从照片分析中国四代战斗机 高人解析[组图]


从照片分析中国四代战斗机 高人解析[组图]

歼-20、F-35、F-22和T-50侧视图对比


机头部分


从机头到驾驶舱的长度来说,F-22和T-50的机头明显长出一块,歼-20和F-35则短很多。F-22在设计之初,在机头两侧是要加侧视雷达天线的,所以要留出空间,长一点不奇怪。T-50座舱盖前方有光电雷达,多少会有些影响,不过猜测主要原因还是俄罗斯的雷达技术上有问题,一贯笨重粗大的毛子不大可能突然就开窍搞出小雷达了,所以体积会大一些。


机头雷达天线罩再怎么装,也要留出放雷达发射机等东西的空间,所以小机头必然导致雷达天线面积小。敢把天线面积做小,这对中国航空业来说是个巨大的进步,没有再出现歼-10那样巨大的雷达天线拖累机体设计的问题。四代机彼此搜索都困难,不过中国空军立足国土防空,有雷达网的引导,对搜索要求低一些;再一个可能是天线继续做大的收益可能很有限,相控阵雷达能保持足够的跟踪精度和发射功率,这个体积足够了。


座舱


F-22和歼-20是整体座舱盖,F-35和T-50不是。这个问题主要在座舱盖的结构强度是否能满足需要,这又涉及到座舱盖材料强度、对低空最大速度的要求等问题。有框架主要影响雷达反射面积,也就是隐身;无框架主要影响座舱盖重量。从这里和其他地方看,歼-20比T-50更重视隐身。驾驶舱比较平,没有突出机背太多,更接近F-22,比F-35那种攻击鸡还是好很多。

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歼-20飞机的侧视修改图,估计机身中段少一部分。


鸭翼


鸭翼翼根和主翼翼根在同一水平线上,减少了机身不连续面,有利于隐身。鸭翼上反,增强涡升力。鸭翼结构简单,内部无各种零部件,可以搭配多层吸波材料,说不利于隐身是不合理的,人类科技还没发展到能区别出鸭翼和水平尾翼RCS的地步。上反鸭翼还可以实现直接力控制,能提高大迎角性能,尤其是带侧滑角状态下的大迎角性能,而这也是格斗空战中最常出现的情况之一。


超音速状态下,鸭翼提供升力,平尾提供压力,亚音速状态下反之;所以鸭翼战斗机航程不好。但是,如果飞机能够在一定幅度上调节重心,也可以让鸭翼在亚音速提供升力,以弥补不足。办法就是在座舱后设置油箱,亚音速状态下保持油箱满油,以前移重心;临近接战时清空油箱,以提高飞机机敏性。歼-10介绍展板上提到设计时考虑到了改双座的要求,估计就是在单座后方设置了油箱,这样改双座就很容易。所以,歼-10应该也有这个能力。


进气道


图上看是机身肋部进气道,很大可能是DSI。一直有歼-20的DSI进气道可调的说法,以增大最大速度。如果可调的话,低速状态下可以减小阻力,高速状态下可以避免影响发动机稳定工作,但是要以重量为代价。我认为不可能是可调,因为这完全破坏了DSI减重的效果。或者我们看幻影-2000,它是调节进气锥,达到相同的目的,想调节进气道壁板的和它有什么区别呢?


机翼


机翼下反,这是上单翼战斗机必然的搭配,以提高敏捷性,而不是为了配合鸭翼上反拉大距离。侧视图看不出翼形,要等首飞后才能看到。


弹舱


侧面看,机身前后基本一边粗,没有F-22那种明显前粗后细的线条。F-22是因为弹舱在进气道下方,所以前面必然要厚;F-35和T-50的弹舱都是水平布置,所以侧面看是一边粗的。歼-20肯定也是水平布置,弹舱布置很可能类似F-35。


