使歼-20成为世界顶级隐身双任务战斗机

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导读:首先举两个例子。   第一个例子是 F-15E 双任务战斗机。F-15 在设计时号称不为对地攻击折中一磅重量,从而造就了 F-15 这个美国几十年来空中优势的脊梁。但是 F-15 的后续改型却成功地使这个空中优势战斗机成为空中优势和远程对地攻击的双任务战斗机。F-15E 双任务战斗机在美国空军中战功彪炳,是第一第二次海湾战争的主力,现在仍是美军的中坚。   第二个例子是 F-22。美国专门开发了针对 F-22 一类飞机机内弹舱的小直径炸弹,甚至要将 F-22 改名为 F/A-22,以使这种隐

从作战和经济两方面看歼-20 所面临的未来战争

首先举两个例子。

第一个例子是 F-15E 双任务战斗机。F-15 在设计时号称不为对地攻击折中一磅重量,从而造就了 F-15 这个美国几十年来空中优势的脊梁。但是 F-15 的后续改型却成功地使这个空中优势战斗机成为空中优势和远程对地攻击的双任务战斗机。F-15E 双任务战斗机在美国空军中战功彪炳,是第一第二次海湾战争的主力,现在仍是美军的中坚。

第二个例子是 F-22。美国专门开发了针对 F-22 一类飞机机内弹舱的小直径炸弹,甚至要将 F-22 改名为 F/A-22,以使这种隐身飞机具有高度的任务灵活性。

歼-20 如果参考 F-15 和 F-22,在不妨碍其优异空战能力的前提下具有隐身攻击能力,可以使解放军具有非常高效灵活的任务能力。

解放军的 Su-30 或者 SU-27 改型可以扔炸弹,但是这些飞机都不隐身。尤其是 Su-30、Su-27 家族,其方方正正的进气道和高大垂直的垂尾使其在隐身上先天不足。这种飞机在未来的作战中,如果面对美国军事力量进行远程对地攻击,将是脆弱的。这就需要歼-20 这样的隐身双任务战斗机在 Su-30 以及 Su-27 的各种变型机之前执行“踹门”的任务,即率先敲掉各种硬钉子,为 Su-30 之类的Su-27 变型铺路。

即使沈阳的 Su-27 改型,也仅仅是治标不治本地给 Su-27 方方正正的进气道涂隐身涂层而不改气动外形。这只能起到非常有限的效果,因为 Su-27 的气动外形是在是太不隐身了。这种飞机在未来的战争中,面对越南大概可以,面对美国,就必须要有歼-20 之类的隐身飞机为其铺路、为其“踹门”。否则,Su-27 的改型会蒙受大的损失,更会导致损失极端宝贵的飞行员,这才是真正的亏本。

下图是 Su-27 的某一改型 与T-50 的对比,可以看出 Su-27 系列高高的、竖直的垂尾和方方正正的进气道,这对于隐身而言,是大恶手:

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所以,从作战上看,给歼-20 开发双任务能力是非常迫切的。

从经济上看,歼-20 是很昂贵的战斗机。开发双任务能力可以大大拓展歼-20 装备部队的数量。而一旦装备数量上去了,歼-20 的单价就肯定下滑,项目的经济性就会提高。这才是良性循环。

概述

歼-20 不但是优异的空中优势隐身战斗机,也可以通过改进成为强大的远程隐身对地打击战斗机。本文旨在说明歼-20 可以拥有下述三种能力:

1、超音速巡航的隐身空中优势战斗机。歼-20 就是为这个任务而生的。下图是歼-20:

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2、隐身携带比较大型的空地武器或者大量的空地武器的远程对地打击隐身攻击机。这里所说的比较大型空的地武器是指尺寸较大所以射程和威力较大的武器,比如下面两图中的鹰击-91 反辐射/反舰导弹。

下图是静态展示的鹰击-91:


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下图是飞豹 A 空中发射鹰击-91。飞豹 A 可以用简单的外挂方式携带鹰击-91,因为飞豹 A 不是隐身飞机:


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3、这是一个锦上添花的、仅在个别极端作战情况下需要的功能:隐身携带大量燃油执行远距护航和超远距空中优势任务。

在飞机结构上实现隐身的双任务歼-20 的手段

1、如何隐身携带比较大型的空地武器或者大量的空地武器?

