扫码订阅

但是鸭式布局甚少采用了升力体布局,世界各国都不是傻瓜,升力体要求从整体保持一个升力结构,然而鸭式布局的鸭翼一般采用空间位置高于主翼的设计,产生的涡流才能形成有力的耦合,这样从整体上破坏了升力体构型。如果按照三代战机鸭翼布局,不但达不到升力体布局,而且达不到前面说到最优化的隐身处理效果。

不过对于在1980-1990年代默默钻研的中国飞机设计人员来说,无数次的风洞设计表明:采用升力体布局鸭翼增升效果有所破坏,但是对于整体的升力效果却依然比采用传统高位置鸭翼三代战机的升力效果要大。美国1980年代初就证实了这一点,在X36战机模型上更达到这一标准。它可以满足升力与隐身的要求,但是老美干到了,却不等于有国家有能力这么做。

成飞却想更复杂一步,边条翼升力体鸭式布局-----我们可以看到许多外国人的评论,好坏都有--充斥着大量的无知和猜测以及自以为是。但是甚少有国家飞机设计人员敢对气动布局说三道四,因为那些人都明白歼20的布局意味着什么。

此外,如果想将亚跨及超音速升阻比都提升达到各速度的良好性能范畴,提升静稳定度是一个绝妙的办法。

根据宋总的论文,第三代先进战机的纵向不稳定度在平均3%气动弦长量级,而他们的下一代鸭却要达到10%量级,这绝对是一个大胆的思路。放宽纵向不稳定度,会有非常可观的升阻气动收益-----无论各个音速范围,真是一下解决了所有问题。但是难度绝对艰巨,拿宋总论文的原话说:"进一步放宽纵向静稳定度,不仅可以改善亚跨声速升阻特性,还可以改善超声速升阻特性,更可以改善升降升力特性和低速最大升力特性,可谓一石三鸟。但是,纵向静不稳定度的增大,会增加大迎角低头控制负担和飞控系统的复杂程度,故应适可而止。”

同时,正如前所说:“一般认为鸭式布局在爬升中,鸭翼与主翼脱体涡耦合作用达到最大,但是产生的涡流带来了负作用,使非线性的抬头扭矩也达到最大---难以控制,因此一般认为鸭式战机有着巨大的爬升潜力,但世界各国对爬升能力予以飞控限制,难以超越常规布局。”如果尽量放大纵向不稳定度,加强纵向气动适应范围,那就能将爬升性能达到甚至真正超越常规布局的效果!

美国F22的放宽静稳定度在于美国领先世界气动布局摸索和电控制设计。而中国从1950年代抬布局就开始了大量的非常规布局气动探索,这些摸索固然冒进,但是奠定了以后的基础。问题在于1:气动布局缺乏大量的数学模型作为支持,2:电控方面很弱,难以为布局服务,但是起步很早:在1970年代末就开始了歼6电控研究---属于与日本同一脚步,基础研究比较扎实,只是苦于当时电子与工程水平的落后。

在1980年代,中国接触了大量的电传控制理论与实物,并在k8变稳机,歼8-2act电控机进行了一系列的研究。歼10的大面积鸭翼与中距耦合的变态布局探索给了成飞潜心探索的重要机会,当瓶颈被突破时,所爆发出的能量会让世界瞠目。

十一 兔子的奋斗(三)

菱形机头

不仅仅如此,还有一个复杂的地方。菱形机头的影响。

在第四代战斗机,开始采用了菱形机头,机头刨面采用了楔形或扁状的尖锐侧缘,在隐身上,它具有较小的投影面积,同时还可将雷达波引导在固定侧面。F22,歼20,T50互相山寨对方?扯淡!

在气动方面,菱形机头可以“切”开气流,产生脱体涡,这种构型在三代鸭式机甚少出现,阵风战机的机头有一定的斜切。原因在于,前鸭翼脱体涡的控制具有主要的线性----数学意义上是可控制性,当然也有非线性---不可控方面,即使如此,三代机的鸭布局也是要经过大量运算的。

菱形机头的脱体涡,主要是以一种固定位置的稳定,简单的说,它不是控制面,没有翻折带来的涡流控制变化,相对于各种姿态速度都是固定的。(注意这个相对于)对于飞行来说,它可以大大增加偏航稳定性,尤其是垂尾在大迎角飞行时,偏航稳定性的控制效率下降----对于F22就很典型,但是机头涡依然会产生不可预期的升力作用,非线性的升力在飞机前部会产生不可预期的“抬”作用,即非线性的抬头力矩。同时,机头涡也会干扰前翼涡的效率,产生相互干扰,影响增升效果。

