世界第一:前掠翼歼20或成中国新型舰载机

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导读:近日,由中国歼20“威龙”隐身战机发展而来的某型前掠翼舰载战斗机引起网上军迷的热议。据称,研制歼20隐身战斗机的某研究所正在研制一种称为“凌龙”的新型舰载战斗机,随着歼-15舰载战斗机在辽宁舰上获得起降成功,我国第一代舰载战斗机正在走向成熟,但歼-15战机毕竟是三代机的水平,无法与美军F-35C隐身舰载战斗机进行对抗,研制下一代隐身舰载战斗机的课题已经摆在了中国航空企业的面前。

近日,由中国歼20“威龙”隐身战机发展而来的某型前掠翼舰载战斗机引起网上军迷的热议。据称,研制歼20隐身战斗机的某研究所正在研制一种称为“凌龙”的新型舰载战斗机,随着歼-15舰载战斗机在辽宁舰上获得起降成功,我国第一代舰载战斗机正在走向成熟,但歼-15战机毕竟是三代机的水平,无法与美军F-35C隐身舰载战斗机进行对抗,研制下一代隐身舰载战斗机的课题已经摆在了中国航空企业的面前。

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中国是世界上最早研制前掠翼战斗机的国家,早在抗战时期,在当时的国民党政府主持下,由从美国返华的科研人员设计研发了“研驱一式”前掠翼战斗机。目前,世界上,前掠翼战斗机的研发还仅仅停留在验证机阶段,美国的X-29和俄罗斯的苏-47验证机是世界上仅有的前掠翼战斗机验证飞机,中国能否装备一种前掠翼战斗机,成为“第一个吃螃蟹的人”,备受瞩目。

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因此,美国固定翼舰载机的发展趋势一直是重量越来越大,航程越来越远,美军先后发展过A-12和NATF隐身舰载机,正是这一作战思想的体现,由于苏联解体,这些高性能的作战飞机失去了用武之地,但他们缜密的设计思想,完善的设计理念对后来者的中国海军航空兵仍然有启发作用。我们必须明确指出,中国发展大航程重型双发舰载隐身战斗机,是符合世界舰载机发展基本规律的明智选择,是这个时代赋予中国海军航空兵的光荣使命。

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我国在成功研制出歼-15重型舰载机之后,已经基本掌握了重型舰载机的关键技术,但我们必须冷静地看到,歼-15相对于美军的F-35C舰载机已经相差一代,我国第二代舰载战斗机必须达到第四代战斗机的水平,在作战能力上,要能够与F-22和F-35战机进行有效对抗,对国外典型的三代改进型战斗机,如F/A-18E/F、F-15K、F-15SG、台风战机等保持全面优势。按照通用化和减少成本的考虑,在歼-20战斗机基础上发展一种重型舰载战斗机,是非常符合我国实际情况的正确选择;同时,在该机的基础上,还可以进一步发展歼轰-20双座多用途战斗轰炸机,以及歼电-20高性能隐身电子战飞机,走系列化发展之路。

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必须指出,发展重型舰载隐身战斗机将确立中国在世界舰载机技术上的优势地位,由于F-35C具有先天技术缺陷,在歼-20舰载型战斗机面前,F-35C在空战能力上将处于明显劣势,这将是美国自1944年以来,首次出现对手的舰载战斗机优于美方的情况,这将让美军难以接受,美军很可能将加速新一代(美称第六代)舰载战斗机的研制进度。在美军NATF计划下马之后,中国的重型舰载隐身战斗机将成为人类历史上第一种重型舰载隐身战斗机,它将开创人类舰载飞机发展的一个先例,成为世界舰载机发展的伟大里程碑。

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总之,中国发展歼-20舰载型战斗机是历史发展的必然,或许就在不久的将来,我们会看到这种基于歼-20战机基础上的跨时代舰载机呼啸升空。

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前掠翼主要有四大优势: 结构优势。前掠翼结构可以保障机翼与机身之间更好地连接,并且合理地分配机翼和前起落翼所承受的压力。这些优势用其它方法很难达到或者不可能达到,它大大提高了飞机在机动时、尤其是在低速机动时的气动性能。此外,前掠翼的结构设计,还可使飞机的内容积增大,为设置内部武器舱创造了条件,同时也大大提高了飞机的隐身性能。图为Ju-287是世界上第一种前掠翼喷气式轰炸机,由纳粹德国时代的容克公司研制。 前掠翼虽然高低速性能均优秀,但是存在气动发散问题:即当速度和仰角达到一定值时,很难保证飞机的静稳定性。仰角越大,机翼的弯曲变形越大,直至结构被破坏。前掠翼对飞机机翼的结构和弹性变形有特殊要求。为此,在设计Ju-287时对机翼结构进行了一些改进。