答案是现成的:采用类似给 F-22 设想的 LOSP 隐身外挂吊舱挂载空地武器。下图就是为 F-22 设想的 LOSP:


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上图中的 LOSP 隐身吊舱有一个关键特点,就是每个吊舱使用两个翼下挂点以保证吊舱的挂梁是倾斜的,从而实现隐身。每个吊舱使用两个挂点还可以把吊舱做得尺寸非常大从而挂载大尺寸、大重量武器。下图可见 F-22 每侧机翼下的两个挂点:


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歼-20 的巨大尺寸使其可以在机翼下挂非常大的隐身武器舱。以下图中那些聚集在歼-20 侧弹舱的人群作为参照,可以看出歼-20 高高的机翼和歼-20 修长的长度使其可以在机翼下挂载尺寸非常巨大的隐身吊舱:

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2、歼-20 是否象 F-22 一样拥有机翼下挂点?

我尚无证据说明歼-20 是否有机翼下挂点。但是从歼-20 的任务需要上看,歼-20 肯定有机翼下挂点。这是因为歼-20 在设计之初就必须考虑远程转场等不需要隐身但需要副油箱的任务需要;也因为歼-20 还需要考虑外挂武器执行任务。我觉得歼-20 很可能在每侧机翼下有至少两个挂点,挂点的位置类似 F-22,就像下面的想象图所示:


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如果歼-20 的确如上面的想象图所示那样在每侧机翼下有两个挂点(我觉得这种可能性极大),其在每侧机翼下挂一个巨大的隐身武器舱应该没有任何问题。

2、如果歼-20 在每侧机翼下只有一个挂点,如何挂大型载隐身武器舱?

超级大黄蜂可以简单地用一个竖直的挂梁把隐身武器舱挂在机身下面,因为超级大黄蜂只需要实现一定角度内的准隐身:


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歼-20 应该用倾斜的挂梁以实现全方位隐身。我觉得有两种方式可以使歼-20 仅仅用一个挂点,就用倾斜的挂梁挂载隐身武器舱。

方法一,使用“人”字挂梁。

“人”字梁就是两个倾斜的梁在挂点处连接在一起,而这两个梁的另一端分别连在隐身武器舱的两侧。J-10 为了用一个挂点挂两枚中距空空导弹,使用了有部分单一竖直梁、部分“人”字梁的挂架。J-10 的这个挂架不是隐身的,但其中已经有了一点“人”字的形式,请看下面两图中 J-10 挂有两枚中距空空导弹的挂架:

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方法二,直接用单个倾斜挂梁。

F-14 的机翼下挂架就使用了倾斜挂梁,虽然其目的不是隐身而是为了避开起落架舱。单个倾斜挂梁的受力不如“人”字梁那样均匀,我觉得对于大型的隐身武器舱而言,如果只有一个挂点的话,用“人”字梁更好些。下面两图是 F-14 的倾斜挂梁:


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4、如何在需要时抛掉隐身武器舱使歼-20 成为隐身的空中优势战斗机?

隐身武器舱因为有隐身涂层,所以应该尽量不抛掉。如果在极端情况下必须抛弃,也并非技术难题。这里的关键是隐身武器舱必须有有效的自毁装置,使其在被抛弃后不会使敌人获得有用的技术信息。我觉得即使有自毁装置,也最好在海上抛弃。

下面三张图是 F-22 抛副油箱从而形成隐身外形的过程,可以给歼-20 抛弃隐身武器舱作为参考:

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5、隐身武器舱的一个极端用途:隐身副油箱。

兵者诡道也。歼-20 如果用这两个硕大的隐身武器舱携带大量燃油,则可以实现一些令敌人想不到的作战方式。比如可以隐身地跨越非常远的距离进行空战、可以隐身地为友机远距离护航,等等。

飞机火控系统为实现双任务的隐身歼-20 而需要的改进

这大致有两个方面:使雷达具有对地成像测绘能力和加装对地作战的光电系统。雷达的升级不会对飞机结构产生大的影响,但是加装光电系统需要对结构作局部的改变。下面两图中 F-35 在机鼻下方的光电系统舱可以作为参考:


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本文小结:

1、歼-20 可以通过携带巨大的隐身武器吊舱而成为一种非常致命的远程隐身攻击机;

2、当不携带隐身武器吊舱时,歼-20 是极为优异的空中优势战斗机。

歼-20 与小直径炸弹

本文主题:如何改进雷石小直径炸弹以充分利用歼-20 的内置武器舱,从而使歼-20 仅仅依靠内置武器舱也可以成为一种非常有效的隐身双任务战斗机。

歼-20 的内置武器舱分别位于飞机腹部和侧面,下图中在歼-20 腹部可以隐约地看到腹部弹舱舱门与周围蒙皮之间的缝隙,也可以隐约看到机身侧面弹舱舱门与周围蒙皮之间的缝隙:

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下图是歼-20 打开所有内置武器舱的照片:

