康熙情锁金殿土豆网50:隐龙天书-----歼20与四代是如何炼成的(完整修订版)

来源:百度文库 编辑:中财网 时间:2024/03/29 00:58:54

一、危机时代 

        歼20不是凭空产生的。对于四代机F22,歼20,我们都有过严重不切实际的概念。如果想要了解,那我们最好从头说起。

       1950年代,苏联科学家发表了几何面积对雷达波束影响的论文,引起了美国人的注意。同期,极其难操纵的诺斯罗普公司螺旋桨飞翼机(可以说是B2的先祖)在试验中发现机场雷达对其探索距离大大降低,美国人深受启发,开始在冷战的铁幕后捣鼓能够穿透华约强大防空网的东西----隐身飞机。 

       这几十年美国人工作的细节是个谜,直到2002年,唯一透露出来当时的隐身验证机是深蓝验证机。它就像一个插着翅膀的搓板。直到1980年代,世界和中国依然对美国人的隐身飞机一知半解。世界对美国人在隐秘的飞机工厂里象臭鼬在窝里洗自己袜子一样,猥琐地捣鼓自己的什么隐秘玩意一头雾水。(所以美国人自己戏称为鬼怪工厂,臭鼬工厂)第一代隐身飞机属于F117,它的理论是不规则的几何平面散射雷达波,于1988年公开。由于严重违反空气动力学,飞行性能极差。
       对于F117,美国人是作为战术轰炸机来穿透敌方防空网,打击对手指挥中心,雷达站,机场等纵深较浅的目标,但是对于一种航程偏小专一且载弹量较小(2枚GBu10或GBU27激光制导炸弹)的轻型轰炸机来说,在快速发展的防区外远射空载武器,以及巡航导弹等方面越来越没有优势。(当时大众还认为存在一种高机动的隐身战轰机F19,当然它不存在)美国人开始考虑洲际隐身轰炸机。      
       第二种隐身飞机的完全曝光是一个屁民的胆大包天,1988年,诺斯罗普公司新一代隐身轰炸机B2举行出场仪式,此时已到冷战末期,保密已不那么严密,美国人考虑到了隐身战机保密性已经难以坚持,诺斯罗普公司向大众公布了B2的前部分照片,后部与整体外形尤其是进气道则是军方禁止曝光的。出场仪式在一个机库前进行,当B2刚划出机库时,一位胆大的新闻记者包了一架小螺旋桨飞机掠过上空拍下了整体照片,卖给航空杂志一个好价钱。第二代隐身机抛弃了不规则的几何平面,利用减少反射波束方向理论,像一个巨大的光滑飞镖,在保持隐身性能良好的同时大大提升了气动性能。          1年多以后,YF22与YF23完成公开,对于公众以及对手来说,隐身轰炸机战术运用是很好理解的,但是对于隐身战斗机,美国准备怎么用,用它做什么,却是值得深思的。        苏联解体,1993年银河号客轮事件,1994黄海事件,1996台海危机,超级大国之间的平衡已经打破,中国已不能依靠超级大国之间的关系折冲中来寻找平衡,这意味着单独面对世界老大的步步紧逼。一个崭新的时代到来了。我们面对强大的北方装甲集群消失了,可在东面和南面,西方大国的战机和军舰象刀峰一样竖立起来,逐渐逼近我们。歼8和歼7,歼6勇敢却无奈地守卫着天空。我们经济工业落后的不可想象,但是却以世界瞠目的速度追赶着。         这是最坏的时代,这也是最好的时代。         当许多人悲情地讨论“球籍”(意思是我们落后的几乎不配做地球人,被开除了“地球籍”),许多人出国了,更多的人下海了,挣一份自己的财富也是国家强大的重要力量;无数的人开始疯狂地骂祖国,描绘月亮还是外国圆。而在不为人知的角落一些默默无闻的人们已经拿起绘图板,在风洞,试验场外耐心地观察着。         根据公开的信息,中国已经在1980年代末开始了隐身战斗机的研究。         美国人在9.11后喊出:“LET’S ROLL,”早在几十年前,一些不引人注目的中国人就一直在做着,南北两大空军国防群体开始了近30年的探索。         让我们行动起来!
  二 、隐形与超巡之惑 

       F22,这种飞机可能让中国的技术人员困惑。它是为冷战的世界大战毁灭性空中火力战产生的,到今天局部战时代,许多指标“牛刀杀鸡"。在2003年,一名美国议员骂F22与科曼齐项目为浪费:“我们要向谁躲躲藏藏的,塔利班吗?”

      不管如何,F22迫使其他国家提升了标准,却是不争的事实。        猛禽订立了5代机的标准,美国人提出了4S理论,所谓隐身,超巡,超机动,超网络信息化。        一个理解的误区在于隐身的神话,现在看来,隐身飞机不是任意驰骋在空中的看不见的杀手,它依然需要支援和战术规划,但是F22的设计似乎相互矛盾。这可能让中国的设计人员和军方内部有无数的争论,在1980年代末,我们就开始初步研究,但是怎么对抗猛禽?轰炸机可以对机动性妥协到最小,从而在外形上符合气动外形的隐身结果。战斗机却没有办法达到这一点,直到今天甚至未来30年,系统指挥下的中远程攻击依然不能完全代替近战,如果要造一架隐身战斗机,那就不能不对机动与隐身达到平衡。         除过宣传的假大空,隐身不等于在空中发现不了,隐身其实是最大限度的减少雷达发现距离,以及对雷达信号的不规则反射,造成对手跟踪困难。         一架战斗机在现代战场上面对最大对手并非敌人的战斗机,而首先是无数的雷达波与火力网,不过防空网的雷达也是点段部署的,信号区也有强弱,对于进攻性做战来说,进入雷达区的弱区,穿越敌方雷达区的漏洞是基本的手段。
        除过电子压制和反辐射攻击外,进攻性作战最好方式在于低空突入,造成在雷达屏幕的暴露时间少,跟踪信号的断断续续。根据雷达信号的强弱,在雷达网的缝隙中穿行,躲避主要威胁区,这种技术不是靠飞行员的胆量,而是大量的信息情报和对于进攻路线的严密规划。以色列和美国一直就是这么干的。不论F15,F16还是下一代飞机。不过到了1980年代,事情似乎起了变化。美国认为:超低空飞行容易受到机关炮,红外制导导弹的打击----因为他们根本不需要庞大易受压制的系统制导。而对于中空区域,则容易压制雷达波制导防空导弹,同时减少高空雷达探索强区。在1990年的海湾战争印证了这一观点,英国狂风战斗轰炸机超低空轰炸遭受了严重的损失,美国认为这就是战术出了问题。不过,这种战术是针对低水平空防国家的,对于拥有强大空防国家来说,中空却是死亡区域。             对于隐身战机来说,低空夜色掩护下突防原则依然有效。F117就是这样,尽管它到目前仍是最重视隐身的飞机之一,但是F117的进攻方式依然是黑夜进攻,中低空低速突入,如走钢丝一般穿行在敌方探测弱区中,进入敌方区域,扔下炸弹然后飞走。(当然,在海湾战争,F117主要在中空活动,那是因为对手探测与指挥能力低下,中空导弹系统太菜,在低空,由于伊拉克部署有大量的高射火炮进行盲射---密集度达到了华约东德至捷克区域,很有可能瞎猫碰个死老鼠。F117是最重视隐身的战机,但是也只能算难以发现和跟踪,伊拉克人采取的措施是跟踪边境线上美国加油机的活动规律,推断F117进入国境的时间,然后根据先头几次攻击时间间隔测算F117的速度,到达目标的方向与时间,在F117将要到达目标的时期,利用高射炮进行盲目拦截,造成弹幕拦截,很壮观但是几乎无用。这种无奈的办法在F117只要改变路线,多转圈子就会破产----曾有一发高射炮弹在F117前方爆炸,造成双发吸入烟气熄火差点坠毁,最后靠单发飞回基地。但是F117的大敌依然是天气,F117只有前视红外系统及下视红外轰炸导引系统----曾发现当地房屋几乎跟地面难以区分,因为温度环境明显与美国不同,如果目标区云层很厚就难以攻击,只能下降高度,这样会有被高射炮盲射的危险,美国人很少冒这样的险。当然如果跟华约交战,美国人反而会选择危险性相对较小的低空区域。)
       B2具备了更完善的雷达火控系统克服复杂地形和条件,可以搭载区域外攻击弹药和巡航导弹,但是攻击模式依然与F117没有什么太大的不同。隐身飞机可以使雷达发现距离大大减少,雷达跟踪难以保持,中低空躲避主要威胁区,在电子压制和反辐射攻击面前,防空网会成为漏洞百出的纱网。 

       这种夜色下进攻路线的规划是相当有效果的,在海湾战争中,即使是伊军防守最严密的地区,由于F117暴露时间短,追踪不连续,每次提前规划好路线,然后利用中空夜色突入,扔下炸弹后,会看到敌人敌人也只能在F117已攻击的区域上空漫无目的开火。

       但是F22却提出了超巡概念,本人曾提到:“现在看来,F22的可怕不仅仅在于它的隐身,而是近乎无解的超级巡航能力和高G超音速机动,在美国的演习中,F22即使不再隐身,F15,F16三代机也很难攻击它,F22可以利用超级巡航能力和超级音速机动提前占位发射导弹,使导弹提升更高的攻击速度!这意味着更先一步的攻击能力,即使攻击失败,F22可以立刻脱离,重新占位攻击,而三代机则根本无法跟上F22的节奏。 

       在演习中,美国飞行员这样说:“我们在对抗F22的过程中,只要F22进入超级巡航阶段,对抗就基本结束了,我们就是将加力开到最大也无法追上的,我们追赶几下,一句'宾果’(没有油了,基本战斗机都是加力才能进入超音速,是极其耗油的)就告演习结束,带我们到加油机身边,而F22还有很多燃油。如果F22不是速度王者,那我反而不是它的支持者。这家伙是为速度而生的。”

       不过,超巡这一点却在部分中国军方和研究人员中并不感冒,对于中国来说, F22具备超巡能力令人迷惑,有人认为超巡可能是F22强大的发动机和钻石形机翼面积率的平衡,良好的亚跨超音速升阻比带来的附加结果。但是公开的资料称:在1983年美国ATF竞争,给多家公司的指标中,就有1.5马赫超巡的技术要求,虽然今天F22依然难以完全达到这一点,但是在中方许多专家看来,超巡带来的后果未免与美国的宣传不太一致。 

       首先,超巡能力最优化仍需要在中高空实现,容易受到防空网的雷达照射,相比较于低空来说,暴露的几率会大大增长,根据地球平面理论,地面雷达在几十公里外就会有盲区,天空中的预警机几乎没有探测盲区,但是反隐身战机依靠的正是多角度与多高度的各种波段与红外多重探测系统综合体。

       其次,根据雷达多普勒效应,速度越快及高度差越大,在雷达波反射中越容易分辨出来,这是因为雷达波累计率上升,以及超越雷达波峰谷频率的信号突兀,这也正是F117B2选择中低空亚音速躲避敌方信号强区攻击模式原因,高速运动的目标反而容易分辨,不管它是否隐身,F22如果在中高空高速运动,在各种雷达波下,它的暴露几率会呈现数倍甚至十几倍的增长。而超音速飞行中自身和喷口的红外特征也更容易大大增加。 

       关于隐身原理,本文不再赘述,隐身并不神秘,本质上属于低探测飞机,有心者可以看台湾YST或者龙腾日月大虾的文章,对隐身有着详尽客观的描述,T50声称《=0.5平方米,而F22号称在0.1平方米,(根据公开资料,沈飞四代雪號的RCS理论小于0.3平方米,歼20应更小),双方单机对抗,并不是所谓F22发现对手的概率是对手的5倍,或者F22发现对手的距离是对手的5倍。RCS越小,发现距离越小,但是发现距离呈现负增长,即使以“料敌从宽”原则假设歼20RCS<=0.3平方米,而F22<=0.1平方米,那F22发现歼20的距离可能比对手只多十几公里,在接近中,这点距离并不大,计算只有不到5秒的优势)。

       然而,实际交战却有更多的变数,如果歼20与F22存在角度与速度差在早期预警与指挥下互相占位,那么连这点区别也几乎没有任何作用。 

    (存在角度与速度差在早期预警与指挥下互相占位,是肯定的,战机双方一直对头冲的情况几乎不存在,即使是第二代第三代机都是希望在早期预警条件下占据有利的探测与攻击位置,在对冲时不断机动,躲避对方战斗机的探测角度,而将自己的探测角度对准对方,甚至不开雷达,占据攻击位置再攻击。中国在1990年代中的演习中发现,理论上SU27探测距离比二代机大的多,但是歼7可以利用多种高度角度差战术绕过SU27探测区,让SU27这一优势减弱,这一点与越南战争时的越南空军对抗美国编队时的掠袭战术有很大的相似性,飞行员讽刺单一高空高速战术为SU27空中手电筒,飞的高飞的快,死的也快。现在的战术倒更加多样性。许多人想象空战是战机互相照射,看谁的导弹射距远,这并不符合实际)

       谁发现对方,在于早期预警与信息情报支援。在实际交战中,无论F22,还是歼20,双方所面对的是各个方向(正面,侧面,上方,下方,当然后方很少)与高度的多重雷达波,不同的高度,速度以及不同的探测指挥系统,都会造成被发现的不确定性。假设双方均有预警机参战,并有大量的地面或海基雷达,那么最好的隐蔽方式依然是中低空低速进入战区---让雷达波淹没在各种地形反射中,然后占据有利攻击位置,在大量的地形以及雷达波频率重合的遮蔽下,低可探测机拥有无与伦比的战斗力。而隐身飞机在中高空高速运动,无论多普勒效应还是地球曲面原理,以及红外探测效应都是最为不利的。(早在1960年代,中国大陆的情报支援能力就已经达到台湾战机在跑道上还在滑跑,我方就得到他们的基本目标方位,数量型号的信息。美国利用台湾黑猫中队的U2莆一升空,我方雷达就能发现对方在绕台湾外海做椭圆形的爬升回转,达到指定高度,以推算进入大陆的方位---基本8.9不离10.。现代空战对于情报信息的获取更是不可同日而语)。 

       这一点正是中国军方研究人员所迷惑的地方。中国仔细研究了对手的思路与自身的环境,在与F22最可能发生冲突的沿海地带,经过近20年的建设,已经成为探测与防空火力密集区域。拿2008年西方防务评论的原话说是这样的:“中国东部沿海是世界防空火力最密集的地区之一,而台湾海峡更是世界最恐惧的防空地带,沿着中间线飞行的美国侦察机,一次可以探测到西面(大陆)100多个探测信号,东面(台湾)近200个探测信号。考虑到冷战经验,到紧张时期,双方的雷达探测信号可能会有五到十倍的爆炸性增长,这还不考虑中国一方纵深部署可前移战区的大量机动雷达与防空导弹……一旦发生战争,这里绝对是战机飞行员最恐惧的空域。”

       大陆空军在2000年初经过研究认为:在2015年后,F22一旦进入中国纵深空域,必将遭到各种波长的雷达波与红外系统探测,指挥系统能够进行信息整合,空中预警机与地面探测对其进行防空火力绞杀,而F22如果采用躲避地面雷达区低空低速模式,会对中国联合组网探测距离与跟踪的持续性造成困难,这一点需要现代化的网状多节点指挥系统来弥补,如果不考虑对防空系统的摧毁和削弱,中国有信心能够在2015年左右建立联合绞杀美国隐身战机和轰炸机的综合指挥系统,但是成本显然太高昂,而且在战时,一个完整的防空网络在强大的对手面前总会被集中力量戳出几个洞来。这种纯粹的防御战略固然有效,但是效能不稳定,比较脆弱且代价过于昂贵。美国20世纪末曾指望中俄仅提升整体防空系统来对抗隐身战机,曾得意地评估说中国至少需要800亿美元,这样做无疑是愚蠢的。不过美国显然低估了中俄对于下代战机的决心和科科研发展能力,属于一厢情愿。 

       但是如果F22中高空超巡突入中国空域,会造成隐身战机低探测性的严重衰减,更容易被探测跟踪,而超巡高速突入,暴露时间短的优势在中国空域也不那么明显:中国沿海地带经过长期建设,分布大量密集的军用机场,中国战机可以在短时期开加力,对高速突入的F22进行拦截。SU27的燃油可以保证12--15分钟左右的加力超音速飞行,歼10据说可以保证8分钟,这已经足以在交战空域拦截猛禽了。而第四代战机更可以在低RCS的情况下,从侧方接近在超巡中像孔雀一样显眼的F22,用短期加力占据侧后方攻击位置,将其击落。

       隐身与超巡的矛盾似乎如此尖锐,中国研究人员对这一点迷惑不解,相当一部分人认为:中国自己的4代机不必将超巡做为指标,超巡和高G超音速机动不仅需要强有力的发动机,更需要构型的调整和结构加强,对材料与隐身涂料也提出了严格的要求,这势必导致成本与重量,维护费用的严重上涨,更会给研制工作带来巨大的困难。直到2009年,解放军与国内研究机构仍有研究人员声称:超巡是可有可无的指标。 

       但是,这个可有可无却很有迷惑性,它更像是一部分不同声音的表达。611与601所几种四代的设计技术应在2007年左右就冻结了,2008年前已经在纸面决战中分出结果,成飞611项目进入工程阶段,我们可以看到:无论歼20还是停在纸面上的601所雪號,都把速度作为重要的指标,可以说:中国四代一开始,就将超巡和高G超音速机动置于隐身一样的同等地位。

       这首先要从F22前传开始,F22的前传,对于针对性的歼20与雪號,有着深远的意义。    三、F22猛禽篇:ATF,摸着石头过河           F22初期的诞生很有戏剧性。ATF(先进战斗机)计划一开始是不那么起眼的。 

      在1980年代,美国空军提出制造一种中型战斗轰炸机的概念,美国空军内部对笨重的可变翼F111并不满意,但是另一方面,新出生的F15和F16也让美国空军高层心生怨念,后两者深受能量机动理论的影响,号称:“不用一磅重量用于对地攻击!”

