中国隐形战机打不赢美国五代机?两国战机比一比

  

在2021珠海航空展上,歼-20的出现收割了最多的观众的关注,其银色机身黄金色座舱盖和独树一帜的外形散发着科幻感,与以美国F-22A和俄罗斯Su-57战机为代表的第五代战斗机(五代机)不遑多让。

中国隐形歼-20战机的首飞和服役,让中国人民“嗨”了很久,毕竟不是每一个国家都能研发和服役一款几乎能与号称世界最强战斗机的美国F-22A“猛禽”战斗机抗衡的飞机,欧洲国家就放弃了五代机的研发。

不过分的说,歼-20的成功与否承载了中国人摆脱“东亚病夫”的精神投射。歼-20是为中国人争气的战斗机,倘若歼-20真的可与F-22A相抗衡,中国人就可以扬眉吐气,若歼-20无法与F-22A抗衡,中国人将继续陷在“东亚病夫”情绪陷阱内。

奈何,事实上歼-20的空战能力仍是低于F-22A。

本次珠海航展上,研发歼-20的中航工业首次披露其具体性能参数,机身长21.2米,高4.69米,翼展13.01米,最大飞行速度达到2.0马赫。这坐实了在航空界已流行10年的猜测,即歼-20是中美俄五代机中最长的一个。歼-20机身更长意味着可以携带更大的导弹和更多的燃油,航程可能是五代机中的冠军。

美俄五代机比较(图:亚视东南亚)

2003年3月,中国歼8Ⅱ型飞机型号总设计师兼中国工程院院士顾诵芬撰写的《我国战斗机发展研究》文章,指中国第五代战斗机必须能与F-22A相抗衡,并对F-35形成优势,而具体的性能要求是:

  • 与F-22A相当的隐身能力
  • 发动机不加力做超声速巡航的飞行能力
  • 优越的机动性能
  • 较大的作战半径
  • 高度综合化、智能化的航电与机载武器系统
  • 良好的可靠性、维修性和保障性,经济性好

特别是较大的作战半径方面,顾诵芬提出中国五代战机必须能“掩护海军未来在岛链内的作战行动,也可单独在岛链内实施空袭作战。战斗机空中不加油作战半径应可覆盖周边大部分国家的首都等重要目标,经一次加油应可覆盖日本全岛”(见图1)。该图也显示了中国空军未来潜在作战空域,包括日本、台湾、越南和南中国海,以及印度。

这就解释了为什么歼-20的机身是最长,因为中国空军对其航程要求很高。除了减重之外,飞机要增加航程,就必须增加燃料舱容积的宽度或长度。增加燃料舱宽度将增加飞机横截面面积,对飞机的隐形能力不利,也增加了飞行阻力,所以只有增加长度才能尽可能维持小的飞机横截面面积和不影响飞行阻力。

此图参照《顾诵芬文集》绘制。(图:美联社)

机身长,也代表着飞机的结构很重。顾及到中国在航空复合材料制造比美国落后,故歼-20的重量会比F-22A的19.7吨高,而直接的代价就是飞行速度比较慢。这反映在本次公布的歼-20最大飞行速度不超过2马赫,比F-22A和Su-57慢。

航速慢将对战机在空战带来不利的影响,特别是在近距离空战模式,决定敌我战斗机生死的爬升率、最大瞬时转弯率和单位剩余功率等等,均与航速快慢有莫大的关系。

相信歼-20设计师肯定知道飞机更重所带来的负面影响,因此可以预计其采取了各种抵消措施,例如减重、增加升力和降低阻力,以及增加发动机的推力。

据悉,歼-20可能是五代机中唯一没有用于自卫的机载航炮。减掉航炮,最少可以减掉数百公斤重量。但是,劣势也会很明显,即失去了在近距离作战的自卫武器。

增加升力和降低阻力就必须依靠优秀的气动外形。2020年7月,中国国家知识产权局在第21届中国专利奖颁授了外观设计金奖予歼-20总设计师杨伟团队的“升力体边条翼鸭式布局飞机”。 所谓“升力体边条翼鸭式布局飞机就是歼-20现在的气动外形,这是五代战机中唯一使用鸭翼+三角翼的设计(见图2)。

图源:Kaboldy

(图:Kaboldy)

根据歼-10总设计师——宋文骢的《一种小展弦比高升力飞机的气动布局》文章,相比起常规隐形飞机气动布局,升力体边条翼鸭式布局飞机可获得更大的升力、较少阻力。 值得说明的是,宋文骢也是歼-20总设计师杨伟的导师。一篇来自中国军事杂志的报道就说,歼-20的升力系数比F-22A更高

虽然拥有良好的气动外形,但没有优秀的发动机是歼-20的硬伤。从歼-20首飞至今约10年期间,其一直使用俄罗斯AL-31系列发动机,落后于F-22A的普惠F119-PW-100发动机最少一代。歼-20使用的俄罗斯发动机在推力上远小于普惠发动机,且没有关键的矢量推力能力。

