感谢美国人的忽悠!竟把歼20逼成部分飞行性能超越F22的五代机!

科技解析站 2020-09-03 22:53:02

众所周知,F22是美国研制的第五代战斗机,也是世界上第一款第五代战斗机。优秀的隐身性能、强大的超视距作战性能、先进的信息化作战性能、超强的机动性,无一不让世界各国“望洋兴叹”,我国社会各界更是羡慕不已。

美国研制的第五代战斗机F22

F22的先进性毋庸置疑,但是F22部分关键指标并没有美国人宣传的那么好。

2005年,F22隐身战斗机就已经列装美国空军。鉴于这款战斗机在当时确实领先世界各国一大截,在各种模拟实战的演习中对所有三代机、四代机具有压倒性优势。因此,F22服役以后一直都非常高调,不仅经常进行各种静态、动态展示,对于其性能参数美国空军也是各种吹嘘。

美国人这么做很可能是基于两个原因:1、F22领先各国的幅度确实很大,令美国人过于自信,才会各种吹嘘。2、通过忽悠,让各国高估第五代战斗机的研制难度,延缓各国五代机项目的研发启动时间,为更先进的下一代战斗机研发争取更多时间,以便始终保持领先各国空军主战装备1代的战略目标。

接下来和大家说说美国人吹嘘的两项重要数据。

第一、美国人吹嘘F22升力系数达到惊人的2.0,结果服役以后实际上并没有达到这个目标,只有1.5~1.6。

升力系数是战斗机飞行性能最关键的指标,这个指标越高,同等重量、机翼面积情况下,其飞行性能越好。

正因为如此重要,美国F22项目研制启动之初,美国空军将第五代战斗机(当时还是称为第四代战斗机,后来才改称第五代战斗机)的升力系数的目标定为2.0。但后来为了优化隐身性能以及其他性能,美国人也适当牺牲升力系数换取其他方面的性能提升,实际升力系数下降到1.5~1.6。由于发动机领先世界的幅度太大,对于这点升力系数的下降,美国人认为其领先的发动机技术足以弥补,因此对F22的气动设计也就没那么上心,没有做进一步优化。

虽然F22升力系数达不到当初设定的目标,但美国空军依然以设计之初的数据对外宣传,到处吹嘘F22的升力系数达到2.0。

歼20研发人员接受记者采访时的对话内容

歼20研发人员接受记者采访时的对话内容

说者无意,听者有心。对于以F22为标杆的后来者歼20,我国的设计团队一开始对美国人关于F22性能指标的宣传是深信不疑的。于是考虑到我国的发动机水平和基础工业确实落后美国很多,为了让歼20具备与美国F22一较高下的实力,设计团队采取“动力不足,气动来补”的思路来应对,将歼20的升力系数定为2.3!后来据说升力系数优化小组很长一段时间每天加班拼命优化也仅达到2.1,始终无法达到2.3的预定目标,最后部分队员实在受不了,甚至主动申请转到其他研发小组工作。虽然我们不知道歼20的升力系数最终达到多少,但至少能达到2.1。目前这个指标远超各国已经服役的战斗机,位居世界第一!

这个指标有多高呢?各国服役的三代机、四代机升力系数也不超过1.6,歼20的升力系数(按2.1算)足足比这个指标高了至少31.25%。可以说歼20的升力系数远比世界上任何一种已经服役的战斗机优秀得多,包括美国的F22战斗机!为了达到这个指标,研发团队不知道多付出了多少心血!我们从歼20的变态气动设计就能看出来:1、比歼10更优异的鸭翼布局设计(两者差距不小);2、DSI鼓包式进气道;3、边条翼设计;4、相比F22更小的展弦比;5、细长的机体本身就是升力体;6、全动垂尾;7、多达数十个控制面。

先进气动外形的特征之一就是机身四周雾化

目前,世界各国装备的战斗机以及所有已公开的正在研制的第五代战斗机项目,没有一款战斗机气动设计如此复杂。因此,气动设计中规中矩的F22升力系数并没有多好,也仅相当于三代机的水平。但凭借着先进的发动机,F22的飞行性能依然不可小觑。

可以说,歼20的整个研发过程,基本就是在技术实力和工业基础允许的范围内,尽量向美国F22看齐的一个过程!

第二、一开始F22验证机空重仅为16吨,后来原型机超重,最终空重达到19.7吨。

F22验证机空重只有约16吨左右,原型机阶段为了加装各种验证机没有的设备,导致水多了加面,面多了加水,最后发现发动机推力偏小,直接将涵道比由0.2提升到0.3,推力直接从130KN提升到156KN。这种能力不是我们能比的,依靠的是强大的航空工业研发、制造实力。实际上不仅F22原型机比超重,F35的原型机也超重,这背后有美国产业空心化的原因。有兴趣可以自己去了解,本文就不讨论这个问题了。

为了不落后美国F22太多,我们的歼20只能在气动减阻,机身结构等方面下大力气优化,最后大力出奇迹。细心的朋友应该会发现,歼20机翼更薄,后掠角度更小,气动阻力更小,更有利于降低超音速激波阻力。有人给出的数据是歼20空重竟然不到16吨,也有人认为没那么轻,应该达到17.5吨,但不管是哪个数据,歼20比F22的19.7吨(洛克希德马丁公司官网公布的修正数据)轻了至少2吨!

