歼20上装备的可能就是WS15 很快珠海航展上就能见分晓 在昨天的第十四届珠海航展新闻发布会上,空军发言人申进科首次称歼20战斗机为五代机。之前我国空军一直称歼20为四代机,称五代机还是首次。显然我们的宣传部门也逐渐跟上形势了,因为我们自称四代,而外国人把同代的战斗机称为五代。很多不太了解的人还以为我们落后了一代。这次改口显然是一种进步,但是即使如此,也不能反映歼20的真实技术水平。我们认为歼20其实不应该算五代机,而应该算5.5代机。这篇文章我们就来专门讨论一下这个问题。 歼20在气动设计上有很大优势 首先,我们把国际上公认的美弟F22战斗机作为五代机的标杆,然后把歼20和F22的各项性能指标做一番对比。先说气动设计,歼20采用了鸭式气动布局,升力体机身、全动式垂尾。鸭翼上反,机翼下反。整个气动设计效率非常高,有鸭翼和边条翼两个涡流发生器可以产生强大的涡流。使得歼20拥有2.0以上的升力系数,比F22的1.5高出30%以上。而且歼20机身更修长,机翼后掠角度更大,垂尾面积比F22小一倍以上,使得歼20的超音速零升阻力系数比F22低得多,有15%左右的优势。这样的气动性能优势说领先一代毫不为过。 歼20在试飞后期和服役阶段装备的发动机是WS10B,这个央视在2011年就官宣过。2018年深圳卫视报道过WS10B的性能,其军用推力超90千牛,加力推力144千牛。比F22使用的F119发动机性能稍差一些,但是WS10B的核心机已经换成高推核心机。本质上WS10B也是第四代发动机,可以算作准四代。动力虽然稍差,但歼20在气动设计上优势比较大。歼20的飞行性能仍然是碾压F22的,不但有超音速巡航能力,而且最大飞行速度也比F22更快。 歼20一分钟可以战斗巡航52公里 多年前就有报道,歼20一分钟可以战斗巡航52公里,换算过来也就是 2.55马赫。去年一月份空军招宣传片中,一架涂有军徽的歼20就已经换装了带有锯齿形喷口的新型发动机。这个新发动机应该就是WS15发动机,也就是说WS15至少在2020年左右就已经进入部队服役了。今年三月份,央视报道也提到WS15发动机已经经过多轮测试,并完成了进一步提升及优化。看情况应该马上会进入大批量生产装备阶段。WS15发动机的军用推力在108千牛左右,加力推力156千牛。这台发动机是对标F119发动机的,性能只高不低。在WS15发动机的强大推力下,歼20的最大飞行速度达到了2.8马赫。而F22的最大飞行速度在2马赫左右。 更高的飞行速度非常重要,因为几年后六代机即将服役。六代机的最大飞行速度将提高到2.8马赫左右,有了更快的飞行速度,歼20就有了和六代机抗衡的基础。中美六代机采用的都是变循环发动机,也就是在涡喷和涡扇两种循环模式下变换,这就从工作原理上限制了六代机的飞行速度,最高也就2.8马赫左右,再高目前的材料体系已经无法支撑了。毕竟像米格25那样采用不锈钢是无法满足隐形性能要求的。 歼20在试飞后期和服役阶段采用的发动机已经采用矢量喷管 歼20在试飞后期和服役阶段采用的WS10B发动机已经采用矢量喷管,而且是三维矢量喷管。比F22的两维矢量喷管的灵活性高出一个维度。目前WS15发动机配套的矢量喷管可能正在试飞,要不了多久就可以装备歼20。在三维矢量喷管的帮助下,歼20可以飞出高难度的过失速动作。在今年的空军开放日活动上,装备WS10B发动机的歼20就飞出了一个过失速动作,在大仰角爬升的过程中飞出了一个大迎角桶滚,这是连F22都飞不出来的过失速动作。而且歼20的超强机动性能仍然没有充分展示,期待一个多月后的第十四届珠海航展上歼20有更好的表现。 F22战斗机的综合航电系统核心部件CIP处理器 再说航电,战斗机航电系统的发展经历了四个阶段,也可以称为四代航电系统,它们分别是分立式航电系统、联合式航电系统、综合航电系统、先进综合航电系统。F22战斗机采用的是综合航电系统,到了F35改为先进综合航电系统。歼20航电系统架构是先进综合航电,领先F22一代。由于受到航电系统架构的限制,F22没有装备EODAS光电综合孔径系统和EOTS光电瞄准系统,甚至连头盔显示器都没有。在之后的F35战斗机上才配齐了以上三套光电系统。这些先进传感器系统的装备让歼20在态势感知能力上遥遥领先于F22。不仅如此,因为没有光电瞄准系统,F22无法使用红外和激光制导对地攻击弹药,只能使用GPS制导对地弹药。如果必须要用,只能外挂吊舱,但是这样会破坏隐形能力。 我们知道目前先进战斗机的火控雷达普遍采用相控阵雷达。相控阵雷达分为被动相控阵、有源相控阵、数字阵列雷达、软件雷达四代。美弟的F22和F35用的都是主动有源相控阵雷达。而歼20用的是数字阵列雷达,在雷达工作体制上要领先一代。