殲-20是中國獨立研發的、沒有任何直接原型參照的隱形重型超音速戰鬥機。早在20世紀80年代,中國就開始了新型隱形飛機的設計。進入90年代後,中國第四代戰機殲-20項目正式啟動。
  隨著我國在隱形技術、雷達、發動機、數字電控系統等諸多方面取得關鍵性突破,部分技術已經通過殲-10等新型戰機得到驗證,殲-20的研製速度也明顯加快。在此期間,隨著美國F-22的研製成功,我國進一步加大了殲-20的研發力度。
  儘管殲-20的技術並沒有超出世界現有的技術範圍,但它卻把它們很好地結合起來。正是有了這種集成,殲-20第一架原型機很快由成都飛機工業公司研製成功。
  2011年1月11日,殲-20在成都實現首飛,標志著中國航空工業的巨大成功和跨越。
  殲-20具備五種優良性能
  殲-20是一種單座、雙發、雙垂尾、帶邊條鴨式氣動佈局的隱形重型戰鬥機。從總體上看,殲-20具有以下五個明顯特點。
  第一,隱身效果好。隱形能力是第四代戰鬥機的最重要指標,也是殲-20的標誌性能力。為此,它採取了諸多措施提高隱形能力。
  法國一位著名的飛機設計師達索說過,一架優秀的飛機,它的外型也一定是很優美的,殲-20就證明瞭這一點。它採用帶邊條的鴨式佈局,飛機在進氣道前部設有鴨翼,鴨翼安裝位置與主翼處於同一平面,可以提高渦流位置,保證渦流從主翼上翼面掠過。這樣,飛機付出的阻力代價小,不僅能提高飛機的速度,而且有利於達到隱身的目的。
  殲-20的機頭、機身呈現菱形,與F-22十分類似,斜側而簡潔,上下錶面非常平直,減少了不連續平面帶來的雷達反射。機翼、鴨翼前後緣考慮了前後平行的折射因素,而大外傾、面積較小的V尾和腹鰭,也是有效的隱身措施。
  殲-20還採用了DSI進氣道技術。這種進氣道技術首先在美國F-35戰鬥機上應用,中國的梟龍戰鬥機首先使用這種進氣道技術。DSI進氣道通過進氣口前的一個三維鼓包達到消除空氣附面層的目的,具有重量輕、適應速度範圍廣、不會對隱形造成影響的優點。
  它的進氣道設計採用了S形彎曲,可有效阻擋發動機葉片的雷達反射,比T-50直筒狀、僅有很少遮蔽的進氣道的隱形效果好得多。加上可變旁通比以及變面積進氣道的使用,具有較高的燃燒效率,其熱隱形能力同等於F-22。
  殲-20座艙靠前,機頭非常短促、空間有限,其火控雷達採用了有源相控陣雷達,可以有效躲避對方電子系統的探測,具有低截獲率的明顯特點。該雷達可以根據工作方式自動控制雷達的發射能量,掃描速度非常快。相比之下, T-50卻仍然使用光電雷達,說明其雷達還達不到殲-20和F-22的水平。
  在殲-20機身不同部件安裝有光學窗口,由後臺數據處理系統對不同部件獲得的圖像進行融合,這樣的好處就是省略了機械轉動機構,同時光學器件可以最大限度地埋入機身內,再加上對窗口進行鋸齒處理,可降低系統的體積和重量,提高飛機的隱身能力。
  殲-20錶面平滑,毫無贅物。其座艙蓋也是和F-22一樣的水泡型座艙,沒有了前風擋框架的反射。為減少飛機的外形開口,殲-20的維護口蓋很少,其起落架艙的開口採用了鋸齒形邊緣設計,艙蓋較大,而且巧妙地將起落架艙和檢修窗口合二為一。另外,儘管主彈艙約有美國F-22“猛禽”戰鬥機的兩倍大,但設置在機身腹部,這樣也有利於飛機的隱身。