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歼-20 的内置武器舱布置与 F-22 大致相当,但是普遍认为歼-20 的内置武器舱比 F-22 大一些。这是因为歼-20 有更大的尺寸,也因为国产中距空空导弹的尺寸略大于美国的 AIM-120。下图是 F-22 利用机腹武器舱挂载 GBU-39 小直径炸弹的照片:

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中国小直径炸弹的两个缺陷和需要改进之处

中国的雷石-6(100KG/50KG)小直径炸弹明显是为了在歼-20 的机内弹舱中挂载对地对海攻击攻击武器而开发的。下图是采用两种不同重量战斗部的雷石-6(100KG/50KG):

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因为小直径雷石和大雷石的编号相同,仅用括号中的炸弹重量表示其不同,我在下面的文字中对小直径的雷石-6(50KG)和雷石-6(100KG)直接称小直径雷石、对大的雷石-6(250KG)和雷石-6(500KG)直接称大雷石。

1、中国雷石-6(100KG/50KG)小直径炸弹的第一个缺陷是打击距离近:

小直径雷石仅仅采用了非常简单的固定式小翼,如下图所示。这种小翼的滑翔性能非常有限。也就是说,滑翔距离很短从而导致打击距离近:

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相比之下,同样是小直径炸弹的GBU-39使用了钻石背可折叠联翼,其滑翔能力明显优于小雷石-6。下图是采用钻石背可折叠联翼的 GBU-39:

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2、小直径雷石的第二个缺陷是机动性差使得打击角度和打击灵活性受限制:

小直径雷石窄窄的小翼很难在攻击目标前产生大的升力配合尾部的弹翼来大幅度地改变飞行姿态。相比之下,GBU-39 的钻石背联翼却可以靠高升力配合尾翼使炸弹大幅度改变姿态,从对滑翔有利的状态变成接近最佳的攻击角度。这个接近最佳的攻击角度因不同的目标而不同。对于坦克之类顶部较薄弱的目标,这个角度应该是接近垂直;而对于一些山洞目标,这个角度很可能是接近水平从而使炸弹从洞口飞入,并且在洞内飞尽量远的距离。

3、针对小直径雷石两个缺陷的关键改进——给小直径雷石配可折叠弹翼:

给小直径雷石配可折叠弹翼完全可以克服现有小直径雷石的这两个缺陷。我们既可以参考 GBU-39 的钻石背可折叠联翼,也可以参考现有大雷石的可折叠单翼,甚至其他方案。

钻石背可折叠联翼的关键优点是重量小机翼大升力大。具体地说,就是联翼的结构优势使得仅仅用比较轻的结构就可以使每个机翼可以很细很长,从而实现大展弦比和高的滑翔性能。下面图中四颗红色 GBU-39 炸弹的钻石背可折叠联翼成收起状态:


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下图中,钻石背可折叠联翼成展开状态:

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给小直径雷石配的折叠翼也可以使其他类型,比如大直径雷石所用的可折叠单翼。这种可折叠单翼通常要用比较重的结构或者比较厚大的尺寸才能实现大展弦比的单翼。下面两图是采用可折叠单翼的大雷石:

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下图是小直径雷石与大雷石的对比。从中可见大雷石的折叠机构和可折叠单翼如果想用在小直径雷石上,就必须减小尺寸:

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美国小直径炸弹的两个可以改进之处

擅攻者动于九天之上,擅守者藏于九地之下。航空炸弹的穿透力是其杀伤力的关键。但是小直径炸弹因为重量很小,在穿透力上有些先天不足。美国的 GBU-39 小直径炸弹在穿透力上尚有进一步提高的潜力。

1、美国小直径炸弹改进方式之一——在末端俯冲姿态收起或者抛弃弹翼以增强穿透力

下图中美国小直径炸弹虽能穿透厚厚的掩体摧毁目标,其大张的弹翼却一方面给俯冲增加阻力从而限制俯冲速度,另一方面又会在穿透掩时体产生额外阻力:

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GBU-39 的钻石背弹翼在俯冲时产生阻力阻碍速度增加从而限制 GBU-39 的穿透力很容易理解,因为炸弹接触掩体前的速度越高,其穿透力越大;而在这种俯冲中,弹翼并不需要产生升力,却增加阻力。

我这里解释一下张开的弹翼在穿透掩体时产生的额外阻力:张开的弹翼虽然在接触掩体的瞬间就被坚硬的掩体物质摧毁,这个弹翼被摧毁的过程却会产生阻碍炸弹进一步侵入并且穿透掩体的力量,从而减小炸弹的穿透力。