        F15和F16拥有无以伦比的空战性能,但是对于固执的美国空军那些官老爷来说:战场遮断与纵深打击才是空军成为独立军种的灵魂。对抗苏联强大的地面部队,一支战略打击空军才是将军们最喜欢的。在他们看来:约翰.博伊德为首的战斗机黑手党提出的能量机动理论,歧视对地攻击简直是大逆不道。在影响完F15,空军无奈接受的F16后,不安分的约翰.博伊德更提出:数量和机动才是美国空军的道路,美国空军应发展大量根据能量机动理论制造的低成本轻型高机动战斗机对抗红色帝国。这种思路在美国空军看来太坑爹了,它意味着美国空军重新退化到陆军航空队的二等地位。             美国空军的中型战斗轰炸机项目深受能量机动影响,但开始时未将隐身,高机动引入概念中,当时很难想象这会是F22的开端。美国军方经过研究,将超巡放置于设计概念中,这与其说是猛禽,倒不如说是超音速战术战斗轰炸机“雷公”的更机动次世代,具备相当的自卫能力----现有F111的攻击载重比,油耗比非常完美-----连后来的F15E都赶不上,但是重量太大,后掠翼更“肉”的让人无法忍受,空战严重不合格。
       有12家单位参加了设计。美国空军对吵闹的战斗机黑手党烦透了,如果在中世纪早就把这些唐僧一般啰嗦的异端们火刑了。空军在规格书中,一口气批驳了低成本轻型高机动战斗机的数大罪状。 

        1 设备简单,干扰系统不足,指挥系统落后,难以对抗不断发展的苏联防空系统。影响战斗效率并会造成大量飞行员伤亡。

        2 大量的低成本飞机会造成机场建设与后勤的负担,使用成本并不低。密集机场与飞机更会造成指挥的沉重负担。 

        3 空战半径小,突防能力低下,不能对苏联陆军与防空系统形成穿透打击。

       美国空军的概念也是有道理的,低成本高机动多数量飞机也并不是解决办法的良药。至少美国的道路不是这样,中俄现在的选择也放弃了这种想法----空军一直对FC1不太感冒,世界也一样,即使埃塞俄比亚也采用SU27少数量高性能战机的思路。有意思的是:F16设计师作为最后一个约翰.博伊德的捍卫者,在2005年批驳了F22,更把F35骂的一无是处,重新兜售低成本高机动多数量轻型飞机理论,(此公的另一高论是:鸭式机的优势在敌方身上)美国政府和军方干脆装着没有听见,几年后,能量机动理论的又一个缔造者告别了时代。
        仅仅过了不到两年,事情起了变化,1982年,美国侦察卫星在苏联机场先后发现了拉明-m,与拉明-L两种战斗机,它们就是SU27与Mg29的前身。美国空军开始意识到:F15,F16的优势将很快不存在。不久之后,从苏联传来的消息:Mg25狐蝠拦截机已经克服了原有雷达系统的缺陷,能够在60米至2万米高度250公里外扫描跟踪目标,同时在发展另一种神秘的大型拦截机(就是被神化的火狐,米格31)几乎同时,美国发现了一种新的大功率ACIV(空警)系统开始出现在苏联铁幕后,这就是A50预警机,探测与处理能力远超过图126苔藓预警机,苏联防空与空战网络的革命开始了。传统的低空突防已不是万能的了。        另一方面,美国对F15与F16增强攻击能力的改进正在进行(后来的F15E与F16Xl),同时,美国空军不为人所知的F117进入了工程阶段。已经没有必要再发展一种专用中型战术超音速战斗轰炸机了,美国空军重新研究了未来的趋势,决定做出调整:10年后,F15,F16将不再具备优势,新一代战机必须能够在空中较量中能够战胜苏联的拉明-m,与拉明-L,并具备防空穿透与战场遮断功能。 

      这一调整主要部分在于将机动性作为一个重要的指标,同时对于超巡能力与高G超音速机动做出了更详细的规划,反对者认为:超巡和高G超音速机动不仅需要强有力的发动机,更需要构型调整和结构加强,这势必导致成本与重量,维护费用的严重上涨。但是在美国空军内部存在一个沙龙式的研究群体,他们鼓吹超巡对于突破敌方防空的重要性,通过研究认为:随着苏联空警与指挥系统的发展,传统低空突防在苏联现代防空网已经效能递减,新机如果在中高空空域1.5马赫巡航伴随5G超音速机动,可以躲避中短程导弹,对当时的高空导弹也有很好的规避性,这是1981年研究的初步结果,经过说服,空军内大多数官老爷同意了他们的想法。当然,这一点是针对当时苏联中低空域大量的SA6以及SA8机动防空系统,并且有更先进型号如“通古仕卡”,“山毛榉”等出现。但是对于高空防空导弹,苏联似乎仍在使用笨拙的系统,而且没有明显改进的迹象。

       这种思路似乎没有考虑到日后美国爱国者,苏联S300甚至S400,以色列与中国等高性能中高空导弹发展的影响,该种导弹都属于中高通吃,制导和电子系统的革命和高G机动性具备良好的拦截高空高机动战斗机甚至地地飞弹的特性,机动载具也使部署性都有很大的改善,与传统中高空导弹有着天壤之别,单一对抗中完全可以拦截中高空高速巡航与机动的战斗机。但是,我们也要看到:这种思路虽然预见性遇到了挑战,但是并非没有道理。苏联的国土广大是优势,也是缺陷。美国空军针对的是苏联防空系统,这种高性能导弹数量不可能太多,同时也是开战后多种空中力量打击和压制的主要目标。苏联不可能将大量高性能中高防空导弹部署在整个国土边境线之上,这意味着美国下一代战机总能避开高性能中高空防空导弹杀伤区,用高空中的速度与高机动轻松躲避大多数中低空导弹和低性能中高空防空弹,同时也可以集中火力打击高性能防空导弹系统,压制产生防空盲区通道。如果苏联想把高性能防空导弹部署在整个纵深战场区域,那就意味着经济上的破产。 

       还有一点,美国空军的考虑是:对于远东和阿拉斯加,苏联空军将占据绝对的数量优势,对于地广人稀的地方和大海,1.5马赫巡航能够使飞机迅速赶过拦截空域,获得机动空间与战术的优势,配合高性能探测雷达能够减少对于后勤与探测系统的依赖,丛而弥补这些相对荒凉地方战机数量及后勤保养系统的不足

       新机的指标就这么定下来了,同时一项重要的技术也被引入指标,那就是纵向矢量推力系统,该向量推力系统经过F15验证机等验证,该作用有两大部分: 

       1、经过测试,这种技术可以大大提高大迎角飞行的机动性,因为提供了比平尾,襟翼之外的又一纵向扭矩。这可以大大提高纵向机头指向能力以及纵向改变飞机飞行态势能力。(不仅仅如此,在Yf22试飞过程中,发现由于利用推力矢量,可大大减轻平尾的负担,平尾作为副翼能更好地发挥其他作用,可大大加强滚转性能,这意味着横向能力的逃逸和指向能力)

       2、F15验证机的向量推力系统还提供一种前向推力能力,推力喷管据称可以在0.5秒左右关闭,喷气从前方进气道与气槽喷出产生反向推力,经过研究,这种反向推力可以大大提高起降和低速性能,但美国军方经过研究,认为:该技术需要在冷却和反向系统下大工夫,而且重量不低,带来的效能不高,价格不菲。所以不将此作为ATF的装备范围。 

       同时,美国空军仔细研究了短距起降性能,苏联的远程火力令人不寒而栗,美国空军严格地测算了机场战时破坏情况

      值得注意的是:到此阶段美国仍没有将低可探测性(隐身)作为一项重要指标,原因在于美国空军对于该项技术仍持有保留态度,该技术也确实处于发展阶段。现在,下一代机还处于想法阶段。各厂商的概念图也五花八门,其中,1980年代开始崛起的的鸭式机占据了很大一部分,另外无平尾,前掠翼也在考虑范围之内。 

       但是仅仅半年后,在1983年,空军对十二家厂商下达了增加低RCS的要求,显然,洛克希德公司和诺斯罗普公司的秘密项目深蓝验证机和F117,B2的顺利开展给予军方很大的信心。不过,此时却没有洛克希德的份,当时洛克希德公司的方案是近乎战略轰炸机的“空中炮舰”,难道是美国空军不满意?显然不是。

       对于ATF压倒对手“拉明”系列的突防战机,低可探测性成为重要指标并不奇怪,战机空战其实一直遵行“隐身”原则,美国研究表明:多一半的飞行员是在没有看见对手的情况下被击落的。越南战争中,由于当时雷达系统不良,更无空中预警,而米格飞机小巧的体积难以肉眼发现,加之越空军采用在地面引导下贴地飞行接近爬升绕敌方后侧攻击脱离,造成美国战机一定的损失。 

       过去的“隐身”在于飞机的体积涂装,飞行员的经验和良好指挥,以及合理良好的战术,美国空军决定利用技术来加强这一点。奇特的是,此次邀请参加的厂商里没有隐身方面最有实力的洛克希德,原因可能在于洛克希德在隐身方面有着丰富的经验,F117正在快马加鞭阶段,空军不愿意让洛克希德技术过早曝光。但是洛克希德公司参加是迟早的事,大家心里清楚,低可探测性指标加入项目中,而在此方面最有实力的厂商却不在,空军实在是骗鬼玩罢了。大部分厂商可能知道自己不过是陪太子读书。美国空军很快敲定7家实力雄厚的企业做为ATF项目的CDI阶段(书面设计指标项目)厂商,把洛克希德拉了进来,把其他实力弱的踢了出去(真不要脸:-) ),并给予入选7家公司平均200万美元的研究费用----此时只是概念设计阶段,200万是够的。

         ATF计划并不是一开始将低可探测性纳入具体项目中,在不断深入研究中,超级巡航与低可探测性的矛盾也出现了,一架高速飞行的飞机,雷达波在它表面累计率会大大增加,(当然,虽然这会大大破坏隐身性,但是对于发现距离和跟踪依然好于传统飞机。-------日后的相控阵雷达具有刷新率和分辨率及探测角度的完美特性,对于隐身机的表面雷达波累计率强于传统雷达,对于发现隐身机具有相对的优势,被吹为神物------原理是雷达波在隐身机表面还未消散,下一雷达波又到来,累积在机体表面造成隐身效果下降,但实际上相控阵雷达仍不能完全有效对抗隐身机,发现效果远不如发射特定波段的特种雷达。而即使是中长波雷达难以精确跟踪隐身机。探测隐身机仍需要多重主动与被动探测体制的良好配合,这在成本效费比以及指挥等方面还远达不到完美。现阶段的方向是相控阵长波雷达,但是体积与功率要求还远远难以满足战机要求。) 

       美国空军认为:超级巡航对于突破敌方空中防线和提升拦截效率有意义,坚持保留。对于此,厂方都无异议,但是国防委员会和国防部长办公室也有不同要求,有经济上的,也有政治上的。美国空军不得不拿出大量的数据和政治游说进行说服,国防办公室认为:推比10一级发动机虽然提升更高推力,但是沉重的组件----比如机身内大功率供电组等会增加重量,会抵消部分的推力优势,而且耗油率也相对F15,F15却有大的增加-----下一代机上的F119F135发动机日后也确实如此同时,高G超音速机动意味着结构的加强,这意味着重量的上升,从而抵消部分机动的好处。如果减少超级巡航这一指标,该机就可在配件与结构重量上至少减少数百磅的重量,发动机要求也不用太高,成本可大大降低,同时低可探测性依然可以造成优良的突防性能。对此,美国空军自然有自己的说法:首先此时F117没有问世,低可探测性依然没有在实战中表现出它的真正能力,苏联的电子探测能力的发展在铁幕后扑朔迷离。

       美国空军的考虑不过是财大气粗的老美一贯的思路:如果这一指标保留了而低可探测性非常有效的话,那不过是多花点钱罢了,但是如果该指标去掉而苏联发展了更先进的探测系统和战斗机导致ATF低可探测性能严重衰减时(仅仅是最坏的推测,直到现在乃至未来20--30年,系统对抗探测隐身战机依然不能说技术和成本上的完美,美国下一代机的思路仍是隐身机,中国也一样,不过是减少对长波的反射特性。)那对穿透打击乃至整个空军的打击将是灾难性的,更别说超巡作为单独指标还有很多优势的。这种财大气粗的思路在海军探索航母的初期也体现过,比如说舰岛和侧部弹射器,前者很有效,几乎革命性的东西;后者完全没有必要,又贵又占地方,全甲板攻击理论完全可以满足最大限度收放飞机的需要------后来拆除了。这很令世人羡慕。 

       美国国防办公室和空军对于约翰.博伊德成功劝说将F15设计时最大速度从2.8-3马赫降下来到2.5马赫,从而保证了重量减少和机动性能提高记忆犹新。但是空军依然对速度念念不忘, 超巡的概念不对最大速度有要求,只要开加力最大速度在2.5马赫左右就差不多了,但是要求不开加力最大平飞速度的1.5马赫。空军认为:对于飞机的构型设计,完全可以在满足该指标的情况下,减少超音速阻力,突出亚音速和跨音速升阻比,平衡翼载荷。达到性能的良好。

       美国空军认为:ATF计划中超级巡航对于速度和机动能力的平衡都是米格25,F104之类不可比及的,而不开加力的超级巡航不会有航程下降的缺陷,经过计算,反而可能有增加的趋势,这对进攻来说令人颇为心动----但另一方面却困扰着ATF和它的后辈,耗油率的增加以及隐身机修形意味着更大的内油容积,仅仅从这一点上说,加之内载武器和越来越多的设备,F22和它的日后对手都是大家伙,F35也重的不轻。除了进攻与作战半径,劝说国防办公室(代表多军种的综合)最大的理由是战斗机超级巡航能力不仅仅是确保穿透打击能力,更在于红色帝国苏联那庞大恐惧的飞机数量,拦截效率最大的指标依然是速度----超巡带来的。            空军号称ATF能够在超级巡航中高G机动拦截敌人,虽然增加了重量和成本,亚音速性能虽然有一些损失,但是依然了得。快速赶到战区拦截多个目标,这种高效率能够抵御苏联战机数量的优势。无疑,不论什么军种和官老爷,虽然对超巡突破敌方防线也许有很多疑问,但是对空军将敌人战机快速扫除出自己的天空都是赞同的,劝说国防办公室没有花太多的精力。
 四、F22猛禽篇:两个漫不经心的混蛋和一群失败者 

        所以我们可以看到,所谓超级巡航与低可探测性并存并不是美国一直号称的:隐身高速突破对方防线击落敌机,然后高速迅速脱离,这种战术如何无敌。而是F22在探索期各种性能指标的综合,美国人不是一下子就成为思想的先知,而是不断发展中的取舍,以及对未来作战的忧患考虑。这两个指标在具备先进探测手段的国家面前加起来不是1+1>2的结果,在许多情况下连1+1=2都达不到。除非用多种战术来弥补。相应的,中国和俄罗斯也一定发现了这种困惑,但是他们将飞机设计依然置于这两种指标之下,原因很简单:对抗F22,低可探测性不能完全保证成功,如果将超级巡航与低可探测性分开来分,它们都有优势,同美国一样,谁也不能完全预测未来的趋势,如果要对抗F22,T50与歼20至少要保证相似的飞行性能。(以下要说到)同时,F22超巡的优点在T50和中国下一代战机考虑中也存在,超级巡航能大大提高拦截时间和空间的效率,对战区转换效率也大有好处。

        超级巡航不仅仅是防御的,也是进攻战略上的。          中国空军和国防科研有部分人员研究认为:超级巡航不是中国下一代战机所必须具备的,这一点符合中国及周边拦截环境,但是这一点没有从整体考虑到中国战略的变化。          传统的近海海空防御理论强调200-300公里的防御,进入这一区域的敌方将受到中方优势火力杀伤区联合火力绞杀,但是随着时代发展早已无法在巡航导弹,远程轰炸机,防区外攻击武器等面前立足,积极防御理论提出:中国在第一岛链必须能够占据压倒性优势,在第二岛链范围与对手抗衡,在最远第三岛链的能够打击威胁对手,歼20的超巡构型快速赶往境外战区和大体积正是这种思路的体现。如果美国当初考虑的不仅仅是突破纵深防空网,也有阿拉斯加地区的快速拦截考虑,F22的意图,歼20也一样体现。如果要保证国土安全,就只能将力量推移至海岸线外至少700-1000公里,扫除一切空中威胁,歼20与东风21反舰导弹中程导弹正是这种思想的产物。而对于俄国T50来说,由于经济下滑,俄国战机数量因为经济问题已经达到危险的稀少地步,下一代战机也不可能在数量上达到第三代水准,部署在广大的国土,T50面对的是比F22研制时在阿拉斯加,远东与欧洲更严重的数量失衡,可能更注重用超巡来弥补战机数量的不足。T50对超巡和速度的重视可能还在中美之上。          对于中国来说,超巡指标就这么保留下来了。          言归正传。          洛克希德公司当时正在捣鼓他的F117,优势在于综合隐身方面有着深远的探索,他们的CDI报告提出的ATF计划几乎是F117的机动版。它大量采用了F117的外形隐身技术。而诺斯罗普公司,则大量利用了B2的成果,设计了无平尾的CDI方案(YF23前身)。         在以上方案中,波音和麦道公司的方案是最下功夫的,波音雇佣了洛克希德公司的工程师,他们的CDI报告采用下颔进气,对于外形和机动的综合很好,后来的与XF35竞争的XF32项目可以说是此时CDI项目的修订单发版。麦道公司也很不错,但是结果公布反而两家大公司排名并不突出,这让他们愤愤不平。            在这些项目中,有一个很个性的通用动力小号版B2方案,无平尾。从理论上说最符合隐身效果,但是该方案毫无经验,完全是自己初步探索。仅一点上说,经过风洞试验,由于设计不良,经过机身的涡流对符合隐身的双外倾平尾会造成严重的干扰,如果采用内倾的双垂尾没有空间,而无垂尾技术直到今天也不能彻底运用在高机动战机上(世界都在研究无垂尾技术,中国也一样,只是现在仍不成熟,只有印度在1990年代把它放在MCAC项目上大吹,现在的MCAC更像日本心神),于是只好采用侧部隐身不良的大面积单垂尾,机动也很差,但是在美国空军评估中居然排名在中游,反而比波音和麦道更接近工程阶段的方案更优秀,充分说明此时美国军方只看技术前景的态度。        值得注意的是:在所有的第二阶段CDI方案中,没有鸭式的踪迹,按照美国的宣传:鸭式机不利于隐身,在前方前鸭翼有明显凸起,在翻转时造成雷达波不规则散射。这也是事实,所以舆论就附和认为:鸭式机就是不隐身的代表。但是真实是什么呢?没有多少人进行实际探索。 

