俄研发五代机气动布局走歪路 我歼20吸取经验躲过一劫

 金沙网址app     |      2020-05-08 07:46

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问:沈飞第4代机歼-14“雪鸮”与歼-20“威龙”竞争落败的原因是什么? 沈飞的歼-14“雪鸮”,当年与成飞的歼-20一起竞争,成为中国空军第五代战斗机的项目,但最终落败。

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对于装备发展来说,也许最大的错误就是发展路线错误。俄罗斯空军正面临这一问题,苏57,原名T50,就因为在技术发展方向上发生了堪称致命的错误,目前正在走向失败。而这个问题,就是隐身。

因为歼14雪鸮战斗机的尺寸太大,而且隐身太差,另外气动设计太过于保守了,可以看作是一个比俄罗斯的苏57还差的飞机,但是歼20却要强很多,比俄罗斯的苏57先进很多,设计也更加前卫,因此选择歼20是正确的。

自从2012年首飞后,歼-31战机面世已接近了6个年头。一般对于其他型号的战机来说,6个年头足够从首飞到服役的时间了,但对于歼-31来说,只是面世了2架验证机罢了。虽然目前关于歼-31的各种利好消息不断,但主要体现在海军方面,而且实锤较少。在外贸方面,虽然巴基斯坦以前曾经参观过歼31,但后面消息显示,巴方还是更倾向于跟成飞合作合作什么呢?只能是成飞未来的单发五代机。

如果对比T50和歼20,你也许会发现,这两者有一些相近之处,比如研发/首飞时间、都不太给力的发动机、面临着同样的对手等等。但两者根据本国对五代机的理解,以及自身技术基础,走向了不同的道路歼20走的是美国化的标准,首要强调隐身,航电、超巡、机动性全盘兼顾;而T50走的却是一贯的俄式风格,突出宣扬战机的机动性和航电系统,对隐身重视不够。

苏57+鸭翼就=歼14雪鸮。

成飞单发5代机想象图

这一方面也许是因为俄本身在隐身技术领域的积累不够多,另一方面,俄自身对五代机技术发展的理解也产生了相当的影响。俄泰斗级军事专家、航空系统院士费得索夫曾说过这样的话,那就是航电和机动性才是战机性能的根本核心,隐身设计只能内置武器,而且对战机机动性设计很不利。可见,俄专家对隐身并不感冒,这势必会严重影响俄在隐身技术领域的投入,以及T50在设计时的技术路线。

雪鸮是沈飞在俄罗斯飞机设计风格的基础上,依靠侧卫系战斗机优秀的气动布局加以改进得来的新一代战斗机,我们都知道歼20的尺寸很大,很多军迷已经觉得有些太大了,可是雪鸮比歼20还大,而且要大许多,因此雪鸮是一架很笨重的飞机,他为了加强飞机的机动能力,还增加了一对鸭翼,但是对飞机的隐身形成了破坏。

虽然对于5代隐身战机的发展,目前网络上比较偏好于重型战机,但沈飞所前一段曾有篇文章称,根据世界各国以及美国目前的舰载机发展看,中型舰载机才是未来的趋势。那么,根据此推理方式,以及美军F-22只装备了100多架,而单发的F-35却计划装备2000多架的现实看,沈飞所不知是否会得出结论:单发战机才是未来的发展趋势?

结果也很明显,无论是国内研究所、国外研究人士的仿真测试结果,还是我空军内部的对抗结果,都表明歼20在隐身性能上相当的出色,达到了接近F22的水平;而T50,无论是俄自身的说法,还是国外人士的仿真测试,都表明其隐身设计只是刚刚达到隐身战机的门槛,只是比阵风、台风这类4.5代战机好一些,与F22、歼20有着巨大的差距。

鸭翼不破坏隐身,前提是不增加操作翼面。歼20也有鸭翼,但是人家歼20没有尾翼,因此歼20的翼面等于是没有增加的,翼面互相之间采用平行边缘设计后,飞机的隐身是有保障的,但是雪鸮不同,歼14的鸭翼是在飞机的常规布局之前加的,也就是增加了两个可动翼面,这本就破坏了飞机的隐身,再加上体积太大,因此隐身更差了。

