为什么飞行员会说进入超音速就是歼20的天下?

歼20是所有战机中,超机动能力最强大的。军迷习惯于以隐身能力来衡量五代机的性能,往往忽略超机动能力,甚至很多人认为超音速巡航和超机动本身没什么用,关注点只在隐身和态势感知上。这是对五代机片面的认知。歼20的出现,所代表的是我国战机设计的一种风格,是一种追求性能的态度。也是中美两国飞机设计思路的一次显著变化。接下来咱们从气动布局的角度,为大家展示一下,为何歼20的超音速机动能力比F22更强大?歼20的气动设计,能看出我国战机设计方面有哪些显著的改变?

隐身战机超音速机动能力强弱有哪些因素决定?

超音速飞行阶段的飞机,和亚音速阶段更大的不同,就是飞行阻力的显著加大。空气是一种流体,在我们行走和低速运动的时候,感觉对人的影响并不大。但是一旦速度超过音速,空气就会出现类似于水的特性,变得粘稠和不可压缩。(当然,实际上是可以压缩的,我们只是这样子做个表述,是为了让大家更容易理解。)当飞机在超音速阶段飞行的时候,就好比在粘稠的水中飞行一样,这个时候的飞机要想获得的机动能力,必须要做到以下几点。

,尽量减小飞行阻力。

阻力是飞机速度的一个巨大障碍,只有阻力足够小,飞机的速度才能提升上来。亚音速飞机之所以存在音障,主要是因为阻力大,无论发动机如何加力,都无法有效地突破。为了减小阻力,飞机必须将在机翼设计上来找灵感。就好比空空导弹一样,依靠几个短小的弹翼,可以飞出三到四马赫的速度,除了强大的发动机之外,主要就是改进了弹体的飞行阻力。而巡航导弹因为巨大的弹翼,只能进行亚音速飞行。所以隐身战机要具备超音速巡航能力,需要满足强劲的动力以及小展弦比(机身的机翼翼展相比机身的长度要足够小)的要求才行。而隐身战机不但要求超音速巡航,在超音速阶段,还要拥有的机动能力!

第二,在超音速飞行的时候,飞机必须充分可控。

飞机单单具备超音速巡航,只能说明飞机飞得特别快。但是飞得快也带来了另外一个巨大的弊端,那就是机动性能下降。因为速度快了,每次的转弯,爬升,都会因为速度很快而带来过载很大的问题。咱们熟知的像黑鸟超音速侦察机,高空高速飞机,在高空基本上没有什么机动能力,只能通过快这一个特性来完成任务。这些飞机虽然飞得快,但是不容易控制。

隐身战机所追求的超机动性,就是为了在超音速阶段非常容易控制,拥有不弱于三代机在亚音速阶段的机动性能。这个时候,飞机各种的翼面就要起作用了。这就是大家看到歼20上各种舵面例如鸭翼,全动平尾和垂尾,以及机翼襟翼和腹翼充满机身的原因。为了在超音速阶段充分可控,就必须有可以抑制高速机动性能下降的舵面进行控制!说到这里很多同学会说为什么美国的F22看上去就非常干净?没有那么多的控制翼面,不是更好吗?

歼20超机动性远超F22,这也是我国在五代机领域个胜出地方!

很多人认为我国歼20复杂的舵面设计,是为了降低飞机动力不足的影响。也就是大家通常说的动力不够,启动来凑的老梗。实际上这是对隐身战机气动外形设计不了解导致的。绝不是什么气动凑可以简单解释的。

歼20和F22是分属两种性质的五代机,是代表世界两种五代机气动外形设计的流派。我们的歼20是在突出超音速机动能力,而美国的F22是以引申为导向尽可能兼顾超机动性。两者对于超机动性的设计,根本不在一个层面上。简单总结就是F22的超机动性更向三代机倾斜,而歼20则是超机动性完全体的综合体现!

