详解中国歼-20的隐身设计,真和F-22差10倍?丨杨叔洞察


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虽然依靠独步全球的“升力体边条鸭式布局”,歼20在超巡、超机动方面超越F22肯定是个不争的事实,但是如此复杂的气动外形也必然对隐身设计带来更大挑战 。
比如咱们就拿四代机都要遵守的平行原则来说:机体表面所有边缘都要尽量与主翼保持平行,以便优化反射角度,将入射的雷达波合并集中到几个特定的安全方向,偏离主威胁方向 。
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对比歼20和F22的气动外形:由于前置鸭翼不能完全与主翼面平行 , 歼20的雷达反射为12波系 , 就是将入射雷达波集中反射到12个主要方向 , 而F22则是8波系 。从隐身设计最基本的原则来看:反射波系越少被发现的概率越低 。这方面做得最好的是采用飞翼布局的B2隐身轰炸机:机身前后缘平行 , 各种接缝锯齿化后同样平行 , 整个机体棱边只有两个朝向,甚至干脆连垂尾都不要了,整个机身做成扁平的一体,以获得极致的隐身效果 。
那歼20的鸭翼在偏转过程中肯定会增加雷达发射面积,即使可以通过控制偏转角度或者使用吸波材料降低这个影响,但从隐身设计越光滑越好的基本原则来看:鸭翼是一定会破坏隐身的,这个是无论如何也跑不了的 。那按照美国方面的估计:歼20的正面RCS要比F22高出一个数量级,F22的公开RCS数据是0.0001平米,歼20可能是0.001 。
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但是这点差距对隐身战机来说不是0和1的问题,而是1和1.3的问题 , 甚至是1和1.2的问题 。最简单的道理:以歼20的RCS水平 , 超视距空战100多公里外,F22的雷达是根本无法有效锁定的,只能到近距离内用雷达长时间精确搜索才能发现,但这就相当于在黑夜开手电筒自暴 。因为隐身战机,除了雷达隐身、红外隐身还有一个电磁隐身:要尽量避免长时间打开雷达,被对方的电子侦察手段发现,毕竟F22唯一的败绩就是被EA-18G用不讲武德的方式来骗来偷袭嘛 。
而且对于隐身战机来说:你都能用雷达发现了,这意味着什么?印度空军前参谋长曾有个著名的神言论:苏30MKI的雷达可以在数公里外探测到歼20,当然这个距离我也能探测到 。所以歼20对抗F22并不是很多军迷想当然认为的斗兽棋单挑,更多是要依靠背后的作战体系 。
毕竟歼20设计之初的定位就是国土防空,更多是要依靠地面远程预警雷达和空中预警机抵消F22的隐身优势,然后发挥自身在远程截击方面超巡、超机动的优势 。
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而F22的设计定位是前线攻势作战:即利用隐身优势对一个国土广袤,缺乏先进防空手段的大国实施外线侵略进攻 , 因此在性能指标上把隐身排第一 。所以两种不同定位的四代机,单独拿出一项性能对比,企图分出战力高下是没有任何实际意义的,脱离作战使用谈武器性能的都是耍流氓 。
那尽管由于两种战机不同的作战定位导致技战术指标各有侧重,但这并不妨碍我们发挥后发优势在单点技术上超越老同志 。这方面最值得一说的就是歼20的DSI进气道,DSI进气道的中文是“无附面层隔道超音速进气道” 。
先讲一下什么是附面层:当战机高速飞行时,靠近机体表面的空气与蒙皮发生摩擦,因空气黏性导致流速降低 。这一段流场变化的空气层就叫附面层,如果让这些流速、方向都不稳定的低速气流混合高速气流一起被吸入进气道,轻则影响进气效率 , 重则喘震甚至发动机熄火 。所以为了消除附面层的影响,传统的解决方案是用隔板在机身之间留出空隙 。另外,进气道内部也不是直来直去的简单通道,里面有各种复杂的分隔板、排气口,用来去除不同飞行状态下的低速气流 。但这种设计对于追求高机动、高隐身的四代机显然是非常不利的:F22附面层隔道形成的空腔不仅会大大增加超音速飞行时的阻力,而且对正面隐身非常不利 。
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而歼20的DSI进气道则用一个三维鼓包,高速飞行时将沿机身的乱流层剖开 。不仅消除了复杂的吸排气系统,大大减轻了结构重量,而且提高了战机跨音速飞行的机动性,更有利于隐身 。
DSI进气道原理看上去简单,但鼓包的大小、形状、位置要考虑所有速度范围和仰角变化下的进气效率,这背后体现的是计算流体力学的最高水平,需要大量的高速风洞和极高的加工精度 。传统的金属材料无法达到如此高精密的加工要求,只能使用复合材料 。这点我们可以看到:黄皮歼20进气道鼓包的颜色和其他部位明显有所区别 。
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正是由于DSI进气道极高的设计和加工难度,西方国家至今也只有F-35一种战机使用 。虽然洛马公司最早在F-16上已经开始研究相关技术了,但咱们在使用氪金眼技能后就立刻自行开发弯道超车 。枭龙成为世界上第一款服役的、使用DSI进气道的战机 。自此一发不可收拾,不但中档的歼10B、歼10C;高端的歼20、FC-31,甚至连从歼7大改而来的山鹰教练机都用上了DSI进气道 。有腹部进气的、两侧进气的、成飞、贵飞、沈飞,迅速把这一顶尖科技白菜化 。

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