没有金刚钻,谁敢揽瓷器活?如果想避免矛盾,那就去掉菱形机头吧,但是从机头开始就对隐身让步,让人怎么接受?这也是鸭式机四代艰难的原因之一。

歼20的机头刨面与位置经过大量运算,将影响降低到了最小,仅仅此一项,成飞与沈飞的需要多少运算和努力,我们不得而知。歼20的头部与F22同样服从了反射雷达波至有限方向的特性。T50也是如此。

接下来则进气道选择。

进气道

在1980年代,中国为歼10选择了下部进气道,在2003年,FC1选择了两侧进气道。

下部进气道的好处在于:体积及重量相对较小。在1990年代,歼10的成功应使成飞开始时偏向于下腹进气。成飞的考虑应是:下腹S形进气道,并在进气道中加入吸波导流板。歼10的进气道内部有一个大的偏转角,虽然不是为隐身准备,但是无疑对于新四代进气处理有很好的经验和工程借鉴作用。

上一张

世界顶尖水平的歼20如何炼成的?(下)(2)(注:转北方之枫 *)

下一张

歼10进气道有大的弯曲,但决不是为隐身准备的,机身有许多缝隙开孔,不值的对进气道有什么隐身处理,当然如果像F15沉默鹰改进,还是可以的,但是体积不太理想。

不过下部进气道挤占了下部宝贵的内武器舱空间,同时,置于进气道下方的起落架支撑强度相对不太理想----对于当年竞争上航母来的F17(后来的F18)以及F16说如此,歼10上舰最后没有被军方接受,倒非因为单发,世界单发舰载优秀战机数不胜数。于进气道下方的起落架支撑强度是一个很大原因。

新四代是重型机,无论空间与起落架支撑强度运用下腹进气都不太理想。

运用两侧进气是一个好的选择,当然隐身机还可有机身上部进气道的选择,不过,下腹进气道布置在战机大迎角爬升时有一定的效率影响,而机身上部进气道在战机大迎角爬升更是灾难,因为机身挡住了进气道,所以到目前,机身上部进气道只有对机动不甚怎么要求的型号上采用,现在无人机使用的较多。至于头部进气,还是不用说了。

两侧进气对比下腹进气的优势在于1 隐身不太挤占下部的空间,2 对于爬升相对无甚影响,3 能适应更广范围的机场跑道标准---因为下腹进气容易吸进沙石。但是缺点在于:1 重量体积相对大,阻力相对大,2 在横向运动时,左右进气道因吸气效率不对等,需要对发动机提供控制干涉,否则很可能发生左右发喷力不对等,战机后半段发生横向扭矩事故。

对于鸭式机来说,前鸭翼涡流不能对进气道产生干涉作用---除了T50,用小边条来调节进气效率,老毛子毕竟有很大的气动功底,这样对进气道的布置重量也可适当简化。这样,鸭式四代的鸭翼必然必然在两侧进气道后方。

关于DSI设计和隐身,网上有非常详细的分析,比如空军之翼上就有,这里不再赘述。

进气道内切。 DSI设计,从下腹看,翼身融合的升力体结构,缝隙开孔几乎难以见到,内弹仓几乎看不见。

鸭翼的布置:

歼20的鸭翼属于远距耦合,为了配平与涡升的需要,依然采用歼10的思路,采用相对大面积的鸭翼,对于涡升力可以增加,同时在前部提供更大的力矩,不过必须考虑到材料受力,材料加工,响应控制与隐身的影响。

鸭翼的转动轴控制系统有强烈的金属特性,瑞典JAS-纸面阶段与歼20都采用了用边条遮挡,不过对于前向涡流来说,对飞控造成进一步影响。这一点,恐怕最有体会的是,

歼20的鸭翼前缘与主翼前缘同一方向,符合了隐身特性,但是鸭翼后缘却没有与主翼后缘保持同一方向,不太符合后向隐身的波束固定偏转方向。但是我们也要看到,对于后向隐身,本来就有前述的隐身处理的相对简便,因为后向本来就探测强度小等(参考3-4章)。

仅仅以歼20的鸭翼后缘方向来证明鸭翼隐身不好也不成立---且不说后向隐身的跟踪,歼20的鸭翼是气动与隐身,及空间的综合考虑。在YF22转变到F22上,我们同样可以看到这样的思路,F22为了亚音速性能,将主翼的后掠角减少,同时平尾的后掠角也减少---这有弱化超巡能力的趋势,同时F22在YF22基础上改进,为了气动控制,对主翼进行了修改,在主翼后缘翼尖处增加了一个切角,同时在平尾后缘也增加了一个缺角,这样,也增加了后向雷达波反射角度的复杂性。不过经过计算,对于气动大有助益,同时隐身也没有大的影响,----这样无疑挠到军方痒处,超巡和隐身能力比YF23略有不足,但是符合指标,同时在气动上更符合形前线战斗机的标准,从技术与理念更可靠。歼20也是同样此思路。

