出品:科普中國
制作:鐵流
監(jiān)制:中國科學(xué)院計算機網(wǎng)絡(luò)信息中心
在2011年首飛的6年之后,9月27日,國防部發(fā)言人吳謙在記者招待會上宣布,中國的隱形戰(zhàn)斗機殲-20已經(jīng)正式列裝部隊,成為F-22、F-35之后第三款列裝部隊的第四代戰(zhàn)機。在11月11日空軍建軍節(jié)上,J20更是與J16組成列隊?wèi)c賀節(jié)日。
殲-20有可能改變亞太地區(qū)空中格局,美國對于殲-20也是格外關(guān)心,其中的原因之一在于殲-20是一款隱身戰(zhàn)機。那么,它到底憑借哪些秘技實現(xiàn)隱身的呢?
通過外形設(shè)計優(yōu)化提升隱身性能
戰(zhàn)機隱形并不是指人類肉眼無法看見戰(zhàn)機,而是指通過減弱作戰(zhàn)飛機的雷達反射信號強度,使對方雷達無法發(fā)現(xiàn)戰(zhàn)機,或者即便能夠發(fā)現(xiàn)戰(zhàn)機來襲,也只能在非常近的距離發(fā)現(xiàn)隱身飛機,根本來不及對來襲的隱身戰(zhàn)機做出反應(yīng)。
電磁波反射存在一個現(xiàn)象,只有照射方向正好和戰(zhàn)機表面垂直時,飛機的雷達反射截面才最大,而從其他方向照射時,雷達反射截面就會小很多。
為了降低雷達反射截面,隱身戰(zhàn)機往往采用特殊的外形設(shè)計。美國隱身戰(zhàn)機的先驅(qū)F-117A就采用多個平面和直線組成的怪異外形。因為這樣的外形,有利于實現(xiàn)隱身。
。‵117A戰(zhàn)機棱角分明)
從外形設(shè)計上看,殲-20采用了很多有利于隱身的設(shè)計。
殲-20采用了翼身融合體設(shè)計,使機身和機翼平滑過渡,在機翼和機身之間極大幅度降低了出現(xiàn)角反射效應(yīng)的可能性,有效解決了第三代戰(zhàn)機的機翼和機身、平尾和垂尾之間發(fā)生的角反射效應(yīng)。這樣一來,就能降低被雷達發(fā)現(xiàn)的可能性。
殲-20的主要機體部件相互平行。比如機翼、鴨翼的前緣在水平投影面上相互平行,左右相對的垂直尾翼和腹鰭相互平行等等。這種設(shè)計可以將雷達反射波集中到幾個窄波束以內(nèi),使飛機在其他方向上的反射截面積盡可能最小。
殲-20在進氣道上的設(shè)計也有助于提升隱身能力。殲-20采用了在“梟龍”戰(zhàn)機和殲-10B戰(zhàn)機上成功應(yīng)用的DSI進氣道設(shè)計。DSI進氣道的一個特點是在進氣道前方的機身上有一個鼓包狀突起,通過這個突起對進入進氣道的空氣進行預(yù)壓縮。這樣一來,既取消了傳統(tǒng)超音速進氣道上的復(fù)雜結(jié)構(gòu),降低結(jié)構(gòu)重量,還有助于降低正前方的雷達反射截面。
。-20進氣道前方有一個鼓包狀突起)
殲-20的內(nèi)置彈倉設(shè)計也有利于提升隱身性。第四代戰(zhàn)機不同于第三代戰(zhàn)機的一點就是武器內(nèi)置。之所以采用這種設(shè)計,原因在于將導(dǎo)彈內(nèi)置于彈倉之后,可以避免因武器外掛帶來的雷達反射效應(yīng)。此外,殲-20的彈倉艙門、起落架艙門和減速傘艙門均為鋸齒形邊緣,這種設(shè)計也有助于提升隱身效果。
(彈倉艙門呈鋸齒狀)
使用特殊材料提升隱身性能
不僅是外形設(shè)計,使用復(fù)合材料和吸波材料同樣有助于提升殲-20戰(zhàn)機的隱身性能。
根據(jù)公開資料,F(xiàn)22、B2等隱身戰(zhàn)機都涂有一層隱身涂料,這種隱身涂料可以有效吸收敵方雷達發(fā)射的電磁波,使敵方雷達能夠探測到的信號強度大幅衰減,進而提升戰(zhàn)機的隱身性。
由于使用吸波涂層具有方便靈活、吸收性能好等優(yōu)點,而被應(yīng)用在幾乎所有的隱身戰(zhàn)機上,美國B2隱身轟炸機、F-22戰(zhàn)機、F-35戰(zhàn)機,中國殲-20戰(zhàn)機和FC-31戰(zhàn)機都使用了隱身涂層。
由于金屬能較好的反射電磁波,而復(fù)合材料則具有低可探測性的特點。這就使復(fù)合材料非常適合隱身戰(zhàn)機使用。
采用復(fù)合材料之后,還能有效降低飛機重量,提升飛機的飛行性能。
像F-22的復(fù)合材料使用量就占到23%左右,F(xiàn)-35使用了約36%的復(fù)合材料。這些都得益于近年來中國在碳纖維技術(shù)上的突破,殲-20也開始大量應(yīng)用航空復(fù)合材料。
殲-20在隱身性能上超越T-50比肩F-22
根據(jù)國外媒體發(fā)布的消息,殲-20的雷達反射面積大致與美國F-22處于同一個水平。
Michael J Pelosi博士和 Carlo Kopp博士還使用計算機模型對中國殲-20和俄羅斯T-50的原型機進行雷達反射截面積模擬。
該模擬結(jié)果顯示,殲-20的原型機的雷達反射截面積明顯小于T-50,在隱身戰(zhàn)斗機的研發(fā)上,中國已經(jīng)超過俄羅斯這個昔日的老大哥了。
。ㄉ蠄D為殲-20下圖為T-50)
必須指出的是,目前,殲-20在一些方面還有一定的改進余地。
在超聲速巡航方面,如果換裝了更先進的渦扇15,就能大幅提升這方面的性能。
在隱身性方面,殲-20正面的隱身處理得非常好,但在局部還有一定改進的余地,比如機尾部分,F(xiàn)-35戰(zhàn)機的發(fā)動機上就安裝了雷達屏障,避免雷達波直接照射在發(fā)動機渦輪上,F(xiàn)-22也對尾噴口進行了修形。相比之下,殲-20的尾噴口近乎裸露的。
誠然,現(xiàn)階段,中國依舊施行積極防御的策略,在戰(zhàn)機正面擁有良好的隱身性能對殲-20來說基本就足夠了。
不過,從精益求精的角度考慮,如果將來的殲-20改進型號在換裝渦扇15發(fā)動機之后,對機尾部分重新設(shè)計,就能夠有效提升殲-20戰(zhàn)機的側(cè)后隱身水平,使殲-20的隱身性能更上一層樓。
。‵22的尾噴口)
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