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殲20戰機目前仍用落後發動機 如何做到超音速無敵
送交者: 三把刀 2017年09月12日21:14:11 於 [軍事天地] 發送悄悄話

  儘管因為某些特殊原因,我國的J20暫時使用了較為落後的發動機,但是為何飛行員會在對外公開發言中宣稱J20超音速無敵?

  殲20戰鬥機,剛剛裝備部隊就獲得滿堂喝彩
 
  戰鬥機每一代之間,都有着各種巨大跨越的技術性台階,二代機時代,飛機為了首次突破音速,為了首次突破音速,1倍,2倍,3倍,在不太熟悉和了解超音速的空氣動力學特徵的情況下,摸索式和競賽式的發展了很多競速的戰鬥機,比如F100,米格19,米格21,F104等等,美國和蘇聯之間在比賽誰的飛機飛得更快,甚至美國海軍和空軍都在比,誰的飛機能先創造某個競速紀錄。

  二代機為了速度丟失了非常多戰鬥機需要的特質,第三代戰鬥機則為了撥亂反正,保留了一些二代機的超音速衝刺的能力基礎下,主要發展了飛機的亞音速機動性,讓戰鬥機真正回到能“戰鬥”的狀態來,今天,我們看到第三代戰鬥機的代表,F15,F16,蘇27,他們都有非常出色的亞音速機動性,都有不錯的超音速飛行能力。

  但是第二代飛機,第三代飛機的超音速飛行與其說飛行,不如說是衝刺,這些飛機確確實實都能飛到音速的1.8倍,2.5倍,但是這種飛行幾乎都是近乎直線的短時間行為,第三代戰鬥機典型的作戰要求頂多要求飛機飛行5分鐘超音速,有些飛機燃油較多,也許能飛的更長時間,7分鐘。

  在研究飛機為何能超過音速時,科學家發現,飛機氣動布局在某個速度的升阻比只要大於1,就能實現突破音速的夢想,而要讓超音速飛行更省油更持久,就需要更大的超音速升阻比。第二代戰鬥機的超音速升阻比通常在1.5-3之間,第三代戰鬥機沒有特別在超音速方面發展,但已經比較了解超音速的科學奧秘了,所以飛機大多都能有3左右的超音速升阻比。

  第三代戰鬥機重點發展亞音速升阻比,它們成功的從二代機的5-8提高到9-12,所以三代機往往都比二代機飛的更遠。

  F16戰鬥機,三代機中的精英,升阻比非常高,3噸出頭的油量,航程達到2000公里,堪稱妖孽
 
  四代機有更高的追求,以ATF為代表的四代機從1990年,就要求新一代的戰鬥機超音速升阻比大於5,這是新一代飛機設計的新方向,空氣動力學新的研究和發展方向,F22在馬赫1.5時升阻比據稱可以大於6,而YF23更誇張,號稱接近7。

  我國的殲20通過長期的研究,據悉也大大超越了升阻比5,具體信息還是高度保密的,但是據已公開的,J20之前淘汰的各種方案研究的這方面參數就已經非常接近6。

  超音速升阻比大於5意味着什麼?

  我們假定殲20以25噸的重量在天空飛行,這個5,就意味着它在1.5馬赫時飛行阻力大約等於重量的1/5,也就是說,只需要大約5噸推力,飛機就能在1.5馬赫下穩定飛行,而殲20現在使用的發動機能提供多少呢?

  我們不知道。

  但是我們知道更落後,更古老的AL31,最大推力12.5噸的發動機,在11000米高度,1.5馬赫時,不開加力,最大能達到3.6噸推力。

  兩台發動機加起來就是7.2噸,遠遠超過J20在這個速度的需求。

  這是一個不可想象的結果,使用落後的AL31系的發動機竟然可以讓J20這樣的飛機實現真正四代機的超巡?

  那為何使用同樣發動機的蘇27不行?蘇27超音速升阻比大約3一級,同樣重量時推力需要8.1噸,而發動機最大只有7.8噸。難怪,當俄羅斯給蘇35裝上推力大15%的117S以後,也宣稱蘇35具有了不開加力超音速能力。

  但是,蘇35的不開加力超音速,能等同於四代機的超巡麼?

  從表面來看,好像是的,但是,由於核心科技的差距,殲20這類飛機,實現超音速巡航以後,還有很多剩餘推力,這些推力支持飛機以更省油的推力飛行,而蘇35則必須使用飛機接近極限的推力,這些推力需要發動機在極限溫度區域工作,這也是有時間限制的,通常這樣的推力最大使用時間不會長於5分鐘。

  從更根本的程度來看,四代機需要超音速巡航並不僅僅是需要巡航超音速而已,它的戰術意義在於四代機在作戰開始的引導-占位-發射武器這個全過程都要在超音速範圍,這個過程不僅僅有直線衝刺,還伴隨相當多的轉彎和調整航向。

  四代機高超音速升阻比的設計不僅僅讓飛機在巡航時以更省油更持久的不開加力狀態工作,而真正需要作戰時,使用飛機最大的推力,可以在空中完成3G,或者5G的快速轉彎,讓飛機可以在敵機完全沒有察覺或者完全沒有能力反擊時候就完成攻擊。

  殲20使用AL31系的發動機在11000米高度能達到16200KG推力,至少可以支持飛機實現3G的轉向,而蘇27類飛機即便是全開加力,雖然也能短時間進入同樣的速度,但是一轉向就立刻掉進亞音速,這是一種追不上,打不着,夠不上的尷尬,這就是飛機的代差。

  俄羅斯的T50,儘管隱身設計上飽受質疑,但是其氣動設計也是充分考慮超音速巡航和機動的需求,所以,俄羅斯在各種質疑中仍然非常鄭重其事的對待這種新飛機。美國的F22,擁有目前最好的發動機,超音速機動性能還遠不是使用AL31系列發動機的殲20和T50可比的,它超音速機動至少可以達到5G,這需要換裝更大推力的WS15的殲20才能與之匹敵。

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