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殲-20戰(zhàn)斗機(jī)示意圖 CFP供圖
殲-20是中國(guó)獨(dú)立研發(fā)的、沒(méi)有任何直接原型參照的隱形重型超音速戰(zhàn)斗機(jī)。早在20世紀(jì)80年代,中國(guó)就開(kāi)始了新型隱形飛機(jī)的設(shè)計(jì)。進(jìn)入90年代后,中國(guó)第四代戰(zhàn)機(jī)殲-20項(xiàng)目正式啟動(dòng)。
隨著我國(guó)在隱形技術(shù)、雷達(dá)、發(fā)動(dòng)機(jī)、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(guò)殲-10等新型戰(zhàn)機(jī)得到驗(yàn)證,殲-20的研制速度也明顯加快。在此期間,隨著美國(guó)F-22的研制成功,我國(guó)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(méi)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(lái)。正是有了這種集成,殲-20第一架原型機(jī)很快由成都飛機(jī)工業(yè)公司研制成功。
2011年1月11日,殲-20在成都實(shí)現(xiàn)首飛,標(biāo)志著中國(guó)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(dòng)布局的隱形重型戰(zhàn)斗機(jī)。從總體上看,殲-20具有以下五個(gè)明顯特點(diǎn)。
第一,隱身效果好。隱形能力是第四代戰(zhàn)斗機(jī)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(guó)一位著名的飛機(jī)設(shè)計(jì)師達(dá)索說(shuō)過(guò),一架優(yōu)秀的飛機(jī),它的外型也一定是很優(yōu)美的,殲-20就證明了這一點(diǎn)。它采用帶邊條的鴨式布局,飛機(jī)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(guò)。這樣,飛機(jī)付出的阻力代價(jià)小,不僅能提高飛機(jī)的速度,而且有利于達(dá)到隱身的目的。
殲-20的機(jī)頭、機(jī)身呈現(xiàn)菱形,與F-22十分類(lèi)似,斜側(cè)而簡(jiǎn)潔,上下表面非常平直,減少了不連續(xù)平面帶來(lái)的雷達(dá)反射。機(jī)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(guó)F-35戰(zhàn)斗機(jī)上應(yīng)用,中國(guó)的梟龍戰(zhàn)斗機(jī)首先使用這種進(jìn)氣道技術(shù)。DSI進(jìn)氣道通過(guò)進(jìn)氣口前的一個(gè)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(huì)對(duì)隱形造成影響的優(yōu)點(diǎn)。
它的進(jìn)氣道設(shè)計(jì)采用了S形彎曲,可有效阻擋發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)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(duì)方電子系統(tǒng)的探測(cè),具有低截獲率的明顯特點(diǎn)。該雷達(dá)可以根據(jù)工作方式自動(dòng)控制雷達(dá)的發(fā)射能量,掃描速度非?臁O啾戎, T-50卻仍然使用光電雷達(dá),說(shuō)明其雷達(dá)還達(dá)不到殲-20和F-22的水平。
在殲-20機(jī)身不同部件安裝有光學(xué)窗口,由后臺(tái)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)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(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu),同時(shí)光學(xué)器件可以最大限度地埋入機(jī)身內(nèi),再加上對(duì)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(jī)的隱身能力。
殲-20表面平滑,毫無(wú)贅物。其座艙蓋也是和F-22一樣的水泡型座艙,沒(méi)有了前風(fēng)擋框架的反射。為減少飛機(jī)的外形開(kāi)口,殲-20的維護(hù)口蓋很少,其起落架艙的開(kāi)口采用了鋸齒形邊緣設(shè)計(jì),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(guó)F-22“猛禽”戰(zhàn)斗機(jī)的兩倍大,但設(shè)置在機(jī)身腹部,這樣也有利于飛機(jī)的隱身。
第二,機(jī)動(dòng)性能強(qiáng)。殲-20是一種機(jī)動(dòng)性、敏捷性和大仰角能力非常突出的戰(zhàn)機(jī)。該機(jī)采用了獨(dú)一無(wú)二的“鴨翼+邊條+前后襟翼+全動(dòng)尾翼”的綜合氣動(dòng)布局來(lái)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(jī)的敏捷性。大舵效的全動(dòng)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(dòng)設(shè)計(jì)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(qiáng)大渦流,可以大幅增加主翼升力,獲得更好的機(jī)動(dòng)性能。其內(nèi)載武器可以消除外掛武器和機(jī)體之間的互反射效應(yīng),還可以大幅降低飛行阻力。