  第二,機動性能強。殲-20是一種機動性、敏捷性和大仰角能力非常突出的戰機。該機採用了獨一無二的“鴨翼+邊條+前後襟翼+全動尾翼”的綜合氣動佈局來提高飛控能力。大三角翼安裝在進氣道上邊緣。主翼帶有下反角,可以增加滾轉速度、提高飛機的敏捷性。大舵效的全動垂尾可提供足夠的航向操縱力矩,進而提供較大的滾轉速率。
  其氣動設計採用了“渦升力”技術。在主翼前面,利用邊條翼、鴨翼產生強大渦流,可以大幅增加主翼升力,獲得更好的機動性能。其內載武器可以消除外掛武器和機體之間的互反射效應,還可以大幅降低飛行阻力。
  從機動性能看,殲-20與F-22大體相當。相比之下,T-50只有“可動邊條”和常規平尾,在大迎角、過失速機動等極限情況下的控制能力要低於中國殲-20。
  第三,穩定性好。殲-20採用了外傾的全動雙垂尾設計,配合利用“渦升力”,可降低由於渦流強度的提高對垂直尾翼造成的影響,提高飛機的縱向穩定性。殲-20的腹鰭也可以增加大迎角情況下飛機的縱向穩定性。
  第四,近距格鬥能力強。殲-20與F-22一樣,採用了整體式座艙蓋,保證飛行員有一個良好的視野。該機使用了綜合射頻管理系統,機載相控陣雷達還具有電子對抗、數據鏈等多種用途,加之先進、完善的大屏幕機載液晶信息顯示系統,可以向飛行員提供近實時的戰場態勢感知,並提供空戰戰術的輔助決策。再配合頭盔上的顯示系統,智能化操作程度更高,極大地提高了飛機的近距格鬥能力。
  另外,同T-50和F-22相比,殲-20機長與機身橫截面的比值增加了20%,這種設計可在速度不太高的超音速飛行時提高空氣動力利用率,並加強飛機的載彈能力和燃料攜帶量。飛機的龐大內置彈倉可攜帶多種空空導彈、空艦導彈,使得它具有強大的攻擊力和全方位打擊能力。
  第五,編隊攻擊能力強。殲-20作為第四代戰鬥機,在目標探測與跟蹤方面必須追求“先敵發現”的能力和多目標探測與跟蹤能力,因此,該機採用了加密數據鏈信息系統,它能夠在數架殲-20之間實現探測情報共享,從而大大拓展每架飛機的態勢感知空域。
  它也可以由一架打開雷達探測多個目標並利用數據鏈傳輸給其他幾架保持雷達靜默的飛機,實現較隱蔽的接敵與攻擊,這也是F-22典型的攻擊形式。數架殲-20組成的編隊足以控制大片的空域,再加上其超音速巡航能力、強大的主動式電子對抗能力,預計殲-20將具備與F-22相當的作戰能力。
  三大缺點也不容忽視
  作為中國自行研製的第一種重型隱形戰機,殲-20也存在三個明顯缺點:
  第一,發動機是中國高性能飛機的致命弱點。由於中國目前無力生產完全滿足殲-20要求的高水平發動機,殲-20的發動機仍然採用了俄羅斯禮炮機械製造企業出售的AL-31F發動機,只不過對部分功能進行了改進。
  與AL-31F發動機相比,俄羅斯T-50上的117型發動機要優秀得多,這種發動機採用了新型的低壓壓氣機,新型渦輪機及其他組件也具備可靠的工作能力。飛機在緊急情況下可以獲得16噸的推力。這一創紀錄的推力再與大面積機翼結合,可以使T-50的機動性能變得更加強大。
  第二,殲-20的氣動佈局也存在不足。由於想讓位於機身重心附近的武器艙更大,從而出現了主翼較小、各翼面不平行等問題,這將在很大程度上影響飛機的機動能力和隱身效果。
  第三,兩台發動機靠得過近。這種設計可以保證飛機在大迎角攻擊時不會出現問題,但卻會導致三維矢量噴口不能充分發揮作用。而且,兩台發動機產生的超音速氣流在相互影響時,會在機身下方一側產生強大的漩渦,將對飛機整體結構產生不良作用。
  殲-20還要進行一系列試飛