飞机要减阻,横截面积变化要均匀。歼-20进气道和F-22比很靠前,这一方面是为了布置鸭翼,另一方面也给弹舱布置流出了空间,避免与机翼最大翼展部分重叠,减小了最大横截面积。


这样布置的弹舱空间会较大,能够容纳大型制导炸弹,容易发展对用途改型。


全动垂尾


根据照片确定是全动垂尾,这是为了提高超音速状态下的有效舵面面积,提高操纵性能。根据宋总的论文,来自前机身的脱体涡会在垂尾处诱导出较大的向外的气流,等于单垂尾飞机带侧滑角的情况(就是飞机虽然大体横着,但机头比机尾高,在这种情况下快速转弯)。这会造成机身尾部和垂尾都受到向下的压力,对飞机在大迎角时的纵向配平不利,导致飞机难以低下头去,影响飞机机动性(如果控制不了,那飞机就会在天上翻跟头,然后就进入尾旋)。想解决这个问题,需要采用面积较小的垂尾。一般双垂尾的相对面积为20-25%,根据宋总论文,示意图中的全动双垂尾为10-13%量级。


同样论文中提到,虽然放宽了偏航方向的静安定度,但仍可保持基本的偏航稳定度,并维持垂尾作为偏航控制装置的功能。这肯定就是在电传控制系统的自动操纵下,垂尾不断偏转来维持航向稳定性。用操纵性维持稳定性的例子还有B-2、A-12、X-36等飞机,不过他们是彻底没有垂尾,比歼-20更极端。


垂尾之所以是大后掠角的梯形,估计是因为鸭翼布局,没有平尾伸到喷管后面进行过渡,而超音速下的阻力主要与飞机截面积变化程度有关,突然间的缩小会导致超音速下底部阻力增大,就像普通炮弹和枣核弹一样。为了减阻,不得不延伸垂尾以进行过渡。F-22和T-50都是比较靠前的蝶形垂尾,这是为了在大迎角状态下减轻机身对垂尾的屏蔽,以提高大迎角时的航向稳定性,同时提高飞机纵向静安定性。歼-20有上反差动鸭翼提高大迎角时的纵向稳定性,飞控有歼10的底子也比俄国人强,就不需要照他们的做法了。


歼-20的垂尾有底座。T-50的垂尾也是有底座的,且底座上都有进气孔。这一方面是继续保持以往垂尾根部开冷却气流进气孔和辅助动力系统进气孔的功能,以减少机身表面不连续曲面,提高隐身性能;另一方面也抬高了垂尾,减轻了大迎角时的机身屏蔽效果,不用增加垂尾面积,也就不用增大舵机功率,从而避免增大重量。歼-20的底座功能估计与此类似,也会有进气孔。

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歼-10的001号原型机与量产机的前起落架舱门区别。


起落架


相对F-22和T-50,歼-20的起落架很靠前,这个可能是示意图不准的问题,要等更多照片出来才好确定。不过目前看主起落架舱门特大,这一方面可能是减少开口数量,从而减少每次维护时需要打开再密封的口盖,以提高隐身措施的维护性。另一方面可能类似B-2的考虑,起降阶段提高方向稳定性。毕竟歼-20偏航方向的静安定度较低,飞行时可以依靠飞控进行动态调节,起降阶段高度低时间短,一旦偏航缺乏修正的时间和空间,因此依靠起落架舱门提高安全性。



这样做的缺点是较大的起落架舱门重量较大,需要更大重量的控制机械;大型舱门导致的阻力也较大,这在起降阶段到不重要,甚至是有利的;最大的问题还是出在大型舱门的结构强度上。在歼-10的试飞过程中,曾经出现前起落架舱门被气流扯开扭曲的事故,因此后来的前起落架舱门从早期的单门改成两截式。歼-20的主起落架舱门如此巨大,可能会出现同样的问题,这就需要加强其结构强度,也就会付出重量上的代价。



作者:邱贞玮


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