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殲20和它的“冤家”F—22

2016-11-19 21:18劉念國
華聲 2016年20期
關(guān)鍵詞:垂尾冤家超音速

劉念國

11月1日,中國空軍近期最大的“彩蛋”殲20,突然現(xiàn)身珠海航展,驚艷全場。

殲20是一款令國人自豪的國產(chǎn)戰(zhàn)斗機(jī),但要談?wù)摎?0,就不得不先提及它的“冤家”、美國的F-22,因?yàn)楹笳呤紫熔`行了第四代空戰(zhàn)理論,是重型制空隱身戰(zhàn)斗機(jī)的標(biāo)桿之作。

在以雷達(dá)和導(dǎo)彈為核心的現(xiàn)代防空網(wǎng)絡(luò)建立起來以后,新一代飛機(jī)如何在高強(qiáng)度、大范圍的對(duì)手防空區(qū)域中生存,并發(fā)揮強(qiáng)硬有力的作戰(zhàn)效能,就成為一個(gè)最核心的問題。

而在制空機(jī)型的能力需求上,美國空軍得出的結(jié)論,是一定要搶先干死對(duì)方的預(yù)警機(jī)——F-22就是在這個(gè)時(shí)候被確定為純粹的制空戰(zhàn)斗機(jī)。

獵殺預(yù)警機(jī)的前提,當(dāng)然是不能被對(duì)方老早就發(fā)現(xiàn)。

對(duì)于具備下視和360度環(huán)視能力的大型預(yù)警機(jī),傳統(tǒng)戰(zhàn)斗機(jī)通過低空飛行,用地面反射雷達(dá)信號(hào)的雜波掩護(hù)自己;或者是尋找對(duì)方的探測盲區(qū)方向進(jìn)入,發(fā)起攻擊……這些老套路,都已嚴(yán)重落伍。

唯一的可行之道,就是使戰(zhàn)斗機(jī)具備這樣的特性:難以被敵方探測,而又有在隱蔽的情況下探測目標(biāo)方位、與友機(jī)進(jìn)行指揮通信、并對(duì)敵方目標(biāo)發(fā)起攻擊的能力。

完美的畫風(fēng)就是:預(yù)警機(jī)還沒有來得及發(fā)現(xiàn)四代機(jī),就已經(jīng)進(jìn)入四代機(jī)的導(dǎo)彈射程范圍之內(nèi)。

而這些特性,正是第四代飛機(jī)的關(guān)鍵性能——雷達(dá)隱身,通過外形設(shè)計(jì)和敷設(shè)吸波涂料,成百上千倍的削弱雷達(dá)反射信號(hào)強(qiáng)度。

除了隱身能力之外,四代機(jī)必須要以盡可能短的時(shí)間穿透對(duì)方的縱深區(qū)域,這種遠(yuǎn)程高速狀態(tài),在傳統(tǒng)戰(zhàn)斗機(jī)上是無法實(shí)現(xiàn)的——三代機(jī)要飛超音速,必須開加力,這種狀態(tài)下,只要幾分鐘時(shí)間就能燒光全部燃油——即使是有更多的油可以燒,發(fā)動(dòng)機(jī)也將由于熱負(fù)荷達(dá)到極限,進(jìn)入超溫狀態(tài),無法繼續(xù)承受下去。

所以,超音速巡航能力,也是四代機(jī)所必須具備的性能。

此外,四代機(jī)在爭奪制空權(quán)的過程中,雖然要優(yōu)先獵殺預(yù)警機(jī)等數(shù)量稀少的關(guān)鍵核心節(jié)點(diǎn),但這并不意味著與對(duì)方戰(zhàn)斗機(jī)肉搏就不重要。

實(shí)際上僅論交戰(zhàn)次數(shù)來說,獵殺對(duì)方戰(zhàn)斗機(jī),將占據(jù)任務(wù)中的絕大多數(shù)。

這就意味著制空型四代機(jī)必須做好兩點(diǎn)準(zhǔn)備。其一,要具備大幅度壓倒三代機(jī)的機(jī)動(dòng)飛行能力;其二,必須做好陷入近距離格斗的準(zhǔn)備。

這就必須說說亞音速機(jī)動(dòng)能力,F(xiàn)-16等優(yōu)秀的三代機(jī),已經(jīng)把亞音速機(jī)動(dòng)能力做到了極致,F(xiàn)-16甚至可以長時(shí)間保持9G(G,即在飛行中,飛行員的身體必須承受的巨大的加速度。最簡單的理解,幾個(gè)G 就是飛行員承受幾倍與自己重量的力)盤旋,這已經(jīng)是人類飛行員所能承受的極限。

四代制空戰(zhàn)斗機(jī)則將目光轉(zhuǎn)向超音速機(jī)動(dòng),在超音速巡航能力的基礎(chǔ)上,飛機(jī)能在超音速范圍做大過載機(jī)動(dòng),對(duì)攻擊占位、規(guī)避對(duì)方攻擊非常重要。

F-22能在多大速度下進(jìn)行9G過載機(jī)動(dòng),目前仍是一個(gè)機(jī)密數(shù)據(jù)。但美國空軍幾年前曾披露,即便F-22放棄隱身能力(加裝龍勃透鏡,加大雷達(dá)反射面積),它憑借著超音速機(jī)動(dòng),仍然能對(duì)三代機(jī)形成壓倒性空戰(zhàn)優(yōu)勢。