  按照一般規律,三代機從試飛到真正裝備部隊,大約需要5到8年的時間。四代戰機的技術更為複雜,其裝備部隊的時間通常要超過8年,但也可能會提前。但不管怎樣,今後殲-20肯定還會不斷進行相關試飛活動。按照中國獨特的戰機研製發展之路,殲-20的發展也需要經過3個試飛過程,才能最終裝備部隊。
  第一是工程試飛。這個過程主要在工廠基地進行,用來驗證飛機基本的安全性、可操作性,確保飛機能夠獨自安全地飛往進行定型試飛的試飛基地。這也意味著,新型戰機由驗證機進入了工程發展階段。目前,殲-20已經完成這一階段的試飛。
  第二是定型試飛。這一階段風險最大、耗時最長、課目最多。從飛機的基本飛行性能到邊緣課目,從航電系統到機載武器都要根據試飛大綱進行全面測試。很多高強度的邊界課目和特殊狀態試飛都是在這一階段完成的。目前,殲-20正處於這一階段的試飛。因此,殲-20戰機的整個結構已趨於穩定,改變範圍已經不大。
  第三是武器打靶試飛。在定型試飛完成後,戰機還要進行作戰使用效能試飛。戰機會進行戰場環境下的各種武器投放、打靶試驗,以驗證武器系統實際效能及人機結合使用武器的熟練程度等。
  通過這一階段的測試後,新戰機就能正式進入部隊服役,在全部飛行員均考核合格、達到了規定的戰機服役數量後,才算形成初始作戰能力。
  殲-20研發成功意義重大
  長期以來,中國的武器,小到一把槍,大到飛機潛艇,無不深受俄式武器設計理念的影響。從第三代戰機換代開始以後的各種實戰中,俄式戰機的戰績著實令人失望。由此,人們普遍認為俄羅斯在飛機上的設計理念已經不太適應信息化戰爭的需要。
  作為具有中國自己獨特風格的殲-20,其研製成功,表明我國在軍機研發領域進入了世界第四代戰鬥機的第一梯隊。也體現了中國製造工藝和設計水平的飛躍,標志著中國戰機研發走上了一條真正屬於自己的設計道路,為以後新武器裝備的研發奠定了良好的基礎。
  殲-20飛機是一種多用途重型戰鬥機,起飛重量將近30噸。飛機機內空間大,裝油多,其航程可能達到4000公里以上,作戰半徑超過1500公里。如果從海南島的機場起飛,可以覆蓋整個南沙群島的所有島礁。這就意味著,一旦南海有事,殲-20可以有效支援海軍在南海的作戰行動。同時,殲-20還可對駐扎在關島的美軍F-22和F-35等戰鬥機進行攻擊和作戰。
  儘管殲-20還未成熟,裝備部隊還需要一些時日,但殲-20的成功,無疑有利於改善我國的戰略防禦態勢,給國家安全增添新的保障力量。它的出現,使我們對中國空軍建設的未來更加充滿信心。雖然戰爭不是靠一種武器決出勝負的,但解決了空中隱形作戰問題,等於嚴重削弱了對手的空中技術優勢,將更加有利於我們奪取制空權。
  殲-20一旦裝備部隊,不僅會對戰爭樣式帶來巨大衝擊,也會給我們在西太平洋的戰略安全增加更加強有力的砝碼,還會對世界尤其是亞太地區的國際關係與地緣戰略形勢帶來巨大影響。從這個意義上說,殲-20已經超越了武器裝備的層面,它是提升中國國際實力和地位的重要工具,它的身影背後蘊含著各國之間的戰略博弈。
  (作者單位:國防大學)  (原標題:殲-20隱形戰機還要過幾道關?)
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劉華

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