       其实这是一种误解,在第二阶段CDI方案各厂商提出的计划,是出于综合时间与平衡的考虑。鸭式机隐身困难并非不能解决。美国各厂商的想法都是一样的,鸭式机的隐身,机动与配平的平衡是需要精力和财力来解决的,鸭翼的低RCS需要与主机体进行大量的运算和妥协。在1970年代,美国已经试验了高机动鸭式无人机,在1983年开始试飞高机动X系列非常规布局高机动战机------1983年,正是ATF项目大转型快要结束第二阶段CDI阶段的时候。美国军方其实很保守,他可以拿出一堆钱让大家搞奇形怪状的项目,但是在采购中总是中意符合指标的,风险最小的,厂家有实力的(大家都一样)。

       从美国的技术储备来说:鸭式机没有什么太大困难,在1970年代捣鼓完三代机后,在1980年代美国可能是对鸭式探索最深入的国家(没有之一),甚至援助了Jas39项目,如果装备自己的空军不过是需要解决一些问题。但对各个公司来说:美国空军没有运用任何鸭式机的经验,美国空军和国防部对于气动外形一直比较保守,(从二战一直到21世纪都是如此)------不过美国人能够在细节方面做的很棒,他的飞机往往外形不另类,但是包含大量成熟的新技术新材料以及空气动力的思路,从二战p51野马的先进层流翼到朝鲜战争中F86的人机工程,操控与瞄准具设计,F16的电传控制,F18哥特边条等一贯如此。

       美国空军更看重飞机的航程,载荷比,比较好的机动性,能对于敌方地域的纵深穿透和打击。在美国空军高层面前,有强力发动机和材料面前,新奇的机形没有太大意义。这一点也在箭形无平尾F16XLF15E竞争攻击机项目时体现,尽管前者拥有良好的机动性能和远超越一般F16挂载性能,对各个速度的升阻比有很大提高,成本令人满意,属于未来的技术。但是空军更钟情于保守的F15E,因为后者属于重型机,机动不错,航程远,挂载性能更好,对于后勤维护更有经验,改装成本小,发展潜力大。仅在指标上更好-----因为它是重型机,F16如何变化也没有什么优势,美国空军就放弃了箭形无平尾F16XL这一先进技术的装备。
              各厂商没有解决前鸭翼问题的打算,他们与美国军方的想法一样,大推力发动机,良好的机翼载荷与纵向推力矢量系统依然可以保证超级巡航,隐身与机动性,以及大迎角控制能力平衡在一个良好的标准。 

       鸭式布局的优点在于前鸭翼涡能够产生3-4倍的升力,以及大迎角飞行的扭矩控制能力。不过对于美国军方来说,这没有什么明显的吸引力。他们认为推力矢量系统可以提供比常规布局更大的纵向推力扭矩----这意味着大迎角飞行控制能力强劲,同时强劲的发动机能达到指标,美国人认为这些足够了。鸭式机虽然有许多优点,但是对于航程,内油,以及挂载武器支点的平衡对比常规布局没有什么优势。另外新奇的机型在喜欢堆积技术的美国人身上往往是成本大户。而以上指标,正是那些美国空军高层最重视的东西。

       对于F22,美国军方的想法并不复杂,它的前进基地已经部署到了全球,对苏东集团有着包围优势,F22要能够穿透敌方防空弱区,纵深突破,依靠隐身和电子系统优势以及压倒三代机的优势,F22后来的布局完全可以实现这一点。          鸭式前翼如果解决隐身需要下大工夫,同时对于各种空域速度的配平与涡升力不好解决,平衡这些指标复杂--------请参考《另类猛禽》,既然有了推力矢量和高推力发动机,美国厂商都觉的还不如没有前翼。与其下大工夫拿炫目但前景还未知的布局打动一贯冷血保守的军方官老爷------这没有任何胜算,还不如拿现有的技术展示自己的能力。所以第二阶段的CDI项目几乎全部变成了清一色的相对保险布局。这一点很有先见之明:在后来的发展中,美国空军要求YF22,YF23强力集中力量解决主要几个性能,达到指标。而在对主要指标没有明显影响的却在技术上和成本时间上的造成拖延的设计则去掉了事-----连原F22设计的各120度三块相控阵雷达和先进轻型机关炮都是如此。如果鸭式机进入工程竞争阶段,天知道那些官老爷会有多少耐心-----YF23并非完全由于机动能力不佳,同时由于工程阶段的进度控制表现有一些不如YF22,这意味着进入工程阶段会用更多的时间和金钱。 不过后来YF22技术冻结后,F22又加了一大堆战术要求和设备,美国人很喜欢将事情简单化,但是追逐技术的喜好又让他们将无数的先进技术和标准或者细致加入这个简单事物中,正如他们的好莱乌电影,电影整体构架很简单,但是细节都很精致,技术很炫目。         最喜剧的是第二阶段CDI方案结束,不出所料,洛克希德公司与诺斯罗普公司名列前茅,空军宣布两者进入下一阶段设计,其他公司由自由组合与美国政府组织的形式快速加入到两个公司团队中。洛克希德公司的方案几乎是F117与F15的综合,承担了主要设计,波音公司和通用动力参与进来承担了对洛克希德公司方案的修改与辅助设计,结果两家公司生气地发现,洛克希德公司的方案远达不到宣传的超巡和机动效果,甚至被尖刻地说:根本飞不起来。诺斯罗普公司也好不到哪去。相比之下,其他失败的公司的方案起码还认真进行了研究,飞行性能还接近宣传的数据。
        洛克希德公司后来承认:他们没有太认真参与,只是在此阶段利用F117的研究来展示一架未来战机技术范畴的标准,至于可行性根本没有进行太多探索。他们的F117经验和该项目的技术前景让空军一直很偏爱。诺斯罗普公司也差不多。 

       这后果无疑是对那些下大工夫的公司的嘲笑,但是美国空军的选择并不是没有道理,两个公司都有设计战斗机与隐身轰炸机的经验,如果造下一代战机,那他们无疑是最可靠的。至于那些非常规鸭式或者前掠翼方案,美国空军的高官们没有什么印象,只要能达到指标,就是一块飞行的砖头或者搓板插上翅膀那样的简单布局(某种意义上洛克希德公司的CDI方案就是),美国军方也能接受。对于那些新奇的非常规玩意,厂商可以研究,但是如果作为正式项目需要漫长的探索和时间金钱的拖延,那些自负的将军和技术上白痴的议员一定会暴走。

       后机身隐形:在1984年,所有的CDI项目对于后机身布局的隐身没有太高的要求,同现在的中俄歼20T50大同小异,美国空军研究认为:机体面对的主要为前部与侧部的探测,而后部本身面对的探测强度就很小,同时探测距离由于雷达波探测方向与飞行方向同向而大大减少,探测追踪并不稳定。ATF只要适当对后部修型,利用高速度高机动就可以躲避威胁,如果要求全向隐身在成本,重量以及飞控气动上会增加负担。而隐身轰炸机不可能达到战机速度与机动完美结合来摆脱本来就弱化的后向跟踪,所以隐轰需要重视全向隐身,而ATF并不需要。 

       但是国防办公室认为,ATF必须掩护新隐身轰炸机(B2)突破苏联纵深,要以B2的要求来规范ATF,必须也要具备全向隐身能力,国防办公室认为,既然需要在敌方纵深与高机动能力三代机作战,必然会面对四面八方探测信号的威胁。ATF掩护新隐身轰炸机(B2)需要尽量在雷达与隐轰红外隐身上尽量保持一致,以免暴露B2编队。这无疑是针对苏联防空网的。

       美国国防办公室的经验主要来自越南战争,战斗轰炸机与掩护战斗机,电战机编队在前,而猎杀敌方战机的小队在后,这主要是依照的是当时指挥探测水平的低下。但是从战术上说,美国空军的研究表明,战斗机掩护轰炸机的战术从来就不是成功的,从二战就表明,战斗机需要的是扫除敌方空域,伴随轰炸机会严重约束空战效率。当然掩护依然是需要的,所以美国空军开始的想法与中俄没有什么太大的不同。 在国防办公室的一再要求下,ATF加强了后部隐身的控制。  经过漫长的设计修改,YF22与YF23诞生了。YF22经过洛克希德公司牵头,波音和通用动力进行大量的修改,其中最标准的蝶形翼------美国人称钻石型翼,就是通用动力的成果。为了YF22,仅公布的材料就表明:仅仅初期洛克希德马丁,波音,通用动力,NASA,以及军方研究机构近十个中大型风洞就开展了共2万4千小时的研究修形,取得大量数据,先进战机确实是国力的产物。           F22初期阶段不是一群天才的产物,反而更像是各个研究机构与军种,官僚之间讨价还价;官僚主义与技术下的妥协下的混合要求;两个大能混蛋的漫不经心与一群努力但又无奈的失败者讨残羹剩饭的故事----当然看似漫不经心,每一步都经过大量的分析和计算。F22在争论中产生,在冒险中保守,直到今天也是如此(歼20也是如此)。但是值得注意的是,美国空军看似漫不经心,其实对下一代飞机进行大量的研究,开创了很多新的科学化标准,洛克希德公司和诺斯罗普公司的胜利看似无耻,其实空军心里有数。下一代飞机的确是该两家公司最合适,前两阶段军方看似欺骗式的钓鱼竞争也提高了各公司的技术台阶,为下一阶段参加到两大团队奠定了坚实的基础。YF22和YF23一开始是粗糙的概念,在不断修形和修改标准中成为王者。美国人的粗放,其实满是创新和精明以及细致。
 五、沈飞雪號篇(上)        在1980年代末,中国已开始了隐身机研究,对于技术,加工材料来说都是没有能力的,但是不妨碍我们的初步研究和实现梦想。 

       中国的思路在于:常规布局在现有的能力是无法与F22对抗的。对于境外进攻性积极防御战略下一代战机必须是重型远航程的低可探测机。

       中国的四代应具备:1.隐身性能作战 2 超声速巡航性能,这些好理解,其中前文也提到了一部分,3 高机动能力和敏捷性作战需求。 

       在2007年体制内总结性的一篇论文这么说:“自从具有高机动性的全向攻击导弹出现之后,现代空战的形势发生了巨大变化。如AIM-9L,这种导弹具有"指向目标即发射"的先进性能,即使是对机动性很好的战斗机也构成极大威胁。全向攻击导弹将战斗机战术重点从以前的"占位机动性"转到了快速的"先敌瞄准-发射机动性"上。另外,当性能相当的战斗机群空战时,任何一方都来不及在有限的时间内在中距以外取得决定性战果,即使具有较大的空中优势,也不能保证现代远距和中距导弹就能充分有效。在这种空战形势之下,战斗机的"瞬时机动性"比"持续过载机动性"更为重要。(本人随便提一下:某种意义上说,歼10对Su27.,台风对SU30MKI的对抗结果正是该思路的体现)通过采用带矢量喷口的大推力发动机和应用飞机-发动机一体化设计,第四代战斗机拥有了超凡的机动能力和敏捷性。”这与国际研究不谋而合,美国就认为:随着导弹的发展,角度战术将越来越占据大的优势。

         4 . 综合化航电系统作战  ,5 可靠性和维修性作战。 

        601与611所,以及支撑他们的一大堆研究机构与厂商,在1990年代开始了艰难的道路。这需要无数从黑发人熬到白发人的心血。

       北方的四代是真实的吗?  是的。但是它没有走上前台。
        在几年前网上疯传一篇关于到沈飞参观调研的文章,这可能是外界得知中国4代存在的第一手信息。其中关于四代是这样说的: 

      “第二日下午我们与601所气动室、总体室、隐身室、无人机室、远景飞行器室等6个研究室的主任设计师进行了座谈,收益颇丰。 讨论的焦点主要集中在四代机的设计和后续发展考虑上,601四代机项目“雪鸮”采用三翼面的鸭式布局,视野宽阔,较三代机歼十一B低可探测性(隐身性能)更好,雷达波散射面RCS<0.3, 还具有超音速巡航和过失速机动等能力,携带有先进的任务系统, 能同时攻击多个目标, 由于四代机的研制使用成本高昂, 设计还必须考虑基于价格因素的后勤保障系统。

       为何601所的四代机选用带鸭翼的三翼面布局?以及有何优势进行了激烈讨论,隐身对于四代机是一个必须考虑的因素,机身机翼在同一平面内隐身性能最佳,但601所验证结果是鸭翼前向小偏角对隐身性能的影响是可以接受的,因为飞机隐身需要考虑的因素有总体、航电、材料、雷达、发动机尾喷管等多种因素,美国四代机的七个选型中没有一个是鸭翼布局,甚至有美国军方的官员嘲讽说“鸭翼最好安装在敌人的飞机上”,这一论断是美国整个国家战略和作战模式决定。美国作战强调进攻性,要在全球之内保持其优势,进攻的策略要求更多地强调隐形,超视距攻击,作战采用编队方式进攻,为了隐身的需要只在空中进行有限几次雷达开机,远距锁定敌方就进行攻击,然后发动攻击的战斗机撤出,由紧跟的后续机队瞄准敌方攻击,这样敌机当受到第一次攻击时进行规避动作,将自身完全暴露在随后编队的飞机雷达面前,这种完整的作战体系主要以中远距进攻为主。而俄罗斯则倾向于防御的态势,这样可以通过别的手段来进行探测,如地面的雷达系统,或空中的预警网络来发现这个隐身飞机,这样隐身飞机一旦靠近或被发现后,隐身就没有用了,作战优势就要依靠高机动性来打。 这就说明隐身飞机对一般传统意义上雷达针对的频段来看,作用还是比较大的。然而现在的战争在初期已经脱离了平台对平台对抗的模式,而是整个体系的对抗,这样如果有比较完整的互相弥补的传感器系统,不仅仅是雷达系统来看的话,发现、定位甚至是攻击隐形飞机也是很有可能的。隐身飞机正前方的雷达反射面积比较小,可以达到0.01平米以下,但从俯视、斜视就不是这么小,将来的侦查和探测手段可以不完全从正前方,不过目前应该说隐身飞机还是很难对付的。 

       研发新战斗机的一个核心问题是取决于国家以及军队的战略,还要根据国力并与国家的利益相适应,这样才考虑配套什么样的空军装备,采用何种作战体系,最后601飞机研究所才能根据自身的条件制定其发展战略。采用鸭式三翼面布局也是基于我国目前的国情和研究水平进行的折衷考虑,因为我国还无法像美国一样去领导世界的航空技术发展,也不同于它全球打击的进攻性战略,我军的作战策略是“攻防兼备”,所以不能盲目跟从美国的军事发展,鸭翼与主翼进行恰当的配置后,对主翼能产生有力的干扰,形成附加的涡升力,尤其进行机动动作时优点更加突出,鸭式驱动的布局总体上是很好的布局,尤其是配以电传飞控系统就更能发挥它的优势,另外鸭式气动布局和矢量发动机配合的更好。我国的军事战略伙伴是俄罗斯,我航空工业基本上依靠俄的技术发展起来,美国的材料、电子信息技术特别是微电子、制导、隐身等拥有优势,而俄罗斯在空气动力学和发动机上有它的优势,所以选择这种布局也有利于在高新技术上与俄开展合作。目前隐身技术已经研究了多年,但至今没有发展一个型号来验证这些技术,关键技术的成熟度很低是目前我们发展型号的瓶颈。美军已经退役的F117战机集合了美国开发的各项隐身技术,其四代机F22也是作为它各种先进技术的一个综合平台,由于费效比问题,后又开发了“高低搭配”的F-35,所以如果考虑飞机装备部队的经济性则应该研制落实现有技术的产品。有美国研究机构研究证明:在大离轴角发射和头盔瞄准条件下机动性的意义不大。不过这是基于作战体系完备和进攻的情况下,而战斗后期体系遭到破坏或防御时,近距格斗能力则变得十分重要。