一个必须要纠正的事实就是:目前网络上经常被人提起的,在5代机中,航电所占的价格要超过一半以上的观点是错误的;根据美军战机的价格详表看,即使是F-35这样的代表着最先进、最复杂航电系统的战机,其航电系统费用所占的比例也只是接近了20%而已。

如果你对比T50和歼20,你会发现,T50的机动性并不弱,航电系统也说得过去,而且其发动机还领先一步,已经开始了对新一代的项目30发动机的测试,但就是因为在隐身方面的差距,两者有了截然不同的结果。中国军方对歼20的态度是十分满意,大量生产,而俄军方对T50的态度是订单大量取消,只剩12架,苏35其实挺好的。

歼14雪鸮战斗机的数字化程度也没有歼20高,新技术的运用也不如歼20.歼20有全动垂尾,有侧阵列雷达,有机翼副雷达天线,有EODAS和EOST探测器,雪鸮一概没有,当然也可以后加,但是要对其结构进行较大的改动。说白了,雪鸮是沈飞在吃透苏霍伊战斗机的基础上研发的,他和俄罗斯的苏57到有几分相似,去掉鸭翼就是苏57了。

所以,即使是对于5代隐身战机来说,价格的大头还是在于机体。单发5代机由于轻1/3的机体重量、只有一个发动机,因此在隐身性能、武器性能相当、航电性能接近的情况下,单机价格却能便宜很多,而且使用成本也要降低很多。如果单发战机的研发在双发之后,特别是成飞的单发5代机,其研发时间如果比歼-20晚10年左右的话,由于技术的进度,其航电系统单就技术水平来说,甚至要比歼-20好不少。

对于T50的未来,俄方是这样说的,T50只需少量生产测试,俄准备准备用最新技术升级T50,将其提高到5.75代,这样就能够对F22和歼20保持优势;俄这一计划准备在2030年之前完成。对于这一计划,笔者并不看好。俄以前有过成功的例子,那就是苏27其最初的气动设计并不是我们现在看到的样子,俄认为其性能并不足于与美国的F15相对抗,于是大改了气动设计,最终变成了我们现在看到的一代经典。但现在时代不同了,俄当时有丰厚的技术积累,有充裕的资金,有大量足够优秀的航空设计人才,所以当时俄可以利用数年的时间,完成一次设计的升华;但现在,这些俄罗斯还有吗?就像当初的 瓦良格号航母,要想完成建造需要很多东西,而这些东西,中国有,而当时的俄罗斯、乌克兰都没有

但是雪鸮的性能也不能说很差,他确实是一架五代机,具备完全碾压四代机的实力,但是作为未来的发展而言,新一代战斗机必须是新的平台和新的设计理念,而不是老的思想的修修补补,那样是没有未来发展潜力的,所以歼20能够战胜歼14.

F-35因为原本定位是联合攻击机,所以70%的设计任务是为了对地、对海攻击,又为了满足三军联合使用的需要,所以对空战性能方面有许多取舍,机身的许多鼓包让其隐身性能大受影响。但即使是F35这样隐身性能不够理想、常规机动性一般的战机,在与其他4代、4代半战机的对抗中,呈现的也基本是单方面的完全压制性效果。F-35的空军型号目前价格只有9500万美元,只比4.5代的F/A-18E/F、阵风、台风等战机贵一点。如果成飞单发5代机不要求那么强的对地功能、专注于开发空军型号的话,其隐身性能、机动性将显著提高,而成本将进一步的降低。

歼20发展过程中,也并非没有风险。要知道在当初竞标时,沈飞所的方案可是复杂的三翼面设计,相对于成飞所的设计方案,其长度、空重更大,更强调机动性,隐身性能稍差。也就是说,其整体设计更偏向于俄式风格;当然,其本来跟俄罗斯就有许多技术交流。而且,在我国空军专家中,也不乏倾向于这种风格的人,比如著名的特级试飞员徐勇凌。如果当初获胜的是沈飞所的方案,想想就令人担心啊。

