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解决需做大改进,军事观察室室

8 10月 , 2019  

  在这种“先天不足”的困境下,相似的气动布局必然占不到什么便宜,想要与F-35抗衡,最重要的就是进一步增强飞机的高速性能,特别是超音速飞行性能和超音速机动能力。

  如前所述,外挂武器和副油箱是最严重的附加反射源,因此第四代战斗机设计中非常重视减少副油箱的使用,在普通作战任务中尽可能完全依靠机内燃油完成,这与第三代战斗机严重依赖副油箱的情况完全不同。

  这一系列的改进表明,尽管自首飞以来“鹘鹰”的试验进度不快,不可与已经推出多架原型机密集试飞的歼-20相比,但其设计团队仍在不断根据世界战机发展趋势和国内相关科技进展,进行有针对性的修改,以使其满足现代化空战的需求,而在动力不足的问题上,“鹘鹰”的改进可能要比外表更多。

  RD-93属于典型的中等推力涡轮风扇发动机,其推力为81.4千牛,空气流量约70千克/秒。在照片中我们可以发现后机身壳体和发动机之间有较大缝隙,可以判断其后机身是为国产的9500KGF(9500千克推力)发动机设计,使用RD-93只是前期试飞的权宜之计,在9500KGF通过初期测试后就可以进行换装。9500KGF发动机直径相对较大,达到了1180毫米,RD-93直径则只有1030毫米,因此留有较大空隙。9500KGF发动机配有推力矢量系统,可以再相当程度上提高飞机机动性,当然推力矢量系统的飞控-发控一体化系统研制具有非常高的难度。

  不过相比按“只要推力够,板砖也能飞”的思路设计出来的F-22,“鹘鹰”战机最大的短板便是其先天不足的“心脏病”。该机使用两台RD-93发动机,推力与苏联的米格-29战斗机相同。这种双轴、低涵道比的单元体结构的引擎,单台不加力推力为50千牛(5040千克力),加力推力为81.4千牛(8300千克力),这在上世纪80年代还能挤入先进行列,但明显落后于现在的顶尖发动机。“鹘鹰”机上的两台RD-93发动机的推力加起来比F-35上一台F-135的推力还差好几吨,与F-22的两台F-119相比更是差距甚远。

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  使用该机后,歼-31的双发推力将接近F135单发,加上改进后更利于超音速飞行的后掠垂尾和比F-35更苗条的机身,“鹘鹰”不仅有望实现盼望已久的超音速巡航能力,还可在空战性能上与F-35一决高下。如果新发动机的油耗能够降低,“鹘鹰”甚至还可能获得更大的航程——本次航展开始前,从沈阳自行飞往珠海参展的歼-31在没有外挂油箱的情况下,于飞行途中经停了芜湖机场,似乎表明在留有余油的情况下其航程不足以实现直飞。沈阳到珠海的空中直线距离大约2300公里,如果算上机上的部分油料,歼-31航程应该不足2000公里(约为歼11战机的一半)。

  中国第四代中型战斗机的航空电子系统配置目前应该还未确定,其出口用版本和向解放军海空军部队推销的版本有较大的区别。如果没有经费限制,其可以直接套用歼-20的电子系统,达到中美典型主力第四代战斗机水平。

  自“鹘鹰”于2012年10月首飞以来,讨论该机气动布局者一直不多,反倒是关于该机定位和用途的争论不少。究其原因,主要是比起科幻而复杂的歼-20,该机的外形实在是缺乏“惊喜”。作为一种中型战斗机,该机采用常规气动布局,采用菱形机头、梯形主翼,平尾前缘和主翼前缘、平尾后缘和主翼后缘相互平行以减少雷达波反射方向。再加上两台涡扇发动机,它看起来活脱脱像一架缩小版的F-22。由于后者的隐身性能早已为外界所了解,大家对“鹘鹰”的气动性能自然就少了许多猜测。

