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[专题]歼20未抄袭米格1.44:性能高出整一代

2011-09-08 18:23:47 来源: 网易军事
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近日,部分俄罗斯和西方媒体屡屡猜测中国歼20抄袭俄罗斯同为鸭式布局的米格1.44原型机设计。对此中国方面和米格公司都予以了否认,但传言仍在继续。那么米格1.44究竟拥有怎样的性能?中国又是否有“抄袭”米格1.44设计的必要?网易军事下面将予以独家解读。

[专题]歼20未抄袭米格1.44:性能高出一代

[专题]歼20未抄袭米格1.44:性能高出整一代

自中国歼20首飞后,部分西方媒体对其技术来源不断猜测。米格1.44因为采用了鸭式无尾气动布局成为西方分析歼20可能的技术来源之一。

自从中国歼20首飞后,或是出于对中国航空工业自主研发能力不够信任的原因,部分西方媒体和观察家一直都在分析和猜测中国四代机的技术来源。由于隐身战斗机研制存在对于一般国家高高在上的技术门槛,中国五代机被认为可能存在的技术来源也被限定在了美俄两个航空大国,其中美国在南联盟空袭中坠毁的F-117隐形攻击机以及前苏联研制的与中国四代机同样采用鸭式无尾气动布局的米格1.44验证机成为部分西方媒体和观察家分析的最可能的两个技术来源。网易军事之前已经从飞机外形隐身设计基础理论层面对于中国五代机隐身核心技术源于坠毁F-117残骸进行了分析【相关专题: 歼20未抄袭F-117:隐身设计高出一代 】。今天将通过对分析米格1.44验证机来解剖中国五代机“抄袭”前苏联技术的可能性。

上世纪80年代米格1.44开始预研

上世纪七十年代中后期美国首先开始了先进战术战斗机“ATF”预研项目,该项目最终的工程型号就是现在大家耳熟能详的F/A-22“猛禽”重型隐身战斗机。时间进入八十年代,美国进行新一代隐身战斗机项目的消息逐渐传到前苏联,米格设计局在以及苏霍伊设计局和雅科夫列夫设计局在前苏联航空兵未来的装备需求牵引下纷纷开始了新一代隐身作战飞机预研工作。

[专题]歼20未抄袭米格1.44:性能高出整一代

米格1.44在2000年进行了首飞,但此之后逐渐淡出了公众视线。2010年,俄罗斯T-50正式亮相后,米格1.44的命运便被彻底终结了。

米格设计局同时开展了双发中型多用途战斗机“MFI”和单发轻型战术战斗机“LFI”的研制工作。此后MFI被归类到项目5.12,而LFI被命名为412工程或者项目4.12,前者研究成果转化为新一代验证机米格1.44。在预研阶段,前苏联中央流体和气动力学研究院建议米高扬在新一代作战飞机上应用全动鸭式布局,从而放宽静稳定性、提高结构强度和改善升力系数。

2000年米格1.44首飞后逐渐淡出

1988年,米格设计局接到生产第一台MFI原型机的任务,1991年MFI设计通过评审,米格设计局的实验设备厂和空军工业部21飞机工厂负责原型机制造。不过就在这个关键时期,前苏联这个庞大的红色帝国土崩瓦解,原来属于政府下属研究单位的米格设计局被残酷的抛向低迷的市场。1992年之后MFI项目经费开始完全由米格设计局自行承担,更重要的是原来下令研制米格1.44原型机的政府已经不复存在,整个项目处于无人投资、无人购买的绝境。

不过米格设计局依然想方设法将1.44的第一架验证原型机“蓝色01号”生产出来。1994年12月,米格1.44进行了第一次地面高速滑行试验。时隔多达六年之后的2000年2月23日,米格1.44才进入首飞阶段,并于2月29日上午11点25分进行了18分钟的首飞。此后米格1.44并没有进行高密度试飞,而是逐渐淡出公众的视线。随着俄罗斯五代机T-50的亮相,米格1.44的命运被彻底终结了,就连研制它的米格设计局也不复存在。2006年,米格设计局、苏霍伊设计局、伊留申设计局、伊尔库特设计局和图波列夫设计局被俄罗斯政府合并为联合航空制造公司。