歼20由于采用了升力体边条鸭布局,鸭翼与主翼边条处于一个水平面,从而进一步加大隐身的优势,在初期西方的隐身鸭方案中,采用的是传统上下近耦布局,对隐身影响依然不理想。近期方案也采用了这种思路。

不过,成飞的机翼和鸭翼在一个位置,鸭翼却又一个上反,主翼却有一个轻微的下反角,明显有一个夹角。这一点很令人迷惑。不管如何,这是大量计算的结果。

平直机翼为了增加横向稳定性,主翼通常上反---在客机上很常见,二战战机很多,在A10和su25亚音速强击机上也很典型。

后掠角较大本身具有自行恢复稳定性的特性,尤其是大后掠角会造成过于稳定而机动性下降,所以许多战机设下反角加以抵消。歼20也是如此,不过下反的幅度很小。

歼20的主翼设计具有中等展弦比与中等后掠角特性小面积机翼,但是具有适当减少展弦比,以加强超音速特性,如此下反除上述原因外,还应具有涡流控制与整理的设计,不过主翼的下反幅度不大。而前鸭翼的水平位置与主翼边条平行布置,显然是隐身与升力体的考虑,但是前翼有一个上反,与主翼在平面上有一个明显的夹角。一般认为鸭翼上反是减少与主翼涡流增升的需要。有人认为:歼20的鸭翼,主翼,边条在大迎角阶段才能达到涡升最大化,而相互之间的耦合有一定的干扰性,歼20的前鸭翼在滑跑和爬升阶断上反以在涡流增升最大化阶段来减少机头涡对前鸭翼涡流,以及前鸭翼涡流对边条涡,主翼的干扰;而在巡航隐身阶段,鸭翼,主翼,边条增升效果小,鸭翼可以固定同边条,主翼处于一个平面位置来达到最佳隐身效果---F22一样在全隐身巡航阶段对控制面有相应的约束。本人对这种思路表示有一定道理,当然具体不知。不管如何,光听起来,歼20电传程序编写就是一场噩梦。威龙设计人员中最累的,无疑是成飞的电传控制编写人员。

老美的隐身鸭方案,Cater进气道,唇口外翻,很漂亮的升力体布局,鸭翼与主翼一个空间高度,类歼10思路,中耦加大面积鸭翼,说互相抄是扯淡,技术总是不谋而合,条条大路通罗马,但罗马当然不会到处都是,关键是你有没有强健的体力和盘缠在迷途中探索。

前述篇幅说到,鸭式布局可在爬升中利用前部鸭翼产生的负升力,直接“压”前部下沉,具有更完美的低头性能。一般认为鸭式布局在爬升中,鸭翼与主翼脱体涡耦合作用达到最大,但是产生的涡流带来了负作用,使非线性的抬头扭矩也达到最大---难以控制,因此一般认为鸭式战机有着巨大的爬升潜力,但世界各国对爬升能力予以飞控限制,难以超越常规布局。当然能最大限度放宽纵向稳定度可以解决。

不过在实际测试中,无论歼10,台风,阵风,鸭布局总是能对比常规布局F15,F16,苏27等在大迎角出现更好的敏捷与转换机动能力。原因不仅在于以上提到的大迎角低头能力外,还在于可动鸭翼对涡流体系能够施加一定程度的主动控制,----鸭翼涡对机头、机身可以造成强烈的侧洗,在差动时,这种不对称涡流强弱可以在飞机重心前产生强烈的偏航力矩,结合重心后的垂直尾翼---控制横向同步偏转----在歼20上是双侧全动垂尾(当然还有其他次要控制面),实现直接侧力控制,对航向轴实施直接控制。

同时:鸭翼产生的差动,在两侧涡流体系中产生干涉,经过大量的气动计算,差动鸭翼形成了左右涡流体系的强弱。这样,在大迎角时,差动鸭翼就能在横向中保持良好的横向偏航稳定性,以及横向能力。

任何战机迎角超过一定程度,左右漩涡体系就开始不对称或者不对称破裂,横航向上各状态参量都属于震荡发散状态,表现出严重的不稳定,战斗机将出现很大的侧滑,甚至导致失控和尾旋,直接制约战斗机实现过失速机动。F22战机运用大面积垂尾,同时通过推矢减轻大面积平尾的纵向负担---平尾可以差动可以保持良好的横向偏航能力,产生优于三代机的滚转能力,而歼20鸭布局战机不必采用如此思路.

