國之重器——殲-31
最近小編去看殲-31,小編實實為半個軍迷,在這為各位看官客串殲-31。
機體
殲-31採用正常布局,機身兩側布置DSI進氣道,中等後掠角、
殲-31在珠海航展飛行表演中滑跑起飛
後緣前掠的小展弦比機翼,兩台發動機中間裝有中型尾椎,兩個蝶形垂尾向外傾斜。從側前方看,310驗證機與F-22戰鬥機較為相似。但從俯視圖看,310的機身明顯短粗,更類似執行攻擊任務的F-35戰鬥機,只是採用雙發布局;從側面看,310的機身厚度單薄很多,因此機身容積遠低於F-35,考慮到該機採用雙發布局,因此機內電子設備艙、彈艙和燃油艙的體積會更小 。
主翼
殲-31機翼呈梯形,裝有與機翼近乎等長度的前、後緣襟翼
殲-31戰鬥機2.0版試飛
,與F-35A戰鬥機相似,和F-22、殲-20相比少2個副翼。副翼能夠提供更大的滾轉力矩,從而增強飛機的滾轉性能。但是設置單獨的副翼會增加重量、提高造價,而F-35A在美軍中執行的是對地攻擊任務,對空戰性能要求較低,因此取消了副翼。310作為第五代戰鬥機驗證機,對機動性應該有較高要求,因此取消副翼十分奇怪 。主翼的厚度較薄,屬於針對超音速優化的小展弦比中等後掠角薄翼型方案。
該機機翼相對面積較小,與F-22超過78平方米的巨大機翼相比,其較小的機翼對盤旋性能有較大的影響,同時巡航狀態的升阻比較差,影響航程,但減少超音速阻力會有一定優勢。
機翼後緣安裝有全翼展單塊襟翼,而沒有使用襟翼-副翼分離的設計,襟翼打開角度較大,這主要是針對短距離起降和航母使用,全翼展大幅襟翼可以使得著艦-起飛速度降低約10節。
平尾
殲-31平尾採用了和主翼類似的設計,平尾前緣和主翼前
殲-31戰鬥機2.0版試飛
緣,平尾後緣和主翼後緣相互平行,這主要是為了減少雷達波散射的強波束方向。平尾安裝位置較為靠後,平尾後緣在發動機噴管之後,可以提高配平力矩。
但是其向後伸出的距離比F-15、F-22和F-35來說較短,設計相對保守。同時該機雖然採用了靠後的平尾,卻沒有和類似設計的F-15和F-22一樣採用兩側尾撐設計,舵機安裝在發動機艙兩側,轉軸本身相對於尾翼靠前,需要較大的操作力矩,而且有卡軸的風險]。
垂尾
殲-31向外側傾斜的垂尾,可以有效降低雷達散射,同時也可以使得垂尾部分避開前機身拉出的渦流,提高在大迎角狀態的可控性。其面積較大,應該是為了提高飛機高速飛行狀態下的方向穩定性,這一點在F-22上表現較為明顯。從這一點看該型機將主要針對超音速性能進行優化。
邊條
渦升力是60年代以來,飛機氣動領域的革命性變化,在主翼之
殲-31
前,利用各種渦流發生裝置產生渦流,其流過主翼可以產生強大的升力以提高飛機的升力係數和抬頭力矩,配合靜不安定設計可以極大的提高飛機升力。常用的渦流發生裝置包括了幻影2000上的小型固定副翼、殲-10的鴨翼和F-16的邊條。
在五代戰鬥機上則出現了新式的"稜線"式渦流發生裝置,其利用升力體原理,利用機身本身來產生升力,尤其是菱形機頭、船型進氣道的邊線,其效果與傳統的邊條相當甚至更為強烈,而且可以有效減少邊條增加的機身濕面積和阻力。同時菱形機身和船型進氣道本身也是減少散射的重要隱身措施,一舉多得的"稜線"是五代戰鬥機性能優勢的重要來源。
殲-31上沒有採用傳統意義的獨立邊條,而是採用四代機特有的三段式"稜線"邊條,採用了菱形的機頭和船型(兩側壁向外傾斜)進氣道,配合精心設計的折線,同時兼顧了隱身和增升。
起落架
沈飛殲31戰機原型機
殲-31前起落架安裝在飛行員座艙下方,向前方收起;由於採用了雙輪結構,曾被軍事發燒友誤以為可以在航母上起降。其實雙輪結構使前起落架無需旋轉就可以收入機身,減少了前起落架艙的寬度,適合機體前部直徑較小或前起落架位於機體中部的飛機使用,例如中國殲-10戰鬥機就採用了雙輪前起落架,而它是一款純粹的陸基戰鬥機。
