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歼-31型隐身歼击机公开亮相 对地攻击能力不强

(2012-09-27 07:13:21) 下一个

在美国国防部长帕内塔访华之际,我国沈阳飞机公司研制的歼-31型隐身歼击机公开亮相,让人不禁想起美国前任防长盖茨访华,我国歼-20型隐身歼击机试飞。

从现在的图片来看,歼-31采用的常规气动布局,尺寸和重量也要小于歼-20,因此美国航空周刊称其为世界上第二种JSF,似乎也说明了它在我国作战飞机发展序列中的地位。实际上根据相关消息,歼-31似乎是中航集团自筹资金推进的项目。

许多人可能要问题,为什么歼-31是一种常规气动布局战斗机,而不是一种单发、类似于歼-20的鸭式布局战斗机,笔者觉得这可能和飞机公司技术传统有关,众所周知,飞机气动布局多种多样,但是飞机公司可能是术有专攻,在某一种布局最有心得,例如法国达索公司对于无尾大三角翼布局最为熟悉,所以我们看到的幻影战斗机和阵风战斗机基本上都是这个布局或者在这个布局改进而来,从相关资料来看,我国成都飞机公司从上世纪70年代就开始研究鸭式布局,先后研制了歼-9和歼-10两种鸭式布局战斗机,对这个气动布局显然比较熟悉,那么成飞研制的歼-20是鸭式布局就不奇怪了,而沈阳飞机从上世纪70年代起专攻边条翼布局,从歼-13到现在的苏-27都是这个布局,尤其是从90年代以来,沈飞根据新歼93等项目进行了新一代高机动性隐身战斗机的预研,着重研究了基于边条翼的常规布局隐身战斗机,并进行了系列模型风洞试验,积累了一定的经验,因此从这个角度来说,歼-31采用了常规布局也不令人奇怪。

鸭式气动布局的优点是利用前翼对主翼的干扰,可以推迟主翼表面气流的分离,从而提高飞机的升力,如果配合推力矢量可以进一步提高飞机的从提高飞机的升力系数,从而有助于提高飞机的亚音速机动性能,另外就是飞机没有尾翼,纵向面积分布较好,这样飞机的后部外形光滑流线,阻力较小,因此飞机的超音速阻力较小,更容易实现超音速巡航,但是鸭翼也有自己的缺点,首先是隐身问题,为了提高鸭翼对于主翼的干扰作用,必须增加两者的距离,所以鸭翼一般在主翼的上方,这样就产加了一层反射面,同时雷达电波还容易在两者之间反射,形成互反射效应,增加飞机的信号特征,另外鸭翼处于主翼的上洗气流之中,在大迎角的时候有失速问题,因此现代战斗机一般采用减少鸭翼面积的办法来解决这个问题,缺点就是降低了鸭翼的效率,另外鸭翼的配平能力较低,而现代战斗机一般为提高短距起降能力,会采用较大的后缘襟翼,这样会产生前翼难以克服的低头力矩,另外鸭式气动布局的横滚能力也要低于常规布局,相比较而言常规布局飞机由于机翼和平尾处在一个平面内,因此隐身设计比较容易,另外现代作战飞机采用自适应前后缘襟翼等气动措施,可以有效的改善大迎角时的机翼分离情况,相应的也削弱了鸭翼的优势,另外常规布局飞机利用差动平尾和副翼操纵可以得到很高的滚转率,同时还可以采用面积较大的后缘襟翼来提高飞机的起降能力,因此各种气动布局各有优缺点,飞机采用什么样的气动布局不仅受到某一种布局气动特点的影响,还要受到许多条件的限制,如飞机的总体安排、结构重量、系统要求、研制成本、技术风险等,还有飞机的作战任务和典型作战剖面等,因此飞机采用什么样的气动布局需要经过全面的评估才能最后决定下来,从第四代战斗机鸭式布局和常规气动布局并存在,说明他们各有优、缺点,都有生命力和竞争力。

从图片来看,歼-31的外形与F-22相近,相当于一架迷你版的F-22,这说明它也是根据波束控制概念来设计外形,比如歼-31的主要边缘平行,这样可以把照射到本机的雷达电波集中反射到少数几个方向,对方雷达只能接收到闪烁的信号,不容易识别和跟踪本机,另外它的机身呈现菱形,垂尾也向外倾斜,这样就可以把侧面照射到本机的雷达电波折射出去,偏离照射的方向,起到降低飞机侧面RCS的目的,从相关图片来看,歼-31的进气道前掠,这样似乎说明它采用了DSI进气道,另外歼从图片上还可以清晰的看到歼-31的机腹弹舱已经打开,这说明它的武器采用内装方式,这样也可以有效的降低飞机的RCS,从飞机的大小来看,歼-31的机腹弹舱大约可以挂载4枚SD-10这样的空空导弹,从相关图片来看,似乎没有看到侧面弹舱,这样的弹舱似乎缺乏一定的灵活性,另外笔者还注意到歼-31雷达罩采用了锯齿状边边缘,起落架及弹舱的舱盖也呈现菱形,这些都说明歼-31也比较重视飞机细节上的隐身处理,我们知道除了雷达天线、进气道这些主要雷达反射源外,飞机还有缝隙、鼓包等到散射源,尽管这些散射源的强度较弱,但是在飞机主要部件采取隐身措施以后,这些散射源就不容忽视了,通过把这些散射源设计成锯齿状,让这些形状和飞机主要边缘平行,一样可以把散射波集中到飞机的主要反射波束中去,进一步减少RCS。