全动垂尾

战斗机的垂尾起横向控制作用,平尾起纵向控制作用,一般来说,大面积单垂尾在三代机比比皆是。但是在四代机已经不见踪影。由于反射雷达波至另外角度的需要,垂尾必须倾斜,单垂尾倾斜以及不规则布局早有探索,但是毕竟不是主流,因此唯有双垂尾才能做到这一点。而向内倾斜不利于后机身空间,可能造成后部气流干扰。所以四代机清一色外倾,倒并不是抄来抄去。

上一张

世界顶尖水平的歼20如何炼成的?(下)(2)(注:转北方之枫 *)

下一张

上一张

世界顶尖水平的歼20如何炼成的?(下)(2)(注:转北方之枫 *)

下一张

通用动力在ATF的方案,1980年代,无平尾,本来采用小面积双垂尾作用,但是上表面涡流整理实在困难,所以干脆采用了大面积的单垂尾----有点像LCA,印度在1990年代中期的中型隐身方案MCAC像LCA的双发放大版,只不过没有垂尾,沾沾自喜宣传了许多年,考虑到生产F16,和F22主要机体的通用动力都不敢轻言无垂尾,真是让人无语。

但是第四代战机的大迎角能力要求巨大,在1980年代,洛可希德公司依然按照当时的思路来解决。由于大迎角时,战机垂尾横向稳定控制能力下降很大,所以美国F22采用高耸大面积的垂尾,但是对于隐身和重量,阻力都是不利的。中俄采用了全动垂尾的做法,许多人YY:老美震惊等等,另一部分人则因为美国F22没有采用而对此表示怀疑,这都很让人无语。

上一张

世界顶尖水平的歼20如何炼成的?(下)(2)(注:转北方之枫 *)

下一张

F22的平尾也是全动的,而鸭翼本身就是全动的,从控制的角度讲,全动垂尾与前者一样没有什么难点,主要在于纵向和横向,以及对灵敏度放大到何种程度。F22由于要为向量推力系统提供保证,大面积全动平尾来提供纵向大的扭矩,保证推矢失灵后的安全兀余,以及达到相似的控制能力。

F22的平尾是大面积的全动平尾,而尾翼是大面积高耸的垂尾,这也是设计的妥协。

从工程角度理论上说,全动垂尾与鸭翼和全动平尾控制一样没有难点,关键在于气动下的控制量和灵敏度。F22的尾翼高耸,它依靠推矢和大面积全动平尾加强大迎角和超音速纵向控制能力,同时推矢能减轻平尾负担,加强了其滚转能力,垂尾就用相对简单思路,高耸的大面积尾翼在于保持大迎角飞行的横向偏航能力。原来的垂尾更大,YF23到F22近乎缩小了20%面积。

F22高耸的大面积尾翼保持大迎角飞行的横向偏航能力,但是有一些问题,本人推测,虽然F22对脱体涡的依赖不如歼20那么大,但是脱体涡可能对那对大外倾双垂尾也产生向下力矩的副作用----关于歼20马上要谈到, 好处是大外倾双垂尾对涡流有一定的整理作用,同时在爬升时,向下力矩可以"压“机尾,让前部抬起来,从而加强大迎角能力,但是却影响后部的升力,“抬”的能力被减弱,对低头能力有更大的削弱。当然,这只是本人一种推测。

美国人其实在1980年代选择了成熟的技术,他们绝非没有能力采用全动垂尾,只不过当时对F22采用简单的思路,之后的战机采用新的思路罢了---中俄现在也这样研究着,美国人早就想把垂尾和平尾去掉一个,早在1970年代就开始大量的研究,YF23就是想将平尾与垂尾的功能综合到一个双外倾副翼上,只不过当时难以达到高机动的要求。不过这属于未来的趋势。

上一张

世界顶尖水平的歼20如何炼成的?(下)(2)(注:转北方之枫 *)

