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J-20隱身性能篇:美國也沒料到,殲-20隱身竟是澳大利亞空軍正名

超巡已经火爆天了,J-20自2011年1月11日横空出世以来,被质疑最多的又两个性能指标,一个是超巡,目前官方已经“正名”,东部战区的官宣中明确指出J-20可以“轻易达到超音速巡航”,这点就不用质疑了,我们完全相信东部战区的权威官宣!

另一个被质疑最多的则是J-20的隐身性能,很多网友都是以美军没有选择带鸭翼的三翼面,原因是鸭翼影响隐身性能,很多网友都认为这没毛病,因为多一个翼面就会多一部分RCS,所以J-20的隐身性能就被打上了问号,然而早在J-20公布后不久的2011年3月,澳大利亚空军居然建模了J-20并进行非常详细的分析,还写成了一篇论文公开报道,J-20的隐身性能完全没有受到鸭翼的影响!

J-20的常规数据与气动布局

歼-20是除F-22和F-35以外的第三种五代机,而且研发它的是一直不被西方看好的中国,因此在2011年首飞时对各国的冲击力是非常大,其诞生后一直都处在各国军方视野的焦点。J-20主要空中优势战斗机,作战定位与F-22有些类似,不过也兼具多任务比如对地攻击等,J-20的体型要比F-22大一圈。

歼-20的气动布局为三翼面结构,有一对全动鸭翼以及全动尾翼,进气道为DSI进气结构,气动布局非常流畅优美,所有接缝都有防止过高反射电磁波的锯齿设计,特别突出的是其航程相当大,主要结构参数如下:

在这个性能参数表中有几个特别的数字要拎出来给大家简单介绍下:

  • 巡航速度:1.8马赫,最高速度2.0马赫;
  • 实用升限:20000米;
  • 最大航程:5500千米(应该是挂副油箱的航程,如果不挂应该在4000千米左右)
  • 作战半径:2000千米(无副油箱应该在1500千米左右)
  • 最大过载:-3/>9G

上图中已经有J-20与主流五代机的主要参数对比,这里就不赘述了,在外网的各种资料讨论中,最关键的问题集中在两个方面,一个是隐身性能,另一个则是超巡性能,J-20的气动布局让很多一知半解的网友懵圈了,因此很多网友在分析J-20性能时完全不知道从何处着手!

鸭翼还玩隐身?这不是开玩笑么?

隐身性能与超巡是五代机两个最重要的指标,在全球军迷的印象中,五代机就是长F-22和F-35那样的常规布局,然而J-20却是一种打破常规的三翼面结构,而军迷认为位于座舱侧后方的鸭翼是破坏隐身的最大败笔,J-20的隐身性能绝对不可能达到五代机的标准。

这个问题在国外知乎QUORA上也是讨论非常热烈,各位搜这个“Is the Chinese J-20 stealth fighter actually stealthy, despite its large canards and long frame?”(尽管中国歼-20 拥有大型鸭翼和长机身,但它真的具备隐身性能吗?)就能找到这个帖子,各方意见比较极端的:

网友Kurt Tesch就认为,尽管隐身涂料可以降低飞行器的RCS,但任何额外的表面积都将会让RCS增加,J-20的鸭翼就增加了降低RCS的难度,鸭翼对隐身性能的影响是负面的,并且在QUORA上持有对鸭翼影响RCS的观点很多,恕种花家不能一一展现。

不过认为鸭翼对RCS影响很小的网友数量也不少,比如网友Dominik Schachtsiek则认为J-20的体型大并不是RCS大小的关键,比如B-2就很大,但它的RCS非常小,这主要和优秀的气动布局设计与隐身涂料性能有关,中国这在方面进步很快,他相信RCS应该可以满足五代机的标准。

网友Joe Duarte则认为,关于J-20的隐身性能,可以去找下澳大利亚空军的 Carlo Kopp的研究成果,专门对J-20的气动布局进行了建模,种花家顺着这条线,翻到了同一个帖子的另一位作者Boven Tan给出的澳空军研究论文的链接,这简直就是个不可多得的资料:

这篇论文涉及的建模与内容篇幅实在有点大,有兴趣的网友可以去澳大利亚空军的网站上自行查看,也可以留言种花家给你们发转出中文翻译的PDF文件,过程相信大部分朋友都不用看了,晦涩的专业术语,估计没几个人能看懂,直接看澳空军空中力量分析的Michael J Pelosi和Carlo Kopp 博士在文末给出的结论即可:

本研究通过九个射频波段的物理光学模拟确定,歼-20原型机的造型设计不存在任何根本障碍可以阻止其发展成为真正的超低可探测设计。

简单理解就是J-20的机型在多个射频波段下都具备了低可探测设计,也就是气动布局具备了隐身设计的基础,这一点澳洲军方的研究报告还是非常中肯的。

因此在QUORA上就有很多网友就直接引用了澳军方的研究结果,在Boven Tan给出澳军方研究论文的链接后对J-20隐身性能的质疑就很少了!这确实有点讽刺,美国也没料到,中国的J-20隐身性能居然是澳大利亚空军辟的谣!