       我国是一个幅员辽阔的国家,国土防御的任务重大,依靠购买发展先进的飞机是不可能的,首先是国外尤其美国对我们限制很严,另外财政上花费很多,而且还会损害我国航空科研力量的发展。尽管我国经济和科技创新能力不是世界第一流的,自己的研发形成自己的自主知识产权,这样我们才可能研发出真正先进的战机,这也是我国国防能独立自主的唯一出路。但是决不能否定引进,如果完全是闭门造车则水平会更差,与国外的差距就越大,也就说不能完全依靠引进来扼杀自身的创新能力,我们作为后发型工业化国家,我航空高科技行业需要的众多关键技术世界上许多国家已经突破或成熟了,所以要通过技术合作与市场化来吸收和引进先进的技术和经验,借此来培养我国航空工业自己的研发创新力量。”  该文章是由兄弟工程单位人员编写的,当然其中的观点有一些可能并不符合中国空军实际研究的情况,有些需要我们商榷和讨论的地方,比如说美国的战术是一波攻击后脱离的远距离战法过于书面化,实际空战要复杂多变的多。但我们不必纠缠于此。 

        601所项目始终没有公开,所有的细节保密,但是三翼面是他们的初期研究方向。沈飞显然在1990年代受到了俄国的影响。在1990年代,俄国先后公开了三翼面的SU35,SU37与SU30MKI,SU47。严格意义上说,SU35,SU37与SU30MKI的同Su33一样,前鸭翼提供了涡升力----但是由于不符合鸭式机主翼与前翼布局,脱体涡耦合作用很小,一般认为是为了弥补无源相控阵雷达的沉重重量。对于下一代战机,沈飞是有着自己的考虑的:三翼面战机对比常规布局和鸭式布局都有好处。对于常规布局来说,没有强力发动机很难达到F22的指标。鸭式布局前鸭翼涡对于发动机与大迎角飞行控制都有好处,但是近距和远距耦合鸭式布局对于配平和涡升力平衡不好解决,难以兼备各空域速度与机动的理想效果。

        沈飞中意的三翼面飞机在飞行中可以在前鸭翼和平尾同时动作更好地兼顾于涡升力与配平的平衡,还可以让主翼与平尾面积缩小。同时具备理论上更加完美的超机动特性。当然,越美丽的花园越需要清除杂草。   六、沈飞雪號篇(下) 

       相比成飞的想法,沈飞的野心也很大,但是他们并不是盲目的,沈飞的意图有其精明的一面,4代机项目是一个浩大冒险的工程,很难说以后国家和军队会怎么想,他们一定会是谨慎的。沈飞无疑想拉俄罗斯成为技术上的平等伙伴。

       不过沈飞也肯定意识到:三翼面战机具有理论上更完美的性能,但实际前景不太乐观:

       1 三翼面对于RCS的增加处理要比常规布局和鸭式布局更复杂。         2 三翼面布局灵敏性依靠更加复杂的电控系统。            3 三翼面布局理论上是依靠涡流和配平达到完美的性能,但是在实际研发中,由于比常规布局增加了一对前翼及其翻转控制系统,这就必然对重量产生影响,虽然可以精心设计小面积主翼来弥补,但是对于阻力和推重比都是负面的,而且前翼和翻转机构的存在相比单纯的常规布局和鸭式布局更进一步恶化了内部空间。         俄国空军对这些问题早心里有数,实际最后也没有完全采用三翼面,俄罗斯T50的全动边条很大程度上是对前翼和边条的折中,保留了一些涡流升力作用同时弱化了配平作用。由于全动边条造成的涡流在机身上干扰太多,造成配平能力不佳。T50仍利用机动襟翼和平尾,推力矢量来作为纵向扭矩控制面。         据公开消息,沈飞对三翼面也顾虑重重,存在几个改进的方案,主要利用类似由F18开始发展的边条涡流作为主要方向。

       其中可以举一个网上公开的方案消息,不证实对错,仅供参考: 

     “601的某预研的大型四代(5代)多用途、隐身、常规布局,预研进度也很深入的了,只是还不到出原型机的阶段,由于既没样机也没原型机,所以仅从风洞缩比模型简单讲一下。

        601的某预研大5的先进机翼边条的边条前段有一个小的正偏角,先进机翼边条的边条中段有锥扭转,先进机翼边条的边条后段无正偏角无锥扭转         1、先进机翼边条的边条前段有一个小的正偏角:            优点:          在小攻角时,既可产生的脱体涡,为主翼提供涡升力。在大攻角时,既可产生的强脱体涡在主翼上表面诱导吸力且抑制主翼前部的气流分离。         缺点:         a)该边条涡在主翼后半部的上表面可诱导上洗,使主翼的前缘襟翼的主涡在机翼的后半部升起,使主翼后半部上表面的诱导吸力下降,导致主翼后半部的涡升力降低。         b)该边条涡诱导的上洗使三角翼的主涡在机翼的后半部升起,且该边条涡和三角翼的主涡在垂尾的前部破裂,诱发垂尾抖振,降低垂尾的方向安定性,对垂尾蒙皮有破坏作用。         2、先进机翼边条的边条中段有锥扭转:         锥扭转使得边条中段的锐前缘向下扭转,机翼边条的边条中段的锥扭转使该段的脱体涡减弱。        边条中段的锐前缘向下扭转,减小了大迎角下的滚转力矩,抑制三角翼的主涡在机翼的后半部升起,保持主翼后半部的涡升力,推迟三角翼前缘涡的不对称破裂从而达到抑制机翼摇滚现象发生。         3、先进机翼边条的边条后段无正偏角无锥扭转:         先进机翼边条的边条涡被该机翼边条的中段锥扭转分成了独立的前段边条涡和后段边条涡。         由于机翼边条的前段有正偏角,机翼边条的后段无正偏角,因此前段边条涡的涡强度大于后段边条涡的涡强度。         前段边条涡和后段边条涡这两个同步旋转的涡在各自的范围内以螺旋形式运动,在机翼的后半部与三角翼前缘涡合并在一起形成一个更大的涡。涡合并增加了最后形成的合并涡的轴向动量,合并涡的能量扩散到更大的范围且合并涡的破裂位置得到更大的延迟,在垂尾之后才发生涡核的破裂,不会冲击垂尾翼面而引起严重振动。         目前可知601的某预研的大型四代(5代)是陆基系空军型的大型战斗轰炸机,但其设计初始就为上航妈预留了设计裕量,且具有容纳大型飞弹的内弹仓。         计算模拟分析,601的某预研的大型四代(5代)具有优秀的超大迎角过失速机动能力的潜质。”
        沈飞在4代机上研究耗费了大量的心血,同成飞一样,都是在外形上满足低可探测标准,气动界面上不断挖掘潜力弥补常规布局的不足,在意识到三翼面布局不能让空军满意后,沈飞在先进边条战斗机上寄予更大的希望。 

       不管如何,沈飞也是值得尊敬的。在与611的竞争中,沈飞的三翼面与先进边条的两个想法无疑会给军方留下不错的印象,据称沈飞提出了大量的论断,阐明了鸭翼战机对于隐身处理的复杂(三翼面更复杂),涡流和配平的矛盾,阐明三翼面的好处。不过可能在军方看来:沈飞方案做的很细,研究力度大,但是都并没有绝对把握,与俄国结成伙伴关系一起研究的意图也令雪號项目存在政治上的变数。

       相比之下,611的升力体边条鸭的布局风险也很大,但是611在研制鸭式布局中进行近乎30多年的探索,并在工程上把它变为现实。成飞在研究歼10项目中的突破难关的一往无前的气质让人印象深刻,歼10是一个跨越,而新4代更需要一个跨越,歼10和FC1的成功大大加强了成飞的自信,据称成飞在竞争中立下军令状。这种自信一定成为压倒沈飞的最后一根稻草。 

        在公开的文章中,设计总师李天遗憾地称沈飞4代在各方面达到甚至超越了军方标准。依然失败了。

        几年前,“雪號”在军方竞争中失败,停留在纸面上,但是沈飞的努力还在继续,“雪號”,这只北国冰原之鹰真的输了吗?时间可以检验一切。也许威龙和雪號的小弟弟都能够笑到最后。  

        (关于老毛子的三翼面题外话:印度的Su30MKI是第一种矢量推力系统战机,同时也是三翼面飞机,但在相对于Su27上气动已经弱化的双座苏27UB上增加了鸭翼控制与配平重量,以及无源相控阵雷达重量,推力矢量喷管死重。重量大大增加,亚音速盘旋性能改进不大。另外,Su30MKI的前翼固然增加涡升力,但是SU30的主翼与前翼布置不符合鸭式机布置,不属于强烈耦合布局,不能拉出强有力的脱离涡耦合,难以大幅提高涡升力---只能部分改善增重的影响,许多人据此认为Su30MKI Su33,su35,su34包括T50都是假三翼面,可以说有道理。加上双座,死重,爬升力反而下降,推力矢量对爬升的有益作用很小,对瞬间角度影响大。

       尽管由于Su30MKI增加了鸭翼和推矢造成的设计敏捷性能,但是由于机体设计早已固定,原有的跨音速与超音速性能特点仍在,滚转能力一直是SU27系列的弱势,推力矢量喷管和前翼只是部分改善了纵向与横向机头指向性和敏捷度,跨音速与超音速阻力反而增加,爬升性能改进不理想,反而有下降的趋势,而滚转性能和瞬间指向能力难以发挥。 

       从机动角度上说,Su30MKI在SU27UB双座上改进是个严重错误,对比Su30MKK综合气动有部分上升,但对比Su27的综合气动反而有所下降,俄国从不想装备Su30MKI,单座新SU35BM就是明证,中国也从不想把SU30作为超机动全能机,而立足于利用复合材料和电子化减重,增加机体强度,增加推力来提高综合气动能力---单座歼11B,某种意义上与老毛不谋而合。

       Su30MKI到现在也不能说技术稳定,但是印度决非傻瓜,Su30MKI加强了信息搜索与指挥交联能力,推矢对大迎角性能有所提升,双座的负担分配满足他们的需要:对于从下向上进入中国西藏高原与克什米尔高原来说,双座战机飞行员可以减少对复杂地形的负担,同时沉重的无源相控阵雷达可以加强对复杂地形的分辨率,在高原采用的更多是掠袭战术。而中国的SU30MKK主要针对东面的糟糕形式,属于快速达到威慑力。在青藏高原上,中国战机面对的是稀薄的空气,对于起飞时重量和推比有更高的要求,不可能采用SU30MKI的形式,同时,由于高原地形居高临下,中国中远程雷达探测系统具有天然的优势,印度战机一起飞即可跟踪探测,足以承担Su27,J8-2,歼10的引导指挥任务。近年来,中印双方都开始加大对边境的战备投入,2008年台海缓和后,中国在此开始投入的资源和兵力远大于印度,印度近年的高调增兵很大部分出于对此的忧虑,只不过中国一直习惯只做不说罢了。印度占领中国藏南一部分,中国同样占领了印度克什米尔高原一部分,藏南处于平原,土地肥沃,人口较多,但是在攻守与探测的军事意义上,难以比之后者。 

       三翼面搞不好,沈飞下一代三翼面战机也容易发生一样的悲剧,不过由于上舰需要,歼15采用与SU33一样的基本设计。

        Su30MKI在对F15C,以及台风的对抗中表现表明了Su30MKI的优势性能依然在SU27一直良好的亚音速盘旋,在2008红旗演习盲目利用推力矢量比垂直机动性,被F15C“钻出脑浆”。在对抗台风时也曾吹的天花乱坠,但是英国空军的总结是:“台风的敏捷性远在Su30MKI之上,但是Su30MKI的稳盘和亚音速能力很强,在对抗中,台风总是先敌取得攻击机会,但如果对抗继续进行,Su30MKI会有越来越多的机会。”同样,中国空军歼10在对抗su27也发现,歼10总是能够利用跨音速与超音速优势,敏捷性,瞬盘和滚转优势先“击落”Su27,形式不利时可以利用不亚于后者的爬升能力结合更强的敏捷滚转能力脱离,重新占据良好攻击位置。只要不在对抗中跟着对方节奏走,将速度盲目降下来玩稳定盘旋,胜利者基本都是歼10.当然,到歼11A时,对手拥有了同歼10一样的良好雷达电子设备感知能力,就可以用多种战术“磨”到胜利---只要机动不差到太大。以色列空军幻影5比幻影3机动差一些,但是航程远,结果拥有交战的选择主动权,反而最后是胜者。相比之下,体积巨大的SU27像二战日本的零战机;小体积,推比相对小的歼10战术倒像德国的Fw190战机,利用瞬盘或滚转优势---但是这个“零战”有巨大的多用途,挂载,航程优势,也实在让中国空军爱不释手。 

       英国空军对SU30MKI的推力矢量和无源相控阵雷达很感兴趣,但只限于印象深刻,它们并没有为Su30MKI取得什么彻底优势。同理,美国空军人员也认为,Su30MKI与F22相比,仅仅是推力矢量和相控阵雷达“看上去相似”而已,如果想取得一架下一代战机,那就不能只在三代机体上用花哨的东西修修补补。印度,马来西亚等国SU30MKI倒并非完全是受了俄国忽悠,而是他们想用双座型来达到加强指挥,空中优势,对地能力都能优秀,想用推矢和三翼面补足双座型的气动不足罢了,不过该思路并不适合中俄,中俄有大量的战机各分其职,攻击的攻击,空战的空战,表面上炫目且昂贵的万金油就算了)

 
七、 歼20威龙:鸭翼的天堂与地狱上。 

       在第三代战机中,无论是F18为代表的大边条,还是Jas39为先驱的鸭式飞机,它们都以涡流增升为任务,最大升力系数为1.6左右,中国的威龙与雪號,都是以突破这个指标为目标。追求升力的最大化。他们都瞄准了鸭翼,但是要做到这一点,必须服从整体隐身,超巡的要求。

       在第二代战机中,追求超音速特性使主翼设计,机身面积率等等使飞机设计服从于超音速升阻比特性,三角翼和细长机身是该代战机的特性,但是较高的翼载荷,亚音速与跨音速升阻比不良---不仅亚音速性能不佳,航程也上,以及大后掠机翼过于稳定,落后的操控使战机如同笨拙之鸭。 

       美国人开始发展的第三代战机,主要着眼点在于亚音速与跨音速升阻比提升,而弱化一直追求的超音速性能。

       一架战机,在接近音速时,阻力会越来越大,但是在超越音障后,反而会有越来越小的趋势,尽管如此,在超巡问世之前,战机开加力超音速是极其耗油的,不可能保持太长时间,尽管已经有了超巡,根据研究和计算,亚音速和超越音速阶段的升阻比主要决定了战机的航程,直到今天依然如此。 

       美国人放宽了亚音速与跨音速升阻比,采用中等后掠角和中等展弦比大面积低翼载荷主翼,同时利用早期技术放宽纵向静稳定度,同时采用机翼变弯与机翼弯扭技术,配合强力推比8一级发动机发展出F15,后来用大边条脱体涡技术发展出内秀先进的F18。而苏联的苏27,米格29基本思路与F16一样,属于窄边条技术配合优良气动思路,属于F18之前的思路。

      (题外话1:SU27,米格29还利用双发之间的“隧道”产生升力体配合涡流---直到T50依然是此思路,但是凡事都有另一面,由于双发间距过大产生了过大阻力,同时,当时苏联设计理念及工业能力,对于机体的设计控制---造成了SU27,米格29的亚音速盘旋性能强悍,而垂直能力和部分敏捷能力对比F15,F16不足,Su27米格29超音速性能对比F15,F16不佳-----直到1.6马赫后重新有优势。这归结于苏联对设计的取舍,减重与控制能力造成SU27与米格29的设计特点,苏联经过研究,用SU27与米格29占位分割美欧航空轰炸编队,迫使对手护航机投入亚音速空战脱离轰炸编队,米格25与米格31,苏15超音速中距拦截对手中远程轰炸机,但是这一想法看来似乎不太适应现代空战,多种机编队会造成指挥的混乱,苏联拦截行动经常出现干掉自己人甚至民用机的事例) 

        F15像米格15,属于能量优势,Su27反而倒像F86了。朝鲜战场,F86从不跟米格15比爬升,而是不断盘旋在中低空,等待后者们俯冲下来交战。)

       而随着飞控技术与控制手段的发展,非常规布局有了前进的支持,欧洲与中国走另一条路线,用鸭翼配合大后掠小展弦比的主翼(三角翼)的鸭布局,配合进一步放宽静稳定,利用相对较弱的发动机同样也能达到相同甚至更好的效果。 

       第三代不论什么布局,它们的思路都是突出亚音速与跨音速升阻比,弱化超音速升阻比,直接的后果就是增大了航程,稳定盘旋性能与亚音速性能的急剧提升。

       中国设计人员意识到:第四代机要求具有第三代甚至更好的亚音速性能,以及远超越三代的超音速性能,无论稳定盘旋性能,还是爬升,滚转。并且要求具有更良好的瞬间机动能力,理论上说,鸭翼具有这种特性,虽然它的鸭翼在大迎角飞行时候才能达到增升最大化,但是具有更好的超机动特性。 

       同时,由于导弹技术的发展,稳定盘旋与能量冲击战术越来越多占据小部分,瞬盘旋与能量滚转能力将越来越占据重要方面,而鸭式具有这方面的潜力。

       何谓超机动世界有无数的争论,但是在第四代机,中国和美国,俄国的理念其实是基本一致的:大迎角下良好的操控能力与指向能力,代表就是大迎角过失速,低头能力和瞬间滚转能力。在越来越重要的角度战术来说,这种战术的意义比能量占位更重要。“眼镜蛇”等过失速能力在某种意义上说,是纵向能力,表明了战机纵向的控制力,可说是大迎角能力的良好兀余度的体现。但是在于瞬间角度变换中,“眼镜蛇”等过失速能力并不符合能量的迅速转换和飞机态势瞬间变化,是不符合未来空战的。(看了几天书就敢大言不惭的无数“专家”简单地比较推比,爬升,速度就得出了战机结论。比如:五年前,当歼10解密时,某人不知从哪里得到的数据,说歼10的最大爬升力比F16少10米,无畏地发表“那是三层楼的距离。我们怎么追的上!”然后把军工骂的一无是处。如此神论无敌。其实即使假设纸面数据歼10的最大爬升力比F16少10米,可是在实际空战中,双方的油量,挂载稍有不同,空气密度,大气条件不同,双方爬升都会发生大的变化,领先者还不知道是哪个?实际上,现代空战早已经成为爬升,俯冲,盘旋,滚转的组合动作。重要的不仅仅是这些单纯数据的比较,而是动作组合的效果与时机,在数据基本持平情况下,转化能量与角度的瞬间敏捷性一样重要。) 