下一张

YF23其实也采用了全动垂尾,不过面积很大,诺斯罗普公司无疑想设计一款更重视隐身的战机,它想减少副翼来减少对于长波雷达的反射特性,所以采用了无平尾布局---减少了一个主要控制面,它的大面积全动垂尾起横向和纵向偏航作用,还有升力,从这个意义上说,诺斯罗普公司看到了无平尾的纵向扭矩的不足,采用了更进一步的思路:用外倾的全动双垂尾同时起垂尾和平尾的作用。但问题是,大面积全动垂尾对纵向和横向的负担有点过重,在大迎角时,传统平尾和垂尾的效率减少,负担加重,YF23能达到比YF23更好的超音速和爬升能力,但是机动能力实在难以提升。理论上,推力矢量可以减少YF23全动垂尾的负担,但是从安全兀余度和推力矢量失灵时保证相似的飞行特性来说,YF23的大面积全动垂尾实在难以令人完全放心。事实上,YF23的喷口也确实只有遮挡能力,却没有推矢能力。这一点,诺斯罗普公司自己可能心里也不放心。

由于不需要提供纵向扭矩,歼20是小面积全动垂尾。对于中国歼20来说,根据气动试验,出现一个问题,由于气流从机身后表面流过,双垂尾具有一定的负升力作用。研究指出:在迎角24度,侧滑角0度,两侧垂尾安装位置出现了气流的各15度的局部侧滑角,由于垂尾也有一定的后掠角,结果在后掠角大的垂尾外侧产生了强烈的脱体涡,这样,外侧脱体涡存在变成一个低压地带,而局部侧滑角作用在垂尾内侧堆积,却形成了高压区。

压力作用在向外倾斜的尾翼,正好形成了向下的负升力。而两垂尾的高压区作用在后机身,也形成了负升力,结果是在机身后部增加了一个”压”的力矩,在机身整体形成一个抬头力矩。这样似乎增加了大迎角能力,实际对飞机控制带来了负面影响。同时双垂尾间的高压区对前缘脱体涡产生了逆压,破坏了整体耦合作用。同时,在0度时垂尾已经由于高压区和负升力高度受载,迎角侧滑时候,战机不仅依靠鸭翼差动,还要依靠垂尾。而此时垂尾已经高度受载,难以提供横向作用,垂尾的偏航与滚转效率会有所下降。

当然,T50也可能存在这一问题,而F18的双外倾垂尾不但可以整理涡流,还可以利用垂尾动作加强负升力,增大航母起降性能。F22可能不存在大的后机身气流的侧滑角问题,但也会有一定影响。

在某种意义上说,通用动力出现过的问题也出现在了成飞上---虽然表现大有不同,成飞的布局经过潜心研究十几年,影响比较小也可以解决。

上一张

世界顶尖水平的歼20如何炼成的?(下)(2)(注:转北方之枫 *)

下一张

(补:升力体边条翼鸭布局战机涡流总会造成一些问题,不过也有别的好处,经过气动分析,大迎角飞行时,升力体边条翼鸭布局战机升力主要集中在机身和内侧机翼,因此对于主翼可以减小展弦比,最大升力系数反而有上升的趋势,对于超音速性能也有了提升,所以歼20与F22,T50一样,具有了中等后掠角与小展弦比主翼特征。)

采用无垂尾是一个好的思路,但是无垂尾现阶段难以达到四代横向偏航控制能力的需要,如采用通用动力的思路,那么大面积单垂尾实在难以令人满意,如果采用内倾双垂尾,仅从空间上说就不理想。成飞采用小面积全动鸭翼,可以在下部造成缝隙,使气流泻出,同时将影响后机身的向下不良力矩影响到最小。这就是采用小面积全动垂尾的主要原因,它能够将不良影响放小,保持大面积垂尾的控制效率的效果。

外倾腹璞

成飞的歼20腹璞一直为许多人所诟病,不过歼20的俯璞设计本身服从反射方向的约束,虽然有一定的影响但是依然可以接受,处理原则可以用复合材料,反射雷达波至固定角度等,处理比鸭翼简单的多,侧后部的雷达反射波与红外追踪本身由于飞机的速度及机动就追踪比较困难,所以歼20与T50,F35都只做了适当处理,只有F22因为当时的战略做了严格要求。

腹璞的存在是由于大迎角上升阶段,垂直尾翼的偏航稳定性急剧下降,设置来弥补横向的偏航稳定性,F22的硕大面积尾翼就是为此存在的,而歼20与T50没有采用该做法,改用小面积全动垂尾来减少负升力,来保持类似大面积垂尾的效果。不过,小面积的全动垂尾虽然基本能保证大迎角横向偏航能力,但还是不太令人放心。

F22,歼20与T50都可以通过翼尖的差动来加强横向偏航的控制能力,但不起主要作用。

上一张

世界顶尖水平的歼20如何炼成的?(下)(2)(注:转北方之枫 *)

下一张

T50可以差动前边条来加强大迎角的偏航稳定性,同时下部的双发空隙以及后机身的尾椎对涡流有整理作用(歼20弯曲进气道设计,以及面积率要求。造成了后机身的紧凑,难以用这种思路)。