執(zhí)行制空、截?fù)羧蝿?wù),是制空型隱身戰(zhàn)斗機(jī)的基本要求。

通常,在戰(zhàn)區(qū)上空巡航的戰(zhàn)斗機(jī)、以及從地面緊急起飛執(zhí)行截?fù)羧蝿?wù)的值班戰(zhàn)斗機(jī)數(shù)量不會(huì)太多,這就要求制空隱身戰(zhàn)斗機(jī)必須擁有較大的主彈艙,攜帶6枚以上中距空空導(dǎo)彈,同時(shí)對(duì)攻擊多個(gè)來襲目標(biāo)。

F-22除了依靠重型機(jī)的噸位尺寸優(yōu)勢,獲得了能攜帶6枚中距導(dǎo)彈、2枚格斗導(dǎo)彈,和超過9噸的內(nèi)部燃油。除了能夠不開加力,直接從亞音速加速到M1.4至1.5,并保持超巡狀態(tài);它在超音速狀態(tài)下,能夠持續(xù)以9G極限過載進(jìn)行機(jī)動(dòng)的速度范圍和持續(xù)時(shí)間,都比三代機(jī)要大得多,能徹底壓制所有三代機(jī)。

下面說說殲20。

一言蔽之,盡管殲20眼下還欠缺完全合格的動(dòng)力,但仍然是與F-22同一級(jí)別的空中殺手。

根據(jù)各方面資料的估算和判讀,殲20是一種噸位和尺寸都要略大于F-22的雙發(fā)重型戰(zhàn)斗機(jī)。

其彈艙設(shè)計(jì)采用了類似F-22的總體布局,但是體積——特別是主彈艙的體積比F-22更大。雖然中國目前在中距導(dǎo)彈的體積尺寸控制上仍有所欠缺,目前只能實(shí)現(xiàn)F-22早期的“4中2近”載彈量,但在未來達(dá)到F22現(xiàn)在的“6中2近”是完全沒有問題的。

另一方面,殲20由于鴨式布局本身的特性,選擇了用邊條翼加大鴨翼與機(jī)翼間隔的設(shè)計(jì)。它的優(yōu)勢在于三個(gè)方面,首先是由于存在邊條增強(qiáng)渦流增升效果,在拉大鴨翼與機(jī)翼距離以后,殲20的亞音速機(jī)動(dòng)性沒有弱化,反而更好。

其次是在拉開距離以后,殲20很有效的減低了超音速阻力。在三代機(jī)上,就一直存在鴨翼近則亞音速機(jī)動(dòng)強(qiáng)而超音速阻力大,鴨翼遠(yuǎn)則亞音速機(jī)動(dòng)弱而超音速阻力低的矛盾。

而這種設(shè)計(jì)同時(shí)也加大了中機(jī)身的長度,使得中機(jī)身能夠獲得更大的彈倉和燃油儲(chǔ)存空間。對(duì)于耗油率一向控制水平不及美國的中俄發(fā)動(dòng)機(jī)來說,殲20的大燃油儲(chǔ)備是保證作戰(zhàn)半徑特別是超音速飛行下大作戰(zhàn)半徑的必須措施。

而在超音速機(jī)動(dòng)性上,殲20和F-22存在一些差異。

首先是由于鴨翼的安裝位置在機(jī)翼之前;在進(jìn)入超音速狀態(tài)以后,機(jī)翼上的襟、副翼雖然會(huì)和常規(guī)布局飛機(jī)一樣效率降低,但是鴨翼的力臂反而會(huì)加長,增強(qiáng)鴨翼的操縱能力。

因此在相同的氣動(dòng)和飛控設(shè)計(jì)水平下,鴨式布局的超音速機(jī)動(dòng)能力極限(主要是配平極限)本身會(huì)高于常規(guī)布局;因此殲20對(duì)于矢量推力的依賴性要比F-22輕很多,當(dāng)然有矢量推力的話性能提升會(huì)更明顯。

其次殲20采用全動(dòng)外傾斜垂尾,它的面積小于F-22的垂尾總面積,但是數(shù)倍于F-22垂尾中真正起到控制作用的活動(dòng)方向舵部分。這使得殲20的垂尾高速飛行阻力更小,而且由于大角度的外傾;這對(duì)垂尾會(huì)在很大程度上起到一部分平尾的控制效果,參與殲20的機(jī)動(dòng)控制和極限飛行狀態(tài)維持。殲20雖然比F-22少了矢量推力,卻也多了一對(duì)氣動(dòng)面控制增強(qiáng)超音速機(jī)動(dòng)能力。

目前來說,殲20和F-22最大的一點(diǎn)差距,在于它使用俄制AL31F系改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下,超巡能力很可能只能出現(xiàn)在1.2倍音速左右——而且還是先打開加力突破聲障以后,再關(guān)加力維持超音速飛行。

但殲20不錯(cuò)的整體性能,配合隱身性能和機(jī)動(dòng)性、航電武器,也足夠在空戰(zhàn)中壓倒F-22以外的任何一種戰(zhàn)斗機(jī)了。

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