從機(jī)動(dòng)性能看,殲-20與F-22大體相當(dāng)。相比之下,T-50只有“可動(dòng)邊條”和常規(guī)平尾,在大迎角、過(guò)失速機(jī)動(dòng)等極限情況下的控制能力要低于中國(guó)殲-20。
第三,穩(wěn)定性好。殲-20采用了外傾的全動(dòng)雙垂尾設(shè)計(jì),配合利用“渦升力”,可降低由于渦流強(qiáng)度的提高對(duì)垂直尾翼造成的影響,提高飛機(jī)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(jī)的縱向穩(wěn)定性。
第四,近距格斗能力強(qiáng)。殲-20與F-22一樣,采用了整體式座艙蓋,保證飛行員有一個(gè)良好的視野。該機(jī)使用了綜合射頻管理系統(tǒng),機(jī)載相控陣?yán)走_(dá)還具有電子對(duì)抗、數(shù)據(jù)鏈等多種用途,加之先進(jìn)、完善的大屏幕機(jī)載液晶信息顯示系統(tǒng),可以向飛行員提供近實(shí)時(shí)的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)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(jī)的近距格斗能力。
另外,同T-50和F-22相比,殲-20機(jī)長(zhǎng)與機(jī)身橫截面的比值增加了20%,這種設(shè)計(jì)可在速度不太高的超音速飛行時(shí)提高空氣動(dòng)力利用率,并加強(qiáng)飛機(jī)的載彈能力和燃料攜帶量。飛機(jī)的龐大內(nèi)置彈倉(cāng)可攜帶多種空空導(dǎo)彈、空艦導(dǎo)彈,使得它具有強(qiáng)大的攻擊力和全方位打擊能力。
第五,編隊(duì)攻擊能力強(qiáng)。殲-20作為第四代戰(zhàn)斗機(jī),在目標(biāo)探測(cè)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(cè)與跟蹤能力,因此,該機(jī)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(shí)現(xiàn)探測(cè)情報(bào)共享,從而大大拓展每架飛機(jī)的態(tài)勢(shì)感知空域。
它也可以由一架打開(kāi)雷達(dá)探測(cè)多個(gè)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(jī),實(shí)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(duì)足以控制大片的空域,再加上其超音速巡航能力、強(qiáng)大的主動(dòng)式電子對(duì)抗能力,預(yù)計(jì)殲-20將具備與F-22相當(dāng)?shù)淖鲬?zhàn)能力。
三大缺點(diǎn)也不容忽視
作為中國(guó)自行研制的第一種重型隱形戰(zhàn)機(jī),殲-20也存在三個(gè)明顯缺點(diǎn):
第一,發(fā)動(dòng)機(jī)是中國(guó)高性能飛機(jī)的致命弱點(diǎn)。由于中國(guó)目前無(wú)力生產(chǎn)完全滿足殲-20要求的高水平發(fā)動(dòng)機(jī),殲-20的發(fā)動(dòng)機(jī)仍然采用了俄羅斯禮炮機(jī)械制造企業(yè)出售的AL-31F發(fā)動(dòng)機(jī),只不過(guò)對(duì)部分功能進(jìn)行了改進(jìn)。
與AL-31F發(fā)動(dòng)機(jī)相比,俄羅斯T-50上的117型發(fā)動(dòng)機(jī)要優(yōu)秀得多,這種發(fā)動(dòng)機(jī)采用了新型的低壓壓氣機(jī),新型渦輪機(jī)及其他組件也具備可靠的工作能力。飛機(jī)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(jī)翼結(jié)合,可以使T-50的機(jī)動(dòng)性能變得更加強(qiáng)大。
第二,殲-20的氣動(dòng)布局也存在不足。由于想讓位于機(jī)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(wèn)題,這將在很大程度上影響飛機(jī)的機(jī)動(dòng)能力和隱身效果。
第三,兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)靠得過(guò)近。這種設(shè)計(jì)可以保證飛機(jī)在大迎角攻擊時(shí)不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題,但卻會(huì)導(dǎo)致三維矢量噴口不能充分發(fā)揮作用。而且,兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的超音速氣流在相互影響時(shí),會(huì)在機(jī)身下方一側(cè)產(chǎn)生強(qiáng)大的漩渦,將對(duì)飛機(jī)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(jī)從試飛到真正裝備部隊(duì),大約需要5到8年的時(shí)間。四代戰(zhàn)機(jī)的技術(shù)更為復(fù)雜,其裝備部隊(duì)的時(shí)間通常要超過(guò)8年,但也可能會(huì)提前。但不管怎樣,今后殲-20肯定還會(huì)不斷進(jìn)行相關(guān)試飛活動(dòng)。按照中國(guó)獨(dú)特的戰(zhàn)機(jī)研制發(fā)展之路,殲-20的發(fā)展也需要經(jīng)過(guò)3個(gè)試飛過(guò)程,才能最終裝備部隊(duì)。