而歼20可以差动鸭翼来加强大迎角的偏航稳定性----因为边条固定,成飞设计人员显然想利用付璞来增加保险,鸭翼差动,主动控制、调整两侧鸭翼涡体系的强弱,保证大迎角状态下的稳定性----由于歼20增加了前鸭翼涡与边条涡发生耦合作用,可能不得不依然保持付璞保证偏航能力。歼20浑身上下是另类与创新,只有付璞似乎让人回到了过去,但是T50的尾椎使后部隐身糟糕,进气道直通也造成前部的问题。而F22的大尾翼也有气动和增加RCS的烦恼,设计就是矛盾和妥协,谁也别想跳出这个圈子。

F22用大面积垂尾来保证大迎角的横向偏航能力。 T50可以差动前边条来加强大迎角的偏航稳定性,同时双发之间的凹腔可以“兜”住气流,造成升力体,同时可以整理气流,及后机身的尾椎对横向偏航的控制,这是Su27,米格29的思路发展,只不过经过长期摸索已不再需要腹璞来保证。老毛毕竟有气动功底,不过双发凹腔造成下部的隐身大隐患,前向隐身由于进气道处理也不太乐观。后机身的尾椎造成了后下部隐身的强烈质疑。另外双发之间的凹腔造成横面积比较大,阻力增加,同时,滚转能力也受到了影响。设计就是妥协,与其说老毛没有实力,倒不如说老毛只能采用保守的思路,无论钱,时间,还是印度这个眼大于顶的伙伴,实在折腾不起了。)

成飞能否取消腹璞,要看:1 是否在取消后电控,控制面的升级造成垂直尾翼的偏航稳定性不下降?2 下后部隐身对俯璞是否满足空军的标准?3偏航稳定性能否保障?让我们拭目以待。经过风洞试验,俯璞虽然有点复古,但对于垂直尾翼的偏航稳定性---尤其是大迎角具有高效率的主要作用,它的存在依然是个未知数。某种意义上说,由于歼20上表面减少”压”的力矩负面影响而采用了小面积全动垂尾,虽然可以用鸭翼差动,但是为了保证大迎角横向偏航能力,还是用了双外倾的隐身处理的小面积付璞,有人说,歼20的垂尾和腹璞起了F22大面积垂尾的作用,这种说法虽然简单,但是有道理。

上一张

世界顶尖水平的歼20如何炼成的?(下)(2)(注:转北方之枫 *)

下一张

菊花一大一小,应该是横向推力扭矩的系统控制需要,这一点很有趣,也许歼20的推力矢量跟我们想象的根本不一样,鸭翼战机具有远超越常规布局的大迎角低头能力,属于纵向能力,同时具有差动鸭翼的良好的横向控制能力。如果真是这样,从这点上说,歼20的横向推力扭矩与F22的推力矢量侧重点截然不同,一个是横向,一个是纵向,T50声称是全向能力,不过中间的尾锥遮挡使人对横向能力产生怀疑,而敏捷性显然还比较复杂。歼20的横向推力扭矩显然不存在敏捷度问题,但一侧的放小推力带来的问题不知如何解决,不管如何,成飞一定想放大角度“瞬杀”战术。

----当然,这都是笔者的推测。根据公开消息,早在2000年,中国就已经少量进口了俄国的推矢发动机及喷管用于测试,早在2009年就自行研制成功推力矢量高推力发动机,成飞怎么干还是个谜,让时间来解密。

十三 兔子的奋斗(五)

发动机疑云:

现在大家最想关心的,无疑是歼20的发动机,遗憾地是歼20的发动机带有强烈的AL31特征,非太行系列。不过直接采用AL31F的可能性也基本不存在。现在简单谈谈。

为甚么不采用太行甚至WS15发动机?在试验阶段,采用成熟可靠的发动机是稳妥的办法。太行发动机在研制过程中,由于当时经验少,投入少,试验数量少时间少,加工工艺不过关,一直存在大大小小的问题。一直难以运用到歼10上,中国只好委托俄国根据歼10的后机身发展出了AL31FN。

根据公开资料,太行(最大推力106.8千牛)在不断完善中,逐步消除了问题,并发展出了新的型号WS-10A(最大推力129.5千牛),该发动机逐步装备在了歼11上,取代了AL31F,成为歼11B,甚至歼15充沛动力。近期表明,太行WS10A已经成熟。