       简单地说,在不考虑到战机的推力矢量,大迎角飞行的低头控制能力,除过主翼的扭弯面,主要依靠的是副翼的作用。在常规布局情况下,大迎角低头能力主要是依靠平尾翻转产生升力从后部将飞机“抬”起来(平尾和襟翼翻转不破坏隐身,嗯?)将前部“压”下去,问题在于,大迎角飞行飞机本来就是严重依靠升力的,几乎达到饱和状态,而常规布局飞机平尾靠产生升力的作用已经很小,靠平尾产生升力将前部“压”下去就比较困难。当然,这不影响爬升,低头可以通过减少推力的组合动作来弥补,但是敏捷度很难理想。

       美国F22的解决办法是用向量推力系统将后部“抬”起来,由向量推力系统与平尾提供主要的纵向扭矩,就可以提供远比3代机优良的大迎角低头能力和敏捷度。 

       不过现有技术下,不管是F22,F23,歼20,雪號,T50。他们的机体设计必须为向量推力系统失灵后提供安全和相似的可操作性------只有印度在1990年代曾经鼓吹完全靠推力矢量,去掉平尾与垂尾,真是无知者无畏------这就要求纵向扭矩设计必须留出兀余度,F22在设计时就考虑到了无推力矢量的情况,那大平尾显然为此准备,它准备在向量推力系统失灵后提供升力弥补这一点,大面积平尾提供巨大的力矩,同时保持敏捷的滚转性能,以至于深深地“切”入主翼后缘。而T50也是如此,不过它的平尾面积小一些。

       成飞611所研究人员认为:鸭式布局的前翼可以在大迎角飞行时在飞机重心前翻转直接产生负升力,直接将前部“压”下去,无疑具备更好的大迎角低头性能还有敏捷性,相比常规布局可以用更剧烈和敏捷的动作转化机动,加之差动鸭翼,可以具备更理想的滚转性能。在实际测试中,无论是中国演习中的歼10对比SU27,还是在印度韩国新加坡等国竞争中,台风,阵风对比F16,F18,F15都表现了不亚于后者的迎角性能以及更好地滚转与低头控制,瞬盘的敏捷性。理论上说,鸭式具有更强的纵向超机动发展能力,横向能力鸭翼差动也非常可观,如果配合推力矢量,并能将机体强度与纵稳,与飞控最大限度地提升。那大迎角爬升中的低头控制,滚转的组合敏捷能力绝对是强于F22之类常规布局,属于恐怖级别的。
       但如前所述:鸭式布局的气动缺陷在于:飞机飞行中如果鸭翼离主翼接近(近耦),离重心近,扭矩能力太弱,配平能力不好。如果鸭翼离主翼远(远耦),扭矩能力很强,但是弱化了前鸭翼和主翼的涡流增升效果。结果造成了亚音速与超音速机动的矛盾。而在四代机上,它恰恰强调二者的平衡。这对于超音速和亚音速机动都要求甚高的F22标准四代机来说,真是一锅杯具------参考本人《另类猛禽》一文。 

       沈飞601所进行了大量研究,在理论上,沈飞三翼面可以完美地克服这些困难,三翼面不但可以利用涡流增升,在配平与涡升力上都可以达到平衡,还完全可以用前鸭翼翻转产生向下力矩来“压”,后平尾与推力矢量产生升力“抬”达到更完美的大迎角低头能力。当然,无论是控制,电传,还是气动计算,机体结构,Rcs减少,这都太复杂了;尤其在超音速飞行时飞机焦点平移,前后两个主要控制面的协调和计算简直是一场噩梦。

       俄罗斯1990年代的三翼面战机主要是用来增升,就是其中最噱头的SU30MKI,它的要点也是增强升力和稳定盘旋性能,但随之而来的是较之SU27垂直机动性的恶化,而瞬间角度战术也有弱化的趋势。俄国的新Su35放弃鸭翼,T50更是利用小面积全动边条达到增升效果,由于在脱体涡直接在边条上连续,不能产生配平作用。"(鸭翼也是机翼,鸭翼靠产生升力来产生控制力矩,但机翼产生升力的前提是气流的连续性。流经边条上表面的气流要到机尾才能和流经对应的下表面的气流汇合,破坏气流连续性的因素太多了,所以T50可动边条无法充当配平用的鸭翼,也和前缘襟翼改变机翼弯度的机制有本质的不同。"---晨枫) 

       无论如何,雪號没有走下图纸。某种意义上说,也是鸭翼惹的祸。而让设计服从整体隐身,更是一场噩梦。

       如果你让自己的飞机上天堂,就给它安一对鸭翼吧,如果你想让自己的飞机下地狱,也给它安一对鸭翼吧。    八、歼20威龙:鸭翼的天堂与地狱下。 

       鸭式充满诱惑,却难以移植到隐身的四代机上。

       首先,传统鸭布局一般都将近距耦合作为增升手段,某种意义上说,台风的短直固定气动面假远距耦合与歼10的大面积鸭翼中距耦合都是近距耦合的变化,它们追求在各个速度都具有良好的性能,-------参考本人《另类猛禽》一文。鸭式布局的优点在于前鸭翼涡能够产生相对更大的升力,以及大迎角飞行的扭矩控制能力,差动灵敏性强等。当然,它也有一些缺陷。         假设将一架三代鸭式战机直接改装成一架隐形机,它很难服从4代隐身与超巡高G机动机的要求。         1首先,鸭翼的翻转会影响前向RCS,当然这不是什么没法解决的问题,由于战机对于不同速度性能的需要,前缘襟翼等机翼弯扭技术必不可少,F22前缘襟翼的弯扭如何处理?那么歼20 的前翼处理原理大体相同,他们都有反射雷达信号的特性,前缘襟翼的弯扭接近米波雷达频率,也是难解决的问题。而鸭翼翻转,不过是增加一个难点,但是问题主要不在这里。而是整体。         2隐身需要机体,机翼,副翼上尽量一体,机翼,副翼平行布置。然而对于鸭式机来说,这一点很难达到,鸭式机前翼空间位置需要高于主翼,无论是歼10,台风,阵风,还是鹰狮和LAVI,这样产生的脱体涡才能对主翼产生强烈的耦合作用。这样,仅仅从位置上说,高于主翼的鸭翼从整体上突兀起一块,从整体上破坏了隐身效果-----由于高度差,雷达波在鸭翼与主翼之间可能会造成反复反射,雪上加霜,如果平行布置,在隐身阶段固定鸭翼控制翻转,运用复合材料,遮挡金属转动轴,可以在整体上达到满足低RCS的标准。但是根据上世纪80-90年代的研究,如果平行布置,那鸭翼的增升意义又何在?!           3 同时,鸭翼固然可以通过前缘与主翼角度一致来控制雷达波反射方向,但是,鸭翼一般采用前缘后比主翼后掠角更大,这样才能拉出有力的脱体涡,难以保持隐身的角度一致。         还没有完,一般来说,近距耦合战机的优势在于鸭翼与主翼的脱体涡耦合作用来增加最大升力系数,但是必然对机体设计形成约束, 而世界研究表明:在鸭翼脱体涡下,只有大后掠的小展弦比机翼能拉出强有力的脱体涡与之耦合,(本人无耻照抄宋老的《一种小展弦比飞机布局》的论文,一般后掠角在55度左右,展弦比为2.5左右。)世界现有鸭式机机翼都相似,清一色三角翼并不是抄来抄去,而是气动试验与计算的结果。而早在1950年代就发现,这种主翼不能完全满足各个速度整个范围内的迎角升力。同时,小展弦比,大后掠角大面积三角翼机翼具有良好的超音速特性,对亚音速和跨音速性能有一定影响,但是机翼弯扭机制,以及低翼载荷都比传统三角翼都有提升。不过下一代战机,正是追求各速度完美特性以及大迎角升力,大迎角控制与低头能力,仅仅如此是不够的。         5第四,不管是近距还是远距耦合,都难以达到配平与涡升力的平衡完美特性,前边已说到。        正是由于这么多不利因素,鸭翼在美国人ATF项目眼里简直是十恶不赦,在第二轮CDI程序就被众多厂商放弃:有鸭翼不如去掉。        鸭翼,见鬼去吧!美国人一定骂道。       “鸭翼的优势是在敌人身上的。”         题外话1:美国ATF在1980年代公布的多种图形都是鸭翼,在1980年代末,ATF已经基本技术冻结,但厂方和军方对外公布的图形几乎清一色的鸭布局,让世人以为这就是未来的4代。直到1989年YF22与YF23才让世人大吃一惊。现在,许多人宣称美国人的“忽悠”是由于鸭翼不隐身的特点,而用其故意欺骗世人。但是,鸭翼的隐身并非不能解决,美国只不过用最成熟的厂商和思路来研制4代机。这些鸭式想象图的目的在于将外界的目光引到“新潮”的鸭布局,而将隐身修形下的综合气动布局,雷达波反射特性,进气道处理等隐藏起来         题外话2:无鸭翼也有烦恼:印度的LCA最近传出又一次“跳票”的消息,据称要2014年服役。中国与印度很好地诠释了梦想成为世界航空强国的两个道路,脚踏实地与好高骛远。但LCA毕竟代表了印度的努力。上世纪印度在德国飞机大师库克.谭克的引领下设计出了笨拙的风神战机,而印巴战争F86与蚊纳轻型战机让印度印象良好,在1980年代开始设计轻型战机,幻影战机给了印度很大的启发。但是LCA的设计很有意思,无平尾的小展弦比主翼放大了面积,固然能加强亚音速盘旋性能,但是为了兼顾超音速,展弦比却又是已知战机最小的,但是,无平尾布局却有固有的扭矩能力不足的缺陷,配平能力低下,导致超音速性能难以良好的发挥,用于拦截占位倒还可以(幻影战机的通病)。
 LCA的展弦比过小,常有国内杂志称“展弦比过小阻力越大”,其实这只是指亚音速时,小展弦比超音速阻力反而下降,不过亚音速升阻比决定航程-----F15,Su27都是如此,四代机也难以脱离这一趋势,LCA的体积空间本来就过小,这样更影响了航程,“保卫机场围墙战机。”恐怕LCA比米格29更厉害的多。当年LCA贪大求全,要求在一架小战机中达到2马赫最大速度,还要超巡!指标改了又改,航程绝对难受。美国不喜欢鸭翼的原因之一,就是三代鸭布局的后掠角在55度左右,展弦比为2.5左右的主翼----这样鸭翼才能拉出强有力的脱体涡,相比F15,F16,F18,航程的潜力就有一些弱点,当然这点可以用鸭翼与主翼耦合脱体涡来弥补。 

       不过 LCA的设计指标还是不错,作为要地防空战机还是合格的。

       鸭式不是康庄大道,但更不是万恶之源。它只是一种解决问题的方法,一种取舍后的结果,在它优势的背后,你必须在它别的地方流下血汗。在四代机面前,更需要艰巨的努力。成飞选择鸭式,不在于选择超机动,而是各指标平衡的综合考虑。 

       成飞意识到,如果要造一架鸭布局四代机,把理论发展成现实需要近乎疯狂的工作,这种工作有四个国家在做,前景却一片迷茫。但是,成飞开始了20年的脚步。

       美国,俄罗斯,瑞典,中国。 

       俄国人在米格1.44时代,它虽然外形与歼20相似,但是仍属于三代近距耦合布局,隐身处理不好,虽然有远超越Su27的潜力,放弃了,仅仅从气动上说,米格1.44几乎对歼20没有任何影响。瑞典Jas隐身项目只是停留在研究阶段,近期争取向韩国转移技术以便重生,它与米格1.44相似,采用近耦技术与大后掠角小展弦比主翼,鸭翼位置高于主翼,但是进行了大量的隐身修形,这工作也是相当巨大的;但是仍属于隐身版的三代气动技术,远达不到F22的标准。(F35也达不到,按平可夫的神论,是否也应该算3.88代机?这个大湿居然自己搞了一套神奇的分类。)技术雄厚的美国人接近变成现实但是又放弃了。只有中国让它变成了现实,注定成为今后航空史中的传说。

       鸭翼,鸭翼!鸭翼!!无数次在风洞中试验,无数次的计算,无数次的探讨,无数次的争论。方案逐渐明晰,决心开始形成。歼20,“威龙”开始出现了轮廓。 

       最近美英一些杂志又给歼20找了个爹,米格1.44----很显然,他们早把米格1.44忘了,最近才想起来,其实米格1.44的设计理念与歼20风马牛不相及,它们相似在于双发鸭式重型机,外倾双垂尾与腹璞,一看确实像。但是人们天性喜欢关注事物表面的相似之处,却忽略了表面下本质的东西,米格1.44严格意义上说依然是一架近距耦合机,只进行一定的隐身处理,无论鸭翼的位置,后掠主翼的处理依然是三代鸭翼机的特征,从严格意义上说,米格1.44与歼10同一技术范畴,属于世界潮流的三代鸭式探索,只不过由于是重形机,技术难度要大的多。歼20所谓山寨米格1.44不过是又一次扯淡,西方有些媒体一开始根据歼20的垂尾就郑重其实地找个F117做爹。真正西方的飞机研究单位却很少发言,只有一堆费舍尔,平可夫,马鼎盛之流所谓“专家”“评论员”发表奇谈怪论,原因很简单,真正飞机工程师哪有闲功夫为某些利益集团做喷子,除非自己的飞机需要推销。 

    

 九、歼20威龙---兔子的奋斗(一)

       首先要确定4代机的标准。在外界的所谓:超巡,超机动,隐身标准等4S标准。 

       设计隐形战机需要首先做到外形隐身和气动隐身的一致。一般认为:在一架飞机上,外形隐身占据了90%范围,而隐身涂料则占据10%,至于等离子隐身?鬼知道它什么时候才能实用化。

       对于隐身高机动战机,设计时前半球必须对机头,座舱,以及机翼前缘的后掠角,进气道加以约束。侧面则要求机身刨面形状,尾翼布局尽可能地融合在机身中,进气道唇口内折或者外翻。同时,还要具有良好的超音速,跨音速,与亚音速升阻性能。对于成飞来说,自1970年代开始的鸭布局投入了大量的心血,传统的鸭式设计与上述很多要求相矛盾。这可能也是美国没有采用鸭布局的主要原因。但是放弃鸭式么?
        但是,美国并非不知道关于鸭翼的好处,在美国1997年5月NASA和波音联合研制的X36鸭式布局验证机首飞,该机采用升力体鸭式布局,隐身技术及其与飞行敏捷性的配合是其技术验证重点之一;美国验证了JSF(后来的F35)鸭式隐身方案,结果还是令人鼓舞,所谓鸭翼不隐身是无稽之谈。但是美国人更注重JSF的联合作战能力,常规布局具有很大的通用性和改进性,联合三军(空军,海军,陆战队)要求JSF具有强大战斗轰炸能力,短距起飞能力,甚至垂直起降性能(F35B),非常规布局很难达到三军要求的平衡,JSF并不对机动和速度有F22要求那么变态,更注重战轰与联合作战能力,常规布局有更大的通用性,所以依然采用常规布局。美国空军选取F35,正是由于F22大量激进成熟设计作为保障,无论风险还是成本都更成熟。当然由于各兵种的多重需求与不断拔高的要求,F35现在道路依然艰难。不过这是后话。 

