国产歼20战机昵称黑丝带 研制时间不晚于2001年

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国产歼20战机昵称黑丝带 研制时间不晚于2001年

资料图:国产歼20战机试飞网络流传图


国产歼20战机昵称黑丝带 研制时间不晚于2001年

瞭望东方周刊封面


十年一梦四代机 四代机畅想“黑丝带


10年后,当一些资深军迷看到“歼20”的外形才恍然大悟:至少在2001年,中国人就已经开始勾勒自己的第四代战机。


《瞭望东方周刊》记者山旭、米艾尼 | 北京报道


1月11日晚,中国国防部外事办公室副主任关友飞在回答有关“歼20”战斗机试飞问题时表示,中国发展武器装备不针对任何国家和特定目标。从时间上看,没有任何针对性,是正常的工作安排。


这位54岁的少将表示,中国根据国防和军队建设总体规划,发展了一些武器装备,这是维护国家主权、安全和领土完整的需要,也是顺应世界新军事变革、新型武器装备不断出现的需要,不针对任何国家和任何特定目标。应该正确评价和看待中国的军力发展。


关于试飞活动也是这一原则,不针对任何国家,也不针对美国国防部长盖茨访华,是一次正常的工作安排,关友飞说。


此前,国防部长梁光烈在与美防长盖茨共同举行记者会时也强调,中国武器装备的发展,与发达国家相比还有很大差距。中国发展武器装备绝对不针对任何国家,也不会对任何国家构成威胁,完全是为了维护主权和安全的需要。


2010年12月下旬“歼20”图片在网络上一出现,就激起了国人的巨大热情。“黑丝带”---黑色的第四代战机,成为人们给予它的昵称。


震惊、喜悦,还有一些怀疑,这些情绪并不妨碍公众热烈参与到讨论之中。有人提起同样处于“传说”中的航空母舰,还有人讲起朝鲜战争中的“米格走廊”,总之,种种元素再次勾起了中国人对于国家实力的热情想象。


一位网友这样评价说:“黑丝带”的问世,是2011年新年最好的礼物,它让中国人看到了中国在经过几十年的技术沉淀后井喷期带来的巨大希望。


“中国先进战斗机之父”十年前勾画轮廓


在世界军事航空领域,对喷气式战斗机的发展有“四代说”、“五代说”两种划分方法。其中,俄罗斯将美欧的第二、第三代战机分为三个阶段。事实上,俄罗斯所谓的第五代战机即T50、1.44等,相当于美国的第四代战机如F22、F35。


中国航空博物馆飞行技术顾问程昭武告诉《瞭望东方周刊》记者,这一代战机因为其四大特性而被称为4S战机:超音速巡航,超机动性,超视距打击,超隐身性能。


有趣的是,2007年,美国空军和研发F22、F35的洛克希德。马丁公司突然开始将这两款战机称为“第五代战斗机”,即“新五代说”。但在国际上,通常还是将与F22、F35、T50相当的战机称为第四代战机。而根据俄罗斯的划分方法和“新五代说”,备受关注的“黑丝带”也可以称为“黑五代”。


早在2001年8月,由中国工程院主办的《中国工程科学》公开发表了成都飞机设计研究所四位科研人员所著的《一种小展弦比高升力飞机的气动布局研究》一文。第一作者宋文骢院士被称为“中国先进战斗机之父”,曾领衔“歼10”的设计研发;第二作者谢品为国产“枭龙”总设计师。


文章描述了当时科研人员在经过大量实验后对中国新一代战机的设想,并就如何解决主要设计矛盾提供了具体解决方案,最后提出了一种“未来战斗机”的设计方案。


10年后,当一些资深军迷看到“歼20”的外形后才恍然大悟:至少在2001年,中国人就已经开始勾勒自己的第四代战机。


从“歼20”图片上可以看到,它采用了单座、双发动机、双垂尾、带边条翼的鸭式气动布局。


气动性,是指飞机、导弹在飞行状态下,由所受到的升力、阻力、力的方向、大小与其本身的截面、长度、推力、稳定性等影响飞行物飞行的客观因素所组成的一个函数值,由这个函数值来决定飞行物的外形。