与此同时,中国正在发展一型新的推比10核心机,于原型机台架试车阶段。据称地面最大实验推力为165KN---不证明对错,但是WS15成熟需要长期的努力,相对于太行时代,由于有了太行的工程经验教训,国家重视程度更广,同时具有更强的投入---意味着更充分的验证和减少隐患,加工工艺也逐步完善。WS15日后一定比WS10道路要顺利地多,不过现在有消息似乎进展还比较缓慢。目前仍指望不上。

将WS10进一步改进是一个当然的选择,网上曾传言具有一个QD185的型号,最大推力达到了142.4千牛。不过,这只是一款用于发电的燃气涡轮发动机,已经投入量产,2002年,以太行为核心机的QD70燃气涡轮发动机在沈阳研制成功,据称90%与太行部件通用,输出功率7.06兆瓦,而QD185输出功率达到17.8兆瓦,可以用于战舰动力。

太行航发的脚步当然不会停止,但是成飞歼20不太可能采用WS10。众所周知,太行2005年宣布研发成功,WS-10A但是真正大规模装备在2007年歼11双发上,当时仍未算真正成熟----可以具有一定的安全性来逐步合格,近期表明,WS-10A已经成熟。无论歼11A,B还是在发展的歼15与双座攻击机上,歼10B上都开始采用,但是对于成飞来说,Ws10A装备歼10上也只是近期的事,而成飞的技术冻结,是在08年左右。不可能采用可能会造成时间拖延的手段。

对于成飞来说,装备AL31-FN无论是从成熟度,还是组装路线,系统维护都有时间上的优势,装备WS-10系列需要在组装,维护和使用上用时间来逐步掌握,歼20仅仅从布置走线与重心布置上说,AL31-FN系列几乎轻车熟路,而WS-10系列还在试用,近期的歼10B正在干这件事。

近期官方有人公开称,歼20装备的是AL31-FN-M1,这一点公众们半信半疑。

AL31-FN是一款好发动机,但是重型的歼20直接采用AL31-FN推力显的不足(最大推力122.58千牛),歼10在三代机中也不太突出,不过中国并不满足于此:在2005年,中国与俄国签订了第三批100台Al31-Fn的发动机合同,据国外与国内公开消息称:在这批发动机中有相当一部分为AL31-FN-M1型号,AL31-FN-M1是礼炮公司的改进型号,换装了更大尺寸的KnD-924风扇,进气口直径由AL31-FN的902毫米扩大到了924毫米,可装备具有全维度矢量推力喷口----比SU30MKI二维喷口更先进,由于增大了涵道比,最大推力加强到了132.4千牛,这批发动机于2006年7月便交货完毕了。

此消息有很大的真实性,显然,中国想在部分歼10上先行试用,为日后的歼10发展型打下基础,这无疑也为歼20打下了试验基础。

在08年左右,有消息称礼炮公司向中国提供了少量的AL31-FN-M1的进一步改型:M2,M3,根据礼炮公司说法,M3在M1基础上采用了新的冷却系统,燃烧室和低压压缩机,平均故障时间与Ws10A持平---1000小时左右,大修平均时间2000小时。最大推力达到了142.2千牛。

礼炮公司在歼11上已经逐步失去了市场,WS10已经逐步装备沈飞型号上。因此近5年来一直致力于同成飞保持良好关系,积极拓展歼10发展的市场。不过对于双方来说都不想失去合作关系:中国一定也想保持礼炮的合作关系,为其保持市场,来建立稳定的大推力航发外部供应和技术交流的渠道,双管其下也一直是我们的选择---坚持多腿走路。

现在太行的歼10应主要为出口而测试-----国内的歼10同时装两种不同系统发动机不仅会干扰装备和维护体系,也会干扰礼炮的信心。近期中国又签订了一批AL31合同,公众关注的是AL31这个名字,以及从此处证明Ws10的不成熟----平大湿又喷了不少东西,但是他根本没有注意到这并非是沈飞的需要,Ws10A在那里已经开始担当主力。其实AL31-FN-M1系列远非1980年代的Al31F,大家对本次合同里面到底有多少AL31-FN-M1,m2,M3,以及对政治,技术思路的多重考虑不得而知。

对于歼20来说,AL31-FN-M1的测试自数年前在歼10上大量实验已基本成熟,用于歼20测试应没有问题,布置安装也更有经验。至于AL31-FN-M2与AL31-FN-M3,可能还需要进一步测试。以后,歼20还可以安装AL31-FN-M3甚至更高级的AL31-FN-M1系列改型,由于是一个改型系列,M3甚至更高阶系列从安装布置到维护都可顺利替代M1,AL31-FN-M3不仅可以用于测试歼20,如果Ws15拖延,也可在未来满足四代机的基本需要。