    鸭翼隐身的处理

       从理论上说,鸭式布局的隐身不利在于前向信号,而常规布局则的副翼则有主翼遮挡(当然对于后向探测是不利的),但是,即使常规布局,它的气动控制面处理也非想象的容易,隐身约束工作非常艰难,可看到F22的气动控制面,它们同样对于长波雷达信号非常敏感。每一个控制面的翻折需要大量的隐身处理,在隐身巡航阶段必须对其的运动有一定的约束。鸭式布局是在前向增加了一个需解决大的难点,而少了一个后向大的难点。         鸭翼减少RCS方法,其实并不复杂。本人只是集中一下思路。         一 在鸭翼的前缘与后展及尺寸方面服从战机的整体隐身约束,约束雷达波的反射角度,经过反复论证,选择能在雷达波试验中达到最小的优化。         二 在超级巡航以及隐身阶段对鸭翼翻折予以固定,形成约束,包括几乎所有的控制面,-----F22采用的是一样的方法,当然在交战时,就不必受此约束。         三 用复合材料,同时在鸭翼表面涂孵吸波涂料。         四 由于鸭翼的转动轴等设备金属材料具有强烈的反射特性,最好予以遮挡。         五 在空间上,鸭翼最好与主翼一个空间平面。         六 对于缝隙,最好采用多重手段填补-----F22同样采用的是一样的方法。         中国对于鸭翼翻转力矩以及隐身进行大量的研究,还形成了系统完整的数学公式,(看到过,仅网上就有公开的论文,但这里不多赘述,你懂的。)经过大量的数学计算与实际分析,鸭翼的RCS固然有影响,但是通过优化,能够将影响至最小值,同时采用上述三.四.五.六手段,依然能够满足整体的隐身需要。         在1990年代,中国就经过大量的论文与实际测试,证明鸭翼固然对隐身有影响,但依然可以满足整体4代战机的需要,比歼20更难处理的采用加特莱进气道和三翼面的雪號号称可以将RCS降低至0.3平米以下。      十、歼20威龙---兔子的奋斗(二)         在1998年,成飞的歼10上天,无数在场的人眼泪纵横。也有无数人拼命将歼10比作以色列狮式飞机的儿子,批驳中国研究人员山寨。他们从外形就简单认定这一点。         却不知,从外形尺寸上看,歼10大面积鸭翼和方形可调进气道,中距耦合布局,鸥式修形三角翼与小一号的狮式的原型固定托皮进气道,重叠式近距耦合与后掠式三角翼。仅仅从气动上说,歼10与狮LAVI完全就是两种飞机,他们的涡流控制几乎天壤之别,区别就像米格25F15,阵风与台风一样风马牛不相及。(许多人认为:外形相似就是山寨,孰不知,仅仅重心的变化就需要研究人员大量的工作,当年以色列研发出幼狮战机,无数人相信他们偷了一个瑞士工程师出卖的数量卡车的法国图纸山寨,这个骗局一直维持到了21世纪,其实是法国等西方国家不惹怒阿拉伯世界编造的谎言,真正法国暗中手把手教以国研制战机,以国如果只靠山寨图纸来造飞机,那15年也无法造出------而幼狮只用了不到5年。以国制造LAVI,更需要美国的支持,LAVI本身远没有成熟。以国对鸭式做了大量研究,发现了一些理论。中国更是在1960年代开始了鸭布局的研究,在1980年代有了更成熟的思路,但是1970-1990年代谁也比不上美国对鸭式的潜心探索,只不过美国一直不吭声罢了。)          中国设计人员没时间理会这些聒噪,他们还有更远大的工作要做。这需要无数人默默的耕耘,他们的坚毅,他们心中的勇气和创新,在短短十多年后开花结果,让世界目瞪口呆。          追赶必须冒险,成飞铁了心要用非常规布局打造一种王牌4代机。他们将眼光放在脱体涡身上。          1960-1970年代,科学家认识到了脱体涡流型,分别在1970年代—1980年代运用在战机上,分别是边条翼与鸭翼布局,从1950年代末,抬布局到歼9到歼10,中国进行了大量的研究。         整体布局         中国无论成飞,还是沈飞都没有放弃鸭翼增升的优点,同时想利用大迎角时鸭翼的扭矩和差动优势。早在1990年代初,中国根据大量实验,一架有鸭翼的战机依然可以做到RCS服从4代机的标准并保持良好的机动性,但是最为四代机这还不够。而美国和瑞典当时也在做这样的事情,到了21世纪初,韩国也想在KFX做这样的事(不过现在几乎已经放弃了,即使不计算1950年代“抬”布局的研究,中国对鸭式布局也有近40年的艰难摸索,韩国想靠瑞典一步登天很难)。         关键是如何做。         亚跨音速与超音速阻力是传统的设计矛盾,成飞必须设计一种鸭式机体来解决这一问题,同时具有良好过失速能力与大迎角低头能力,并在隐身布局上对外形形成约束。         听起来很简单?扯淡!         第三代战机的最大升力系数不超过1.6,第四代需要更大的升力系数。         成飞一开始考虑的是中等展弦比中等后掠角的主翼来满足亚跨音速与超音速阻力特性,具有整个迎角范围的升力特性,同时,如果放宽纵向静稳定度,使飞机有更大适应能力,能够更好地满足亚跨音速与超音速阻力特性。         F22似乎采用了这一做法,不过F22的展弦比在2.36,机翼前缘后掠角为42度,某种意义上属于小展弦比与中等后掠角结合,在YF22时,这两个指标分别为2.2与48度,YF23的展弦比更小,为2.01,综合气动阻力更小,具有超越F22优良的跨音速与超音速速度性能,据称,YF23在测试中不加推力即达到了超巡1.5马赫,而YF22则需要加推后才能进入超巡状态,不过YF23对于整体亚音速却提升空间很小。相比F22,YF23更针对速度和隐身的“袭杀”战术,F22更像传统战机,“袭杀”战术比F23弱势一些,同时具有良好的传统空战性能。YF23固然激进,但是就有了战术前景的不确定性,美国空军也对此不太感冒。         F22的小展弦比与近中等后掠角机翼为了进一步加强亚音速性能,采用了通用动力修形的钻石翼,某种意义上是低载荷的大面积三角翼的变种。(-----到最后的T50与歼20其实也采用这种思路,不过歼20的主翼可以设计放小,因为有前翼和边条增升,从而弥补动力可能存在的不足。 )         (在1990年代,F22绝对是炫目的,现在不科幻主要是我们习惯了)          中国在1980年代末对于鸭式重型机的探索,双三角翼与中距耦合的探索,比I.44的近耦与大面积三角翼布局更激进,尽管歼10选择了相对可靠的保守布局,但前期摸索为后期爆发打下坚实的基础。              但是中等展弦比与中等后掠角机翼与鸭式传统布局不符(在鸭翼脱体涡下,只有大后掠的小展弦比机翼能拉出强有力的脱体涡与之耦合,一般后掠角在55度左右,展弦比为2.5左右。)这一点真是让人头疼,中等展弦比中等后掠角的机翼不能产生强烈的前缘脱体涡。那鸭式战机也就失去了增升的意义。         但是经过了大量的风洞试验后,成飞人员发现,中等展弦比与中等后掠角机翼同样也能造成类似的耦合效果,增升效果与传统机翼相当。这一点令人欣喜。成飞的判断是:中等展弦比与中等后掠角机翼----指标应分别在3和45度角范围,和鸭翼之间,耦合作用的涡流相互干扰并不占据主体,鸭翼对机翼的下洗才是重点。不过,对于当时还看不到F119标准一级发动机的前景下,仅有如此是远远不够的。         超音速机动需要配平扭矩调整,这就要求歼20也采用一种远距耦合布局(请参看《另类猛禽》一文)。        不过成飞看到了边条的前景。         第三代战机,从F16,米格29,苏27开始利用窄边条增升,到F18的大哥特边条增升。第三代战机利用边条和中等展弦比与中等后掠角机翼配合产生涡流增升,而第三代鸭式战机更是取得更大的增升效果,同时利用前翼差动取得横向优势。中国在1970-1980的年代,也对这两种布局进行了大量的摸索。         那么,能否把鸭翼,边条和中等展弦比与中等后掠角机翼整合到一架战机上去?既然歼20要采用远距耦合,这会造成增升的效果严重下降,如果用近距耦合,依然可以满足对中等展弦比与中等后掠角机翼的增升作用,但是配平能力下降严重。         成飞经过研究,如果将边条,鸭翼与中等展弦比与中等后掠角机翼结合起来,不但可以得到分别使用两者增升的效果,还可以得到更高的升力系数,宋总在论文中称:“这说明在鸭翼,前边条和机翼之间存在某种有力的耦合作用。”言语虽然平淡无奇,但是包含了多少喜悦和汗水!         不仅如此,由于边条的存在,鸭翼远离飞机重心,可以得到更好的扭矩效果,配平能力更强,完全可以满足大迎角飞行的强力控制与超音速性能,这对四代机是相当重要的。         但是,成飞的思维还更远,他们把目光转向了现在一个大热的词汇:升力体。          1957年,美国航空航天局(NASA)艾姆斯研究中心艾格尔斯和阿伦两位科学家从事弹道导弹再入问题研究时偶然发现了升力体概念,试验中,艾格尔斯注意到钝头锥形体耗散再入能量的速度要比尖头锥体快。更重要的是,他观察到锥形体上表面的平坦部分在穿过地球大气时可以产生升力,井增加气动稳定性。这一发现意味着,至少从理论上讲,可以造出一种无翼飞行器——它可以飞到太空,能承受再入时的气动加热,也能像普通飞机一样在空气中滑翔并有控着陆——升力体式飞行器方案由此诞生了。(网上就能查到)        老式的飞机看上去就像两块板子插在一个圆筒上,比如米格15,米格21等。 先进飞机都采用了这项技术,比如苏-27,F—16等。翼身融合技术可以极大的减小阻力(效果最明显的是干扰阻力减小)。 

       但是鸭式布局甚少采用了升力体布局,世界各国都不是傻瓜,升力体要求从整体保持一个升力结构,然而鸭式布局的鸭翼一般采用空间位置高于主翼的设计,产生的涡流才能形成有力的耦合,这样从整体上破坏了升力体构型。如果按照三代战机鸭翼布局,不但达不到升力体布局,而且达不到前面说到最优化的隐身处理效果。

       不过对于在1980-1990年代默默钻研的中国飞机设计人员来说,无数次的风洞设计表明:采用升力体布局鸭翼增升效果有所破坏,但是对于整体的升力效果却依然比采用传统高位置鸭翼三代战机的升力效果要大。美国1980年代初就证实了这一点,在X36战机模型上更达到这一标准。它可以满足升力与隐身的要求,但是老美干到了,却不等于有国家有能力这么做         成飞却想更复杂一步,边条翼升力体鸭式布局-----我们可以看到许多外国人的评论,好坏都有--充斥着大量的无知和猜测以及自以为是。但是甚少有国家飞机设计人员敢对气动布局说三道四,因为那些人都明白歼20的布局意味着什么。          此外,如果想将亚跨及超音速升阻比都提升达到各速度的良好性能范畴,提升静稳定度是一个绝妙的办法。         根据宋总的论文,第三代先进战机的纵向不稳定度在平均3%气动弦长量级,而他们的下一代鸭却要达到10%量级,这绝对是一个大胆的思路。放宽纵向不稳定度,会有非常可观的升阻气动收益-----无论各个音速范围,真是一下解决了所有问题。但是难度绝对艰巨,拿宋总论文的原话说:"进一步放宽纵向静稳定度,不仅可以改善亚跨声速升阻特性,还可以改善超声速升阻特性,更可以改善升降升力特性和低速最大升力特性,可谓一石三鸟。但是,纵向静不稳定度的增大,会增加大迎角低头控制负担和飞控系统的复杂程度,故应适可而止。”         同时,正如前所说:“一般认为鸭式布局在爬升中,鸭翼与主翼脱体涡耦合作用达到最大,但是产生的涡流带来了负作用,使非线性的抬头扭矩也达到最大---难以控制,因此一般认为鸭式战机有着巨大的爬升潜力,但世界各国对爬升能力予以飞控限制,难以超越常规布局。”如果尽量放大纵向不稳定度,加强纵向气动适应范围,那就能将爬升性能达到甚至真正超越常规布局的效果!         美国F22的放宽静稳定度在于美国领先世界气动布局摸索和电控制设计。而中国从1950年代抬布局就开始了大量的非常规布局气动探索,这些摸索固然冒进,但是奠定了以后的基础。问题在于1:气动布局缺乏大量的数学模型作为支持,2:电控方面很弱,难以为布局服务,但是起步很早:在1970年代末就开始了歼6电控研究---属于与日本同一脚步,基础研究比较扎实,只是苦于当时电子与工程水平的落后。         在1980年代,中国接触了大量的电传控制理论与实物,并在k8变稳机,歼8-2act电控机进行了一系列的研究。歼10的大面积鸭翼与中距耦合的变态布局探索给了成飞潜心探索的重要机会,当瓶颈被突破时,所爆发出的能量会让世界瞠目。         成飞的飞控设计人员太累了! 

  十一 、兔子的奋斗(三)

       菱形机头         不仅仅如此,还有一个复杂的地方。菱形机头的影响。         在第四代战斗机,开始采用了菱形机头,机头刨面采用了楔形或扁状的尖锐侧缘,在隐身上,它具有较小的投影面积,同时还可将雷达波引导在固定侧面。F22,歼20,T50互相山寨对方?扯淡!         在气动方面,菱形机头可以“切”开气流,产生脱体涡,这种构型在三代鸭式机甚少出现,阵风战机的机头有一定的斜切。原因在于,前鸭翼脱体涡的控制具有主要的线性----数学意义上是可控制性,当然也有非线性---不可控方面,即使如此,三代机的鸭布局也是要经过大量运算的。         菱形机头的脱体涡,主要是以一种固定位置的稳定,简单的说,它不是控制面,没有翻折带来的涡流控制变化,相对于各种姿态速度都是固定的。(注意这个相对于)对于飞行来说,它可以大大增加偏航稳定性,尤其是垂尾在大迎角飞行时,偏航稳定性的控制效率下降----对于F22就很典型,但是机头涡依然会产生不可预期的升力作用,非线性的升力在飞机前部会产生不可预期的“抬”作用,即非线性的抬头力矩。同时,机头涡也会干扰前翼涡的效率,产生相互干扰,影响增升效果。         没有金刚钻,谁敢揽瓷器活?如果想避免矛盾,那就去掉菱形机头吧,但是从机头开始就对隐身让步,让人怎么接受?这也是鸭式机四代艰难的原因之一。         歼20的机头刨面与位置经过大量运算,将影响降低到了最小,仅仅此一项,成飞与沈飞的需要多少运算和努力,我们不得而知。歼20的头部与F22同样服从了反射雷达波至有限方向的特性。T50也是如此。         接下来则进气道选择。         进气道        在1980年代,中国为歼10选择了下部进气道,在2003年,FC1选择了两侧进气道。         下部进气道的好处在于:体积及重量相对较小。在1990年代,歼10的成功应使成飞开始时偏向于下腹进气。成飞的考虑应是:下腹S形进气道,并在进气道中加入吸波导流板。歼10的进气道内部有一个大的偏转角,虽然不是为隐身准备,但是无疑对于新四代进气处理有很好的经验和工程借鉴作用。        歼10进气道有大的弯曲,但决不是为隐身准备的,机身有许多缝隙开孔,不值的对进气道有什么隐身处理,当然如果像F15沉默鹰改进,还是可以的,但是体积不太理想。         不过下部进气道挤占了下部宝贵的内武器舱空间,同时,置于进气道下方的起落架支撑强度相对不太理想----对于当年竞争上航母来的F17(后来的F18)以及F16说如此,歼10上舰最后没有被军方接受,倒非因为单发,世界单发舰载优秀战机数不胜数。于进气道下方的起落架支撑强度是一个很大原因。         新四代是重型机,无论空间与起落架支撑强度运用下腹进气都不太理想。         运用两侧进气是一个好的选择,当然隐身机还可有机身上部进气道的选择,不过,下腹进气道布置在战机大迎角爬升时有一定的效率影响,而机身上部进气道在战机大迎角爬升更是灾难,因为机身挡住了进气道,所以到目前,机身上部进气道只有对机动不甚怎么要求的型号上采用,现在无人机使用的较多。至于头部进气,还是不用说了。         两侧进气对比下腹进气的优势在于1 隐身不太挤占下部的空间,2 对于爬升相对无甚影响,3 能适应更广范围的机场跑道标准---因为下腹进气容易吸进沙石。但是缺点在于:1 重量体积相对大,阻力相对大,2 在横向运动时,左右进气道因吸气效率不对等,需要对发动机提供控制干涉,否则很可能发生左右发喷力不对等,战机后半段发生横向扭矩事故。         对于鸭式机来说,前鸭翼涡流不能对进气道产生干涉作用---除了T50,用小边条来调节进气效率,老毛子毕竟有很大的气动功底,这样对进气道的布置重量也可适当简化。这样,鸭式四代的鸭翼必然必然在两侧进气道后方。         进气道内切。 DSI设计。内弹仓与接缝几乎看不见。         鸭翼的布置:         歼20的鸭翼属于远距耦合,为了配平与涡升的需要,依然采用歼10的思路,采用相对大面积的鸭翼,对于涡升力可以增加,同时在前部提供更大的力矩,不过必须考虑到材料受力,材料加工,响应控制与隐身的影响。         鸭翼的转动轴控制系统有强烈的金属特性,瑞典JAS与歼20都采用了用边条遮挡,不过对于前向涡流来说,对飞控造成进一步影响。         歼20的鸭翼前缘与主翼前缘同一方向,符合了隐身特性,但是鸭翼后缘却没有与主翼后缘保持同一方向,不太符合后向隐身的波束固定偏转方向。但是我们也要看到,对于后向隐身,本来就有前述的隐身处理的相对简便,因为后向本来就探测强度小等(参考3-4章)。         仅仅以歼20的鸭翼后缘方向来证明鸭翼隐身不好也不成立---且不说后向隐身的跟踪,歼20的鸭翼是气动与隐身,及空间的综合考虑。在YF22转变到F22上,我们同样可以看到这样的思路,F22为了亚音速性能,将主翼的后掠角减少,同时平尾的后掠角也减少---这有弱化超巡能力的趋势,同时F22在YF22上为了气动控制,对主翼进行了修改,在主翼后缘翼尖处增加了一个切角,同时在平尾后缘也增加了一个缺角,这样,也增加了后向雷达波反射角度的复杂性。不过可能经过计算,对于气动大有助益,同时隐身也没有大的影响,----这样无疑挠到军方痒处,超巡和隐身能力比YF23略有不足,但是符合指标,同时在气动上更符合形前线战斗机的标准,从技术与理念更可靠。歼20也同样是此思路。         歼20由于采用了升力体边条鸭布局,鸭翼与主翼边条处于一个水平面,从而进一步加大隐身的优势,在初期西方的隐身鸭方案中,采用的是传统上下近耦布局,对隐身影响依然不理想。近期方案也采用了这种思路。         不过,成飞的机翼和鸭翼在一个位置,却明显有一个夹角。这一点很令人迷惑。不管如何,这是大量计算的结果。        平直机翼为了增加横向稳定性,主翼通常上反---在客机上很常见,二战战机很多,在A10和su25亚音速强击机上也很典型        后掠翼本身具有自行恢复稳定性的特性,尤其是大后掠角会造成过于稳定而机动性下降,所以许多战机设下反角加以抵消。歼20也是如此。         歼20的主翼设计具有中等展弦比与中等后掠角特性小面积机翼,但是具有适当减少展弦比,以加强超音速特性,如此下反除上述原因外,还应具有涡流控制与整理的设计,不过主翼的下反幅度不大。而前鸭翼的水平位置与主翼边条平行布置,显然是隐身与升力体的考虑,但是前翼有一个上反,与主翼在平面上有一个明显的夹角。一般认为鸭翼上反是减少与主翼涡流增升的需要。有人认为:歼20的鸭翼,主翼,边条在大迎角阶段才能达到涡升最大化,而相互之间的耦合有一定的干扰性,歼20的前鸭翼在滑跑和爬升阶断上反以在涡流增升最大化阶段来减少机头涡对前鸭翼涡流,以及前鸭翼涡流对边条涡,主翼的干扰;而在巡航隐身阶段,鸭翼,主翼,边条增升效果小,鸭翼可以固定同边条,主翼处于一个平面位置来达到最佳隐身效果---F22一样在全隐身巡航阶段对控制面有相应的约束。本人对这种思路表示有一定道理,当然具体不知。不管如何,光听起来,歼20电传程序编写就是一场噩梦。威龙设计人员中最累的,无疑是成飞的电传控制编写人员。         老美的方案,唇口外翻,很漂亮的升力体布局,鸭翼与主翼一个空间高度,类歼10思路,中耦加大面积鸭翼,说互相抄是扯淡,技术总是不谋而合,条条大路通罗马,但罗马当然不会到处都是,关键是你有没有强健的体力和盘缠在迷途中探索。 