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  不知是巧合还是有意为之,经过上述改进后,原本酷似F-22的“鹘鹰”,突然改变了风貌。除了使用两台发动机外,新展示的“鹘鹰”无论从外观还是性能上都更加接近F-35。这一变化在提升该机现有的作战能力的同时,也似乎在暗示着设计方对于该机作战任务规划的改变。

  发动机是航空器的心脏,也是决定其设计和性能的关键。从照片可以看出,中国第四代中型战斗机采用的是两台RD-93加力式涡轮风扇发动机,其也是FC-1“枭龙”战斗机的标准动力。RD-93是在前苏联MIG-29战斗机使用的RD-33涡轮风扇发动机基础上,将附件机匣从顶部更换到底部,以方便单发飞机维护的改型,其也适合于从底部进行维护的双发战斗机。

  根据2012年珠海航展的消息,我国正在研制一款名为“天山”的9500千克推力涡扇发动机。虽然它今年并未在珠海航展上公开亮相,但该机与RD-93尺寸相似,无疑会成为“鹘鹰”战机下一步换装的目标发动机。

  因此第四代战斗机都极大的增大了内油容量,比如F-22内油增大到超过10吨,而F-35作为单发战斗机也增加到了8吨以上。但是内油的增加也必然带来飞机体积的增大,以及随之而来不可避免的重量上升。中国第四代中型战斗机本身体型较为单薄,同时较薄较小的主翼也难以布置大型油箱,因此其载油量很有可能较低,只能达到三代战斗机水平而不是第四代战斗机的大内油标准。

  本届珠海航展上,中航工业展出的“鹘鹰”大比例模型相较原型机又做了重大改进,进一步引发外界对该机性能的猜测。“鹘鹰”能否匹敌行销整个西方世界的F-35“闪电II”隐身战斗机?又是否能成功出口,创造中国航空业新的“第一”?本网(观察者网)军事评论员通过在珠海的一手观察,来详解“鹘鹰”的新变化。

  但是这个设计的奇特之处在于,全翼展襟翼设计主要是针对上舰,但是因为舰载机需要折叠机翼的缘故一般都是采取两段式的襟翼方案,每侧机翼使用两台作动器分别驱动两个翼面动作,而四代中型战斗机则采用了完整的单个全翼展襟翼,在上舰改造后还必须再在外侧增加。

  本次展出的“鹘鹰”模型与进行飞行表演的原型机有几处明显不同:该机用全透明一体座舱盖取代了原型机上的两块式舱盖,主起落架舱盖外形进行了修改,并在机头下方增设了与歼-20一样的EOTS传感器;同时,新模型在机尾结构上有较大修改,将原本前缘后掠、后缘前掠的梯形垂直尾翼变为前后缘全部后掠的新垂尾。

  DSI进气道是利用一个基于计算流体力学设计的鼓包达到消除空气附面层和对空气进行预压缩的作用,可以有效降低进气道重量、减少进气道缝隙数量以降低雷达反截面积,最早于F-35战斗机开始应用,而中国为巴基斯坦研制的FC-1“枭龙”战斗机则是最早使用该型进气道的服役机型,歼-10B战斗机和第四代重型战斗机歼-20也采用了该技术。

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  当然这主要是针对雷达制导中距离空对空导弹,小巧的红外制导近距离格斗导弹需要在发射前就锁定目标,因此在F-22和歼-20上设计了复杂笨重的侧弹舱,可以再高速机动状态下将导弹伸出机体外,用红外导引头捕捉目标然后发射,由于该机机身侧面被起落架舱占据,同时机身长度也不如歼-20那样可以在安装起落架舱后仍然有空间布置格斗弹舱,因此该机应该没有携带格斗弹舱的能力。

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  中国第四代中型战斗机采用的是两台RD-93加力式涡轮风扇发动机,其也是FC-1“枭龙”战斗机的标准动力。图为RD-93型发动机。