通俗地说,鸭式布局是指在扁平状的机头旁侧设置一对机翼---前鸭翼。除了“歼10”,俄罗斯的下一代战机1.44也计划使用这一设计。“黑丝带”的鸭翼略有上反,这种情况被称为“上反鸭翼”。


边条翼是上世纪50年代中期出现的一种新型机翼,一些第三代战机采用了这种设计。具体而言,在主机翼根部前方处,加装一后掠角很大的细长翼所形成的复合机翼,称为边条翼。所谓后掠角,即向后倾斜的角度。


和F22、F35、T50等相比,“黑丝带”的主机翼更粗、更短,在航空学上称为“小展弦比”。同时机翼向后斜,称为后掠翼。


“黑丝带”的两个尾翼垂直于机体,较F22、F35、T50等更小,可以操纵偏转,称为“全动尾翼”。


“黑丝带”的进气口在机身两侧,而且从起落架舱设在机身侧面来判断,“黑丝带”的进气道设计采用了S形弯曲。


根据经典航空理论,强大的气动性能设计可以更好地弥补发动机的不足。同时,修长的机身等设计会使其具有更快的速度,增强超音速巡航能力。高速一直是俄制战机的典型特色,比如曾被中国广泛引进的米格系列战机。人们对于“歼10”外形的印象就是“修长”。


也有网友对“歼20”的鸭翼等设计提出质疑,认为这些有助于“飞行能力”的附加装置会大大影响隐形性能。


如何更快、更机动


事实上,上述设计大多出现在《一种小展弦比高升力飞机的气动布局研究》一文中。从这篇文章可见,中国的顶级飞机设计师们在10年前已希望通过创新设计解决新一代战机的主要设计矛盾。


这篇论文首先提出:“未来战斗机”除了具备近代先进战斗机的中低空机动性外,还要具备超声速巡航能力,以及过失速等非常规机动能力。同时,隐身特性也是一个需要重点考虑的因素。


隐身要求带来了新的气动力设计困难。机身前端的隐身,对机翼以及进气道有更高要求;侧向隐身则要求机身剖面形状和尾翼布局形式与之相适应。“这些约束和要求必须从布局的初始阶段融入设计。”


同时,现有气动力设计措施不足以解决超音速阻力以及低速情况下最大升力特征之间的矛盾。


它可以简单地解释为,高速飞行与低速机动之间的冲突。即如何飞得更快,又能创造更大的利用阻力和升力比值,使飞机获得更大的升力,最终实施完美的空中动作。“现有的气动力措施不足以解决这些矛盾,必须寻求新的解决途径。”


过失速机动问题则是10年前先进战机设计的第三个主要挑战。


战机在机头仰起一定角度、即大迎角后会出现失速情况。但这种动作可以使战机超常规地调整自身位置和姿态角度,在空战中从被追逐、锁定的被动位置快速转到敌机后等主动位置。俄罗斯“苏27”战机赖以成名的“眼镜蛇”动作就是一种过失速机动:战机竖起就好像眼镜蛇立起身体。


研究者们在文中特别强调,应发展新的设计概念解决这些问题。特别是各种非常规的气动力控制装置。


根本措施之一就是升力体边条翼鸭式布局。传统意义上的升力体是指用三维设计的翼身融合体来产生升力,消除机身等所产生的阻力。


作者认为传统的鸭式布局或边条翼设计并不能提供更大的升力,但当时还没有一种鸭式布局的战斗机采用升力体布局,因为鸭式布局要求鸭翼必须高于机翼。


作者在论述此问题时引用了多项相关风洞试验结果。在这篇6页的论文中,有6处基于风洞试验的图表,以及另外两处相关计算表格。


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