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中國如何設計出先進四代機 從殲10起步不斷改改改
送交者: 力挽狂瀾 2019年12月18日21:24:15 於 [軍事天地] 發送悄悄話

  2011年1月11日,中國第一款隱身戰鬥機殲-20戰鬥機2001架首飛,經過6年多的緊張試飛,最終於2017年交付中國人民空軍部隊,從此中國成為繼美國之後,世界上第二個研發成功隱身飛機的國家,超越傳統戰鬥機兩大巨頭:歐洲和俄羅斯,排在世界第二,中國人民用自己的努力改寫了世界航空史:歐洲隱身戰鬥機將在2040年服役,而俄羅斯蘇-57戰鬥機或隱身能力差。

  殲-20戰鬥機是一款世界先進的四代隱身戰鬥機,融合了隱身,高機動,大載重,遠航程,高度信息化,飛機綜合了F-22戰鬥機的隱身高機動超音速巡航,外加F-35戰鬥機的高度信息能力,這一切是如何發生的?要知道中國殲-10戰鬥機2004年才定型,漫長的18年研發,中國設計師幾乎跑遍了全世界,到處拜師學藝,除了自身的努力之外,俄羅斯發動機和導彈技術,歐洲飛控,美國航電,都是中國殲-10戰鬥機成功不可或缺的基石!

  2004年,殲-10戰鬥機上班班去了!

  而到了殲-20研發時代,這一切良好的外界條件都完全消失了,四代機的總體氣動,航電,隱身技術只有美國人才有,嚴加保密,中國沒有任何機會得到援助,歐洲和俄羅斯對我國關係相對良好,但是他們也沒有隱身戰鬥機,也不知道如何設計,即使願意幫忙,那也無從談起,最後逼得中國設計師走自己的路!

  怎麼辦?那就從殲-10戰鬥機起步吧,這就是著名的局座張召忠接受採訪所說的:殲-20就是一個殲-10戰鬥機改進型號罷了,外界覺得是戰略忽悠,實際上,這是真話,不折不扣的真話,原因很簡單,成都飛機設計研究所當時手頭只有殲-10的技術,對鴨式布局已經入門!雖然還沒走到大家的程度!

  這就是殲-20的第一個版本,說是雙發殲-10並不算過

  面對美國F-22戰鬥機的挑戰,中國設計師如何應對,首先考慮單發還是雙發,新型戰鬥機為了提高飛機機動性,更遠航程,為了隱身必須使用彈倉,提高機動性必須提高飛機推重比,而提高航程必須增加內油,使用彈倉也極大增加了飛機迎風面積,所以,飛機尺寸重量體積大幅度增加,必須使用2台大推力渦扇發動機,殲-10戰鬥機的單發設計必須拋棄!雙發勢在必行!

  採用雙發確定後,飛機的氣動布局發生了很大變化,和殲10戰鬥機相比機身變得很寬,而且機翼面積大幅度增加,為了保證隱身,飛機還必須採用大型傾斜雙垂尾,這一切都是順理成章的,對於飛機的隱身,設計師仔細研究了美國F-117和F-22戰鬥機,對飛機機翼鴨翼垂尾採取了邊緣平行設計原則,而且殲-10的進氣道唇口也修改成兩側斜角設計和鴨翼以及機翼前緣平行,而且飛機採用大型後邊條,向後延伸出飛機噴口,這種設計可以減輕飛機超音速阻力,這也是殲-10戰鬥機復盤後的改進設計之一。

  殲-20第一版本鴨式布局和殲-10有很大的繼承性

  剩下最大的問題在於,如何繼續發揮鴨式布局的優勢,為了降低風險,設計師繼續採用殲-10A戰鬥機的腹部進氣道,這就引發了另外一個難題,飛機鴨翼和機翼如何配置,最終設計師沿用了殲-10戰鬥機的設計,鴨翼位置比主機翼更高的設計,但是也採用了陣風戰鬥機的設計特點,主機翼前緣根部採用了小型的三角邊條翼設計,這種設計在中國80年代開始研發殲-10A戰鬥機時候,設計師沒有認真研究過,事後對陣風戰鬥機氣動布局的吹風和計算研究,確認了鴨翼邊條三角翼的組合的氣動優勢,既然試驗證明有效,那就跟進!

  誰都沒想到,這個氣動布局進入中國四代重殲競標之後,遇到了巨大的麻煩!深入研究表明,配合機載武器廠家提供的武器參數和外擴尺寸,很快就面臨一個巨大難題,原始設計彈倉不足以容納廠家提出的巨大尺寸,而且腹部設計帶來了巨大的麻煩,上層是機身油箱,下層是彈倉,而中間是巨大而且完全中空的進氣道,這種設計帶來了巨大的重量和阻力問題,中空的進氣道壁板要懸掛大量武器,需要巨大的結構重量加強,而且這種疊羅漢式的設計,進一步加大了飛機機身高度,帶來了預想不到的巨大阻力,尤其中國航空發動機極度落後,巨大的增重和阻力使得飛機性能直線下降,如何在發動機靠不住的情況下得到一款先進戰鬥機,設計師必須繼續想辦法。

  上世紀90年代中俄航空交流,中國得到了一部分俄羅斯米格1.44的資料,事後發現問題很多

  而且飛機機頭採用了尖錐棱邊設計,大迎角飛行時,機頭渦和鴨翼渦相互干擾,使得飛機橫側向嚴重不穩定,飛機大迎角飛行無法控制,飛機氣動布局存在巨大問題,如何繼續?

  最終經過計算,設計師毅然拋棄殲-10A戰鬥機的腹部進氣道設計,轉而改為兩側進氣設計,這種設計一下子解決了巨大的問題,彈倉設置和大迎角飛行穩定性搞定了!飛機鴨式布局從原來的高低布局變為串列布局:鴨翼和主機翼在同一平面,阻力更小,而且機身經過拍扁橫向拉伸後,飛機具備更強的升力體效應,飛行性能更強!

  設計師總是習慣自己現成的路徑,不到萬不得已不會隨便修改設計,殲-20經過多輪優化才定型

  經過認真計算後,發現新型布局阻力比原定布局阻力大幅度下降,對航空發動機的推力要求也下降不少,最終定型,以此為基點不斷前進,最終就是現在的殲-20戰鬥機!

  殲-20戰鬥機並不是天上掉下來的,而是中國設計師一點點從殲-10戰鬥機起步,不斷解決發現的各種問題,一點點優化,從而登頂,這個過程中,我們除了自己之外沒有任何人能靠得住!


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