具体是多少呢?从一张卫星图可以看出歼20体型比苏27略小,因此歼20空重并不会比苏27大。

从这张卫星图可以看出歼20尺寸并没有比苏27大

在《走出国门的“中国神器”:歼15的“黑科技”》这个节目中,601飞机设计所的人员说过FC31结构系数从28%降低到26.8%,说明歼20结构系数很可能是28%。结合顾颂芬的书提到四代机(今美标5代机)的结构系数要比三代机低10%,国内三代机是31%左右,降低10%就是28%,对应了上文中601所采访提到的的28%。因此,基本可以认定歼20结构系数是28%!而三代机普遍是31%左右。假设歼20采用三代机标准设计的结构重量和苏27一样,则实际采用的四代机标准设计出来的空重将比三代机轻10%,也就是说空重比苏27轻10%。苏27空重为17.4吨左右,换算出来的结果是歼20空重竟然只有15.66吨!考虑到比三代机多了两款反隐身神器EOTS和EOADS,重量增1吨。也仅有不到16.66吨!即使再把隐身蒙皮,鸭翼位置等离子隐身装置等重量考虑进去,歼20的空重(不加油、不挂副油箱和武器)也很难超过17.4吨。

从另外一个角度来看,歼20也比苏27轻很多:1、.苏27的翼展、长度、机翼厚度都略大于歼20。这一部分歼20轻几百公斤是可以做到的。2、苏27采用落后的机械操纵系统,重量比歼20的新一代电传操纵系统大数倍,这部分差距也有几百公斤。3、苏27的火控雷达将近1吨重(980公斤),至少比歼20重几百公斤,可能多一倍重。4、苏27用的是传统整体框架,全机零件数量比歼20多60%以上。歼20作为四代机,采用的钛合金超过空重的40%,复合材料超过空重的20%以及3D打印制造相关零部件,至少减重数百公斤。5、歼20大量应用复合材料,全新一代的铝合金、特种钢、钛合金,以及新一代加工工艺。这部分也能减重几百公斤。6、歼20用备用燃油做冷却液。

减重措施不止这六项,其他减重措施就不一一例举了。仅以上6项实现减重1吨至2吨是没问题的!因此,从这个角度看,即使考虑其他新增加的设备重量,歼20的空重也不会高于苏27的17.4吨。

以上两个角度看,歼20的空重都不会超过17.5吨。有信息表明目前歼20装备的涡扇10发动机最大推力约为142KN,中间推力为85.2KN。F22装备的F119发动机最大推力为156KN,中间推力为105KN。即使我们的歼20装备的涡扇10改进型发动机推力按14.5吨来估算,则两者空重状态下的整机推重比分别是1.656:1.616(最大推力状态下的比值),以及(0.9936:1.0877)。

从这两个比值可以看出,歼20在开加力以后,推重比甚至比F22稍好,而不开加力时,F22推重比相比歼20好不到10%。考虑到歼20变态的设计、更好的升力系数、更小的气动阻力和激波阻力,不开加力状态下,歼20的飞行性能也足以和F22一较高下,而开加力以后,F22将被歼20压制!

歼20进行三倍音速风洞试验

最近爆出的消息也表明,歼20的极速性能甚至能达到3倍音速!远超F22战斗机的2.25倍音速!

难怪歼20总设计师杨伟敢说:歼20不仅具备优异的亚音速机动能力,一进入超音速状态更是它的天下。

美军基地拍到形似“歼20”的战斗机(可能是用于研究的模型)

最近美军基地曝光的歼20的1:1模型似乎还装备发动机,似乎就是一架能起飞的真飞机。以前美国人可从不把我国的战机放在眼里,从没制作过歼10、歼8等战机的1:1模型。以前美国人也只制作过能威胁美国当时先进战斗机的前苏联战斗机,比如苏27。如今一向高傲的美国人竟然如此重视,充分说明了歼20性能足够先进,足以威胁F22战斗机,值得美国人如此大费周章研究。

截止2018年,涡扇15就已经生产了3个改进批次

伟人毛主席曾说过,骄兵必败。当初美国人因F22战斗机领先各国幅度太大就骄傲自满,而我国则知耻而后勇,凭借后发优势,不断努力,最终在发动机落后的情况下研制出了整体飞行性能足以匹敌F22,部分飞行性能更优的歼20,如今美国人再也高兴不起来了。

中国航空报发布的画报的图片之一

7月17日,中国航空报发布的画报中这张图证实歼20具备不开加力超巡能力。

更令人欣喜的是,我国更先进的涡扇15也已经研制出三个改进批次,预计不久后就将装备歼20。

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评论列表
  • 2020-09-05 11:19

    进入超音速就是它的天下应该是一个飞行员说的,不过您的文章真好,支持[点赞]

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