該型機的起落架設計和中國第五代重型戰鬥機殲-20設計類似,都採用安裝在機翼根部,向前摺疊到進氣道側面,這個安裝方式是連接強度最強、抗衝擊力最好的方式,美國的F-14重型艦載機和F-35艦載型都採用了這個安裝方式,當然都是裝入翼根而不是裝入起落架側面。
第五代戰鬥機中需要追求超音速能力的F-22,則採用了進氣道下側安裝起落架,收入進氣道側壁方案,結構簡單、重量輕,同時不影響機翼外形,但是其抗衝擊能力較弱。殲-20和殲-31中型戰鬥機採用這個獨特的方案,主要是要求同時兼顧起落架堅固性和超音速能力,當然也提高了設計的複雜性和重量。
從起落架設計可以了解到,殲-31戰鬥機是要求有較好的短距起降能力和超音速能力,由此可知,該型機帶有很濃厚的艦載戰鬥機色彩,設計上做了相當的優化。
進氣道
殲-31採用位於機身兩側的DSI蚌式進氣道,這種進氣道用內側鼓
殲-31戰鬥機2.0版改進對比圖
包形成的激波推開附面層氣流,使其無法進入進氣道干擾發動機工作,具有重量輕、隱身性能好的優點。在進氣道後方,是一個十分細長的三角形邊條,一直延伸到進氣道收縮處;其形狀與F-22的邊條類似,但長度較短,沒有延伸到進氣道唇口 。
DSI進氣道是利用一個基於計算流體力學設計的鼓包達到消除空氣附面層和對空氣進行預壓縮的作用,可以有效降低進氣道重量、減少進氣道縫隙數量以降低雷達反截面積,最早於F-35戰鬥機開始應用,而中國為巴基斯坦研製的FC-1戰鬥機則是最早使用該型進氣道的服役機型,殲-10B戰鬥機和第五代重型戰鬥機殲-20也採用了該技術。因為起落架艙設計在進氣道側壁,所以該機進氣道採用S型進氣道,可以利用進氣道遮蔽發動機葉片,減少雷達波反射。
彈艙
第五代戰鬥機追求隱身性能,所以必須儘可能減少飛機外表面各種
突起,而外掛的武器彈藥和副油箱就是外表面最強烈的反射源。所以第四代戰鬥機設計上,都將常用的武器置入機身彈艙內,彈艙也成為了整個機體設計的難點,其增大了機身內部體積造成空重的大幅度上升,同時還使得機身變寬變厚加大阻力。
殲-31的機身,相對F-22和殲-20來說較為瘦削和單薄,在發動機直徑相差不大的情況下其彈倉高度和寬度都必然較小;同時由於起落架收入機身側面,其也無法像F-35一樣利用進氣道側面空間布置大型彈艙只能和F-22和殲-20一樣在機身下部布置彈艙。
從其機身厚度分析,如果採用類似F-22和殲-20的同時具有亂序發
殲-31掛彈模型展出
射-高G機動發射-大迎角發射-高速發射能力的大型彈射掛架,其較薄的機身只能安裝如米卡(MICA)類似大小的較小體型空對空導彈,如果採用類似F-35的較為簡單的掛架設計,則可以攜帶如PL-12這樣的標準尺寸空對空導彈。
當然這主要是針對雷達制導中距離空對空導彈,小巧的紅外製導近距離格鬥導彈需要在發射前就鎖定目標,因此在F-22和殲-20上設計了複雜笨重的側彈艙,可以在高速機動狀態下將導彈伸出機體外,用紅外導引頭捕捉目標然後發射,由於該機機身側面被起落架艙佔據,同時機身長度也不如殲-20那樣可以在安裝起落架艙後仍然有空間布置格鬥彈艙,因此該機應該沒有攜帶格鬥彈的彈艙。由於較小的腹部彈艙,該機基本不可能擁有類似F-35這樣攜帶重型炸彈的能力,從這個角度來看該型飛機還是一種典型的制空用戰鬥機。
油箱
常規戰鬥機外掛武器和副油箱是最嚴重的附加反射源,因此第四代戰鬥機設計中非常重視減少副油箱的使用,在普通作戰任務中儘可能完全依靠機內燃油完成,這與第四代戰鬥機嚴重依賴副油箱的情況完全不同。
殲-31戰鬥機2.0版改進對比圖
因此第五代戰鬥機都極大的增大了內油容量,比如F-22內油增大到超過10噸,而F-35作為單發戰鬥機也增加到了8噸以上。但是內油的增加也必然帶來飛機體積的增大,以及隨之而來不可避免的重量上升。中國殲-31本身體型較為單薄,同時較薄較小的主翼也難以布置大型油箱,因此其載油量很有可能較低,只能達到四代戰鬥機水平而不是第五代戰鬥機的大內油標準。
座艙
