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权威专业分析:从歼10看歼20的隐身设计 -- ZT
送交者: lao_shan 2011-03-10 22:44:22 于 [世界军事论坛]

权威专业分析:从歼10看歼20的隐身设计

上一篇 / 下一篇  2011-03-10 17:00:08

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j20出来后,说它像f22,f35和米格1.42的最多,其实公正的说,j20最像的是是j10。
中国空 军的有关人员前年,去年说它是j10改进型,并没有纯忽悠大家。它就是新一代的双发隐身j10。如果你站在j20的设计师角度考虑问题:怎么把j10改进 成丝带,你10有8,9就会得到j20的大致样子。当然隐身技术在j20具体细节的应用,就凸现成飞设计所工程师的高明之处了,并非大多人数可及。
说j20是j10的双发隐身改进,我们首先得说清楚什么是隐身飞机,下面是常规飞机(左,如f15,j10)和隐身飞机(右,如f22,j20)的雷达信号截面积对比。

[从 这个图看,隐身飞机和常规飞机最大的不同是大大消减了后者在全方位(平面内是360度)的雷达信号截面积,只在某几个角度仍然有较强的雷达信号,最突出的 是正前方左右10度,左右侧面90度,和正后面180度。如果我们联系飞机的结构,可以把这些强雷达信号截面积的源头和左右发动机进气道,垂直尾翼和发动 机喷嘴联系起来。
当然不同的隐身飞机的强雷达截面积方位具体有所稍微不同。
简而言之,隐身飞机第一要大大消减了后者在全方位(平面内是360度)的雷达信号截面积,第二要在无法避免的某几个角度尽量降低有较强的雷达信号,最突出的是左右发动机进气道,垂直尾翼和发动机喷嘴。


说到这里有点清楚了,隐身飞机中f22的正面的隐身效果肯定不如f35。前者的左右发动机进气道是s型的,但是没有f35弯的利害。f22的两个发动机进气道的边界层分隔缝因为角落效应会在左右10度左右产生强烈的雷达回波。
这样,j20的设计师在把j10改进成丝带时最好的办法就是采用dsi,s进气道除掉附面层气流隔缝。但是它不能像j10b那样在下颌,因为那样必然妨碍内部弹仓的放置,唯一的出路就是像f35那样,现在j20的两边dsi进气道。
所以别的不说,在正面隐身上,j20比f22好,和f35相当。t50在这一点上压根不是隐身飞机,它在消除空腔效应和角落效应上没有建树。而且我们可以进一步说,两面dsi是隐身飞机在正面唯一的最佳方案。

隐身飞机左右侧面90度左右的强雷达截面积的原因很简单,就是垂直尾翼的雷达信号反射。一架不倾斜的f15的垂直尾翼的3/9点钟方位雷达截面积就有几十平方米,远远大于它的几何面积。j10的垂直尾翼也不会例外。
尾翼是飞机保持飞行稳定性和转弯的重要部件,不可或缺。要减少飞机侧面的雷达截面积,唯一的办法是减小单个垂直尾翼的面积, 用双垂尾,腹鳍来保证飞机的飞行稳定性。
在信号处理技术中,1+1不等于2,而是小于2,两个弱的信号往往会淹没在背景噪音中或者低于滤波器的低限被过滤掉。把大的辐射源分散成多个弱的辐射源是减少雷达截面积无可置疑的法宝。
把双垂直尾翼倾斜就是这个1+1<2的最简单运用,它的作用其实不主要是把雷达波偏转一些角度反射回去,而更重要是两个垂尾倾斜后偏转反射雷达信号的角度不一样了。


说到垂直尾翼引起飞机左右侧面90度左右的强雷达截面积,j10b对j10毫无改善,只是在正前方的雷达信号大大改善了。j20要在3/9点钟方位雷达隐身,必须采用双倾斜垂直尾翼。
j20保留了j10的尾鳍。许多人问:为什么?美国的头号隐身飞机f22,f35可没有腹鳍,是不是这两个腹鳍让j20不那么隐身了?
要回答这个问题,我们还得回头看j10


j20 的鳍其实不能叫腹鳍了,只能叫尾鳍,和苏27一样,它们不在腹部上,而是和大大外移到了腹部外和机翼水平一样的一个结构。不过和苏27和j10不一 样,j20的机翼是上单翼,所以这个尾鳍的位置被大大提高了,完全不再伸在机身下面,而是和机身同一水平位置,从侧面看这个尾鳍和后机身溶为一体了,换句 话说,这个尾鳍同样保持飞行的方向稳定性,但是没有明显增加侧面的雷达反射。
更妙的是,这两个尾鳍被大大后移了到了发动机喷嘴的位置,完全从侧面挡住了发动机喷嘴,这无疑极大了提高了j10侧面的红外隐身性能。在近身格斗中可以大大降低对方红外格斗导弹锁定的机会


