歼20后机身或无法隐形与F22有多大差距? 需将做三项重大改进

本次珠海航展,歼20战斗机首次正式曝光,中国空军正式进入了隐身化的时代。

歼20战斗机与美军F-22谁更出色,一直是包括航空工业专家在内的各界人士争论的热点之一。

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在珠海航展期间,美国《防务新闻》媒体发表专家分析文章,竟然猛烈抨击歼20战斗机只有前半球具备隐身能力,后半球完全不隐身,因此解放军会避开与F-22、F-35格斗,而是通过远距离导弹攻击来威胁美军关键性的大型空中平台,例如预警机和加油机。

究竟歼20战斗机是否真的存在“后半身不隐身”的问题呢?这一问题会产生哪些重大影响呢?

在隐身飞机短暂的历史上,专家们一般认为大多数隐身飞机,包括F-22、歼20隐身战斗机,在设计上尽量做到前向的雷达反射截面积最小。一架装备有雷达设备的飞机,处于隐身战斗机侧前方大约45~65°角度上,或者后半球155~175°角度上,高度相差约2500米时,可以接受到隐身战斗机最强的雷达回波。也就是说在这一角度上隐身战斗机对雷达来说,最为“不隐身”。

一架隐身战斗机特定方向上的雷达反射截面积,与这一方向上雷达对其的最大有效探测距离有非常直接的关联。如果把该方向雷达反射截面积缩小16倍,该方向上对方雷达的最大探测距离就只有原来的1/2。上述解释令我们很容易理解这一点:隐身战斗机必须比以往的战斗机有着小很多倍的雷达反射截面积,才比较有实战意义 —— 这也证明了三代半战斗机在隐身上较小的改进,实际没有太大作用。

而F-22这一美军最先进的战斗机确实做到了这一点,它在前向的雷达发射截面积是绝对保密的,但根据各种报道,F-22这一数字只有F-15的一百到几百分之一,能够令敌方许多现有的雷达对其的有效探测距离缩小到几乎可以忽略的范围。

对于歼20战斗机来说,后半球隐身问题很可能是一个大问题。

从歼20战斗机具体的隐身措施来看,我们可以看到以下长项和短处:

一、飞机雷达整流罩、雷达天线等等有隐身处理。例如歼20的有源相控阵雷达天线向前上方倾斜,令反射的雷达波会偏离入射方向;

二,座舱盖采用金属镀膜,防止座舱内部产生强烈回波,歼20若干原型机上已经出现了这一金属镀膜;

三、歼20前机身结构外形采用了隐身设计,将回波集中在了较为狭小的方向上;但同时我们可以看到歼20后机身,特别是发动机舱周边,几乎采用了与传统设计一致的结构,有着大量互相交错的平面,甚至有一些类似于角反射器的部分,必然在雷达能照射到这一部位的方向上产生较为强烈的回波;本来如果发动机舱安排机身背部或者机翼上方,则较为有利于对地面雷达产生有利遮蔽,但战斗机整体设计上很难实现发动机置于机身顶部;F-22发动机部分的机身后部下表面齐平,比歼20的相同部位要更有利于隐身。

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Jacksonbobo微博图片,清晰显示了歼20后机身与弹仓全貌

四、歼20通过使用S形进气道、进气口挡板、DSI技术等等手段,降低了进气道前向反射回波;

五,F-22(下图)的尾喷管采用了有利的遮蔽手段,使得这一部位不再像传统上成为很强的雷达反射源,而歼20战斗机尾喷管几乎没有任何遮蔽手段;

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六、机翼、水平尾翼等控制面的边缘可能产生强烈反射,或者绕射,因此F-22和歼20都尽量把各个翼面的边缘安排在少量的平行线上,减少辐射较强的方向;遗憾的是歼20的前翼后缘未能符合这一隐身外形原则;歼20的鸭翼并非隐身方面的最佳选择,但为了实现出色的机动能力,中国科研人员不得不倚重这一美国方面不太钟情的整体布局 —— 美国方面可以依赖推力巨大的发动机来令F-22这一常规布局的战斗机获得顶尖的机动性,而中国的发动机暂时还不能满足要求,只能通过鸭翼布局,最大程度的令战斗机本身的气动设计达到极致,弥补发动机的不足。

七,垂直尾翼在被侧面方向上的雷达照射时,是一个强反射源,F-22、歼20都采用倾斜设计防止回波大量回到侧向的对方雷达平台上;与前面提及的问题一样,歼20垂直尾翼对后机身敏感部位的遮蔽功能相对有限。

