殲-20的跨代領先不僅體現在戰技術性能上,更體現在工業製造能力的躍升。據統計,該機複合材料用量也罕見地達到了27%,一舉超越F-22猛禽戰鬥機24%的複合材料用量。

殲-20雙機編隊

爲什麼複合材料用量比例這麼高?這得從進氣道談起,還記得2016年殲-20首次以雙機編隊形式亮相珠海航展,當時一位遊客頗爲感慨地說,咱們終於不是機頭進氣了……

也許這位遊客對國產戰機的記憶還停留在十幾年前,但不得不說機頭進氣的各型殲擊機確實在相當長一段時期裏佔據着主導地位。

殲-10改進型採用機腹DSI進氣道

如今我國航空工業可以說已經掌握了全套的發動機進氣道設計研發技術,機腹進氣、兩側進氣、機腹兩側進氣應有盡有。

進氣效率的高低直接影響航空發動機的工作效率,然而戰機在飛行過程中氣流在飛機蒙皮表面形成附面層效應,會對進氣道氣流流速形成遲滯效應,直接影響發動機的工作效率,嚴重時甚至會空中停車,因此大多數進氣道都會設置隔道以削弱附面層效應,F-16、F/A -18、颱風、陣風、蘇-27等幾乎除我國以外的所有三代機都應用了基於隔道設計的進氣道。

F-16進氣道附面層隔道

上世紀90年代洛克希德馬丁公司與波音公司分別提出設計一種無附面層隔道超音速進氣道(DSI進氣道)的設計方案,其隔離附面層氣流的方法是在進氣口設置曲面鼓包,以此形成進氣道內外的壓力差進而直接將附面層氣流隔離在進氣道外面,該技術首先應用於2000年首飛的X-35與X-32兩款驗證機上。

X-35驗證機

同一時期我國殲-10戰鬥機使用的還是二元可調帶附面層隔道進氣道,由於當時生產工藝跟不上,導致進氣道與機身之間需要6根加強筋連接,使得原本就不佔優勢的機體重量進一步增加。

殲-10S進氣道上方有6根加強筋

減重成了國產戰機研發能力換擋升級的必由之路,也正因爲有如此迫切的減重需求,使得這套原本興起於大洋彼岸的DSI進氣道技術,卻在我們這裏大放異彩。

梟龍、殲-10B、殲-10C、教練-9直接將DSI進氣道徹底白菜化,殲-20的DSI進氣道應用更是使我們在這一技術領域成爲手執牛耳者。

DSI進氣道的白菜化之路

傳統DSI進氣道無法調節進氣流量,而殲-20的DSI進氣道鼓包由複合材料製備而成的柔性蒙皮打造,鼓包內設置有作動機構,在飛機進入高速飛行時鼓包可調節大小,進而改變進氣流量,提高發動機推進效率。

柔性蒙皮打造的可調DSI進氣道鼓包

原本DSI進氣道鼓包的複雜曲面就已經非常考驗設計製造工藝,而我們能將基於複合材料研製的柔性蒙皮可調式DSI進氣道鼓包設計生產出來,進而實現批量化應用,這在全球範圍內是獨一家,助力殲-20兼顧亞跨音速與超音速兩種飛行工況。

DSI進氣道鼓包有利於正向隱身

由於DSI鼓包的存在,加上S彎進氣道,使得發動機渦輪葉片這個最大的反射源有了雙重遮蔽,殲-20正向隱身能力進一步加強。據大洋彼岸根據三維建模分析測算殲-20正向雷達反射截面積僅有0.027平方米,優於F-35聯合攻擊機的0.038平方米。

彈倉內部可見S形彎曲進氣道

在軍民融合戰略框架下殲-20得到了大量民營公司研發的高端裝備支持,比如該機用於機身承力的鈦合金框就是由民企打造,其綜合性能與F-22、F-35處於同一水平。

隨着殲-20後續改進型號的持續跟進,相關工藝革新也將同步進行,屆時FC-31鶻鷹戰鬥機應用的3D打印先進製造技術也可以應用於殲-20項目中。

某民企生產的鈦合金框

殲-20工程的發展也並非一帆風順,衆所周知2011年1月11日是該機首飛的日子,而事實上計劃首飛的時間要更早一些,爲什麼沒有更早首飛呢?因爲設計團隊基於軟硬件測試發現,如果照這個設計製造出來的戰機可以用,但是要付出相當大的代價。

殲-20從一開始就側重於對空作戰奪取戰區制空權,但是這樣一款具有強大戰區穿透能力的隱身戰機如果只用於空中對抗那就有點“暴殄天物”了,隨着戰爭形態的轉變,對戰機執行多任務能力的要求越來越高。

用於型號首飛的2001號驗證機

因此成飛設計團隊本着對未來負責的態度毅然決定對整個架構推倒重來,這纔有瞭如今我們看到的能適應對空、對陸、對海全域作戰的殲-20,如果當年沒有推倒重來如今要想再拓展多樣化作戰能力就要付出包括人力、財力、時間在內的一系列代價。

四代機領域,專注於對空作戰的F-22已經停產,F-35聯合攻擊機雖然有較強的對地打擊能力,但是其空戰能力較弱,甚至彈艙都無法發射AIM-9X類型的空空導彈,只能以破壞隱身外形的外掛方式發射。

F-35只能採取外掛方式發射AIM-9X

如此一來就造就了全新的空中態勢,殲-20在與F-22對抗時,基於後發的信息化優勢,前者擁有更強的態勢感知能力,可以做到先敵發現先敵攻擊,同時還能肩負一系列F-22所不能完成的對陸對海打擊任務。

殲-20在與F-35對抗時,態勢感知能力旗鼓相當,但前者擁有基於小展弦比升力體氣動佈局的速度與機動優勢,同時還擁有正向隱身優勢。

殲-20正向隱身性能優於F-35

殲-20再一次完美演繹了田忌賽馬的故事,贏家屬於誰是一目瞭然的。

81192與殲-20

遙想昔日,同爲細長機身的殲-8Ⅱ作爲一款高空高速戰機在與敵渦槳動力飛機對峙時不得不努力上仰機頭,以盡最大可能提高升力維持飛行,飛行員是在失速邊緣與強敵較量。

現在我們的殲-20可以在全速域與強敵較量,不論是你慢的、快的,都將是我們的囊中之物。

FL-62連續式跨聲速風洞

殲-20只是我們面向21世紀空中戰場的小試牛刀,今年5月24日由航空工業空氣動力研究院研製的FL-62風洞首次承接某型號大展弦比標準模型試驗,意味着這座由8萬千瓦主驅動壓縮機、電機、變頻器等多項頂級裝備打造重達6620噸的我國第一座大型連續式跨聲速風洞正式具備型號試驗能力,超越殲-20的新一代戰鬥機也即將在這裏化蛹成蝶。

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