歼-20再现高水平机动表演,

如题所述

歼-20再现高水平机动表演

在刚刚开幕的空军航空开放活动上,国产歼-20隐身战斗机高调登场,连续两日的空中表演,时间虽短但酣畅淋漓、精彩异常,引发了现场观众的一片欢呼。

在这两场飞行表演之后,外界对于歼-20的单机机动性能和编队战术进行了深入分析探讨,尤其重点解读了两次飞行的战术动作,但对于绝大多数人来说,“低空小速度盘旋”、“小角度跃升”、“斜半扣转弯”、“急转加大迎角穿云”等专用词汇晦涩难懂,我们不妨从这些年来歼-20整体布局的变化,以及在多次飞行表演中展示的性能,对比分析歼-20机动特性的变化,及其背后的逻辑,用更加简单易懂的方式增加对歼-20的了解。

航空开放活动上亮相的歼-20隐身战斗机

2011年1月11日,歼-20的“2001”号技术验证机在成都顺利完成首飞。这架单座双发的先进机型,拥有DSI进气道、全动尾翼、边条翼、隐身弹仓以及银色发动机喷管,不仅带给外界无与伦比的震撼,也将全球空中力量进一步推向了隐身时代。

作为中航工业跨时代的重大进步,歼-20与美制F-22A、俄制T-50(苏-57)一起,成为全球并列的三款重型隐身战斗机。这种三足鼎立的局面一直持续至今,并深刻地改变了全球空中力量发展格局。实际上,当时很少有人敢于猜测,歼-20最终后来居上,成为这三者中表现最出色的型号。

“2001”号技术验证机是中国隐身战机的起点

在“2001”号首飞近一年后,第二架“2002”号验证机出现在外界视野中。在经过欣喜又紧张的对比之后,外界有些意外地发现,除了将机头空速管移到机头正中之外(“2001”号空速管是在机头偏上方一点),“2002”号仅仅对一些布局细节进行了调整,整体变化并不大。

从以往经验来看,这表明“2002”号的主要任务是用来验证飞机整体气动设计,也就是测试这架飞机的气动特性与原理设计和风洞实验有无偏差。

随后的“2003”号则比较神秘,应该是用来进行静力试验。按照之前歼-11B静力试验机的结局,将来应该会在博物馆看到歼-20的“2003”号验证机。

“2002”号验证机空速管位置变动

到了2003年9月前后,第4架“2004”号验证机登场,但经过仔细的辨别后,外界非常惊讶地发现,这架飞机竟然就是原来的“2002”号,不过重新涂刷了编号,而外形则没有什么变化。到2013年底,歼-20试飞的第一阶段宣告结束,前后4架验证机(准确来说是3架)完成了最基础的技术验证——飞机整机设计是否合理。

具体来说,就是从图纸变成实物后,验证飞机是否存在一些尚未发现的基本缺陷,基本性能指标是不是在设计要求范围之内。当然,这一阶段的验证非常顺利。因此,在“地基”比较稳固的情况下,歼-20的试飞工作从2014年初进入新的阶段。

由“2002”号涂刷而来的“2004”号验证机

接下来在2014年3月登场的“2011”号验证机,不仅机身编号跳过了多个数字,而且机体也发生了很大的变化——机身颜色从黑色变成银灰色,这些都在表明歼-20的试飞测试进入全新阶段。一般来说,隐身战机的外部涂装主要分为三层。

第一层是飞机蒙皮,主要作用是遮挡机身表面的各种缝隙类反射源,进一步降低雷达反射信号。这类蒙皮材料以黑色为主,因此在第一阶段只有一层涂装的2001-2004号验证机,外表大体呈黑色。

第二层就是广为人知的吸波涂层,雷达波射入后会因其特殊的结构设计发生干涉,最终相互抵消或者向侧面反射,以达到被“吸收”的效果。

由于第二层涂装需要具备一定的导电性(其实第一层也需要,但没有那么高),因此掺入了大量导电性极佳的银金属,往往呈现银白色外观。

从“2011”号验证机开始机体呈现银灰色外观

事实上,在隐身飞机表面吸波涂层加入银金属是比较常见的做法,美制F-22A和F-35都采用了这种设计,因此两款战机也在不同程度上呈现银灰色。

至于最早诞生的美制B-2A隐身战略轰炸机,则使用了导电性更好但也更加昂贵的金,之所以没有呈现金色,是因为金的成本实在太高,因此成分比例很低,最终呈现的是最里层蒙皮颜色。

第三层就是作战时起到保护、敌我识别、光学隐藏效果的作战涂装,一般只用于服役机型,因此试飞阶段是看不到的。

而从“2011”号验证机开始就出现了银灰色外观,表明歼-20的隐身设计和隐身涂层已经达到了较高水准,在这基础上才能进一步协调验证其它方面的性能。

美制F-22A表面也呈现银灰色

“2011”号的机身结构虽然没有太大变化,但调整的细节却非常多。一是机翼和鸭翼之间的边条翼体积增大,最外层形状从曲线调整为直线,而原本在鸭翼之前的小边条翼则被取消。二是DSI进气道口也有调整,应用了上下边沿不平行设计,这是典型的提高升力结构,但对隐身会有不利影响。

