殲20側面隱身比F22更好：只因F22不敢用全動垂尾

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圖：殲20採用全動垂尾，總面積明顯小於F22

圖：F22的垂尾面積非常大，阻力和重量、對側面的信號反射都比殲20要大

在遵循相同的電磁學隱身設計原則的基礎上，殲20和F22都在正面範圍內，避免了雷達天線、座艙、進氣道等大多數強信號散射源形成的強暴露特徵；而在弱散射源的細節設計上各有優劣，其總信號特徵處於同一個級別。

而在側向和後向上，情況又有不同：後向由於發動機本身沒有隱身設計、也無法進行良好的噴口隱身化處理，殲20和F22差距極大，可以說沒有可比性。

而側向由於殲20採用了總面積小得多的全動垂尾，因此雖然存在腹鰭這個F22所沒有的構件，但是總信號強度特徵依然與F22處於相同的級別並且要更低一些。俄羅斯T50雖然也採用了全動垂尾，但是該機的後機身發動機艙段根本沒有做任何隱身化處理，其性能和F22、殲20完全不可相提並論。

圖：F15側面反射面積巨大，機翼/機身，水平/垂直尾翼等平面以直角相交是核心因素之一

在戰鬥機上，由於機長大於翼展、特別是側向常常存在大量直角相交、形成強烈角反射器效應的結構外形；戰鬥機在側向的雷達反射信號是非常強烈的，遠遠大於正向的特徵。比如F15在入射波長λ=5cm的情況下，90±5度範圍內的雷達反射面積達到400平方米。

圖：B2取消了垂尾

因此對於隱身機來說，必須取消垂直尾翼，或者至少採用傾斜垂尾、並儘可能縮小其面積的設計。而對於現在的戰鬥機設計技術來說，完全取消垂尾，將會導致飛機的操縱能力無法滿足高機動飛行要求，是無法接受的。

縮小垂尾面積的好處是顯而易見的，重量和阻力都會隨之減小——特別是持續超聲速飛行阻力。但對於殲20和F22這樣的五代機來說，它們都要求非常高的大迎角飛行控制能力——這通常需要更大的垂尾面積才能實現。

在大迎角的飛行狀態下，五代機會相對迎面的氣流，處於高高翹起的飛行姿態；而且會從機頭的棱邊、進氣道的邊沿以及鴨翼/邊條上，撕裂迎面氣流形成籠罩整個飛機上表面的巨大強烈漩渦。

圖：F22高機動飛行，垂尾被籠罩在漩渦中

圖：注意垂尾捲入渦流中

在這種情況下，更大面積、更堅固結構的垂尾設計——比如F22那種傳統的垂直安定面+方向舵設計；通常來說，更容易獲得設計上的成功。更大的面積，使得垂尾即使是因為處於機身背風區域的亂流和漩渦中，氣動效率顯著降低時，依然能提供足夠的穩定作用和操縱能力。

圖：注意F18垂尾避開邊條漩渦核心區域，這是多次修改後的設計

而在大過載或者極速飛行時，垂尾上會遭受非常強烈的壓力和劇烈的震動；結構不夠堅固，強度和剛度不足，或者是氣動彈性設計與全機不匹配，都會引發災難性的解體和失控。特別是在瑞典JA37為代表，現代戰鬥機廣泛引入渦流增升技術以後，高速漩渦氣流對垂尾的衝擊破壞更是非常普遍而棘手的問題。

圖：YF-23設計不太看重機動性，渦流增升幅度遠不如殲20強烈，垂尾設計難度要低很多

圖：YF-23全動垂尾偏轉

殲20的垂尾由於整個氣動面都是可以偏轉的，因此它可以用更小的總面積，就取得比F22垂尾更高的控制效率。但是作為代價，殲20這一設計的風險，無論是飛行控制，還是結構安全上的風險，也都遠遠高於F22——飛機的氣動彈性設計只要稍微犯一點錯誤，那麼試飛過程中很可能飛行員連挽救飛機的機會都沒有。

對於高風險、高收益的極端化設計，唯一的評判邏輯就是看最終結果，這是非常成王敗寇的事情：失敗了，那當然就是設計師狂妄盲目，脫離實際；成功了，那就是設計師能力卓著，決斷過人。

而殲20的試飛結果大獲成功：安全無恙的完成了高低空最大速度、最大持續過載盤旋等各種極限指標的指標試飛並投入批產。

就F22來說，如果DSI進氣道的相關氣動理論和計算模型能夠在80年代初中期就成熟的話，該機絕對會採用DSI進氣設計。這是源於時代的局限性，而非能力或者魄力上的問題。

圖：F117

圖：洛克希德在F22之前研製的F117，採用全動垂尾

和DSI進氣道不同，全動垂尾是一種很早就出現的技術——當然在F117等飛機上使用時，由於機動性和飛行速度要求低，它的設計難度也低很多。F22在充分權衡技術風險和性能指標以後，放棄了這一設計。

相較於F22，殲20的垂尾設計註定要付出更高的技術風險代價、更大的設計和製造成本；那麼在它成功以後，獲得更為出色的預期性能，也就是理所當然的事情了。

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