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机动优势。前掠翼技术可使飞机在亚音速飞行时具有非常好的气动性能,从而大大提高其在仰角状态下的机动性。若前掠翼布局与推力矢量控制系统综合使用,还可使其在空战中更具优势,其近距空战机动能力将成倍地提高。

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起降优势。与相同翼面积的后掠翼飞机相比,前掠翼飞机的升力更大,载重量增加30%,因而可缩小飞机机翼,降低飞机的迎面阻力和飞机结构重量;减少飞机配平阻力,加大飞机的亚音速航程;改善飞机低速操纵性能,缩短起飞着陆滑跑距离。据美国专家计算,F-16战斗机若使用前掠翼结构,可提高转变角速度14%,提高作战半径34%,并将起飞着陆距离缩短35%。中国在抗战时期自行研制的研驱一式机,简称为“XP-1“其中“X”代表研发,P代表PursuitPlane驱逐机,1代表型别号第1号,其原始需求为受“航空研究院”委托研制,其特点在机翼采前掠式,并配合特殊气动设计需求,机翼之内翼有大下反角,而外翼则采大角度上反角之“反撬”方式,研驱一前机身、中机身及内翼均为金属结构,主要材料为4130铬钼钢,后机身含垂直尾翼、水平尾翼、方向舵、升降舵及外翼,则采用木质结构层板蒙皮。

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可控优势。使用前掠翼结构可以提高飞机低速度飞行时的可控性,并能在所有飞行状态下提高空气动力效能,降低失速速度,保证飞机不易进入螺旋,从而使飞机的安全可靠性大大提高。

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当然,前掠翼也并非十全十美。比如它技术复杂,对与之配套的相关技术要求比较高,气动部件强度要求大,而且翼尖振颤的问题至今无法彻底解决。所以目前还是很少有战斗机采用这种布局。不过它毕竟代表了一种飞机的发展方向。

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前掠翼构型作为舰载战斗机具有很多优点,但其研制的难度很大。美国在上世纪70年代就开始前掠翼舰载战斗机的设计和构想,但都停留在设计图纸上,进入新世纪,俄罗斯开始构想的苏-32/42隐身前掠翼舰载战斗机方案,又称为“海金雕”方案,这个方案灵感来自于苏-47前掠翼验证机。

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但这个方案设计难度很大,缺乏隐身性能支持,很快就烟消云散了。

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前掠翼技术早在二战开始前就已经出现了,但由于技术条件所限并没有获得多大的发展。上个世纪 70 年代,高强度复合材料的出现使前掠翼在飞行器上的应用有了技术基础。

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1977年,DARPA(美国国防高级研究计划局)和美国空军飞行动力学实验室(现莱特实验室)开始联合研制一种前掠翼试验机,并将其命名为X-29A。由复合材料制成的X-29A前掠翼能够在飞行中克服扭曲变形,其强度也有了很大的提高。1981年,格鲁门飞机公司被选中建造两架X-29A。第一架X-29A于1984年12月14日在爱德华兹空军基地首飞成功,这是X系列试验飞行器计划停滞近十年后的首次飞行,标志着美国重新开始了向航空科研领域最高峰的攀登历程。

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格鲁门公司对X-29A进行了4次试验飞行后,于1985年4月将其转交给NASA完成余下的试飞工作。最初的飞行试验项目包括:使用先进的数字飞行控制系统在 35% 的负静稳定裕度情况下进行放宽静稳定度飞行,试飞验证前掠翼在跨音速时的优越特性。试飞结果表明,X-29A在M0.9/9,100米的设计点飞行情况相当好.在随后一系列试验飞行中,X-29A表现出了极佳的大迎角飞行能力。

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在45度的迎角飞行中,X-29A 具有优异的控制响应。即使到了67度的极限,X-29A的表现同样不错,并且具有很好的滚转操纵性。要知道这是不借助任何附加翼面和推力矢量技术而实现的,所以X-29A这些飞行试验的意义非比寻常。1992年,X-29A还进行了一系列的涡流控制(VFC)试验,同样取得了大量有价值的试验数据。