各方面原因都有,究其原因,可以说是沈飞太听话了,唯军方马首是瞻,哪知道后来军方要求改了,重新设计又来不及只能让雪鸮硬着头皮上,而成飞则是自己探索,最后和军方的要求殊途同归。所以成飞击败沈飞,从事后诸葛亮的角度讲,可以说是理所应当。(歼-11D的下马也与之相似)

单发5代隐身战机显然比中型的4.5代战机具有高得多的性价比,而且价格完全可以被接受。未来的成飞单发五代机固然会对歼-31的外销产生一定的冲击,但顾客的需要才是硬道理。目前印度的5代机计划已经陷入停滞,这是巴基斯坦的一个机会,也是我们的一个机会。即使是我国空军,出于经费的考虑,恐怕也是需要装备一定数量的中型隐身战机的。多一款战机,多一种选择,有竞争是好事。

这种俄式理念,以前在我国网络上的影响也是巨大的。隐身无用论、隐身被破论就跟航母无用论一样,一直甚嚣尘上、广受欢迎;上至军事专家,下至一般爱好者,也许是为了在中外武器对比中更加的自信,也许是为了吸引眼球,这种言论大行其道,影响巨大。

所以实际上根本就没有“竞争落败”一说,2006年的时候当歼-20的方案初步成熟之后,大家都知道军方肯定选歼-20。

据称是原沈飞所方案风洞模型

上面这段话听不明白的话就往下看吧。

所幸,成飞所是理智的,负责歼20技术预研的领头人宋文骢宋老,歼20总设计师杨伟,他们以其深厚的基本功、锐利的目光,洞察了未来技术未来的真正趋势,抓住了5代机发展最重要的的核心技术,不仅使歼20面世的时间大大出乎了国人的预料,而且研发过程相当的顺利,其结果也相当的好。几乎可以说,在他们的带领下,在国内各相关研究结构的配合下,如今的歼20,在我国自身的技术基础上,努力做到了最好,甚至是超过了很多人的期望!笔者对此只想说,感谢有你,中国幸甚。

1990-2000,2000-2012,2012-2019,这3个时间段之间,中国空军的作战思路,未来发展方向经历了非常大的转变。

中国关于五代机的早期发展是20世纪80年代开始的,当时美国的ATF计划已经是路人皆知。沈飞在那个时候已经开始了五代机的概念摸索。90年代海湾战争把解放军吓尿了,差距大的不是一点半点。

1991年年初,美国的YF-22也完成了试飞,在试飞中,YF-22展现出了惊人的性能,无论是加速,盘旋,还是巡航速度,各方面都远超当时服役的F-15与Su-27。更重要的是,YF-22的过失速机动性能也非常惊人。

基于当时的技术背景,军方对国产五代机提出了以下要求:

1, 不借助推力矢量技术的前提下,达到60度的最大可用攻角并具备实用水平的过失速机动能力。

2, 与YF-22相当的超音速与亚音速气动特性,说白了就是升阻力特性不能比YF-22差。

3, 与YF-22相似的雷达反射面积。

还有一堆航电武器系统可维护性之类的要求这里就不提了。

基于第一点,雪鸮选择了三翼面布局,并且在风洞试验中这个构型基本是能满足要求的。也就是说,2006年时成熟的雪鸮设计方案已经能满足90年代中期军方对五代机提出的要求。

但是能不能满足2000年中期时候军方的要求,就不好说了。

2003-2006年间,歼-10进入部队序列小批量服役,同时沈飞加班加点生产国产的歼-11,中国空军算是有了一点战斗力了。五代机项目的优先级也逐步提高。

同时期在航空发动机领域,WS-10和WS-15两个项目也在使劲干,不过情况一点都不好。WS-10的可靠性极差,当时装备WS-10的国产歼-11因为发动机故障的问题连基本的战备值班都做不到,大批大批地在机场趴窝。