解决这个问题的方法很简单:要么在这种俯冲时收起弹翼,要么在这种俯冲时抛掉弹翼。

考虑到 GBU-39 的钻石背弹翼本身就是可折叠的,既然已经顺利实现从收起状态变成展开状态,在俯冲中再反向由展开状态返回收起状态的技术难度并不大。下图是 GBU-39 的钻石背弹翼在收起时的样子:

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GBU-39 的钻石背弹翼在俯冲时产生阻力阻碍速度增加从而限制 GBU-39 的穿透力很容易理解,因为炸弹接触掩体前的速度越高,其穿透力越大;而在这种俯冲中,弹翼并不需要产生升力,却增加阻力。

我这里解释一下张开的弹翼在穿透掩体时产生的额外阻力:张开的弹翼虽然在接触掩体的瞬间就被坚硬的掩体物质摧毁,这个弹翼被摧毁的过程却会产生阻碍炸弹进一步侵入并且穿透掩体的力量,从而减小炸弹的穿透力。

解决这个问题的方法很简单:要么在这种俯冲时收起弹翼,要么在这种俯冲时抛掉弹翼。

考虑到 GBU-39 的钻石背弹翼本身就是可折叠的,既然已经顺利实现从收起状态变成展开状态,在俯冲中再反向由展开状态返回收起状态的技术难度并不大。下图是 GBU-39 的钻石背弹翼在收起时的样子:

使歼-20成为世界顶级隐身双任务战斗机

下图中有反跑道炸弹的剖视图,可以看到最后面是减速伞,减速伞前面是火箭发动机:


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给 GBU-39 这样的小直径炸弹加装小火箭发动机来为俯冲加速的关键是在不增加或者仅仅很小地增加整个炸弹尺寸的情况下加火箭发动机。


理想中世界最强的中国小直径炸弹

从上面第一和第二的分析可以看出,理想中世界最强的中国小直径炸弹是:

1、使用可折叠的大展弦比弹翼以实现大的打击距离;

2、弹翼不但可以在滑翔和机动时展开,也可以在诸如命中目标前的俯冲加速时收起或者抛掉以减小阻力提高穿透力;

3、这是一个锦上添花的特点:在命中目标前使用火箭助推以大幅度提高穿透力。

上述三点都应该有数据支持,不过我在本文这个定性而非定量分析的文章中就不涉及了。

航空热血者和小企业如何发起最强小直径炸弹项目

1、分析现有小直径炸弹的可折叠弹翼,确定最佳方案。

2、设计并建造可以在地面演示的可折叠弹翼系统并不断改进使其完善。这里的关键是系统要非常小,使歼-20的内置弹舱可以大量挂载小直径炸弹。

这个弹翼系统应该可以顺利在折叠和展开状态频繁转换。当然,不同的人有不同的特长,如果有的航空热血者不擅长动手做实物而擅长在诸如 AutoCAD Inventor 之类的软件上建模并动态展示,也是一个很好的办法。

3、以航模手段设计并建造飞行模型并不断完善以演示可折叠弹翼的飞行性能甚至空中展开弹翼——收起弹翼——再展开弹翼。这里的关键同样是系统要很小以便依此开发的小直径炸弹可以在歼-20 的内置弹舱中大量挂载。

4、如果需要,重复 1 到 3 以获得最满意的技术效果。

5、整理出一份以技术为基础、以克服目前中国小直径炸弹的缺点为出发点、以制造世界最强小直径炸弹为目标的报告。

航空热血者和小企业如何实现最强小直径炸弹项目的最终成功

最终的成功只能通过专业的公司或者单位实现。航空热血者或者小企业可以凭上面第四中所说的成果广泛地与专业单位/公司联系,以使最强小直径炸弹正式立项并最终成功。美国在这方面有对航空热血者和小企业非常方便的渠道,比如五角大楼的 DARPA、中央情报局的 IARPA,等等。不知道中国是否有类似部门。如果中国没有类似部门,我觉得中国的航空热血者和小企业应该着手建议有关部门建立类似机构。美国很多极具创造性的技术都是通过类似部门利用那些技术“狂人”开发出来的。当然,美国的 DARPA 之类部门不但面向个人和小企业(个人也需要成立个小公司与 DARPA 之类部门联系),也面向大公司。

小结

1、中国现有小直径炸弹与世界先进水平尚有差距,这个差距可以由中国的航空热血者和小企业发起行动来消除;

2、中国的航空热血者和小企业可以以此改进小直径炸弹的行动或者其他类似行动为起点,向为祖国的国防事业做贡献的方向努力;

3、中国的航空热血者和小企业应该建议国家成立类似美国国防部 DARPA、中央情报局 IARPA 之类的机构以广泛收集并有目的地开发来自民间的创造。

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