不过关于鸭翼对隐身性能的影响,国内也有论文研究的,成飞设计研究所在2019年就发表过标题为《鸭翼的雷达散射截面影响研究》的论文,从尖点、边缘以及对缝等多方面论证了各个角度下鸭翼对RCS的影响,得出的结论有如下几条:

  1. 鸭翼的边缘设计按照边缘俯视投影平行的原则进行布置,以减少RCS峰值数量,并利用主翼面边缘的较强峰值掩盖鸭翼边缘的较小峰值。
  2. 鸭翼后缘的尖点综合气动、隐身的要求进行适当切角,以削弱尖点散射。
  3. 对边缘包括前缘、后缘和翼尖应用吸波结构,结合飞机对低频和高频的隐身要求选择吸波结构的性能参数和确定吸波结构的尺寸参数。
  4. 鸭翼与机身之间的对缝区域应用高频吸收性能优异的吸波涂层抑制对缝散射,并制定合理的涂覆区域。

这几点结论就是鸭翼对RCS影响是存在的,但可以通过处理将影响减少至“忽略不计”,论文表示,鸭翼的散射抑制方案并不复杂,在采取措施将鸭翼散射的影响消除之后,鸭式布局完全可以应用于高隐身飞机的布局设计,其隐身性能与常规布局相当,与澳大利亚空军研究得出的结论不谋而合!

关于鸭翼影响J-20的隐身性能的问题,应该不会再有人质疑了吧,如果有需要,种花家可以给出这两篇论文的PDF文件或者原文链接,有兴趣的朋友可以在文末留言索要。

没有国家能在战机落后两代的情况下追上来

目前国内军迷对J-20差不多已经免疫了,毕竟J-20的出镜率有点高,确实有点审美疲劳!但各位回到2011年1月11公开首飞时绝对是非常非常震撼的,因为当时的环境是美军的隐身五代战斗机F-22已经服役十几年,后起之秀F-35也已经开始大量装备,而我国的主力战机仍然是三代机与极少量的四代机,有点希望但远远达不到美军的水准,新闻报道充斥着红旗军演中F-22击落144架假想敌战斗机的事实,各个军事论坛上也完全是哀鸿遍野。

然而很多网友都不知道,当年还有更加令人绝望的态势,1990年的海湾战争是对中国最为震撼的战争,因为当年的我们完全没有想到战争还能这样打!美军经彻底抛弃了二战的那种战法,进入了制空权、反导以及精确制导武器打击的时代,隐身攻击机F-117携带精确制导炸弹将伊拉克目标一个个摧毁,美军主力战斗机,F-15、F-16与F-18在预警机的指挥下,携带着AIM-7麻雀和AIM-9L空空导弹,点名一样击落伊拉克空军战机,到最后甚至设立了禁飞区,把伊拉克战场当成了训练场。

这场战争给我们是极度震惊的,要知道我们当年的主力战机是歼-6和歼-7,歼-8还是作为先进战机点缀下,武器装备只有航炮以及霹雳-2空空导弹,大部分飞机连雷达都没有,就算有雷达也因为机头进气雷达功率很小,起不了大作用,要是面对海湾战争时期的美军,还没照面就被击落了。

当时战斗机长期以来都是以国土防空为主,所以发展出来的都是高速截击机,海湾战争时期还是二代机歼-7担当保卫祖国领土的重任,高峰时我国有将近1500多架歼-7战斗机,歼-8只是作为先进战机作为点缀,但歼-8也是属于高速截击型。

海湾战争对中国的震动非常大,美军这种眼花缭乱的打法,我们连一招半式都无法招架!然而更令人绝望的事实,海湾战争仅仅6年后的1997年,美军的F-22惊艳亮相,当时各国主流最先进的也只是四代机,而我国主力还处在二代机时代,只有极少数的三代机,与美军相比整整差了2代!

谁又能想到,就在美军的F-22首飞14年后的2011年,中国的五代战斗机J-20也首飞了,当时在中国访问的美国国防部长盖茨是惊愕的,他没想到中国会送上如此大礼,各大国也是懵圈的,完全没有料到中国居然整出了一架五代机,全球媒体更是嘲讽中国造了个五代机的壳子,发动机不行,气动布局不行,航电不行,反正啥都不行,绝对不信中国能在落后两代战斗机的情况下直接造出五代机。

只有各国的军方是认真的,包括美国,因为他们的军事专家非常彻底的分析了隐身性能与气动布局(航电暂时无法分析,因为没有足够的资料),首飞后不久澳大利亚空军就对J-20进行了建模分析了隐身性能,这个上文已经有结论,鸭翼完全不影响J-20成为一架合格的隐身战斗机。

另一个是气动布局分析,当时的中国确实在发动机上有所欠缺,所以大家也非常怀疑J-20到底能不能实现超音速巡航,然而J-20以极其优秀的气动设计弥补了发动机推力不足,以小展弦比边条翼涡升完美的解决了相当矛盾的问题,被震撼到的是各国空军的分析专家,有兴趣的朋友可以回到种花家主页看姊妹篇《J-20的气动布局篇:逆天改命,歼-20竟然能超音速巡航!》

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