与雷达罩都采用锯齿边相比,歼-31的后机身特别是尾喷口几乎没有采用任何的雷达及红外隐身措施,这说明歼-31隐身设计的重点在前面身,然后面侧面,对于后机身并没有做太多的考虑,这说明设计者在设计歼-31的时候采纳了“适时隐身”概念,也就是在主要威胁方向上采取隐身设计,在次要方向尽量简化处理,以降低飞机的造价,现代机载雷达采用多普勒效应原理探测目标,当目标迎面飞来的时候,两者接近速度是两者速度之和,这样多普勒效应就明显,相应的雷达探测距离也更远,而尾追的时候,两者接近速是两者速度之差,多普勒效应相对较低,雷达探测距离就近,因此现代机载雷达和空空导弹迎头探测距离和射程可能高达上百公里,但是尾追的话就难超过50公里。所以现代空上一般都是双方战斗机进行迎头拦射,然后再进入近距空战,那么隐身设计的重点显然也放在飞机的前机身。这也是为什么歼-31雷达罩都要采取隐身设计,而喷口几乎没有处理的根本原因。

    隐身设计让歼-31与三代机进行对抗的时候占尽优势,根据相关设计,歼-31正面RCS低于0。5平方米,也就是说是典型三代机如F-16的十分之一,根据雷达探测距离公式,可以降低雷达探测距离一半左右,需要指出的是歼-31的RCS是比较纯粹的RCS,由于采用了弹舱设计,即使挂载武器的情况下,它的RCS也能保持不变,而不象三代或者三代半作战飞机必须外挂,这样不仅机载武器本身会增加RCS,而且机载武器和机身之间还会产生互反射效应,进一步增加飞机的RCS,这样就拉大了歼-31与三代机的差距,这样即使两架飞机的火控雷达、空空导弹的性能相同,那么歼-31可以在100公里以外探测到三代作战飞机,而对方探测到歼-31的距离降低到50公里以内,这样歼-31已经锁定目标的时候,可能对方还没有探测到歼-31,这样对方就不是不采取机动动作来摆脱歼-31的锁定,也就是说即使歼-31发射主动雷达制导空空导弹未能击中目标,考虑到对方为了摆脱雷达或者导弹锁定进行了一系列动作,消耗了大量的能量,那么歼-31也可以在接下来的近距空战中占据优势,另外根据雷达探测距离公式,RCS降低一百分之一,雷达探测距离才减少到原来的三分之一,这样歼-31就具备对抗F-35这样第四代战斗机的能力,即使是F-22也没有质的差距。

从相关图片来看,歼-31采用的可能是RD-93涡扇发动机,根据相关资料,RD-93的重量大约为1000公斤,加力推力大约8350公斤,而F-35配备的F-135发动机重量大约是1700公斤,推力高达19000公斤,这样两部RD-93发动机的重量高于一部F-135,但是推力却要低于后者,从飞机的后机身来看,RD-93与歼-31似乎并不匹配,显现歼-31采用的可能是另外一种发动机,比较可能的是正在研制的国产涡扇中推,它的加力推力提高到9500公斤,也就是两部发动机的总推力能够和F-135相当,但是考虑到发动机自身的重量,歼-31的空重很难低于F-35,因此很难对歼-31的推重比持乐观态度,加上歼-31的机翼后掠角较大,根稍比较大,因此机翼面积可能也要小于F-35,这样歼-31在爬升、加速等性能都要低于F-35战斗机。不过考虑到歼-31的机翼后掠角较大,机翼较薄,因此可以知道它对于超音速、跨音速能力有一定的要求,因此在截击等性能可能要优于F-35战斗机。

从正面图来看,歼-31比较苗条,不象F-35那样丰满,这样可以降低飞机的空重,同时也可以降低飞机的波阻,要想降低飞机的波阻必须控制飞机的横截面和飞机的机翼面积之比,由于歼-31的机翼面积较小,因此需要控制飞机的 横截面积,这也从一个侧面反映了歼-31比较重视截击能力,但是带来的一个后果就是飞机的内部空间缩小,加上飞机机腹弹舱需要空间,因此歼-31机身油舱的体积就受到了限制,笔者注意到歼-31座舱后面有一个大型背鳍,这个设计显然影响了飞行员的后视视野,但是却增加了部分空间,有于安装航空电子系统,从而为油舱增加部分空间,从歼-31的机体来看,它的内油恐怕比F-35的8吨要少,加上空重等因素,那么歼-31的载油系数很可能低于F-35,相应的作战半径、航程都要低于后者,另外由于歼-31的弹舱较小,因此在挂载重型对地弹药的能力受到限制,对地模式可能是2枚SD-10空空导弹和2枚250-500公斤级的卫星制导炸弹,难以安装较大的空地导弹和空舰导弹等武器,如果采用外挂械,就会削弱飞机的隐身能力,所以歼-31的对地攻击相对较弱。

从相关分析可以看出歼-31应该是一种以防空截击为主要作战用途的战斗机,兼顾空中优势、对地攻击等任务,航程和对地攻力等性能较低,空战对三代和三代半作战飞机有着较大的优势,也可以与F-35抗衡,但是与F-22相比,恐怕还是有一定的距离,这也说明歼-31的市场定位是那些中小国家,这些国家的空军主要任务是防空、夺取制空权,同时由于战场有限,歼-31的航程、作战半径较低的缺点也可以接受。

因此歼-31可能采取我国K-8教练机模式,近期主要目标可能还是在国际市场找开销路,然后再向国内发展,满足空军对于一种经济性战斗机的要求。

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