十二 、兔子的奋斗(四)

       由于在一年前对垂尾和腹璞一笔带过,需要好好说说。         全动垂尾         战斗机的垂尾起横向控制作用,平尾起纵向控制作用,一般来说,大面积单垂尾在三代机比比皆是。但是在四代机已经不见踪影。由于反射雷达波至另外角度的需要,垂尾必须倾斜,单垂尾倾斜以及不规则布局早有探索,但是毕竟不是主流,因此唯有双垂尾才能做到这一点。而向内倾斜不利于后机身空间,可能造成后部气流干扰。所以四代机清一色外倾,倒并不是抄来抄去。                    通用动力在ATF的方案,1980年代,无平尾,本来采用小面积双垂尾,但是上表面涡流整理实在困难,所以干脆采用了大面积的单垂尾----有点像LCA,印度在1990年代中期的中型隐身方案MCAC像LCA的双发放大版,只不过没有垂尾,沾沾自喜宣传了许多年,考虑到生产F16,和F22主要机体的通用动力都不敢轻言无垂尾,真是让人无语。         但是第四代战机的大迎角能力要求巨大,在1980年代,洛可希德公司依然按照当时的思路来解决。由于大迎角时,战机垂尾横向稳定控制能力下降很大,所以美国F22采用高耸大面积的垂尾,但是对于隐身和重量,阻力都是不利的。中俄采用了全动垂尾的做法,许多人YY:老美震惊等等,另一部分人则因为美国F22没有采用而对此表示怀疑,这都很让人无语。         F22的平尾也是全动的,而鸭翼本身就是全动的,从控制的角度讲,全动垂尾与前者一样没有什么难点,主要在于纵向和横向,以及对灵敏度放大到何种程度。F22由于要为向量推力系统提供保证,大面积全动平尾来提供纵向大的扭矩,保证推矢失灵后的安全兀余,以及达到相似的控制能力。         F22的平尾是大面积的全动平尾,而尾翼是大面积高耸的垂尾,这也是设计的妥协。         从工程角度理论上说,全动垂尾与鸭翼和全动平尾控制一样没有难点,关键在于气动下的控制量和灵敏度。 

       F22的尾翼高耸,它依靠推矢和大面积全动平尾加强大迎角和超音速纵向控制能力,同时推矢能减轻平尾负担,加强了其滚转能力,垂尾就用相对简单思路,高耸的大面积尾翼在于保持大迎角飞行的横向偏航能力。原来的垂尾更大,YF23到F22近乎缩小了20%面积。

        F22高耸的大面积尾翼保持大迎角飞行的横向偏航能力,但是有一些问题,本人推测,虽然F22对脱体涡的依赖不如歼20那么大,但是脱体涡可能对那对大外倾双垂尾也产生向下力矩的副作用----关于歼20马上要谈到, 好处是大外倾双垂尾对涡流有一定的整理作用,同时在爬升时,向下力矩可以"压“机尾,让前部抬起来,从而加强大迎角能力,但是却影响后部的升力,“抬”的能力被减弱,对低头能力有更大的削弱。当然,这只是本人一种推测。        美国人其实在1980年代选择了成熟的技术,他们绝非没有能力采用全动垂尾,只不过当时对F22采用简单的思路,之后的战机采用新的思路罢了---中俄现在也这样研究着,美国人早就想把垂尾和平尾去掉一个,早在1970年代就开始大量的研究,YF23就是想将平尾与垂尾的功能综合到一个双外倾副翼上,只不过当时难以达到高机动的要求。不过这属于未来的趋势。         YF23其实也采用了全动垂尾,不过面积很大,诺斯罗普公司无疑想设计一款更重视隐身的战机,它想减少副翼来减少对于长波雷达的反射特性,所以采用了无平尾布局---减少了一个主要控制面,它的大面积全动垂尾起横向和纵向偏航作用,还有升力,从这个意义上说,诺斯罗普公司看到了无平尾的纵向扭矩的不足,采用了更进一步的思路:用外倾的全动双垂尾同时起垂尾和平尾的作用。但问题是,大面积全动垂尾对纵向和横向的负担有点过重,在大迎角时,传统平尾和垂尾的效率减少,负担加重,YF23能达到比YF23更好的超音速和爬升能力,但是机动能力实在难以提升。理论上,推力矢量可以减少YF23全动垂尾的负担,但是从安全兀余度和推力矢量失灵时保证相似的飞行特性来说,YF23的大面积全动垂尾实在难以令人完全放心。事实上,YF23的喷口也确实只有遮挡能力,却没有推矢能力。这一点,诺斯罗普公司自己可能心里也不放心。         由于不需要提供纵向扭矩,歼20是小面积全动垂尾。对于中国歼20来说,根据气动试验,出现一个问题,由于气流从机身后表面流过,双垂尾具有一定的负升力作用。研究指出:在迎角24度,侧滑角0度,两侧垂尾安装位置出现了气流的各15度的局部侧滑角,由于垂尾也有一定的后掠角,结果在后掠角大的垂尾外侧产生了强烈的脱体涡,这样,外侧脱体涡存在变成一个低压地带,而局部侧滑角作用在垂尾内侧堆积,却形成了高压区。        压力作用在向外倾斜的尾翼,正好形成了向下的负升力。而两垂尾的高压区作用在后机身,也形成了负升力,结果是在机身后部增加了一个”压”的力矩,在机身整体形成一个抬头力矩。这样似乎增加了大迎角能力,实际对飞机控制带来了负面影响。同时双垂尾间的高压区对前缘脱体涡产生了逆压,破坏了整体耦合作用。同时,在0度时垂尾已经由于高压区和负升力高度受载,迎角侧滑时候,战机不仅依靠鸭翼差动,还要依靠垂尾。而此时垂尾已经高度受载,难以提供横向作用,垂尾的偏航与滚转效率会有所下降。        当然,T50也可能存在这一问题,而F18的双外倾垂尾不但可以整理涡流,还可以利用垂尾动作加强负升力,增大航母起降性能。F22可能不存在大的后机身气流的侧滑角问题,但也会有一定影响。        在某种意义上说,通用动力出现过的问题也出现在了成飞上---虽然表现大有不同,成飞的布局经过潜心研究十几年,影响比较小也可以解决。        (补:升力体边条翼鸭布局战机涡流总会造成一些问题,不过也有别的好处,经过气动分析,大迎角飞行时,升力体边条翼鸭布局战机升力主要集中在机身和内侧机翼,因此对于主翼可以减小展弦比,最大升力系数反而有上升的趋势,对于超音速性能也有了提升,所以歼20与F22,T50一样,具有了中等后掠角与小展弦比主翼特征。)         采用无垂尾是一个好的思路,但是无垂尾现阶段难以达到四代横向偏航控制能力的需要,如采用通用动力的思路,那么大面积单垂尾实在难以令人满意,如果采用内倾双垂尾,仅从空间上说就不理想。成飞采用小面积全动鸭翼,可以在下部造成缝隙,使气流泻出,同时将影响后机身的向下不良力矩影响到最小。这就是采用小面积全动垂尾的主要原因,它能够将不良影响放小,保持大面积垂尾的控制效率的效果。         外倾腹璞         成飞的歼20腹璞一直为许多人所诟病,不过歼20的俯璞设计本身服从反射方向的约束,虽然有一定的影响但是依然可以接受,处理原则可以用复合材料,反射雷达波至固定角度等,处理比鸭翼简单的多,侧后部的雷达反射波与红外追踪本身由于飞机的速度及机动就追踪比较困难,所以歼20与T50,F35都只做了适当处理,只有F22因为当时的战略做了严格要求。         腹璞的存在是由于大迎角上升阶段,垂直尾翼的偏航稳定性急剧下降,设置来弥补横向的偏航稳定性,F22的硕大面积尾翼就是为此存在的,而歼20与T50没有采用该做法,改用小面积全动垂尾来减少负升力,来保持类似大面积垂尾的效果。不过,小面积的全动垂尾虽然基本能保证大迎角横向偏航能力,但还是不太令人放心。         F22,歼20与T50都可以通过翼尖的差动来加强横向偏航的控制能力,但不起主要作用。         T50可以差动前边条来加强大迎角的偏航稳定性,同时下部的双发空隙以及后机身的尾椎对涡流有整理作用(歼20弯曲进气道设计,以及面积率要求。造成了后机身的紧凑,难以用这种思路)。         而歼20可以差动鸭翼来加强大迎角的偏航稳定性----因为边条固定,成飞设计人员显然想利用付璞来增加保险,鸭翼差动,主动控制、调整两侧鸭翼涡体系的强弱,保证大迎角状态下的稳定性----由于歼20增加了前鸭翼涡与边条涡发生耦合作用,可能不得不依然保持付璞保证偏航能力。歼20浑身上下是另类与创新,只有付璞似乎让人回到了过去,但是T50的尾椎使后部隐身糟糕,进气道直通也造成前部的问题。而F22的大尾翼也有气动和增加RCS的烦恼,设计就是矛盾和妥协,谁也别想跳出这个圈子。          F22用大面积垂尾来保证大迎角的横向偏航能力。 T50可以差动前边条来加强大迎角的偏航稳定性,同时双发之间的凹腔可以“兜”住气流,造成升力体,同时可以整理气流,及后机身的尾椎对横向偏航的控制,这是Su27,米格29的思路发展,只不过经过长期摸索已不再需要腹璞来保证。老毛毕竟有气动功底,不过双发凹腔造成下部的隐身大隐患,前向隐身由于进气道处理也不太乐观。后机身的尾椎造成了后下部隐身的强烈质疑。另外双发之间的凹腔造成横面积比较大,阻力增加,同时,滚转能力也受到了影响。设计就是妥协,与其说老毛没有实力,倒不如说老毛只能采用保守的思路,无论钱,时间,还是印度这个眼大于顶的伙伴,实在折腾不起了。)         成飞能否取消腹璞,要看:1 是否在取消后电控,控制面的升级造成垂直尾翼的偏航稳定性不下降?2 下后部隐身对俯璞是否满足空军的标准?3偏航稳定性能否保障?让我们拭目以待。经过风洞试验,俯璞虽然有点复古,但对于垂直尾翼的偏航稳定性---尤其是大迎角具有高效率的主要作用,它的存在依然是个未知数。某种意义上说,由于歼20上表面减少”压”的力矩负面影响而采用了小面积全动垂尾,虽然可以用鸭翼差动,但是为了保证大迎角横向偏航能力,还是用了双外倾的隐身处理的小面积付璞,有人说,歼20的垂尾和腹璞起了F22大面积垂尾的作用,这种说法虽然简单,但是有道理。

       菊花一大一小,应该是横向推力扭矩的系统控制需要,这一点很有趣,也许歼20的推力矢量跟我们想象的根本不一样,鸭翼战机具有远超越常规布局的大迎角低头能力,属于纵向能力,同时具有差动鸭翼的良好的横向控制能力。如果真是这样,从这点上说,歼20的横向推力扭矩与F22的推力矢量侧重点截然不同,一个是横向,一个是纵向,T50声称是全向能力,不过中间的尾锥遮挡使人对横向能力产生怀疑,而敏捷性显然还比较复杂。歼20的横向推力扭矩显然不存在敏捷度问题,但一侧的放小推力带来的问题不知如何解决,不管如何,成飞一定想放大角度“瞬杀”战术。

         ----当然,这都是笔者的推测。根据公开消息,早在2000年,中国就已经少量进口了俄国的推矢发动机及喷管用于测试,早在2009年就自行研制成功推力矢量高推力发动机,成飞怎么干还是个谜,让时间来解密。 

十三 、兔子的奋斗(五)

         发动机疑云:          现在大家最想关心的,无疑是歼20的发动机,遗憾地是歼20的发动机带有强烈的AL31特征,非太行系列。不过直接采用AL31F的可能性也很小。现在简单谈谈。         为甚么不采用太行甚至WS15发动机?在试验阶段,采用成熟可靠的发动机是稳妥的办法。太行发动机在研制过程中,由于当时经验少,投入少,试验数量少时间少,加工工艺不过关,一直存在大大小小的问题。一直难以运用到歼10上,中国只好委托俄国根据歼10的后机身发展出了AL31FN。         根据公开资料,太行(最大推力106.8千牛)在不断完善中,逐步消除了问题,并发展出了新的型号WS-10A(最大推力129.5千牛),该发动机逐步装备在了歼11上,取代了AL31F,成为歼11B,甚至歼15充沛动力。近期表明,太行WS10A已经成熟。         与此同时,中国正在发展一型新的推比10核心机,于原型机台架试车阶段。据称地面最大实验推力为165KN---不证明对错,但是WS15成熟需要长期的努力,相对于太行时代,由于有了太行的工程经验教训,国家重视程度更广,同时具有更强的投入---意味着更充分的验证和减少隐患,加工工艺也逐步完善。WS15日后一定比WS10道路要顺利地多,不过现在有消息似乎进展还比较缓慢。目前仍指望不上。          将WS10进一步改进是一个当然的选择,网上曾传言具有一个QD185的型号,最大推力达到了142.4千牛。不过,这只是一款用于发电的燃气涡轮发动机,已经投入量产,2002年,以太行为核心机的QD70燃气涡轮发动机在沈阳研制成功,据称90%与太行部件通用,输出功率7.06兆瓦,而QD185输出功率达到17.8兆瓦,可以用于战舰动力。         太行航发的脚步当然不会停止,但是成飞歼20不太可能采用WS10。众所周知,太行2005年宣布研发成功,WS-10A但是真正大规模装备在2007年歼11双发上,当时仍未算真正成熟----可以具有一定的安全性来逐步合格,近期表明,WS-10A已经成熟。无论歼11A,B还是在发展的歼15与双座攻击机上,歼10B上都开始采用,但是对于成飞来说,Ws10A装备歼10上也只是近期的事,而成飞的技术冻结,是在08年左右。不可能采用可能会造成时间拖延的手段。         对于成飞来说,装备AL31-FN无论是从成熟度,还是组装路线,系统维护都有时间上的优势,装备WS-10系列需要在组装,维护和使用上用时间来逐步掌握,歼20仅仅从布置走线与重心布置上说,AL31-FN系列几乎轻车熟路,而WS-10系列还在试用,近期的歼10B正在干这件事。         近期官方有人公开称,歼20装备的是AL31-FN-M1,这一点公众们半信半疑。         AL31-FN是一款好发动机,但是重型的歼20直接采用AL31-FN推力显的不足(最大推力122.58千牛),歼10在三代机中也不太突出,不过中国并不满足于此:在2005年,中国与俄国签订了第三批100台Al31-Fn的发动机合同,据国外与国内公开消息称:在这批发动机中有相当一部分为AL31-FN-M1型号,AL31-FN-M1是礼炮公司的改进型号,换装了更大尺寸的KnD-924风扇,进气口直径由AL31-FN的902毫米扩大到了924毫米,可装备具有全维度矢量推力喷口----比SU30MKI二维喷口更先进,由于增大了涵道比,最大推力加强到了132.4千牛,这批发动机于2006年7月便交货完毕了。          此消息有很大的真实性,显然,中国想在部分歼10上先行试用,为日后的歼10发展型打下基础,这无疑也为歼20打下了试验基础。          在08年左右,有消息称礼炮公司向中国提供了少量的AL31-FN-M1的进一步改型:M2,M3,根据礼炮公司说法,M3在M1基础上采用了新的冷却系统,燃烧室和低压压缩机,平均故障时间与Ws10A持平---1000小时左右,大修平均时间2000小时。最大推力达到了142.2千牛。----不过AL31-FN-M3因为缺乏资金等因素,现在工程阶段仍未成熟。          礼炮公司在歼11上已经逐步失去了市场,WS10已经逐步装备沈飞型号上。因此近5年来一直致力于同成飞保持良好关系,积极拓展歼10发展的市场。不过对于双方来说都不想失去合作关系:中国一定也想保持礼炮的合作关系,为其保持市场,来建立稳定的大推力航发外部供应和技术交流的渠道,双管其下也一直是我们的选择---坚持多腿走路。         现在太行的歼10应主要为出口而测试-----国内的歼10同时装两种不同系统发动机不仅会干扰装备和维护体系,也会干扰礼炮的信心。近期中国又签订了一批AL31合同,公众关注的是AL31这个名字,以及从此处证明Ws10的不成熟----平大湿又喷了不少东西,但是他根本没有注意到这并非是沈飞的需要,Ws10A在那里已经开始担当主力。其实AL31-FN-M1系列远非1980年代的Al31F,大家对本次合同里面到底有多少AL31-FN-M1系列,以及对政治,技术思路的多重考虑不得而知。          对于歼20来说,AL31-FN-M1的测试自数年前在歼10上大量实验已基本成熟,用于歼20测试应没有问题,布置安装也更有经验。至于AL31-FN-M2可能还需要进一步测试,M2的进展仍比较缓慢。以后,歼20还可以安装AL31-FN-M2,甚至M3,更高级的AL31-FN-M1系列改型,由于是一个改型系列,M3甚至更高阶系列从安装布置到维护都可顺利替代M1,AL31-FN-M3不仅可以用于测试歼20,如果Ws15拖延,也可在未来满足四代机的基本需要。        当然,对于高阶段的歼20设计指标来说,WS15才是最终的选择。中国不仅仅用之发展歼20,而是致力于用其中的核心机发展一系列产品,前景已经不远。         黑四的白色尾喷口采用具有冷却系统设计的特征,但是对于后向雷达隐身并没有太多处理,采用类F22的后部矢量和隐身处理难度并不太大,主要在于成本,重量和使用规划的取舍。在东南部海域主要威胁区作战,面对后方的海基雷达信号强度更小,歼20对后部隐身不需要太费力,重点在于尽可能扩大打击范围。         重量疑云: 

