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一进入超音速就是它的天下!“八爷”问:凭啥?

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一进入超音速就是它的天下!“八爷”问:凭啥?

7月30日的沙场阅兵,歼-20无疑是一个亮点。一位歼-20飞行员在接受央视记者采访时对歼-20更是不乏溢美之词:“亚音速下也不错,一进入超音速就是它天下了。”

可能有人会问,当年“八爷”(歼-8II战斗机)超音速性能也不错啊,其超音速机动性能要好于幻影-2000,但是显然不是任何一款三代机的对手。凭啥歼-20能靠超音速性能来碾压对手,歼-20又是如何获得那么强的超音速机动性的?

首先要了解,歼-20的超音速性能,不是简单的能超过音速,而是能超音速巡航。

能够进行超音速巡航的战斗机与不能进行超音速巡航的战斗机打,就好比是冷兵器时代“骑兵打步兵”,超音速巡航的飞机会突然杀过来砍一刀,然后就走了,三代机追也追不上。更大的问题是,三代机飞行员还不知道威胁是从哪里来的。

现代空战首先从超视距空战的占位开始。接敌前,通常会要爬升、加速,这样能够使导弹获得更大的攻击距离和不可逃逸区。发射完导弹,并完成初中段制导后,立刻减速,转弯脱离,这也是减少敌方导弹攻击区的一个有效方式。

如果在转弯脱离的时候再顺便打上几发箔条弹,那简直就是“流氓会武术,谁也挡不住”啊——即便是目前最好的有源相控阵雷达,这时候也会脱锁,跟箔条去了。

所以超音速巡航是非常关键的。即便无法实现超音速巡航,那么也要退而求其次,大幅度提高其加速能力,减少从亚音速进入超音速的飞行时间。传统三代机从0.8M进入1.5M的超音速,是一个相对漫长而耗油的过程。而且三代机在有外挂的情况,在高空飞出1.5马赫以上的速度,飞机的机动性损失就太大了。如果对方释放电子干扰,己方导弹打不出去,而对方实施攻击时,规避就不那么容易了。

有人可能会说,用矢量喷管啊。但这真的没用!矢量喷管适用于低速飞行时,那时候气动控制面不能够提供足够的控制力,而用矢量喷管可以实现过失速机动。但是在高速、特别是超音速条件下,飞机的气动力足够大,不用矢量喷管都可以拉出最大过载,这时候如果非要用矢量喷管,反而可能使得过载超过机体的可用过载,而导致飞机解体。

所以,最终还是要靠飞机的气动。四代机实现超音速巡航,也不是简单地靠增大发动机推力实现的。另一个重要措施,便是降低超音速阻力,提高升力系数。而降低超音速阻力,的关键,就在于降低波阻。

如何降低波阻呢?首先,要使用后掠角比较大的机翼。从空气动力学的观点来看,大后掠(如60到70度)、小展弦比机翼的超音速气动效率最高,但这种机翼的亚音速效率低,影响飞机的亚、跨音速机动性。对于新一代战斗机,其机翼设计需要中和多方面相互矛盾的需求,这决定了四代机的机翼后掠角基本保持在40度到50度之间。当年,F-22A的原型机YF-22就采用了48度的前缘后掠角,而最终定型时改为现在的42度。

第二个是一般采用翼型前缘比较尖的相对厚度很小的机翼。怎么看机翼比较薄?你会发现四代机中,可以进行超音速巡航的重型机,比如F-22、T-50、歼-20的机翼都未使用内埋式襟翼、副翼作动筒,其每侧机翼上都有两个突兀的经过纺锤形修形的作动筒(纺锤形修形是为了减小雷达散射截面积),这表明其采用了相对厚度很小的机翼,没法内置作动筒。反观F-35和FC-31则采用较厚的机翼和内埋式作动筒。

在机身设计上,减小超音速巡航阻力就要减小机身最大截面,增大机身长细比。所以歼-20的机身长细比明显偏大,包括被称为“长须鲸”的歼-8II修长的机身,也是为了降低超音速阻力。另外一个例子便是超音速型号的L-15,不仅仅是因为换装了带加力的发动机,另外一个重要措施便是拉长了机身。

从减阻方面看,歼-20两个小型垂尾有其成功之处。较小的垂尾阻力较小,而且垂尾外倾也会减小两垂尾间的不利干扰。发动机采用了阻力较小的小间距布局,同时也减小了飞机的最大截面积和浸润面积,降低摩擦阻力和波阻,利于超音速状态下的减阻。

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