中國五代機飛控還不如美國三代機？殲20液壓系統落後F18一代

殲20氣動面偏轉

動圖：殲20氣動面偏轉

動圖：F22氣動面和噴管偏轉

動圖：F22氣動面和噴管偏轉

飛機賴以在空中自由變化姿態和軌跡的奧秘，在於通過鴨翼/水平尾翼、副翼、方向舵等氣動面，進行各種靈活巧妙的偏轉動作組合。

這種功能需要飛控系統加以實現，而在殲20上，它是通過電傳系統指揮液壓系統來完成的；電傳部分負責把飛行員的操作指令翻譯成指揮氣動面偏轉的控制信號，而液壓系統則為氣動面的偏轉提供動力。打個比方，飛行員是殲20的大腦，氣動面是殲20 的手腳肢體，那麼電傳系統就是殲20的小腦和遍布全身的神經系統；而液壓系統，就是殲20的肌肉。

在最早的飛機上，這些氣動面偏轉，是通過鋼索或者金屬連桿，直接由飛行員手腳帶動的——類似於駕駛無助力方向盤的汽車。隨著飛機速度越來越快，噸位越來越大，驅動氣動面需要的力量越來越大，遠遠超出了人的肉體極限，因此這種做法很快就行不通了。

圖：戰鬥機在低空高速飛行時，飛機受到的高速空氣壓力可以達到每平米9.3-9.5噸

現在除了輕型和超輕型低速飛機以外，主流的中大型、高速飛機設計，氣動面偏轉都是依賴液壓系統驅動完成的；從發動機中抽取動力，用來驅動氣動面偏轉。從這個核心目的上，和汽車的方向盤助力設計是同一類的。

但是飛機的液壓系統遠比汽車複雜，不僅它驅動的部件要多得多，它還要負責起落架收放、艙門收放、雷達偏轉等等；而且要求最輕、最小的條件限制下，還要有最大的功率——因此現在汽車已經逐漸過渡到以電動機為主要的助力動力，但在主流飛機上還遠遠做不到這一點——在同樣體積和重量限制下，現有電機的功率水平，只有液壓系統的二十到三十分之一。

注射器挖掘機玩具

液壓的基本原理其實非常簡單，說穿了就是藉助「液體極其難以被壓縮」的特點，通過液體壓力傳遞機械能。比如給小孩子玩的，用注射器和硬紙板做的玩具挖掘機，就能很好的體現這一點；在本質上，包括F22、殲20等先進戰機的液壓系統，其核心的基本物理原理，都沒跳出這個小玩具的範疇。

斜盤柱塞泵原理

現代戰鬥機的液壓系統核心——也就是高速液壓泵，普遍採用的是斜盤柱塞泵。這個名詞如果沒有動圖和視頻，對於不熟悉機械的人來講，非常晦澀。這種泵的核心，是把一定數量的圓柱體活塞（所謂柱塞）安裝在一個可旋轉的傾斜圓盤（所謂斜盤）表面；當圓盤轉動起來，這些活塞就周期性的被強制推入缸體又抽退回來。

斜盤柱塞泵

藉助這個過程，飛機就可以用發動機齒輪組帶動液壓泵斜盤旋轉，把動力變成液壓油的壓力，再順著液壓管道傳遞到飛機需要的每一個部落。然後又可以用相似但反過來、或者其它的結構形式，把液壓油的壓力釋放成動力，驅動氣動面、雷達天線和起落架等部件。

液壓系統對於飛機的影響，一方面是可靠性，一方面是性能，而在相當大程度上，兩者相互矛盾。

液壓系統由於天然的脆弱性——比如害怕長期振動導致的管道破裂泄露，害怕密封圈等密封件失效，害怕液壓油雜質堵塞泵、閥等等，一直是飛機機械故障、特別是引發飛機失去控制墜機的高發因素。在蘇式飛機上，這通常是飛機機械故障的首要問題。

高壓下任何一點微小瑕疵都足以造成致命問題，比如F35液壓破損泄露起火

而要追求液壓系統的高性能，又必須讓液壓系統體積小、重量輕，但又功率特別大。而這往往需要運行在更苛刻的狀態才做得到——比如工作壓力更高，這顯然更容易使液壓系統出現故障。

現在還在大量使用的戰鬥機，液壓系統的壓力就是一個很直觀也很重要的分代判斷依據。比如二代機和多數三代，主要採用的是21MPa壓力的液壓系統——摺合每平方厘米上，214公斤壓力。