歼20火控雷达的收发组件采用的功率器件是第三代半导体氮化镓器件,比上一代的砷化镓器件功率提高了十倍。而F22和F35用的都是砷化镓器件。换句话说歼20雷达的功率器件也领先美弟五代机雷达一代。据中央电视台2011年的报道,歼20火控雷达的发射功率100KW,以此推算对于战斗机大小的目标,探测距离可以达到300公里左右。比F22的200公里要远得多,配合PL15远程空空导弹,可以让歼20做到先敌发现,先敌攻击。而且可以做到你打不着我,我能打到你。 在去年的珠海航展上,中电科的工作人员在介绍雷达时,就在宣传雷达可以像手机升级软件一样升级雷达。这就是软件定义雷达的典型特征,可以通过软件升级性能和功能,实现雷达的通用化和智能化。这就是说,后续歼20的雷达很快又可以升级一代,就是到六代机,最多也就这样了。而F22只是做了局部改进,没打算完全换掉APG77。F35到2026年中期改进时会升级到数字阵列雷达。这已经比我们落后14年了。我国实现数字阵列雷达是在2012左右,空警500的预警雷达在世界上首次采用数字阵列雷达。 PL15的最大有效射程是300公里左右 除了雷达领先,歼20的武器系统也是领先于F22的。PL10红外空空格斗弹可以承受60G的过载,比AIM-9X的50G还要高很多,这就意味着PL10具备更强大的空中格斗能力。然后我们再来说说PL15,很多人以为PL15是中距弹,其实不是,PL15是远程弹。PL15的最大有效射程是300公里左右。而且这是在目标以1.2马赫飞行速度飞行并且以圆形轨迹脱离情况下取得的弹目距离,导弹的实际飞行航程已经在400公里左右了。美弟最先进的中距空空导弹AIM-120D采用双向数据链,原本宣传的双脉冲发动机最后也没用上,射程最多在130公里左右。而PL15不光有双向数据链,而且采用了高抛弹道加推力可调发动机。直接把射程飚到了300公里左右。为此美弟不得不紧急研制AIM260企图扳回败局。 某鸭式气动布局的隐身战斗机RCS是0.001~0.005平米级别的 然后我们再来说说隐形能力,很多人有个错误观念,总觉得鸭式布局雷达反射截面积比常规布局大。其实鸭式布局如果材料和外形设计得当,雷达反射截面并不比常规布局更大。在一份鸭翼RCS技术研究的论文中,透露出一个信息,某鸭式气动布局的隐身战斗机RCS是0.001~0.005平米级别的,这一水平明显是超过F22战斗机的。这个鸭式气动布局的战斗机是谁想必大家都清楚。虽然关于F22战斗机的正面RCS有各种各样的夸张说法,从百分之一平米到万分之一平米都有,但比较权威的数据,X波段机头正面是0.01平米。所以在雷达反射截面上歼20并不落后。 我国歼20战斗机采用的雷达吸波材料是超材料,总师杨伟多年前在人大代表答记者问时专门提到过。超材料在技术上至少比F22采用的雷达吸波涂料领先一代。用超材料来实现隐身,相对于传统的雷达吸波涂料有很大技术优势。那就是覆盖频段更宽,可以轻松覆盖UHF和VHF频段。而传统的雷达吸波涂料最多只能覆盖到S波段。因为雷达吸波涂料受其工作原理限制,隐身频段和涂层厚度相关,其最大工作波长最多只能达到涂层厚度的十倍左右。而在作战飞机上能够涂装的吸波涂料厚度是有限制的,这就导致传统的雷达吸波涂料无法实现对L及以上波段的雷达波的隐形。这个就是我国先进米波雷达早在2013年就可以在四五百公里外连续跟踪F22的根本原因。也就说其实我国的先进米波雷达也发现不了自家的歼20。 用超材料来实现隐身的另一好处是不会出现起泡、裂纹和剥落现象。传统的隐身涂料和飞机蒙皮本身不是同一种材料,在空气摩擦引起的高温下,时间久了就容易起泡、龟裂或者剥落。就像F22和F35遇到的情况。新一代隐身超材料是唯一实现免维护,全频段、全方位隐身的跨代技术,可减轻战机隐身结构50%的重量,并从根本上解决了传统涂料隐身无法维护的问题,全寿命周期使用成本降低50%。超材料的这些技术优势当然也符合六代机的需求。 F35正在测试隐身超材料贴片 目前美弟也在研发超材料,最近公开的照片就显示F22和F35正在测试超材料,不过是以粘贴超材料贴片的方式,这样的技术水平显然离歼20还有很大距离,歼20的超材料早就做成了机身蒙皮,表面平整光滑,显示出极高的工艺水平。就算F22和F35换上了超材料,我们还有量子雷达可以应对。而且我国的超材料发展速度非常快,正在朝第四代超材料过渡。就是到了我国的六代机上,超材料肯定还是要继续用下去的。 我国的超材料正在朝第四代超材料过渡 综上所述,歼20的绝大多数单项性能都要比F22领先一代,部分性能指标已经接近第六代战斗机。如果说F22算作是标准的第五代战斗机,那么说歼20算5.5代战斗机一点毛病都没有。