从保险的角度讲,中国的五代机要在2020年前服役,而同时期能够用上的发动机可能只有AL-31,就算能用上WS-10B,后者的性能也与AL-31相当。在这种情况下,沈飞的雪鸮就非常尴尬了。

面对最大的潜在对手F-22,雪鸮的飞行包线的特征与F-22相似,而在气动性能不比对手好的情况下,发动机比别人差不少,最终飞机的整体性能在各个方面都会低于F-22。

而同时期成飞的歼-20就不一样了。回到20世纪90年代,我们看下歼-20的发展。在当时,鸭翼布局在欧洲航空界已经有了一些不错的产品。后来欧洲的鸭翼三杰,JAS-39,台风,阵风都在20世纪80年代首飞,其中台风的气动布局特别新颖,采用了鸭翼+边条翼+大三角翼的布局,比后来的歼-20少一个升力体。

当时恰逢20世纪末的最后一轮航空大发展,国内航空界的总体构思是,沈飞兜底,成飞创新,由于有老大哥沈飞兜底,成飞便开始了对五代机的自由探索。

结合当时的国内外最新技术进展, 提出了“鸭翼+边条翼+升力体”的基本思想。歼-20在原始设计阶段几乎是完全放弃了依靠飞机自身的气动满足“过失速机动”的要求,当时的想法基本就是:有矢量就上,没矢量就算了,先把过失速放一放。

2000年初的时候,当时中国空军的假想敌,自然是美国空军。同时期国内的四代机产量正在提升,可以确定的是歼-6,7,8这几个三代机不用当主力了,歼-10和歼-11在当时被确定是2030年前中国空军的中坚力量。

军方对五代机提出了新的思维:四代机制空,五代机用来打敌人的预警机和加油机。根据新的作战需求,国产五代机需要极为出色的超音速飞行性能与更出色的隐身特性。飞机制空能力的要求被降低,取而代之的是“预警机杀手”这样的定位。

为了适应这种新的要求,沈飞与成飞都不得不对现有的方案进行修改,然而问题在于:成飞的方案修改难度更低,工作量更小。鸭翼布局的超音速飞行性能本来就更加出色,基本就是调整飞机的展弦比,翼载荷。而沈飞的雪鸮,这玩意要改起来,大概会改的妈都不认识。