三是尾撑和腹鳍略有放大,这两者的修正是用来改善超音速飞行阻力,但对隐身性能同样会有不利影响。四是备受关注的鸭翼翼尖调整为钝状,同时尾翼也进行切尖处理并扩大了表面积,这都是增强飞机安定性、减少紊流的有效措施,而且切尖设计对隐身性能有益。

歼-20的整体气动布局比较复杂

当然,“2011”号也并不是所有变化都在削弱隐身性能,首次应用的隐身弹舱门、起落架门锯齿形封闭设计,以及内部加强框座舱,都明显改善了隐身水平。

事实上,“2011”号验证机是歼-20整个试飞过程中,唯一地位堪比“2001”号机的一架,这架飞机在第一阶段基础上,完成了从“粗胚”到真正可用的隐身战斗机的巨大转变,诸多改进取舍的细节,也展示了歼-20发展迭代的思路。

任何一款战斗机的诞生必须符合用户作战需求,美国空军当年在发展F-22时,自身定位为全球作战的战略攻势空军,性能覆盖全面、指标要求很高,而最终出现的F-22A,就成为侧重于进攻作战的隐身设计,并依靠在当时堪称黑科技的综合气动控制和矢量推力发动机,维持空战时的机动性。

F-22A强调全机隐身性能

在F-22A之后诞生的T-50,则由于俄罗斯空军已经丧失了苏联空军的进攻作战需要,成为一款比较特殊的国土防御型隐身战机。在设计上,T-50更加重视迎头方向的隐身性能,重点强调机身升力和大迎角飞行机动性。

再加上俄罗斯经济的疲软,无力支撑规模太大的T-50机群,使得T-50对于价格和先进设备比较敏感,在诞生之初就明确了兼顾对外出口的定位。

出于控制风险和技术储备不足等原因,T-50整体设计趋于保守,最终得到了一个“大号隐身苏-27”的绰号。

由T-50发展而来的苏-57隐身性能相对较差

歼-20在设计之初,也是以F-22A为直接对手,但中国空军的需求不仅数量庞大,性能指标要求也很高,因此在设计上应用了大量先进技术和细节设计,整体表现比T-50要积极得多。

当然,歼-20依然受制于技术积累不足,部分指标较之F-22A略低。此外,由于国产航空发动机长期羸弱,适配动力没有达到预定期望,歼-20在发展过程中不得不对部分设计进行修整。

从总体上看,隐身和机动性都是歼-20的核心性能,在两者没有冲突时,隐身当然是第一指标,但在两者不能兼顾的某些方面,就不可避免的出现了隐身需求让位于机动性的情况。

同时,歼-20受到动力方面的拖累,在设计上也更多的利用大迎角增生措施满足升力需要,并降低机翼面积以改善高速性能,简单的来说就是气动设计较为复杂。

歼-20早期受到发动机性能制约

在“2011”号之后出现的2012-2017号验证机,延续了“2011”号的改进思路,通过对各种细节问题进行持续调整和优化,最终完成了歼-20的试飞工作。

2016年11月,歼-20双机现身珠海航展现场,虽然飞行表演时间不长,动作也不算复杂,但完成质量很高,带给人们的冲击更是震撼。更重要的是,在首次对外飞行表演中,歼-20表现出了明显的过失速机动特征。在1989年巴黎航展上,苏联空军的苏-27S战斗机

以著名的“眼镜蛇机动”震动全球,但很少有人知道的是,苏-27S在“眼镜蛇机动”的上仰期间,飞行员必须放弃对飞机控制,双手停止操作以依靠机身设计恢复正常姿态,实际上并不具备瞬时机动的能力。

歼-20高机动飞行拉出涡流

而过失速机动可以视作对三代机高机动动作的改进,整体表现更加灵活,具备更强的可操作性。就外界看到的信息来说,歼-20在大仰角跃升后,能够在几乎不损失速度、高度的情况后,进入下一阶段飞行,这证明其具备极为优秀的机动和操作性能。

事实上,从2016年开始,歼-20在2018年、2021年乃至近期的飞行表演中,都将这一性能作为压轴特性对外展示,表明了空军具备的充分信心和重视。

歼-20双机进行机动性展示

就目前来看,换装了国产涡扇-10发动机的歼-20,在过失速机动方面已经达到了很高的水准,比起T-50和F-22A也是各有千秋,但其隐身性能和未来改进潜力,却是这两款型号所不能比拟的。

至于因考虑太多需求变得臃肿不堪的F-35,更是无法在机动性能方面与歼-20相提并论。

回想起来,歼-20曾因发动机性能不足饱受诟病,如今通过持续的改进和新型国产动力的加持,性能上已经获得了大幅跃升,待未来进一步换装国产涡扇-15矢量发动机,整体还将天翻地覆的变化。

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