我们歼20的设计,首先要做的就是先满足超音速巡航飞行的启动要求,然后根据其弊端来做改进。比如小展弦比飞机的低速性不好,我们就为飞机加装鸭翼来提高升力。在大仰角飞行性能上,鸭翼的作用下降,那么就为飞机加装全动尾翼和全动平尾等舵面来控制。美国的F22则是一种折中的办法,简单说就是既然超机动性那么难控制,那么我就降低要求,YF22长度太长了,达到21米级别,那么美国将量产型的F22缩短两米,虽然超机动性你下降了,但是飞机控制变得简单了。同时,在大仰角飞行的时候,超音速飞机性能下降的问题,那就通过适度加大机翼面积不就解决了吗?

美国F22在超机动性的设计上,始终都是在减配。如果说超机动能力可以用数字量化的话,歼20一直是追求满分10分,舵面的加持是为了达到10分。而美国每次的折中方案设计,都是在10分的基础上做减法。最终完成设计的F22的超音速性能可能最多也就是6分!这样说是有事实依据的,我国歼20所公布的飞行数据中,在大机动飞行,转弯,大仰角飞行,高过载机动后,飞机速度没有明显的减速,可以迅速投入到机动后状态的飞行之中。而F22因为在各方面都做了减法,所以看似发动机性能更的F22,在各种过载机动之后都会出现飞机明显的减速问题,减速,代表的是飞机控制做的不到位,是一种落后的表现,也能看出F22并没有将超机动性设计到极限!这也是为什么在超机动性能上,我国飞行员如此自信的原因所在。

歼20所代表的,是我国飞机设计的一个新的里程碑,是追赶世界先进水平的一次大胆创新!

咱们自主研发飞机,是从歼8开始的,随后的歼10,歼20都是由成飞完成的。连歼20都算上,都可以看作是我国追求世界先进水平的航空工业前进之路。歼8以高空高速见长,其性能体现非常像美苏二代机。歼10则追求三代机的性能。气动设计上鸭翼才是动力不够气动凑的典型。是我国在鸭翼上的次尝试,也是一次成功的试验!

歼20所走的路,虽然是追赶,但是基本上已经处于完全自主创新的路子了。因为飞机要满足超音速巡航,超音速机动性能,从理论上说非常简单,飞得快又好控制,所能做的工作也都是明摆着的。所以歼20的自主研制,实际上是基于理论基础而进行的实践拓展,是完全的自主研制。很多人以歼20去掉鸭翼之后和F22很像为依据,来诋毁我们歼20仿制了F22的设计。其实这都是大家一厢情愿的观点。一代战机如果提出同样的性能要求的话,气动外形设计上不会有大的出入很正常。大家仔细看看美苏设计的三代机,是不是看上去都长得很像?隐身设计的首要要求就是外形,为了让雷达波不至于原路返回,将飞机的棱角,舵面都设计成合适的角度,这是世界通用的做法,并不是美国的专利,所以以此诋毁歼20有点强加的意味!

以歼20为起点,我们追赶世界航空工业先进设计的路子基本上已经结束了。接下来的六代机研制,很显然我们回和美国同步进行。这里可以肯定的是,无论中美谁先做出六代机,其外形肯定会存在相似的问题,因为设计要求相同,各方面追求相同的前提下,要想做出飞机的气动外形差异很大,是不现实的。我们未来的六代机,我感觉会比美国出来得更早,原因无他,歼10和歼20飞机锤炼的高效设计团队和航空工业已经准备充分了,只要资金到位,六代机都是毛毛雨!

飞行员口中,歼20超音速机动性能于天下。所解析的,是我国航空工业在设计歼20的时候对于气动外形和超音速性能的通盘考量。能读懂的,都是对歼20气动外形有深刻理解的人。像所谓动力不够气动凑的那种一竿子打翻一船人的说法,我也只能报以呵呵来应对了,无知者无畏,说的就是这些人!

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