说,编辑搞错了军事术语。出现的偏差有以下两个方面:
1、把25公里错写成52公里---我看大多数人都是持这种观点。首先笔者要对look中的“战斗巡航”进行解释。根据一般的军事意义,巡航是指战斗机在不开加力的情况下所能维持的速度。很多二代机、三代机都能达到2马赫的最高速度,但是那是在飞机发动机打开加力的情况下才能达到的极速,由于战机在开加力的情况下耗油量非常高,这样的极速一般只能维持数分钟,不具有真正的战术意义。真正实现不开加力就能超音速巡航的战斗机目前只有F22一种。真是因为F22采用了推比高达10以上的F119发动机,而且机身机动设计突出超音速性能。超音速巡航性能为战机带来了巨大的优势,可以让战机在进攻中更快的占领发射阵位、扩大导弹攻击包线,在防守时提高摆脱速度。歼20目前最大的短板正是发动机,目前仍旧使用99M系列,也有原型机开始装备太行B进行试飞。但是无论是99M系列还是太行B,推力性能都比较一般。虽然有媒体认为,歼20凭借较高的超音速升阻比,即便装备99M系列也能实现最低意义上的超巡,但是2.55马赫的超巡速度还是过于红裤衩了,不符合一般规律。如果是一分钟战斗巡航25公里,也就是1.22马赫,那就比较合理了。
歼20目前装备的99M系列发动机是AL31的改进型,推力有所提高,但是最大军推仍不超过8吨,实现2.55马赫的战斗巡航有点异想天开了。
2、官方媒体可能把“最大速度”误认为“战斗巡航速度”了---笔者认为这种可能性更大一些。毕竟作为一架严肃的媒体,尤其是涉及军事的报道,在层层把关下把25搞成52这样的低级错误可能性是在太小。一般人对于这两个概念之间的差别应该是不敏感的。那么歼20有没有可能达到2.55马赫的最大速度呢?
米格31,现役速度最快的战机,根据维基百科的数据,该机最高速度为2.83马赫。
F-15,维基百科给的数据是最大速度2.5+马赫
上述这两种老爷机的最高速度都能达到2.5马赫以上,歼20能拥有2.55马赫的最高速度也是很合理的事情。而且,歼20采用了独创的带边条的升力体鸭式布局,大三角翼配合修长的机身,从气动布局上就天生适合高速飞行。
歼20的飞行员曾经采访明确说过:一进了超音速及时歼20的天下了,这也说明了歼20的超音速性能非常好。
综合以上两点分析,笔者觉得是有关媒体在报道上出现了偏差,而且笔者觉得最有可能是把歼20的最高飞行速度误认为战斗巡航速度了。
20降落需要减速伞?
飞机降落的过程是一个控制性关键“动作”、容不得丝毫马虎,从飞机还处在图纸阶段时对飞机的降落和刹车系统都是飞行器设计师最关键的思考题。
飞机刹车系统/aircraftbrakingsysten……之所以称之为“刹车系统”不单单指飞机的“刹车片”和“刹车盘”那么简单。(飞机的刹车系统工作原理)(飞机“刹车片/刹车盘”)
除了常规的飞机刹车盘/刹车片基本的刹车设备、为了缩短飞机降落滑跑距离、飞机设计师设计了很多方式和方案。经常坐“灰机”的朋友们透过飞机窗户都能看到飞机降落过程中机翼上面的这个机构工作的画面吧?“减速版/扰流板”打开的模式、这也是飞机的“刹车系统”的组成部分。(飞机利用喷气式发动机的气流、设计了“反推”机构达到缩短飞机降落滑跑距离、同时减轻对飞机刹车盘和刹车片负担)
螺旋桨飞机降落过程中还有一手“绝活”……反桨技术。(美军“F15”采用大迎角降落并且打开背部“减速版”降落来缩短滑跑距离)(美军“F-16”降落过程中打开“减速伞”与刹车盘和刹车片同时工作缩短滑跑距离)(美军“F35”系列战斗机也采取“减速伞”与刹车盘/刹车片共同工作的模式来缩短飞机降落滑跑降落)(作战飞机降落过程中打开减速版降落)飞机单依靠飞机刹车系统的刹车片和刹车盘刹车……代价太大了、而且是可靠性也太单一了……(苏-27/30系列战斗机打开减速版模式)(美军“F22”Raptor“猛禽”战斗机虽然没有采用“减速伞”来缩短滑跑距离、但是F-22战斗机为了减轻对刹车盘和刹车片的摩损率采取了多“开口”增加“扰流板”减速措施、无形中增加了飞机连动机构和重量、在“F35”飞机设计中抛弃了不实用的技术手段、事实证明作战飞机降落过程中为了缩短滑跑距离采用:飞机刹车大系统既:刹车片/刹车盘+减速伞是最节约和行之有效的手段……)
现代版作战飞机降落采用减速伞并不是落后的技术、恰恰是最实用的技术手段。
这么先进的歼20战机?