除此之外,歼-20还有很多优势,相比雪鸮的三翼面,歼-20的这个设计方案空重更轻,对发动机的要求小一些,巡航速度更高,作战半径更大。

这个我不是黑,沈飞的雪鸮,这玩意在气动布局的先进性上,还不如俄罗斯的Su-57。

在这个时候,沈飞已经基本算是认输了,雪鸮这个方案放在90年代军方看得上,但是到2006年的时候,军方不要。于是成飞理所应当的拿下了国产五代机的项目。

在2009年左右的时候网上有一架新型战机的全尺寸模型出现,虽然不知道该机是什么型号?但是从其采用鸭式气动布局和腹部DSI进气道以及内置隐身弹仓来看,其应该是一架注重机动性的隐身战机。虽然后来这件事不了了知了,大家对于该机后来的何去何从也都没了兴趣。有人说上面这架未知型号的隐身战机是沈飞研制的,也就是后来被我们大家称之为歼14雪鸮的新型战机,其最早就是用于和现在已经装备服役的歼20竞争空军的下一代隐身战机项目的。其实这也符合战机发展思路,比如早前美国的重型隐身战机项目招标的时候就有诺格的YF-23和洛马的YF22同台竞标、中型隐身战机项目招标的时候也有波音的X-32和洛马的X-35战机同台竞标。而这么做的目的都是为了研制出一款更符合空军对于下一代隐身战机的诉求。那这架未知型号的歼14隐身战机为什么会败给已经批量装备服役的歼20了呢?其实雪鸮战机之所以败给成飞的歼20是有众多原因的,随着竞标结束后,关于歼14的各种消息也是满天飞,大家对于其竞标失败也有了了解。我们知道沈飞有一个外国名字叫“沈霍伊”,就是因为其研制的很多新型战机都有前苏联苏霍伊的基因存在,所以其设计思想基本就是照搬了苏系战机的设计思想,比如这架雪鸮战机从其采用的三翼面+边条翼的气动设计来说在当时算是一种接近理论上得完美设计,再加上前置鸭翼和后置平尾的同时动作更能再照顾高升力体的涡力和机体配平上寻求平衡点,同时缩小的主子和鸭翼面积也有利于隐身和降低整机重量。但是从其整体气动布局来看,仍然有苏37的影子在内。而且其大胆采用的爽三角翼设计虽然能够提供更好的超音速巡航能力,但是其超音速状态下的升阻比仍然不如歼20,也可以说是采用的比较另类的主翼拖了后腿。其次就是从其采用的三翼面气动布局就可以看出其最大的特点就是超机动性,着和四代隐身战机的4S标准既有重合也有偏差,毕竟四代隐身战机最核心的还是隐身能力,而雪鸮战机为了提高超机动性采用的复杂气动布局既导致操纵变得越来越复杂也导致整机尺寸过大。战机尺寸过大在任何时候都不是好事,特别是对于注重超机动性的隐身战机而言更是兵家之大忌,首先机体尺寸过大会导致整机的气动阻力过大,继而影响其高速飞行能力和稳定性,其次机体尺寸过大就需要推力更大的发动机来弥补一些气动布局上的损失,但是显然这不可能,毕竟一直以来缺乏合适的大推也是事实。再一个就是三翼面的气动布局注定气动阻力要比单纯的鸭式气动布局更大一些,而且其雷达反射面积肯定也要更大一些。为了降低三翼面所带来得气动阻力增大的问题最简单直接的方式就是拉长机体长度,但是机体长度过长并不是什么好事,美国的F22隐身战机在后续的试验机型中其机体长度也相对应的缩短了一些,除了照顾隐身和机动性等方面外,也能降低整机的重量和造价成本。而且雪鸮为了降低气动阻力也采用的小机头设计虽然能够降低机头处的气动阻力但是为缩小了机头处的内部空间,从而限制了大尺寸、高性能的机载相控阵雷达的使用,而这些都是雪鸮战机在设计上的槽点。总结一下就是,雪鸮战机的失败最核心的还是自身对于四代战机的标准认识不足,设计思想还是停留在早期的三代机注重机动性方面,对于四代隐身战机最核心的隐身能力的觉悟不够,同时在整机的气动布局上的失败也都是其竞标失败的根本原因所在。

沈飞的“雪鸮”其实也是一款非常不错的四代机,如果量产下来,对付普通三代机应该还是有非常巨大的优势的。但是它的竞争对手是成飞,是综合实力更胜一筹的“威龙”,这也只能说是遗憾了

先借一张图,认识一下雪鸮

从中可以看出,雪鸮战斗机,是一款体型修长的双发双垂尾带鸭翼的双三角翼的三翼面布局的重型战斗机

从气动布局上看,雪鸮还是不错的,修长的机身,高速性能应该不错。带鸭翼的三翼面布局,会有不错的机动性,和大迎角起降性能。要是作为三代机,这样的气动布局绝对算得上是先进,但问题是我们要的是四代机。国际上公认的四代机标准就是“4S”,超音速巡航~这个雪鸮修长的机体加双三角翼设计加上两台AL31或者“太行”应该是没问题,至少勉强可以达到。超机动性~这个借助全动鸭翼的三翼面布局应该也是基本没问题。先进的航电设备,包括有源相控阵雷达,玻璃化座舱,和先进的数据链系统等,这个随着我国航空电子技术的进步,也没问题。但最后一样,即超隐身性,或者说叫低可探测性,这个就是雪鸮的硬伤了。雪鸮的双三角翼加三翼面布局,本来正面和侧面RCS就挺大了,好不容易做到0.5以内,但F22是0.05以内,两相对比,同样作为四代机以及可能的竞争对手,这样的差距几乎是不可接受的。而侧面的RCS对比情况可能同样糟糕。