消息称中国歼20第三架原型机曝光 外形有大改进

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2013年12月30日,国内著名军事论坛网站出现一张据称为目击者手绘的图片,这张图片被上传者称之为歼20第三架原型机,据称,这架飞机采用了2011的新编号,与之前观察家们预料的2003号飞机不同,新的歼20原型机气动布局做了大量改进,其垂直尾翼被增大了约15%,垂直尾翼被切尖,此外,据称,飞机的机翼动作筒和腹鳍体积明显减小,飞机采用了类似于F-22战斗机的灰色迷彩涂装,这明显不同于2001号歼20的黑白双色涂装和2002号歼20的黑色涂装。

这张照片显示歼20战斗机机头右侧有一个软管受油插头,它采用和F-35类似的可伸缩软管结构,其盖板外观与同样使用受油插头的F35B型很像。我们猜测这种布置的目的也可能和舰载机设计有关。

据一些军事爱好者称,歼20使用软管的理由可能为以下四点:1、是考虑到硬管技术还没有过关,目前国内没有适装的机型平台。2、沿用歼10战斗机受油插头的设计思路,减少设计风险。3、使用机头受油插头的布局,再设计舰载机时不用修改机身中部的结构,有利于减少设计负担。4、机头受油插头的设计是舰载机受油的必然选择,硬管加油并不适用舰载机这是国际上的通行惯例。

我们知道,目前世界战斗机通行的空中加油方式有两种:一种为硬管加油,一种为软管加油。一般来说,软管加油相比硬管性能差一些,一方面对接费力,消耗飞行员巨大精力,一方面加油速度只有硬管的三分之二到三分之一,还有整个漫长的加油过程飞行员都需要高度紧张的控制战斗机的姿态和相对位置,而随着加油机身重量加大,因而导致姿态控制要时刻变动,相比硬管加油要消耗更大的精力和时间。歼20选择效率较低的软管加油,一方面是由于我国硬管加油技术还未成熟,另一方面,歼20战斗机为了适应海军战斗机的要求,使用软管加油系统可能也是一种必然的选择。

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现在的歼二十,尾部阻力比较大,外形粗壮,重量也大。复杂飞行姿态时,尾部的紊流和拉出的涡流,会影响动作,而且尾涡流会大大增加尾部阻力。究其原因,主要是尾部的控制面比较多,包括那可能要上的全向尾喷口,控制面和机体之间的结合部产生的涡流还需要仔细研究。但如果简化尾部的设计,采用简单的线条,尾部的结构重量和阻力会大大下降。我是坚决反对歼二十采用全向喷口的,因为这是有人驾驶飞机,尾喷口动作时,必须要考虑飞行员的耐过载姿态---所以,全向喷口其实也就是在做二元喷口的动作。

现在的歼二十的三号飞行测试机如果加大了全动垂尾,这丝毫不奇怪。在中国人企图跨越外国的有人驾驶飞机的最高机动性能的追求下,采用全动垂尾和鸭翼布局,不失为一个超越极致的合理技术选择。但同时,我们还要看到,歼二十的全动垂尾在高速下转动时,极有可能发成颤振现象。成飞人看来还是不会放弃全动垂尾,为了追求更高的气动控制效率和飞机做动作时减少垂尾的偏转角度,避免颤动,加大垂尾也是一个合理的选择,也是一个必然-----谁叫你歼二十身子那么的修长呢?

但是,歼二十的尾部到现在为止,依然是一个极为低劣的设计。可以说,其水平和歼二十的其他部分的设计根本就不在一个水平线上。或者,是因为歼二十的试飞用发动机是俄国货,所以,把这部分的设计交给了有使用和设计相关双发机的所谓经验的别的设计所来搞屁股。但是,即使是外行,也完全可以看得出,歼二十的尾部设计和整机的线条外形极不协调---这就是水平的差距。更何况,这个尾部设计采用的全包式结构,结构重量会比承力梁结构重几百公斤,这是个不容忽视的事实。

歼二十的尾部必须要重新设计----就像当年歼十,重新设计,达成了一个我们极为欣慰的结果----可以打赢苏二七---当时我们心目中的最强的三代重型机。


歼二十的尾部如果重新设计并采用二元尾喷口,带来的将不仅仅是结构重量的下降和尾部气动特性的改善,还有一个非常重要的好处。歼二十的尾部将会为整机的升力提升提供几个平方的升力面积。现有的歼二十的尾部尾撑和发动机尾喷口之间的三角形空隙将会被填补,可以视为歼二十主翼的延伸,得到的就是升力,而且,这个三角形空隙在飞机作机动动作时,产生的不利的紊流和涡流将会被根除,从而也可以降低尾部阻力。另外采用二元喷口后,歼二十的尾部将会和机体构成完整的升力体,这也是可以为飞机提供更大的升力的。这两者相加,尾部的改变可以为歼二十提供好几个平方的升力面积,这对歼二十是极有好处的。

飞不高飞不快的战斗机不是好的战斗机----歼二十尾部结构重量的下降,阻力的降低,升力面积的增加,将会为歼二十飞得更高更快作出更大的贡献,为将来占据高度优势压住敌方的战斗机打创造更大的优势。


关于歼二十的腹鳍是否去掉的问题,我觉得,不去掉也好。一来,重量不大,二来,可以提供更大的纵向稳定力。须知,将来打开机腹弹仓打导弹,对飞机的稳定性是有很大的要求的。多两个纵向稳定面,未尝不是好处。看看猛禽的巨大的双垂尾,就可以明白,这种机腹弹仓对飞机纵向稳定性的要求很高。

如果歼二十的机腹弹仓在打开时需要垂尾和腹鳍提供更加大的纵向稳定力,那么,在决定保留全动垂尾的情况下,解决的办法只有增加垂尾面积和保留腹鳍。如果一定要去掉腹鳍,那就只有采用猛禽一样的垂直安定面。这是两者必选其一的。全动垂尾的面积不可能太大,而歼二十机腹弹仓打开后,必须要有足够的纵向稳定性,尤其是在带仰角的情况下发射导弹,那需要的纵向稳定力矩会更高。要么,不要全动垂尾,要么,保留腹鳍并加大现有的全动垂尾的面积,这两者难于调和。我的倾向是,不要全动垂尾。因为加大全动垂尾面积后,重量和结构就要上升和加强,而且,加大了的垂尾也未必就有足够的稳定力矩保证歼二十在高速下发射导弹的稳定性。

所以,歼二十的尾部需要重新设计,这是我的观点。


歼二十的尾部如果采用双元尾喷口,那么,采用承力梁结构安装发动机就可以实现。采用二元尾喷口的好处是很多的,包括结构重量的下降,尾部外形的简化和阻力的降低,消除不利的涡流和紊流对飞机控制的不利影响。三元全向尾喷口不是不好,但用在有人驾驶战斗机上,起的作用还是二元尾喷口的作用,飞行员的耐过载姿态决定了矢量发动机尾喷口在战斗中主要做的就是二元尾喷口的动作。三元矢量尾喷口最好用在无人驾驶战斗机上。


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