省钱啊,用刹车片平时费用要高很多
总体上说,飞机主要减速手段有减速伞、反推助降以及刹车系统三种,此外还有应急减速的阻拦钩。一般来说战斗机要选择安装两种减速手段,一套主要使用,另一套在前一种手段失效时,进行应急备份。大部分国家战斗机是选择减速伞作为主要减速手段,预备刹车系统作为应急备份,歼-20同样如此。
歼-20降落时,背部打开的减速伞。
毛子的苏-57同样是用减速伞降落作为主要手段。
之所以,选择减速伞作为主要减速设备,最主要是这种手段可靠性高,而且最省钱。本身减速伞结构非常简单,这种手段早在二战时就已经开始使用,占用空间和结构重量都较少。更重要的是最为经济,减速伞本身价格低廉,还可以回收反复使用。苏-27的减速伞设置在尾椎中,右边是地勤填装减速伞包,重型战斗机多采用双减速伞,需要地勤有一定的体力才行。并非减速伞技术含量低就效果差,伞设计的足够大,轰炸机都可以给你拉下来
相比较下,美国和瑞典是唯二两个设计战斗机时,采用刹车系统作为主要减速手段的国家。这主要跟其战略分不开,美国是一个全球性国家,其战斗机需要经常在全球大范围内进行调配。减速伞手段虽然使用成本最低,但是他要求所在机场需要准备足够的与机型相适配的减速伞包,并且还需要安排更多地勤人员去及时的收伞、检查、打包和填装。从这个角度来说,使用刹车系统作为主要手段,更适合美国在全球范围内调派兵力,进行全球部署。
F-35机队进行“大象漫步”,跑道上漆黑的轮胎痕后面是轮胎和刹车片供应商铜铃般的笑声
采用刹车减速,最大问题就是成本太高,相当的吃刹车片和轮胎,每一次降落都是刹车片的哀嚎和轮胎商的奸笑。而战斗机用的刹车和轮胎可一点都不便宜,高性能超级跑车上的碳-碳刹车片就是航空刹车片的向下游衍生产品,现在战斗机开始使用新一代的碳-陶刹车片,可以承受1500℃的高温依旧有效。但这些都是有使用寿命限制的,用一次就少一次。为防止刹车系统失效,美国选择类似航母的阻拦钩和阻拦索作为应急备份手段北欧国家瑞典则是因为冷战时期,为了能够跟强大苏联空军周旋,采用“马路天使”的设计思路。对国内高速公路网进行优化,设计很多方便战斗机起降和维护的场所。在空军基地遭敌破坏轰炸后,战斗机可以疏散部署在高速公路上,利用高速公路网与苏军周旋。所以不采用减速伞作为主要助降手段的国家,其主要原因就是为了减轻地勤压力,不得已采用刹车助降手段。鹰狮战斗机可以简化到3台汽车11名人员,就可以进行包括更换发动机在内的维护服务,不折不扣的“马路天使”。
还有一种手段反推助降手段,现在已经没有新型战斗机使用。一方面给发动机安装反推设备会增加飞机死重,另一方面存在较大安全隐患,开启反推时,热气流横扫战机四周,在军用机场人员、武器弹药相对密集的场所使用,容易引发不良后果。正在开启反推装置降落的狂风战斗机,四周滚滚热气流非常明显,右下小图是狂风的RB199发动机,这种蚌式反推装置上下两块闭合,从而强行改变发动机尾气流方向,产生反向推力。
而美式战斗机出口型号上,也有相当多的根据客户要求,使用减速伞作为主要助降手段的,以刹车系统作为备份,拆除尾钩,例如对岸“王师”的F-16。
面向出口市场的F-35同样如此,这是挪威的F-35A战斗机。