据悉,歼-20是有配套发动机,即中国国产的涡扇-15,其在推力上足以同普惠发动机比肩,且也有矢量推力能力。所谓矢量推力是指发动机尾喷口可以上下或左右转向,使战斗机的瞬时转向更好,机动性和敏捷性更强。

在2018年珠海航展上,中国空军首次展示拥有矢量推力的歼-10B战斗机,其高敏捷的飞行表演令人印象深刻。

尽管中国攻克了发动机矢量推力的难题,但将要其与大推力涡扇-15发动机进行整合尚有诸多困难,目前其仍处于研发过程,迄今尚未装上歼-20进行试飞。没有大推力发动机,空有优秀的气动外形和去掉航炮减重措施,仍无法让歼-20在高机动性和敏捷性追得上F-22A,甚至无法达到顾诵芬提及的“发动机不加力做超声速巡航的飞行能力”。

除了航速问题,更为关键的是歼-20隐形能力。宋文骢的文章有提及升力体边条翼鸭式布局飞机具有良好的隐身特性,但是到底有多强?

从飞机前半球来看,歼-20的外形非常像F-22A,惟前者多出了一个鸭翼。从后半球来看,虽然歼-20的发动机喷口有进行锯齿形状处理,但隐形特性仍比不上F-22A的矩形矢量喷口。

澳洲空中力量智库的迈克尔佩洛西博士(Dr. Michael Pelosi )和卡洛斯·科普博士(Dr. Carlos Kopp)在实验室使用雷达测试歼-20模型的隐形能力,并得出其前半球的隐形能力非常好,但尾部的隐形能力差的结论。

他们也提出建议,如果中国将歼-20的尾喷口改成类似F-22A的矩形矢量喷口,那歼-20的隐形能力将非常强悍。然而,如上所述,受限于中国发动机技术落后的因素,歼-20无法修改尾喷口外形。

行文至此,对歼-20气动外形所进行的分析已初步解构了其能力,让我们回顾诵芬主张的中国五代机6项性能要求,可发现歼-20的隐形能力、超音速巡航能力和机动性能等3项要求稍逊于F-22A,仅有作战半径较F-22A强。至于战机的航电系统、可靠性和维修性等2项要求,由于属于飞机内部设备,外人无从得知和将其与F-22A比较,故暂时忽略不计。

歼-20性能偏重作战半径很可能有2个原因,一是与客观的材料制作和发动机技术落后有关,二是中国对五代机有不同的作战思路。

每个国家所面对的军事作战要求都不同,照抄或照搬美国F-22A的作战思路将会水土不服。假设中国面对的对手是美国,按照中国近年所提倡的不对称作战要求,其作战部队必须能使用杀手锏武器出其不意消灭掉敌方的关键指挥和支援中心,而不是与敌方的常规部队硬碰硬。

美国国防部就称其为反介入/区域拒止(Anti-access/Area Denial, A2/AD)军事战略。美国防部出版的《2020年度中国军力报告》,指歼-20将与歼-16和歼-10和空警-500等飞机,在西太平洋执行远程反介入/区域拒止和制空作战(counterair operations)行动。

譬如,歼-20可凭着前半球出色的隐形能力(不需要顾虑后方,因为敌人不会从后实施攻击)和超大作战半径,深入西太平洋隐蔽地搜索敌方徘徊在西太平洋1500公里之内的高价值空中目标,例如空中预警机、空中加油机、侦察机和运输机等,然后发射长程导弹出其不意地摧毁之,接着返航中国大陆基地。

发动远程突袭,可令歼-20避免与空战出色的F-22A缠斗。而且,一旦敌方的高价值目标被摧毁,敌方航空力量的控制与指挥能力将暂时被瘫痪,进而影响敌方夺取制空权和持续作战能力。此时解放军就能使用本身压倒性的控制与指挥能力歼灭敌方空中力量。

本届珠海航展展出的出口型PL-15E空空导弹的最大射程就高达145公里!相信解放军自用版本的PL-15空空导弹只会有更高的射程,而英国老牌国际战略研究所预测PL-15导弹的最大射程是200公里。 事实上,歼-20已公开展示其内置弹舱挂载PL-15空空导弹的能力(见图3)。

超大航程的歼-20配上自用版超长程PL-15空空导弹,使其能在高价值目标之外最少150公里就发动突击。

因此,中国设计师很可能在设计之初就将歼-20设计成打不赢F-22A,因为歼-20不是被用来单挑F-22A,而是被设计来远距离摧毁高价值目标。

这是合理的设计安排。中国在绝大部分航空工业能力落后于美国的客观条件下,以举国之力设计出一款足以硬干F-22A的战斗机,将是极其错误的决策和徒然消耗宝贵的国力。

设计出一型能攻击敌人防护力最弱又高价值目标的杀手锏,才是最现实的投资,这才是歼-20的真正使命。

声明:本文乃作者观点,不代表本网站立场。

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