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X-29A 机长16.44米,机高4.36米,翼展8.29米,采用全动式鸭翼、前掠机翼、后机身边条布局,机翼内半翼后掠,外半翼前掠,两半翼交汇处的不利气流由鸭翼产生的脱体涡卷走,使机翼有较好的升力特性X-29A的机翼采用铝合金和钛金属结构,石墨环氧树脂复合材料的蒙皮。X-29A的飞行控制系统可以极大的减小由前掠翼设计带来的飞行不稳定性,其控制计算机可以40次/秒的频率对各个飞行控制面进行调整。另外,三台数字控制计算机还具有备份功能,即一台计算机出现问题后其余两台可以及时接替其工作。X-29A安装有一台通用电气的F404-GE-400涡扇喷气发动机,其最大推力为7260千克。

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苏-47“金雕”前掠翼技术验证机是俄罗斯苏霍伊实验设计局开放型联合股份公司研制的一种多用途战斗机,是俄罗斯第五代战斗机的技术验证机。

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2002年,苏霍伊重新设计了它的改进型试验机Su-47(原编号S-37)。这个改变反映了苏霍伊将把它视作一款生产型战机,而不是一款试验机。S-37(又被广泛称为“金雕”)的最初用途是作为俄罗斯的最重要的复合材料与电传操纵系统的试验平台。前掠翼的使用给了苏-47更好的性能,而且Su-47能以45度或更大的迎角战斗。

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俄罗斯中央空气流体动力学院已经关注了前掠翼的发展很长时间,它的研究包括了Tsybin LL(前苏联第一种前掠翼飞机,时间远在X-29之前,以火箭为动力)和虏获的容克287轰炸机(Junkers Ju 287,纳粹德国的前掠翼喷气轰炸机,世界上第一种用于实战的前掠翼飞机)。前掠翼提供了低波阻,减少了弯矩,而且和常规机翼比起来,它延迟了失速时间。然而前掠翼会产生很大的扭力,如果机翼是用常规材料制成,它很可能被撕裂。研发的复合材料才使前掠翼布局成为可能。

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与它在西方的竞争对手,格鲁门X-29一样的是,S-37基本上是用于科技展示,是为下一代俄罗斯战机打下基础的。这种战机虽然逊于F-22“猛禽式”战机,但绝对不会输给欧洲的台风战斗机(Eurofighter Typhoon),它也与更常规的米格1.44争夺研发资金。但是,苏霍伊公司正在尝试着将S-37作为生产型战机出售给俄军和其他外国顾客。一开始,顾客的反应不太好,但是俄罗斯政府被它的高性能吸引住了,它已经筹集了足够的资金去进行下一阶段的测试。

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1997年9月25日首飞,最早被称为S-32(非苏-32,S表示工程设计为前掠翼,苏-32为侧卫系列战斗轰炸机),不久改称为S-37(非苏-37,苏-37为侧卫系列战斗机)。2002年又被重新命名为苏-47。其设计重点突出在大迎角下的机动性和敏捷性以及飞机的低可探测性,基本的尺寸和重量数据与苏-37类似,机头、机尾和座舱与苏-35相似,起落架与苏-27K相同,采用苏-35/37的4余度数字式电传飞行控制系统。

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该机采用前掠机翼,有明显的机翼翼根边条和长长的机身边条,能降低阻力和减少雷达反射信号,改善飞机的起飞着陆性能,在亚音速和大攻角时有很好的气动性能,可增加飞机的航程和高空机动性,并能充分利用复合材料的结构特性。扇形不可调进气口道位于机身边条下方,S形进气道侧面靠近机翼前缘处装有鸭翼。双垂尾略向外倾斜,机身中部有两个大的辅助进气门,并且采用雷达吸波涂料对飞机进行了隐身处理。

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苏-47为串置式三翼机,机翼为前掠式,采用了融合体技术。由于采用了吸雷达波涂层和大量复合材料,以及使用弯曲的进气道、保形外挂架、前掠机翼等设计措施,飞机对雷达的反射面很小,约0.5~3平方米左右。不含空速管,飞机长22.6米。机身头部为机载雷达舱,在带空速杆的卵圆形雷达罩内是雷达天线。后面是光学雷达、驾驶舱,驾驶舱下部为前起落架舱。驾驶舱采用Su-27型座舱盖,由无格框的固定前部(气泡型)和可打开的舱盖构成。机身中段与延伸的机翼边条相融合,其内为燃油舱、设备舱和发动机进气道,其下是主起落架舱。机翼边条下为不可调节的侧向进气道,其形状为扇形。机身后段为两个极其相似的发动机短舱、机翼承力梁、立尾和平尾的承力件,机身最末端为两个设备整流罩。