殲-31座艙蓋類似F-22,但外露部分尺寸較小,而後方飛機背脊尺寸較大,這有利於降低飛機阻力,但遮擋了飛行員後方視野,不利於提高空戰觀察能力。該機座艙蓋的結構與殲-11完全一致,分為前部風擋和可向後開啟的艙蓋兩部分,與採用整體艙蓋的F-22和殲-20完全不同。在殲-10和殲-11戰鬥機上,為了滿足飛行員警戒自身後方空域的要求,在座艙兩側安裝有反光鏡,這一方法雖然解決了觀察問題,但在隱身飛機上卻可能破壞隱身要求 。
摺疊
動力系統
發動機是航空器的心臟,也是決定其設計和性能的
殲-31
關鍵。殲-31戰鬥機採用的是兩台RD-93加力式渦輪風扇發動機,其也是FC-1"梟龍"戰鬥機的標準動力。RD-93是在前蘇聯MIG-29戰鬥機使用的RD-33渦輪風扇發動機基礎上,將附件機匣從頂部更換到底部,以方便單發飛機維護的改型,其也適合於從底部進行維護的雙發戰鬥機。
RD-93屬於典型的中等推力渦輪風扇發動機,其推力為81.4千牛,空氣流量約70千克/秒。在照片中可以發現後機身殼體和發動機之間有較大縫隙,可以判斷其後機身是為國產的9500KGF(9500千克推力)發動機設計,使用RD-93隻是前期試飛的權宜之計,在9500KGF通過初期測試後就可以進行換裝。9500KGF發動機直徑相對較大,達到了1180毫米,RD-93直徑則只有1030毫米,因此留有較大空隙。9500KGF發動機配有推力矢量系統,可以再相當程度上提高飛機機動性,推力矢量系統的飛控-發控一體化系統研製具有非常高的難度。
殲-31戰鬥機面臨的主要問題就在於發動機,兩台9500KGF發動機的重量遠大於F-35的單台F-135發動機,而且推力還不如F-35推力達到191.35千牛即19500千克,而兩台9500千克力推力發動機顧名思義,即9500千克x2=19000千克--同時其所佔據機身體積更大,這也使得其要達到或者超越F-35的飛行性能,需要在很多方面做出犧牲 。
殲-31第二架原型機的發動機將使用中國產品,而非RD-93,未來量產型FC-31也將使用中國發動機 。
摺疊
航空電子
殲-31戰鬥機的航空電子系統配置還未定型,其出口用版
殲-31座艙
本和向解放軍海空軍部隊推銷的版本有較大的區別。如果沒有經費限制,其可以直接套用殲-20的電子系統[22] 。殲-31採用殲-16一樣的飛控系統,都是三軸四餘度數字電傳並集成駕駛儀功能,座艙採用1平2下(可採用在殲-20上的先進座艙布局方式,中間一座大型多功能顯示器),總體空優性能略高於F-35,但多用途能力則有所不如 。
摺疊
新型材料
殲-31隱身戰機重大改進型--鶻鷹2.0首飛成功。
網友製作殲-31計算機模型圖片
其中,瀋陽航空航天大學所提供的增材製造鈦合金承力構件在鶻鷹2.0首飛中發揮重大作用,這也標誌著增材製造技術水平比肩國內一流,邁入國內第一梯隊水平。
這次承擔鈦合金承力構件的部門是沈航航空製造工藝數字化國防重點學科實驗室,是東北首家實現增材製造實現裝機應用的單位。該實驗室負責人介紹,承力構件是鶻鷹2.0飛機機體骨架的重要零部件,該實驗室採用3D列印技術製造這種零部件,較傳統的"鍛鑄+機械加工"製造方式比,可節省大型鑄鍛設備、減少開坯模具,大大縮短研製周期、減少製造成本,未來大規模應用前景廣闊 。
摺疊
殲-31戰鬥機從總體上來講,在氣動、隱身設計等方面,具備了五代機的所有特徵,在空戰方面對任何第四代戰鬥機,無論是F-15SU-27還是所謂的四代半戰鬥機颱風陣風都具有絕對優勢,但是其面對第五代戰鬥機的效果則難以確定 。
第十屆珠海航展上的殲-31新模型
殲-31的重量與美國的F-35戰機差不多,二者的隱形能力也不相上下,綜合作戰能力比較接近,殲-31的機翼和起落架等方面改進之後,完全可以成為中國未來具有隱形性能的航母艦載戰鬥機,屆時殲-31將成為世界上第二款中型隱形航母艦載機,中國軍隊整體的戰鬥力也將大大提升 。


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