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歼-20能力升级 新材料新设计实现“隐身”新技能
2017-11-29 16:57:07 作者:本网整理 来源:科普中国

    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。


    WiseMedia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?

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    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。

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    (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。

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    (歼-20进气道前方有一个鼓包状突起)(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。

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    (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。

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    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。

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    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。

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(F22的尾喷口)
 

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