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中国歼-20能力升级:新材料新设计实现“隐身”新技能
2017-11-28 22:28:00           作者: 综合

   出品:科普中国

   制作:铁流

   监制:中国科学院计算机网络信息中心

   在2011年首飞的6年之后,9月27日,国防部发言人吴谦在记者招待会上宣布,中国的隐形战斗机歼-20已经正式列装部队,成为F-22、F-35之后第三款列装部队的第四代战机。在11月11日空军建军节上,J20更是与J16组成列队庆贺节日。

   歼-20有可能改变亚太地区空中格局,美国对于歼-20也是格外关心,其中的原因之一在于歼-20是一款隐身战机。那么,它到底凭借哪些秘技实现隐身的呢?

   通过外形设计优化提升隐身性能

   战机隐形并不是指人类肉眼无法看见战机,而是指通过减弱作战飞机的雷达反射信号强度,使对方雷达无法发现战机,或者即便能够发现战机来袭,也只能在非常近的距离发现隐身飞机,根本来不及对来袭的隐身战机做出反应。

   电磁波反射存在一个现象,只有照射方向正好和战机表面垂直时,飞机的雷达反射截面才最大,而从其他方向照射时,雷达反射截面就会小很多。

   为了降低雷达反射截面,隐身战机往往采用特殊的外形设计。美国隐身战机的先驱F-117A就采用多个平面和直线组成的怪异外形。因为这样的外形,有利于实现隐身。

(F117A战机棱角分明)

   从外形设计上看,歼-20采用了很多有利于隐身的设计。

   歼-20采用了翼身融合体设计,使机身和机翼平滑过渡,在机翼和机身之间极大幅度降低了出现角反射效应的可能性,有效解决了第三代战机的机翼和机身、平尾和垂尾之间发生的角反射效应。这样一来,就能降低被雷达发现的可能性。

   歼-20的主要机体部件相互平行。比如机翼、鸭翼的前缘在水平投影面上相互平行,左右相对的垂直尾翼和腹鳍相互平行等等。这种设计可以将雷达反射波集中到几个窄波束以内,使飞机在其他方向上的反射截面积尽可能最小。

   歼-20在进气道上的设计也有助于提升隐身能力。歼-20采用了在“枭龙”战机和歼-10B战机上成功应用的DSI进气道设计。DSI进气道的一个特点是在进气道前方的机身上有一个鼓包状突起,通过这个突起对进入进气道的空气进行预压缩。这样一来,既取消了传统超音速进气道上的复杂结构,降低结构重量,还有助于降低正前方的雷达反射截面。

(歼-20进气道前方有一个鼓包状突起)

   歼-20的内置弹仓设计也有利于提升隐身性。第四代战机不同于第三代战机的一点就是武器内置。之所以采用这种设计,原因在于将导弹内置于弹仓之后,可以避免因武器外挂带来的雷达反射效应。此外,歼-20的弹仓舱门、起落架舱门和减速伞舱门均为锯齿形边缘,这种设计也有助于提升隐身效果。

(弹仓舱门呈锯齿状)

   使用特殊材料提升隐身性能

   不仅是外形设计,使用复合材料和吸波材料同样有助于提升歼-20战机的隐身性能。

   根据公开资料,F22、B2等隐身战机都涂有一层隐身涂料,这种隐身涂料可以有效吸收敌方雷达发射的电磁波,使敌方雷达能够探测到的信号强度大幅衰减,进而提升战机的隐身性。

   由于使用吸波涂层具有方便灵活、吸收性能好等优点,而被应用在几乎所有的隐身战机上,美国B2隐身轰炸机、F-22战机、F-35战机,中国歼-20战机和FC-31战机都使用了隐身涂层。

   由于金属能较好的反射电磁波,而复合材料则具有低可探测性的特点。这就使复合材料非常适合隐身战机使用。

   采用复合材料之后,还能有效降低飞机重量,提升飞机的飞行性能。

   像F-22的复合材料使用量就占到23%左右,F-35使用了约36%的复合材料。这些都得益于近年来中国在碳纤维技术上的突破,歼-20也开始大量应用航空复合材料。

   歼-20在隐身性能上超越T-50比肩F-22

   根据国外媒体发布的消息,歼-20的雷达反射面积大致与美国F-22处于同一个水平。

   Michael J Pelosi博士和 Carlo Kopp博士还使用计算机模型对中国歼-20和俄罗斯T-50的原型机进行雷达反射截面积模拟。

   该模拟结果显示,歼-20的原型机的雷达反射截面积明显小于T-50,在隐身战斗机的研发上,中国已经超过俄罗斯这个昔日的老大哥了。

(上图为歼-20下图为T-50)

   必须指出的是,目前,歼-20在一些方面还有一定的改进余地。

   在超声速巡航方面,如果换装了更先进的涡扇15,就能大幅提升这方面的性能。

   在隐身性方面,歼-20正面的隐身处理得非常好,但在局部还有一定改进的余地,比如机尾部分,F-35战机的发动机上就安装了雷达屏障,避免雷达波直接照射在发动机涡轮上,F-22也对尾喷口进行了修形。相比之下,歼-20的尾喷口近乎裸露的。

   诚然,现阶段,中国依旧施行积极防御的策略,在战机正面拥有良好的隐身性能对歼-20来说基本就足够了。

   不过,从精益求精的角度考虑,如果将来的歼-20改进型号在换装涡扇15发动机之后,对机尾部分重新设计,就能够有效提升歼-20战机的侧后隐身水平,使歼-20的隐身性能更上一层楼。

(F22的尾喷口)

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责任编辑: 蔚 蓝 文章来源:
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