当然,对于高阶段的歼20设计指标来说,WS15才是最终的选择。中国不仅仅用之发展歼20,而是致力于用其中的核心机发展一系列产品,前景已经不远。

上一张

世界顶尖水平的歼20如何炼成的?(下)(2)(注:转北方之枫 *)

下一张

黑四的白色尾喷口采用具有冷却系统设计的特征,但是对于后向雷达隐身并没有太多处理,采用类F22的后部矢量和隐身处理难度并不太大,主要在于成本,重量和使用规划的取舍。

重量疑云:

上一张

世界顶尖水平的歼20如何炼成的?(下)(2)(注:转北方之枫 *)

下一张

与歼7E比较,新四代体积确实算一个巨人。不过,在米格25,苏27,F22面前,歼7照样小的可怜。

歼20长度,高度,重量都是保密的,网上的争论仅仅长度就有18.8米,19.5米,20米以上甚至22米之说,歼20相比F22,T50的体积大重量大是肯定的,但是许多人硬要把它说成为坦克。老马称其为38吨,超过一辆T54的重量。

测算歼20的体积很困难,测算重量更困难,不过我们可以对比,长21.5米的重型钢材米格25空重19.5吨。 YF23长20.5米,空重16.783吨,---遗憾地是没有生产型可对比,考虑到YF22到F22,增加空重在300-500千克上下,F23即使增加了一米长度,空重最大也只在17.6吨上下。

那么歼20难倒会成为轰炸机吗?仅以长度来测定未免太不靠谱,马鼎盛声称有38吨,美国有媒体言之凿凿为35吨,却不说明在哪个标准----最大起飞重量?要知道YF22空重为14.07吨,到F22增加了300-500千克,最大起飞重量为26.3吨增大为30.1吨----这是发动机增推与修形的结果,YF23空重为16.8吨,最大起飞重量为29.03吨,到F23时,即使发动机增推与修形,最大起飞重量也难以超过34吨。

就算歼20有22米长,只比YF23长1.5米,它的重量有35吨以上???如果算最大起飞重量35吨,歼20难倒空重在24吨左右?---比不锈钢大体积,采用传统笨拙控制系统的米格25还重4吨?即使歼20超重,那小展弦比中等后掠角布局挂载能突破最大35吨甚至38吨?这些人是怎么看战机的?他们意思难倒是歼20发动机强悍的宇宙第一,挂多少都是小问题?这是损还是捧?

20.5米YF23全身高达35%结构是由钛组成---由于进程紧,缺乏经验,当时复合材料运用较少,但是公开消息,歼20运用了25%左右的复合材料,同时也将在钛合金有大量的运用----苏27钛合金比例就有23%,对于中国早不是什么难题。歼20比YF23多了一对前翼与控制系统,但是YF23比歼20的主翼面积,垂尾面积都大的多---谁也别想反驳,仅仅垂尾的控制系统强度就要比歼20要求更严格----因为它要起横向与纵向的作用,支撑大面积全动垂尾,意味着更大的重量,更别提歼20紧凑的横向面积设计。歼20能比YF23大4-5吨?

歼20空重,即使是生产型,以最悲观的想法,也不会大于19吨以上。(本人数据推算应在16.5-17.5吨之间)即使以19吨空重加上空战内油,挂载,以空战中的重量分析,即使用推力最小的AL31-FN(122.5千牛),也可以达到空战推比1左右的标准。即使未来只使用AL31-FN-m3改型最大推力142.2千牛来算,已可满足在中国环境使用四代的基本标准,如果Ws15一切顺利,那军用推力和加力推力将有更高的提升,完全达到F22的程度。

马鼎盛在他点击率过千万的博客中,称歼20推比只有0.7----(怎么算来的推比?--我来告诉你,他是用AL31-FN与自己发明的38吨重量)真是一代教主,居然还是亚洲范围最广华人电视台的首席军事评论员,香港电视追求娱乐到底,连军事节目也跟着不停出洋相----连不懂军事但喜欢看新闻的我老爹都斥为一群人闲扯淡。一年前,歼20出世,火鸟台军情看节目又是超重轰炸机又是在天上撒粉,如同白痴忽悠与谣言的集中营,老马一干人不断荒唐表演。可悲的是,还拥有无数的白痴来应和。-------一场教主与教徒间的滑稽戏,教徒听着教主反潮流的奇谈怪论,以为自己一直在真理中;教主在众星捧月中更加自我陶醉,以为修炼变成了神,信马由缰,信口雌黄。-


发表评论
发表评论

网友评论仅供其表达个人看法,并不表明铁血立场。

全部评论
加载更多评论
更多精彩内容
+加载更多