要说明j20的鸭翼对隐身性能的正负影响,我们一个一个方面看雷达回波的具体方式。
首先是平面反射波。j20的鸭翼和j10比较,最大的变化是两点:
1 从j10的中距离耦合变成了类似欧洲台风战机的j20的远距离耦合,鸭翼更远离质量中心,具有比j10更大的偏转力臂长度,这显然和f22把水平尾翼远远 地设置在机身后面是同样的思路。只不过鸭翼在前面产生升力,可以使j10在主翼有长长的机身可以放置内部弹舱和油舱。f22的水平尾翼在重心后面产生升 力,变成一个低头力矩,f22就无法拥有一个长的前机身。
f22的水平尾翼面积明显大于j20的鸭翼,从雷达的面积(从下方和上面)反射这一点来说j20的鸭翼的隐身要优于f22的水平尾翼。从偏转造成的在水平方向的雷达反射来说,j20的鸭翼和f22的水平尾翼相当,但是好于j10。


说到这里我们大概清楚了,除开隐身涂料的因素,就飞机的结构来说,J-20的正面,侧面和后面的雷达隐身好于f22,上下面两者差不多。但是j20的隐身性能要差于f35,因为f35是单发机,正面,上下面,侧面和后面的反射面积要小许多。
j20的正面,下面和后面的雷达隐身都好于俄国的t50,上面两者差不多,侧面j20差于t50。
j20和t50的估计反射面积。
主翼 989/ 955 平方英尺
单边鸭翼/平尾面积: 46.6/ 65.3平方英尺
单边垂尾+腹鳍面积: 92.3/55.3 平方英尺


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中国西飞“丝带”猛图曝光:传说的歼16泄了

  《大公报》昨日报道,中通社引述德国《Military Technology》杂志指出,中国正在研制第五代战斗机,并可能被命名为歼-16,预期将在2012年至2018年服役。


  苏-27的尾翼切尖、垂尾切尖外倾,沈飞的一款新机这就这样诞生了?

  歼16装备自动电子扫描相控阵雷达(AESA),具有与多目标作战的能力,并可以识别出目标的相关资料。

  发动机主要性能数据:发动机型号ал-41ф型(al-41f)推力矢量发动机,1台全加力推力196千牛,全加力耗油率2。6公斤/千克力小时,发动机推重比大于10,总增压比 26,涡轮前温度 2036k ,涵道比0。2-0。3,空气流量110公斤/秒 。

   主要飞行性能数据:海平面最大平飞速度1800千米/小时,最大速度3200千米/小时,最大超音速巡航速度 m2。0,实用升限25000米,最 大使用机动过载 10。0g,实用航程 8000千米,作战半径3500千米。武备:一台30mm机炮150发炮弹,机腹武器舱内挂装8枚r-77pd中距空对空导弹,两侧武器舱各挂一枚pl- 9近距格斗导弹和6个外挂点 18,075 lb 弹药,包括空空导弹pl-9/r-77 aams,空地导弹 agms,500千克 dam精确制导炸弹,火箭,副油箱和电子战舱ecm。

  网上传沈飞在搞J15到J19的五个型号。其中J15是舰载机。J16据pu和北客说,是一种大航程的歼轰机。是“走出去”“打出去”的一种新机型。据说都是在su27基础上改的。其中有隐形指标。

  那么,沈飞掌握了哪些隐形技术,可能运用到J16上、同时又只是SU27机体的局部大改?

