殲20長得前衛又像F-22,為何說是不得已的必然?
昨日,國防部新聞發言人吳謙指出,殲-20飛機是未來適應戰場需要,由中國自主研製的新一代隱身戰機,研製試驗試飛工作正在按計劃推進,該機將進一步提升中國空軍綜合作戰能力。
殲-20首飛6年多以來,隨著在去年珠海的公開亮相,各種細節、謎團都已經逐步解開。今天北國防務(微信ID:sinorusdef)特約撰稿人楊政衛來跟大家談談殲-20身上一個「普世」的問題,它為什麼和F-22長得有點像?
目前問世的隱身戰機方案中,除了YF-23、T-50、米格1.44比較奇葩外,機身設計幾乎都是源自F-22。探究以後不難發現原因,也可以看出殲-20的機身設計是時代之必然。
戰機發展到第四代以後,大多採用機腹進氣布局。這是因為四代戰機強調高攻角性能,而機腹進氣可以用前機身幫忙整流,高攻角時進氣較平順,提升高攻角性能。
到了第五代戰機,要求隱身,隱身設計與氣動設計有多方面衝突。
而F-22提供了解決問題的範本,戰機正面最大的雷達反射源之一就是發動機,因此隱身戰機一定要解決 發動機隱身的問題,不然哪怕是用外星科技把機身其他地方的雷達反射面積都降到0,全機的RCS還是跟普通戰機差不多大。
第四代戰機普遍將氣動水平發揮到了極高的水平
F-22用類似F-15的兩側進氣,發動機僅靠設計,然後用S型進氣道來供氣。這樣發動機正面就可以被機身屏蔽,敵方雷達幾乎無法直視發動機。這種設計相對「簡單」,只要把F-15這樣的傳統飛機「打歪」,避開垂直反射面,就成了機身線條可以很簡單,這又有利於隱身。例如F-15的機身橫截面幾乎是長方形,YF-22幾乎是梯形,沒有複雜的曲線,隱身性能就容易掌握。
那高攻角問題怎麼辦?F-22為了隱身,進氣道雖然放機身兩側,但機身側壁傾斜,因此有一點點導流效果。這樣的進氣道配置先天上高攻角就比F-15好。F-22這種各方取捨的成果,成為典範。於是當時一度有評論認為,蘇-27、F-16這一代的飛機把氣動力發揮到極限,但是跟隱身衝突,所以都落伍了。
T-50是俄羅斯喜歡「獨樹一幟」的又一案例,但背後總有一些難言之隱
從進氣道布局來看,F-22的設計還真的逼得隱身戰機不得不跟進。如果想要用機腹進氣,那機身跟進氣道就不是在同一個水平面上,這時候如果要用S型進氣道,就會出現多種工程上的難關:
1.發動機如果跟進氣道在同一水平面上,又不與進氣道共享橫截面積,那就會增加橫截面積,阻力會增大。這種設計目前還沒見過。
2.發動機如果跟進氣道在同一水平面上,與進氣道共享橫截面積,阻力較小,但這時如果不是筆直進氣道,就必須是拐兩個彎的S型進氣道。在有線長度下那麼劇烈的拐彎,對氣動力應該有害。米格 1.44疑似就是這種設計。
3.如果發動機跟機身放在同一水平面上,就可以跟機身共享橫截面積,阻力較小。這就會是YF-23的設計。只是這樣的設計下,就可能出現類似YF-23這樣複雜的上機身曲線。設計YF-23的諾格公司可是設計B-2的,對他們來說要讓那麼複雜的形狀符合隱身外型或許是小兒科,但是對絕大多數設計者來說可不是。
YF-23的隱身性能或許是最好的,但並不是誰都能玩得轉
由此可見,F-22的兩側進氣+僅靠發動機+S型進氣道還真是難以突破的經典。如果不是俄羅斯出了個另類的T-50(它的隱身方式後面我們另說),現在看到的五代戰機大概也是類似F-22這樣,或許會加上一些前衛的氣動設計變成類似殲20這樣。
外形隱身當然還不夠,你還得把武器內掛,否則所有的努力有事百搭,那怎麼辦?觀察F-22,主彈艙前面已經是進氣口前緣,後面緊鄰發動機,已經沒有空間伸長了,這就註定武器的長度只能與AIM-120相當。如果用YF-23或T-50的設計,就可以把武器塞在機身里,長度與深度都好安排,然後用分離雙發通常就會設計成升力體,油量也夠,一切都很完美的解決。只是YF-23的設計有點複雜,T-50又是熬了十幾年改造的成果。
殲-20和F-22的側彈艙對比
可見在過去近30年的時間裡,要設計隱身飛機,幾乎難免跟進F-22的進氣設計。然後為了增大武器艙,就要走增胖加長設計。而這些對重量與阻力都不利,怎麼辦?那就靠氣動革新與發動機。這樣看來,殲20的外形設計也就不意外,而且可以說,除了發動機以外能做的都做了。


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