在红外隐身方面,歼20的主要问题也来自于后半身,特别是尾喷管。F-22的二元矢量喷管有相当的红外遮蔽作用,而歼20几乎没有。此外也可以看出歼20发动机舱很可能没有空间来安排额外的冷却措施,而F-22同一部位则至少有较为宽敞的框架机身,能够减少发动机侧面方向的红外辐射。此外,F-22的尾翼位置较为有利于遮蔽尾喷管,而歼20尾喷管基本突出在尾部后方,翼面对尾喷管遮蔽的角度远小于F-22。

综上所述,我们必须承认,歼20非常可能在隐身表现上落后于F-22,特别是在后半球方向上有明显差距。

这令美国、俄罗斯等国家部分专家认为,中国将把歼20战斗机主要用于突击美军的大型空中平台,例如预警机、加油机,而极力避免主动出击、挑战F-22。

下图为俄罗斯一度积极推销的K100远程空空导弹,用于攻击美军预警机。

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外国专家这一看法的根据是,假如歼20在脱离自身地面防空体系的范围内主动攻击F-22,很难避免需要独力与F-22周旋。这样后半身很可能暴露在对敌方向上,这部分隐身能力上的劣势就会暴露在在美军预警机、地面防空预警雷达和地空武器、F-22乃至F-15等三代机面前。假如歼20战斗机依靠前向隐身上的优势,同时利用超音速巡航的速度优势缩短暴露的时间,就能隐蔽的穿透保护美军预警机等大型平台的防空体系,快速突击这些敌方大型飞机。这将明显降低暴露歼20后机身弱点的可能性。即便在攻击的过程中被发现,因为歼20并不打算与F-22纠缠,也可以迅速转移,而美军想要在浩瀚的西太平洋区域追击隐身战斗机,是非常困难的事情。

一旦一定数量的美军预警机或加油机被击落,将直接影响美军西太平洋的作战能力。F-22隐身的一大秘诀,就是关闭自己的雷达,依赖保密极佳的高速数据链,接收来自于预警机的作战信息,从而保持近似于无线电静默的隐身状态。如果若干预警机被击落,F-22将不得不打开雷达进行探测,更为易于被发现,而且战斗机雷达的搜索监视能力与预警机相比有天壤之别。

在航程方面,F-22并不是一个航程非常出色的战斗机,它与F-15在西太平洋都显得航程不足,这也是美军第六代战斗机研制中极力强调航程性能的主要原因 —— 甚至不惜耗费巨资、承担巨大风险,来推动全新自适应变循环发动机的发展,确保F-22的替代战斗机能获得额外30%的航程。

综上所述,部分外国专家对歼20具体作战方式的推测,很可能有其可靠、可信的一面。

但我们也应该注意到,歼20不可能一直停留在这种不完美的隐身技术状态,必然会进行进一步的深入发展改进,就像歼-10C那样进行寿命中期的阶段性改进。

我们假设歼20会发展出歼20B寿命中期改型,那么将可以通过多种手段改善后机身或后半球隐身能力。以俄罗斯提出的第三代战斗机的隐身改造项目为例,它采用了多种综合性的隐身改进措施,包括舱盖、进气道、翼面边缘等区域增加反射或者吸波材料等等。

苏-35BM战斗机隐身改进措施之中,可能与歼20后机身改进相关的项目包括:

一,对发动机尾喷管进行新隐身涂料的涂抹遮蔽,缩小反射回波;

二,改进垂直、水平尾翼设计,增加其对尾喷管的遮蔽范围;

三,使用二元矢量喷管,从而令尾喷管本身的物理外形更为有利于削弱雷达回波,也对红外隐身有明显帮助。

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俄罗斯专家论文指出,假如苏-35采用第一项隐身改进措施后,后半球的雷达反射截面积平均值大致会缩小一半。假如配合第二、第三项改进措施,可能实现数量级的降幅,那么敌方雷达从苏-35后半球实施探测的有效距离就可能减半。

显然歼20要更为易于进行相关改进,特别是很可能实现同时采用上述三项措施,加上对后机身、特别是发动机舱的外形优化,将后半球雷达反射截面积降低到原来的几十分之一并非痴心妄想。

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这样的话,“歼20B”的后机身、后半球隐身问题就将较为圆满的得到解决,从而获得与F-22接近的全向隐身能力。此时的歼20战斗机就可以与F-22在几乎持平的隐身技术水平上进行交战。不难想像,这将令美国空军挠破头皮,处处感受到歼20无所不在的威胁。(作者署名:空军世界)

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