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今年,AMF“鹘鹰”中型四代机可能成为我军下一代舰载机的议论引起了网友热议。战机高低搭配也再次被大家提及。我们真的需要制造一种性能够用就行的所谓中型四代舰载机吗?就战后六十年来的战斗机发展历程来看,这恐怕只是一个海市蜃楼,绝不真实,不具备任何可行性。现代战机性能提高不会再出现千机大会战。首先我们要知道一点,二战以后,制空战斗机的战场密度都是处于不断降低的状态。在二战中经常爆发双方在一个战场投入近千架制空战斗机殊死空战的宏大场景,在朝鲜战争中,双方都沿用二战战术投入空战,但是在短暂的实战后,双方不约而同的减少了制空战斗机的投入。因为喷气式飞机的爬升率、加速性都远远超越螺旋桨战斗机,导致飞机空战范围的不断扩大,大量急剧爬升俯冲的动作出现,使得飞机需要更大的空间作战,同时飞机机动性的不断提升也使得指挥控制极为困难。

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海湾战争美军只投入20架制空战机掩护数百架攻击机。所以在朝鲜战争后,喷气式飞机的作战,一个战场基本上双方只会投入两三个中队级别的制空战斗机。而在越南战争中的经验教训也证明,让飞行员掌握瞬息万变的空情比在战区堆砌制空战斗机数量更为有效。指挥所通过大型雷达有效引导战斗机占据有利攻击位置最为关键。随着机动性大幅度提高同时配有先进雷达和导弹的F-15战斗机的服役,战场制空战斗机的密度进一步下降。在贝卡谷地的战斗中,以色列基本只在战场上空保持12架战斗机巡逻,到了海湾战争中则又进了一步,多国部队的制空力量基本只有20架F-15组成的鹰墙,负责掩护数百架攻击机攻击,控制数万平方公里的空域。

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掌握空情的制空战机将在空战中占据绝对优势。越南战争中的米格21和贝卡谷地的F-15向我们解释了空情掌握的巨大价值,在地面雷达网的引导下,米格21和F-15绕开敌方战斗机火控雷达狭小的扫描区域,从敌战斗机后方发起掠袭,具有惊人的杀伤效果,在越南战争中米格21在有一段时期甚至创造了12:1的惊人交换比,而F-15在贝卡谷地创造的82:0的奇迹,都是来源于自身不对称的信息优势。战斗机的世界里没有够用就行只追求最优秀性能。在四代机的对抗中,空情掌握能力的影响将更为巨大,面对隐身飞机,机载火控雷达战术作用极度弱化,同时电子战能力迅速提升,也就必需要四代机平时关闭雷达保持无线电静默状态,必须依靠预警机和大型地面雷达站掌握空情抢占有利空战位置。从朝鲜战争以来的经验来看,制空战斗机的使用,贯彻的原则,是列宁的一句话:“宁可少些,也要好些”。我国生产300到400架歼20战斗机,本身就足以满足制空作战的需求,而投入所谓的中型制空战斗机,却反而会影响战场空情,复杂指挥,反过来降低制空作战的效率。

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需要指出的是,战斗机设计从来没有什么够用就行的说法,对于制空战斗机来说,追求当前技术下能达到的最好性能才是可行的,因为你面对的对手不可能是你一厢情愿所指望压倒的老式战斗机或者攻击机,你必然会跟对方的制空战斗机遭遇。墨菲定律告诉我们:“事情如果有变坏的可能,不管这种可能性有多小,它总会发生”。而且“低档”战斗机遭遇“高档”战斗机不是可能性很小,而是基本上随时会发生。制空战斗机需要有数量,但是必须是以质量为保证。

本文内容于 2013/7/31 11:44:35 被驴骑士编辑

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前掠翼作为舰载机很不错,这么多优点, 应该可以实行了,他的弱点是速度不能高,但是现在进入隐身时代,对速度的追求现在并不是排的很高比如f35,


在这个对速度没有以前那么疯狂要求的背景下,前掠翼优势非常大,大航程,短距起降,载蛋量大,易操控,都是优势,感觉非常适合中国舰载机的要求。。。


对于速度保持一个跨音速巡航就够了,

这追求隐身的年代还搞前掠翼,明摆着争着要去做靶机嘛。还谈机动性,如今一大堆的广视角搜索导弹,你能靠优良是机动性规避来袭导弹?

X-47引领着无人机时代的到来,你用你的优良机动性去跟一台不会因为情绪激动而误操作的电脑搞空战,而正主在后面看着你,你还要机动性来干嘛,已经不是一战二战互扣扳机的时代了。。

前掠翼有些优点也是蛮诱人的,要是有一整套技术可以直接生产装备海军也是可以的,但你没有啊,还要花笔资金去研究论证。美俄花巨资研究这么久也没个所以然.......

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