幻影2000，評估法俄航空水平，是鑒別一個人科技工業認知水平的試金石

從法國的幻影2000戰機開始，這個數字被提升到28MPa級別。後來的蘇27、陣風、F22、殲20，都維持在這個水平上。在90年代的美國超級大黃蜂上，這個數字被提升到35MPa。而殲20採用的液壓技術，是國內在消化吸收蘇27液壓系統上進一步發展的，總體上落後超級大黃蜂一代以上水平。

特別要指出的是，超級大黃蜂的液壓系統先進之處，不僅在於最大工作壓力高，還在於它是兩級壓力工作體制的。

因為戰機發揮液壓系統最大功率的時候其實非常少，只在極限機動飛行時才有；因此大蟲通過採用先進的兩級變壓泵，多數情況下運行在21MPa標準下，高機動飛行狀態下自動以35MPa壓力運行。不僅減少了無謂的燃油消耗，還大大提升了液壓系統的可靠性維護性，降低了故障率。

F18EF問世較晚，部分設備和技術比F22還先進

實際上同級壓力時，蘇式液壓系統要大大落後於美國和法國產品，說的直白點，由於基礎科研和工業能力的落後，他們是靠放棄部分可靠性/故障率和壽命指標，並依靠更大一些的體積和重量，才能在功率等少數指標上做到與美法產品持平。

比如在安全和可靠性要求上，美國軍標的液壓附件全部要進行液壓脈衝測試，最大壓力必須達到150%——也就是F22的28MPa液壓系統，短時間的耐受壓力要達到48MPa；F18EF的35MPa系統，測試標準要達到52.5MPa；而俄羅斯標準只有120%，蘇27/蘇57的測試，標準只要達到33.6MPa就行，而且測試中規定的衝擊次數也遠遠低於美軍標。

而在應對強烈振動衝擊的試驗中，俄軍標只要求簡單的正弦震動，而且只要求結構性方面不出現破損問題；而美軍標則採用嚴酷得多的隨機振動譜，並且同時要求功能性——也就是面對比俄式飛機更殘酷的振動，光是不破不漏都不行，還得保持功能始終正常可用。

殲20液壓系統是國內按美式標準改進俄式技術的成果

成飛集團在液壓技術的運用上，眼光跟美法這樣的世界前沿跟的非常緊。自80年代初——也就是殲10開始，就堅持引入美軍標作為設計基礎和性能要求標準，並儘可能的引入西方現代技術；因此殲10的液壓系統，雖然壓力還是21MPa，但是總體上的進步極其巨大，達到西方21MPa液壓系統三代機的同級別性能水準。

巧婦難為無米之炊，28乃至於35MPa液壓系統上，國內液壓基礎的落後就給殲20拖了很大的後腿。這也是筆者以前強調，國內在戰鬥機總體設計上不能完全學美國方案的原因——高度相似的技術路線，最後決定總體性能高低的，一定是基礎能力。

C919必須採用35MPa液壓提高市場競爭力，而國內現在做不出這個水平，只能進口

因為基礎能力低的，同樣性能的設備和部件，就一定更大、更笨重、更不可靠、更難以維護。不僅液壓如此，發動機如此，實際上各種設備都如此——比如美國最新的航空發電機，1000kw的試驗型號，已經把體積壓縮到和國內目前65KW發電機相當了。

殲20預留了相當驚人的設計餘地給設備空間和發動機油耗

殲20採用邊條設計調整放大鴨翼與機翼間距的一個核心要素實際上也在這裡。說穿了，這是用更高風險（特別是飛行失控）、更高成本的氣動外形和飛行控制設計，為戰鬥機換取了能同時滿足高機動、低阻力、高隱身、大機身內容積三個特性。大機身內容積，是彌補國內機載設備更粗大笨重、發動機耗油率更高的基礎。

這種策略的核心就是揚長避短，發揮成飛集團在氣動和飛控研製上已經走到了國際前沿的長處，儘可能掩藏和彌補國內基礎工業能力的不足。

FC-31

而國內另一種戰機FC-31，採取了近似F35的設計路線，但是基礎能力的差距大大壓縮了它的性能設計餘地——這裡還不考慮本身設計單位的水平差距。作為外銷機種，它在沒有五代機的地域，能夠起到代差壓制三代機的巨大價值，但是在中國面對世界第一強國的對抗一線，它的身份除了消耗飛行員和後勤資源、軍費的累贅以外，什麼都不是。

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