同样,不采用刹车系统作为主要助降手段,就意味着刹车片技术水平低,或者没有装刹车系统。最简单的就是舰载机,实际上美国空军的刹车和尾钩都是美国海军舰载机的“低级山寨版”,航母舰载机上使用的刹车系统才是最高级的。
作为重型舰载战斗机,歼-15官方报道也是已经使用新一代的碳-陶刹车片,没办法,航母舰载机上不能省小钱钱。
歼20有可能多加装一个发动机?
作者:核子猎潜艇(杨斌国)
在唯美派(唯美国东西最好为标准)眼里,我国的歼-20很多地方都是不如美国F-22。所谓4S、比如F-22隐身性能好,超音速巡航,发动机锥形矢量喷口。网友总是能挑出很多“不如”的地方。再比如歼-20前鸭翼是隐身最大障碍,发动机喷口不隐身等。
以上种种所谓标准都是以一个前提,那就是把美国F-22作为了唯一标准。这本身就是一个很大谬误。F-22的前身也是从不断变革而来,所谓的标准,只不过是从单方面制空军事思想而来。几次局部战争美国空军都想取得100%的制空权,但是他面对的都是国防工业体系相对弱小的国家,从这种角度出出发研发出来的战斗机本身就具有一定的局限性。
从F-117开始,一个指导思想--隐形。这是世界上第一种隐形战斗机,最初级的设计,外型对雷达波折射达到隐形目的。两台F-18战斗机发动机,推动的F-117不能以超音速飞行,隐形是以牺牲了绝大部分气动外型。被全世界都奉为最先进战斗机的F-117 当时被全世界都当成神明一般,这里当然也包括很多中国网友。可惜好事不长,在南斯拉夫折戟沉沙。虽然当时南联盟宣称是一个农妇拿步枪打下了F-117理由让人有待商榷。但是F-117一旦被发现用肩扛导弹能打下来是不争的事实。
在全世界看笑话声中,F-117落下帷幕。宣布很快退役,成为美国最短命的先进战斗机。以上阐述一个事实,看待美国军事装备不要从“神话”的角度,而是理性技术角度去看问题。美国事实上确实在引领全球军事创新,但是在技术上还没有逆天到绝对优势。
F-22一改纯隐形外部设计,以F-15为蓝本,参考了F-117很多现有技术成就。可以说F-22的服役是踩着F-117尸体起来的。可以说F-22是F-15和F-117的结合体也不为过。从空气动力学上说,隐形和气动优化是矛盾的死敌。两者能否共存只能选择第三方技术来融合,于是美国想出的办法是用更大推力发动机来推动,不再外型上做纯隐身折射选项,而是用等离子吸波涂料来补偿。但是虽然是外型虽然没有再像F-117那样夸张,但是也很大程度上改变了优化气动外形的最佳优势。于是美国普惠在119发动机上加装了锥形矢量喷口,锥形是为了隐形需要,矢量是为了补偿因为隐身带来的气动外型牺牲。F-22的设计思路就好像一个不断修补的机器,为了解决一个问题,而发明一个技术,而后面就得再牺牲另外一项技术作为补偿来弥补新的技术缺陷。
最终的解决方案是:为了平衡速度、机动性和隐身之间的和谐关系,洛马等美国军工,使用有限外型电磁波折射方案,加装纳米,等离子等涂波材料来补偿,这一项技术,算是相对成熟。但是机动性不足问题,只能有大推力发动机来解决,于是发动机矢量喷口技术被发明出来,这一技术非常好用,不但很好的补偿了因为牺牲外型气动带来的损失,而且超越的了所有三代战斗机机动性能。为了在未来更好的天空成为美国空军天下,F-22发动机在矢量推力喷口设计成了上下左右锥形,但是这一设计带来的结果就是发动机动力的损失为代价。