新闻看,(一)首先,由李天涡控技术。推测会有鸭翼或者边条翼

   原因在于沈飞提出过三翼面的四代方案。而SU27系列也有三翼面的机型,包括SU30MKI 等。这样,可以确定J16有鸭翼。是不是采用边条,传言有可能性。但是,如果三翼面的机型再采用边条,岂不是增重更加厉害了。这个需要权衡,不确定。不如 鸭翼那样确定。或者,关于涡控技术,三种情况吧---单纯采用鸭翼,形成三翼面结构,单纯采用边条翼,第三种是采用边条翼+鸭翼。第四种是毛子的可动前 缘。也就这4种可能之一。涡控效果最好可定时边条翼+鸭翼的组合。至于机头涡是不是也考虑了,这个需要了解。

  (二)进气道改变,如何采用“与机体一体化的进气道”。

   SU27的进气道是直通的,与机体不是一体的。如果改变,就是局部的中等改动或者局部的大改了。如果J16追求隐形,那进气道就没法不改。注意李天的 “先进的进气道与机体一体化的设计方法”,这是不是意味着J16是“与机体一体化的进气道”?那么,现在与机体一体化的进气道,已经公开的,是DSI进气 道,除了采用DSI,还有没有其他形式的、“与机体一体化的进气道”?沈飞的“与机体一体化的进气道”是什吗样子?这个求教各位高手。

   现有SU27的进气道设计,是直通通的进气道分立两边、挂在机体之下、与机身不融合的。如果仍旧直通通的进气道,要求隐形,那也可以在直通的进气道采用 DSI鼓包,达到部分遮蔽的效果,同J10B进气道一样,也不属于特大的改动,只是中等大小的改动。但是,据说沈飞又不看好DSI说高速性不好。不过,歼 轰机追求过高的速度,似乎也没有必要。适应1。9~2。0M速度就可以了,这是DSI可以达到的。不过这样子进气道与机体仍旧没有一体化。除非,进气道之 间改内置弹仓,机体与进气道才是一体化的。这已经招致特大的改动了。所以,SU27改型J16来追求“与机体一体化的进气道”,是我觉得最难想象和设计 的。这一点,求高人在不涉密的情况下指教吧。

  (三)新一代飞机总体、气动、隐身综合一体化设计技术

  如果J16只是SU27的小改的话,会有类似F15寂静鹰的、位于进气道侧壁或者内侧壁的、一体化的保形弹仓?

  除了翼身融合的话,沈飞还提出了“进气道与机体一体化”。并且还要做到“总体、气动、隐身综合一体化设计”。这个就比较难以具体了解了。偶的理解是他想找到“总体、气动、隐身综合一体化设计”的最优效果。具体怎么权衡和做到,我是局外人不知道。

  但是,可以推测,类似F15寂静鹰的进气道侧壁的一体化的保形弹仓,可能会采用。这个保形弹仓同进气道一体化了。符合沈飞的一体化的设计思路。如果进气道不设置外侧壁的保形弹仓,那么,追求隐形的话,就必须有机腹的、进气道之间的内置弹仓了。那真是大改了。

(四)小改的话,武器的内置与外挂相结合

   考虑到:如果J16是SU27系列改动不大、不彻底的话,那么,武器可以是“内置与外挂相结合”。内置的只要是中距蛋和格斗蛋,用保形弹仓内置。外挂的 只能是对地对海的700公斤级以上的大型导弹,否则这个内置弹仓太大了,也就只能在机腹位置。如果这样,以及如果改动很大很彻底的话,加上一体化进气道的 改动,那么,SU27演化到隐形版的J16,就真是大改了。J10A改到J10B,你还可以说是中等改动乃至小改,但是,又要改进气道、又要改大型的内置 弹仓、又要改鸭翼或者边条翼,算是大改了。

  (五)动力系统是十四吨级的TH改,最大起飞重量可能在30吨左右,极限到33吨。

   按照公开信息,发动机只有TH改的十四吨多的增推型,以及四代发动机WS15 了。前者在WS10已经基本稳定的今天、一年来没有负面消息的今天,有希望。后者还需要研发时日,即便研发定型量产之后也要首先保证成飞四代。这样,按照 TH改的推测,J16的最大推力是29吨左右。这样就可以推测大致的推重比、载弹量、载油量以及机身净重、以及最大起飞重量。做大起飞重量可能在30吨左 右,极限到33吨。

  综合上述,如果由SU27来改为J16的话,可能情况有二:1、中小改动的话,机翼加了鸭翼+加DSI鼓包的进气道 或者未知的与机身一体化的隐身进气道+ 进气道侧壁保形弹仓=空战模式隐形但歼轰模式不隐形的J16,双发推力合计29吨左右,最大起飞重量在30吨左右,极限到33吨。这是有限隐形版本。 2、大改动的话,机翼加了鸭翼+加DSI鼓包的进气道或者未知的与机身一体化的隐身进气道+机腹隐形弹仓=空战和歼轰模式都隐形的J16。这是类似 T50版本了。说穿了还是毛子的路子。也是有限隐形、但效果要好些.

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