第一是工程試飛。這個(gè)過(guò)程主要在工廠基地進(jìn)行,用來(lái)驗(yàn)證飛機(jī)基本的安全性、可操作性,確保飛機(jī)能夠獨(dú)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(jī)由驗(yàn)證機(jī)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(xiǎn)最大、耗時(shí)最長(zhǎng)、課目最多。從飛機(jī)的基本飛行性能到邊緣課目,從航電系統(tǒng)到機(jī)載武器都要根據(jù)試飛大綱進(jìn)行全面測(cè)試。很多高強(qiáng)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(jī)的整個(gè)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(jī)還要進(jìn)行作戰(zhàn)使用效能試飛。戰(zhàn)機(jī)會(huì)進(jìn)行戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的各種武器投放、打靶試驗(yàn),以驗(yàn)證武器系統(tǒng)實(shí)際效能及人機(jī)結(jié)合使用武器的熟練程度等。
通過(guò)這一階段的測(cè)試后,新戰(zhàn)機(jī)就能正式進(jìn)入部隊(duì)服役,在全部飛行員均考核合格、達(dá)到了規(guī)定的戰(zhàn)機(jī)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(zhǎng)期以來(lái),中國(guó)的武器,小到一把槍?zhuān)蟮斤w機(jī)潛艇,無(wú)不深受俄式武器設(shè)計(jì)理念的影響。從第三代戰(zhàn)機(jī)換代開(kāi)始以后的各種實(shí)戰(zhàn)中,俄式戰(zhàn)機(jī)的戰(zhàn)績(jī)著實(shí)令人失望。由此,人們普遍認(rèn)為俄羅斯在飛機(jī)上的設(shè)計(jì)理念已經(jīng)不太適應(yīng)信息化戰(zhàn)爭(zhēng)的需要。
作為具有中國(guó)自己獨(dú)特風(fēng)格的殲-20,其研制成功,表明我國(guó)在軍機(jī)研發(fā)領(lǐng)域進(jìn)入了世界第四代戰(zhàn)斗機(jī)的第一梯隊(duì)。也體現(xiàn)了中國(guó)制造工藝和設(shè)計(jì)水平的飛躍,標(biāo)志著中國(guó)戰(zhàn)機(jī)研發(fā)走上了一條真正屬于自己的設(shè)計(jì)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(jī)是一種多用途重型戰(zhàn)斗機(jī),起飛重量將近30噸。飛機(jī)機(jī)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(guò)1500公里。如果從海南島的機(jī)場(chǎng)起飛,可以覆蓋整個(gè)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(dòng)。同時(shí),殲-20還可對(duì)駐扎在關(guān)島的美軍F-22和F-35等戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)行攻擊和作戰(zhàn)。
盡管殲-20還未成熟,裝備部隊(duì)還需要一些時(shí)日,但殲-20的成功,無(wú)疑有利于改善我國(guó)的戰(zhàn)略防御態(tài)勢(shì),給國(guó)家安全增添新的保障力量。它的出現(xiàn),使我們對(duì)中國(guó)空軍建設(shè)的未來(lái)更加充滿信心。雖然戰(zhàn)爭(zhēng)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(wèn)題,等于嚴(yán)重削弱了對(duì)手的空中技術(shù)優(yōu)勢(shì),將更加有利于我們奪取制空權(quán)。
殲-20一旦裝備部隊(duì),不僅會(huì)對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)樣式帶來(lái)巨大沖擊,也會(huì)給我們?cè)谖魈窖蟮膽?zhàn)略安全增加更加強(qiáng)有力的砝碼,還會(huì)對(duì)世界尤其是亞太地區(qū)的國(guó)際關(guān)系與地緣戰(zhàn)略形勢(shì)帶來(lái)巨大影響。從這個(gè)意義上說(shuō),殲-20已經(jīng)超越了武器裝備的層面,它是提升中國(guó)國(guó)際實(shí)力和地位的重要工具,它的身影背后蘊(yùn)含著各國(guó)之間的戰(zhàn)略博弈。
(作者單位:國(guó)防大學(xué))