因此!后续的F-35上不再使用该技术,不然本身重量超重的“肥电”发动机损失动力以后,还能不能飞起来都难说。于是在发动机喷口使用了菊型外观和吸波降温涂料,这一技术也被中国歼-20所采用。F-22的锥形矢量喷口和超音速巡航带来的结果就是,F-22战斗机只有700公里的作战半径,在没有对手的情况下,F-22为了超前而不断在技术上“填坑”的行为,除了作战半径不理想外,其他基本上都可以接受。
歼-20大家都看到在三款重型四代战斗机中尺寸是最大的,很多人很奇怪这是为什么。隐身战斗机一定程度上只能依靠机身内油箱飞行,机身内舱弹药也是主要参照目标。这两项指标是未来空军作战重要选项。中国在研究了美国F-22的整体设计后得出的结论。
歼-20与F-22最大的区别是机翼的很大不同,世界战斗机机翼分为两种:常规布局,美俄大都采用常规布局机翼,F-16,F-15,米格-29,苏-27都采用这种布局。而欧洲大都采用后三角翼布局,如台风,阵风,鹰狮等,但都有一个共同特点,就是使用了前鸭翼。
后三角翼设计,能够提供在起飞抬升优势,是战斗机动力不足的很好选项,但是缺点是在高空可持续转弯能力差,因此加装前鸭翼作为补偿。
中国两种布局战机都在发展,以成飞为代表的歼10使用后三角翼,以沈飞为代表使用常规布局。因此歼-20以歼-10为蓝本设计。
那么在先驱F-22上所出现的问题,我们的歼-20是怎么解决的呢?首先,我们歼-20使用了与F-22完全不同的设计思路,使用后三角翼机翼设计。躲开F-22所遇到的发展思路瓶颈,不是纯粹的追求完美隐形,而是综合考虑,可以说发展思路很大胆。硕大的机身让很多国内外媒体很意外,更加像一架多用途战斗轰炸机。
歼-20没有追求外型上完美隐身,而是大量使用吸波材料和涂料来补偿,因为随着科技日益发展,涂波材料和吸波涂料更加完善,从而能达到外型折射带来的隐形不足。前面说过了,发动机喷口采取了类似F-35一样的喷口造型,外型隐形上要低于F-22,但是同样用吸波和降温涂料解决。这样做在不损失发动机动力的情况下,解决了喷口隐形问题。
最后一个问题就是超机动问题,与F-22所不同,中国成飞的设计师很巧妙的把美国F-22锥形矢量喷口技术用在了前鸭翼和后全动尾翼上,正好是上下左右机动补偿,而且效果比矢量碰口带来的超机动性更好。至于前鸭翼带来的隐身负面问题,完全可以用吸波材料来作为补偿。
歼20作为一款后发战斗机,成飞的工程师不会蠢到设计一款还没服役就落后的战斗机。很多地方设计思想已经突破了F-22带来的禁锢。不会按照美国技术思路来画图,作为短腿的F-22现在已经服役,这一缺点是无法通过修改来完成的。只能是在开生产线时重新设计,但这无疑是和重新设计一款战斗机差不多,完全可以把精力放在下一代战斗机上来。这也就是美国国会数次提到重启F-2 2战斗机生产线,被美国军方否决的原因所在。
作者:核子猎潜艇(杨斌国)原创写作,没有授权,不得转载。