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  从起落架设计可以了解到,中型四代战斗机是要求有较好的短距起降能力和超音速能力,从这些需求可知,该型机带有很浓厚的舰载战斗机色彩,设计上为舰载设计做了相当的优化。

  总体上来说,中国第四代中型战斗机是一种基于四代战斗机基本规范设计,力图平衡机动性、高速性和隐身能力的典型第四代战斗机。其与F-35相比,气动上更偏向于截击作战性能,而不是和F-35一样针对远距离对地攻击任务。

  中国新式中型隐身战机采用向外侧倾斜的垂尾,可以有效降低雷达散射,同时也可以使得垂尾部分避开前机身拉出的涡流,提高在大迎角状态的可控性。图为中国新式中型四代机电脑图。

  从当前已知的图片资料看,中国新式中型隐身战机是一种单座、双发、双垂尾的常规布局飞机。图为中国新式中型四代战机。

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  中国第四代中型战斗机机身设计与F-22颇多相似之处,属于典型的常规布局中型战斗机,主要设计方向是针对超音速机动性方向,主翼较薄,后掠角在40度左右,是比较适合高速机动的后掠角。但是其长细比相对于F-22较小,可能会是影响其高速性能的难点,可能基于此而采用了较小的翼面积和展弦比,以较高的翼载荷换取较小的超音速阻力,当然会牺牲一些盘旋能力和航程特性。

  但是其向后伸出的距离比F-15、F-22和F-35来说较短,设计相对保守。同时该机虽然采用了靠后的平尾,却没有和类似设计的F-15和F-22一样采用两侧尾撑设计,舵机安装在发动机舱两侧,转轴本身相对于尾翼靠前,需要较大的操作力矩,而且有卡轴的风险,这是其设计中比较奇特的一点。

  机翼后缘安装有全翼展单块襟翼而没有使用襟翼-副翼分离的设计,襟翼打开角度较大,这主要是针对短距离起降和舰艇使用,全翼展大幅襟翼可以使得着舰-起飞速度降低约10节。

  从其机身厚度分析,如果采用类似F-22和歼-20的同时具有乱序发射-高G机动发射-大迎角发射-高速发射能力的大型弹射挂架,其较薄的机身只能安装如MICA类似大小的较小体型空对空导弹,如果采用类似F-35的较为简单的挂架设计,则可以携带如PL-12这样的标准尺寸空对空导弹。

  该型机的起落架设计和中国第四代重型战斗机歼-20设计类似,都采用安装在机翼根部,向前折叠到进气道侧面,这个安装方式是连接强度最强、抗冲击力最好的方式,美国的F-14重型舰载机和需要舰载的F-35都采用了这个安装方式,当然都是装入翼根而不是装入起落架侧面。F-14翼根是可变翼的固定翼段,空间充足,而F-35不需要考虑超音速能力,因此直接用最简单方式装入翼根,其起落架舱的突起使得其高速性能受到很大影响。

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  从总体上来讲,曝光的中国第四代中型战斗机,属于典型设计的第四代战斗机,与俄罗斯的非典型第四代战斗机T-50比优势明显。当然其较小的体型搭配双发设计,可能会对性能有一定影响,这也需要观察未来我国发动机技术的进步,才可以做出准确的判断。

  中国第四代中型战斗机机身设计与F-22颇多相似之处,属于典型的常规布局中型战斗机,主要设计方向是针对超音速机动性方向。图为中国新式中型四代机。

  从当前已知的图片资料看,该型机是一种单座、双发、双垂尾的常规布局飞机,通过人体、车辆,该型机长度在16~17米左右,翼展在10米上下,属于典型的双发中型战斗机,机体整体体积介于F-15和MIG-29之间,机翼面积约40平方米。机头、机身呈菱形,双垂直尾翼向外倾斜,垂尾、主翼、平尾后缘前倾,使用带锯齿的起落架舱,属于基于隐身设计的战斗机。


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