       与歼7E比较,新四代体积确实算一个巨人。不过,在米格25,苏27,F22面前,歼7照样小的可怜。

       歼20长度,高度,重量都是保密的,网上的争论仅仅长度就有18.8米,19.5米,20米以上甚至22米之说,歼20相比F22,T50的体积大重量大是肯定的,但是许多人硬要把它说成为坦克。老马称其为38吨,超过一辆T54的重量。         测算歼20的体积很困难,测算重量更困难,不过我们可以对比,长21.5米的重型钢材米格25空重19.5吨。 YF23长20.5米,空重16.783吨,---遗憾地是没有生产型可对比,考虑到YF22到F22,增加空重在300-500千克上下,F23即使增加了一米长度,空重最大也只在17.6吨上下。         那么歼20难倒会成为轰炸机吗?仅以长度来测定未免太不靠谱,马鼎盛声称有38吨,美国有媒体言之凿凿为35吨,却不说明在哪个标准----最大起飞重量?要知道YF22空重为14.07吨,到F22增加了300-500千克,最大起飞重量为26.3吨增大为30.1吨----这是发动机增推与修形的结果,YF23空重为16.8吨,最大起飞重量为29.03吨,到F23时,即使发动机增推与修形,最大起飞重量也难以超过34吨。         就算歼20有22米长,只比YF23长1.5米,它的重量有35吨以上???如果算最大起飞重量35吨,歼20难倒空重在24吨左右?---比不锈钢大体积,采用传统笨拙控制系统的米格25还重4吨?即使歼20超重,那小展弦比中等后掠角布局挂载能突破最大35吨甚至38吨?这些人是怎么看战机的?他们意思难倒是歼20发动机强悍的宇宙第一,挂多少都是小问题?这是损还是捧?         20.5米YF23全身高达35%结构是由钛组成---由于进程紧,缺乏经验,当时复合材料运用较少,但是公开消息,歼20运用了25%左右的复合材料,同时也将在钛合金有大量的运用----苏27钛合金比例就有23%,对于中国早不是什么难题。歼20比YF23多了一对前翼与控制系统,但是YF23比歼20的主翼面积,垂尾面积都大的多---谁也别想反驳,仅仅垂尾的控制系统强度就要比歼20要求更严格----因为它要起横向与纵向的作用,支撑大面积全动垂尾,意味着更大的重量,更别提歼20紧凑的横向面积设计。歼20能比YF23大4-5吨?         歼20空重,即使是生产型,以最悲观的想法,也不会大于19吨以上。(本人数据推算应在17--18吨之间)即使以19吨空重加上空战内油,挂载,以空战中的重量分析,即使用推力最小的AL31-FN(122.5千牛),也可以达到空战推比1左右的标准。即使未来只使用AL31-FN-m3改型最大推力142.2千牛来算,已可满足在中国环境使用四代的基本标准,如果Ws15一切顺利,那军用推力和加力推力将有更高的提升,完全达到F22的程度。         (马鼎盛在他点击率过千万的博客中,称歼20推比只有0.7----(怎么算来的推比?--我来告诉你,他是用AL31-FN与自己发明的38吨重量)真是一代教主,居然还是亚洲范围最广华人电视台的首席军事评论员,香港电视追求娱乐到底,连军事节目也跟着不停出洋相----连不懂军事但喜欢看新闻的我老爹都斥为一群人闲扯淡。一年前,歼20出世,火鸟台军情看节目又是超重轰炸机又是在天上撒粉,如同白痴忽悠与谣言的集中营,老马一干人不断荒唐表演。可悲的是,还拥有无数的白痴来应和。-------一场教主与教徒间的滑稽戏,教徒听着教主反潮流的奇谈怪论,以为自己一直在真理中;教主在众星捧月中更加自我陶醉,以为修炼变成了神,信马由缰,信口雌黄。-         ----现代信息的发展使一个人能得到古代人怎么也得不到的海量知识,成为一个古代圣人也达不到的高度,但是在真假参杂的海量信息中,我们往往却产生了大量的片面与不切实际的结论,许多人更以清醒自居,发表耸人听闻的内幕,阴谋论,不切实际的结论等等扯淡,引发膜拜。我等应深以为戒,保持严谨的态度,不断求索的精神和清醒头脑,要有自己的头脑,在无数数据和信息中作出自己的合理判断,多进行讨论。不要盲信任何许多所谓的专家大神----当然也包括我这个喜欢扯长篇的。         歼20只是开始,将会有越来越多的爆炸性的科幻新东西出现在我们眼前。也许很快就会有了。    十四 、威龙的定位:机动OR隐身 

        歼20的定位有很多的讨论,在这里我只是抛砖引玉。

        四代机关于隐身和机动有一定的取舍矛盾性,未来空战模式到底是以机动为主,还是隐身为主?不管以何为主,信息化很重要。          F22,T50,歼20。许多人宣称T50也好,歼20也罢,它们是一种设计中的“隐身不行,气动补。”的形式,某种意义上说,是追求超机动的特性。但是,事情并没有那么简单。         YF23达到了美国空军的基本要求,在超巡性能和隐身性能中超越F22,依然失败,早在几十年前,通用动力,波音在ATF的无平尾方案到今天还有重要的参考作用,也更符合现在新潮的观念,但是都失败了。          21世纪初,波音的无平尾F32也失败了,军方采用了保守可靠的F35。T50也有采用类似的设计,包括日韩印现在也没有采用“新潮”并且隐身难度更小的无平尾设计,原因何在?         在对于空战来说,本人曾在第二章提到的隐形穿透模式,("对于隐身战机来说,低空夜色掩护下突防原则依然有效。F117就是这样,尽管它到目前仍是最重视隐身的飞机之一,但是F117的进攻方式依然是黑夜进攻,中低空低速突入,如走钢丝一般穿行在敌方探测弱区中,进入敌方区域,扔下炸弹然后飞走----偷懒")但是对于4代隐身空战机来说并非都适合,四代机穿透防空圈只是一个方面,控制空域,夺取空权才是它的主要用途。         对于YF23的追求隐身和速度的战机来说,在敌方空域隐身闪电般穿梭,占据发射位置发射导弹后脱离的空战模式仍是现在争论的话题,隐身和机动哪个更重要?包括一大片国内外专家都会选择隐身,YF23模式就是这一思想的体现,按理来说,无平尾设计早在幻影战机,美国F102截击机时代就已出现,发展一款隐身战机难度不大,问题是配平的麻烦。         但是,美国,中国,俄国都没有选择完全的“偷袭战”YF23模式,而将机动指标放到一般水平。无论平尾,还是鸭翼,都对隐身造成了一定的影响(相对无平尾)它们都带来良好的纵向扭矩能力,带来了RCS处理的困难。原因很简单,无论歼20,还是F22,它们都要处理空域中各种复杂的问题。         在海湾战争,科索沃战争中,美国人面对的弱小对手可以以最理想的条件进行空战,南联盟起飞迎战的米格战机数量太少,北约只要监视主要机场活动即可,在米格29一升空还未爬升到高度,就会有数倍甚至十几倍,几十倍的敌人从各个方向,各个高度的雷达探测信号,告警系统闪个不停,往往有数倍战机发起攻击,根本连近战的机会都没有,躲避数发导弹后结果必然是击落。在某种意义上说,这也同YF23的隐袭战术有很大的相似性。         但是,F22研制时代是针对苏联那庞大的战机群和防空火力网的,即使冷战结束,F22已没有意义再大规模生产,但是面对中,俄,印这类地区大国,YF23式的隐袭有着很大的不确定性,隐身中远距偷袭理论在空战中面对数量强大而技术不太落后的对手存在疑问。         对于飞行员来说,飞行性能是最大的享受,他们可能不会喜欢F23(苏27就被称为飞行员的飞机,而不是米格25那笨拙的被称为指挥员的战机),但这不是重点。        翔龙,体积庞大的令人侧目,再加上被戏称全村鹰的北方大型无人机。美国全球鹰的侦查能力经过扩展,Mp-ptir相控阵雷达与E8C预警机配合,情报战搜能力让世界仰慕,但是中国从没有闲着,电子化的猛烈发展可能使电子设备刚定型就落后,但是,一个强大的整体平台却不是谁都有能力所构建的。         而对于指挥层面来说,隐身中远距偷袭模式固然听起来完美,但是在空战中不能完全处理多变的形式,即使在海湾战争那一边倒的形式中,少数技术能力强勇敢的伊军飞行员依然突破了美军拦截线,迫使美军投入到近战中。从指挥的理论讲,面对强有力的对手,那就不能指望隐身战机依靠相互补网来达到理想空战,假设美军面对数量庞大技术不太落后的对手,大批战机可以不惧损失,逼近至近战距离,空战指挥层面当然不会让自己的F23撤离安全距离,而让新的编队在中远距发动攻击或者从安全方向偷袭,这不仅可能造成指挥的混乱,---且需要更多的F23数量,而且可能对空警,侦查,电战,攻击机群的空域造成开放,对地面部队和海军造成掩护空隙,从而对整个战役层面造成影响。F22模式虽然对隐身和超巡对比F23无平尾模式虽然略有缺陷,但是适当的隐身与机动,速度的整体平衡会造成空战效能更加稳定---T50,歼20的思路也是如此,在中远距能够打击,能够对敌方空中探测指挥层面造成破坏,也能在近战中利用良好的机动性能甚至超机动性能抗衡或压倒对方,这,无论对飞行员,指挥员还是整体空战层面都是最可靠的。          因此,无论F22,T50,还是歼20,它们都是考虑到自己的国情,空战探索,在技术与工程范围内对四代指标的综合,所谓“隐身不行,机动补”只是部分学者与军迷的讨论,对于中美俄军方来说,符合自己空战环境的性能综合才是他们所专注的地方。在推力与控制系统,职能蒙皮等未发生革命性进步,并降低成本的前提下,无平尾无垂尾设计还不能在机动上令人满意,电影《绝密飞行》中铁皮人无人机的炫目机动现在还难以实现。即使X47上舰,无人机真正取代人类还有很大的不确定性,仍有很长的路要走。         随着长波相控阵雷达的逐渐成熟(当然无论体积,技术离真正追踪打击隐身4代战机还差的很远,即使成功,还仍依然不能保持稳定的追踪,探测距离也不算理想)世界大国考虑下一代(2030年后)战机要求取消垂尾,平尾,尽量减少控制面,减少长波探测,中国也在这样做。不过如果想达到高机动与超巡,隐身平衡,需要推力转向和机体的革命,现阶段推矢远不能达到效果,美国无平尾等设计布局机动性很不理想,依然需要大量的控制面辅助。加上人工智能及成本要求,X47不过是隐身无人机时代的探索者,下一代战机时代远远未到来。

        歼20一年前曝光,许多人用政治军事的角度考虑,更多的是关于当时美韩军演的反应解释,但是大家都忽略了一个重要的意图:中国现在迈向一个关键困难时刻,并非美印日,南海等等外患,而是经济模式的转变,一直发展的劳动密集型产业已随着中国迈入老龄化社会以及各项成本上涨逐渐失去优势,尽管有着良好基础设施以及现代管理,高素质产业工人对比印度,越南等等的明显优势,但后者的劳动密集产业优势将越来越大。

        如何发展?这一转型如果走不好,那么就是众多发展中国家陷入的巴西模式困境,高速发展后近乎停滞,失业通货高涨。中国从2007年末开始寻求科技大国,创新大国的转变。无论航空,航天都是以国家投资,带动一大批科技的产业链发展。歼20曝光,决不仅仅是政治军事上的,而是激励国人,向世界宣告:中国开始告别山寨,向科技密集型优势上大步前进。         到底什么算四代机?4S指标算四代机,但是真的如此吗?         我们来看看歼20的主要对手F35,平可夫发明了3.7代机,那么F35严重不符合4s标准,那么也算3.7代机?F35运用了大量的F22成熟的技术,追求三代机的飞行性能,适当隐身与对地攻击性。         由于多军种的不同要求,以及中型隐身机本身对攻击,动力的矛盾。F35步伐仍很艰难,许多人宣称:F35一定让美国肠子都悔青了,中型隐身攻击机有很多缺陷,美国人下一代战机一定是大体积等等。F35也许现在让美国人很烦,但是远没有到让美国人肠子都悔青的程度。         在1990年代,苏联解体,美国已经不必面对数量数倍于己的战机威胁,同时,F117的使用单一,载弹量太小让老美心里不满意。         如何夺取制空权,许多人在骂F35笨拙的同时,却忽略了对地攻击,早在一战后的杜威时代,就意识到了:“将空中飞行的鸟儿打下来,远没有将鸟蛋打碎在鸟巢中那么理想。”F35难以对纵深机场进行攻击,但是完全可以将一二线机场进行封锁与摧毁。在空中可以利用适当的隐身,防区外武器穿透攻击。随着小直径智能化武器的发展,中型隐身机完全可以承载战斗攻击的需要,同时具备一定的空战能力,从而在空战能够保证21世纪的环境,能够保证数量与质量的平衡。同时,对地攻击能力更上一层楼。这正是美国空军的考虑。          F22风驰电掣的速度在中高空令人生畏,但是对攻击来说显然属于一种过杀,传统攻击机并不追求速度,这样对于地面攻击来说,可以有更充裕的攻击窗口时间,越慢的速度攻击效果越好(玩玩空战游戏就知道了),当然过慢的速度意味着成为靶子。因此,无论速度,载重,F15E,Su30,JH7现在越来越成为主力。 F35不对超巡考虑,而在主翼展弦比,后掠角没有对速度严格约束,从而可以使重量,成本降低,得到更好的载重比。         F35的主翼与构型正是如此考虑,而对于美国海军与陆战队来说,超巡更不在考虑范围,陆战队寻求短距起降,需要对一线机场,简陋机场的适用,能够对海军陆战队提供空中保护与对地支援。而对于美国海军来说,F35主要起攻击敌方陆地作用,F18E/F可以掩护舰队防空圈,如果F35组成舰队防空圈,那么超巡等速度固然能提升拦截效率,但是对于舰队防空却难以接受,因为超巡会造成滞空时间减少,从而给敌方留下更多的攻击窗口时间。对于舰队防空来说,一个稳定的外围防空圈最为重要,假设F35组成舰队防空网,它们最大的职责是对于威胁空域和方向长期不断的监视与巡逻,亚音速滞空时间需要长,这样对苛刻的航母战机数量以及防空圈的稳定有更大的好处,一遇敌方攻击编队,立刻短期加力占据拦截位置然后空战,航母编队空战机自二战以来的规划几乎一直如此。对于敌方来说,攻击美国航母编队,只能在航母外围空域发现预警机以及不规则不稳定的反射信号----F35隐藏在此,从而大大加深攻击美国航母的难度。除非面对很弱对手,航母一般很少进入敌方主要威胁区域,超巡没有太大的意义,反而会造成成本重量等等麻烦。航母在攻击中也只起辅助作用。即使是美国,在1990年代后,航母编队空中攻击的航次仅仅占空中攻击航次的5%左右。         F35让美国人后悔了吗?对于军方决不会。不过对于盟友们却很难受,美国人可以在一场中大规模战争中对F22,F35,B2组合使用,理想状态下,在两至三天攻击后,敌方陆地防空圈就可能瓦解,而空中力量也会大大受损,那时隐身就没有太大的意义,F22可以扫荡空域,F35,沉默鹰可以对敌方一二线机场,B2对对方纵深机场进行封锁与摧毁。但是对于那些盟友来说,他们能得到的F35不过区区十几架,几十架,而却要独挡一面。那么仅仅相当于三代机的近战气动性能以及拦截能力实在令人不放心,台风固然没有隐身性能,但超音速高G能力的拦截性能实在让那些跟班很是喜欢,他们可没有老大那样独自打上门去的力量和勇气,美国人意图很明显,F35让那些盟友跟随自己的军事行动中能更好做跟班角色。         因此,F35是一款符合美国空军,海军与陆战队使用规划的战机,它严重不符合4s,但你能说它不属于4代机?         歼20。隐龙的传奇,才刚刚开始。