[专题]歼20未抄袭米格1.44:性能高出一代

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米格1.44采用了近距耦合鸭翼、无尾三角翼、机腹多波系可调进气道、双发、双垂尾的气动设计,整体水平与歼10基本相当。

米格1.44的总体气动设计

米格1.44采用后四代水准的近距耦合鸭翼、无尾三角翼、机腹多波系可调进气道、双发、双垂尾的气动设计;主翼前缘后掠52°,有前缘机动襟翼,后缘平直,布置有襟翼和副翼;鸭翼前缘后掠58°,后缘后掠23°,鸭翼前缘根部设计有锯齿;带有垂直安定面的双垂尾外倾15°,安装在主翼向后延伸的尾撑上;值得注意的是米格1.44的尾撑末端和腹鳍都存在可动偏转翼面。

米格1.44的总体气动设计其实仅仅达到了第四代战斗机后期的水平,与台风、阵风以及中国的歼十的气动设计基本相当。

米格1.44气动复杂,飞控简单

第五代战斗机已经不再是强调复杂气动布局的设计思路,而是采用简单气动、复杂飞控的思路并且结合矢量喷管实现亚音速和超音速性能兼顾以及大迎角超机动性能。而米格1.44是一型典型的复杂气动、简单飞控的验证原型机,全机可动翼面多达18处,说明前苏联在先进数字飞控和先进气动布局技术上的积累还是滞后于五代机的要求,尤其是腹鳍和尾撑都设计了可调舵面,显示出米格1.44的主翼俯仰控制能力不足,并且垂尾航向控制能力有限,尤其是大迎角机动时必须依赖腹鳍进行航向控制。

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米格1.44是一型典型的复杂气动、简单飞控的验证原型机,更落后是在鸭翼上还采用了锯齿设计。

鸭翼锯齿设计更是落后的气动手段

米格1.44鸭翼上的锯齿更是一种落后的气动手段,主要用于改善鸭翼涡流的非线性特性,降低飞控控制律的编写难度。同样是全动鸭式布局,中国五代机歼20采用机头棱角、进气道上唇口、鸭翼和小边条作为涡流发生器,而不是单单一个鸭翼,从而产生的涡系更加丰富、强度更大、增升效果比四代鸭式布局飞机有着质的跃升。

米格1.44由于飞控能力的限制,无法控制复杂的涡系,甚至连鸭翼底座都做成类似阵风的较厚流线型支撑体,从而避免气流分离,产生涡流。简单的来说,米格1.44很像是阵风和台风的结合体,又夹杂了很多前苏联追求超机动的粗暴技术手段。这样的设计无疑可以成就一型机动性优异的四代机,但是离五代机“简约却不简单”的境界还有着巨大的差距。

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雷达、座舱及进气道是飞机前向RCS的主要组成部分。它们构成了所谓的“三大谐振腔”。中国歼20在这方面的隐身设计达到了较高的水平。

隐身飞机实现隐身主要依靠外形

目前,飞机减缩RCS的主要途径基本有两种:第一,通过改变目标外形来降低雷达散射强度,称之为外形隐身技术;第二,采用雷达吸波涂料来消耗雷达波散射功率从而降低飞机RCS,称之为材料隐身技术。在两个途径中,外形隐身技术占飞机隐身设计90%左右的权重,材料隐身技术占10%左右的设计权重,也就是说隐身飞机设计主要靠的是外形。根据俄罗斯五代机T-50依然主要采用外形隐身设计来看,传闻已久的等离子隐身技术还是无法作为主流隐身技术来工程应用,处于T-50之前的米格1.44也要把主要精力放在外形隐身上。

雷达舱、座舱和进气道是隐身设计关键

飞机外形隐身设计要进行:处理三大谐振腔、回波方向控制和细节设计。三大谐振腔包括雷达舱、座舱和进气道,是关系到飞机隐身设计成败的关键点。

飞机雷达舱的RCS减缩主要依靠雷达舱内的雷达天线布置来实现回波的定向反射和散射,以降低回波强度。米格1.44作为验证原型机并未设计雷达舱,如果能够装备倾斜固定阵面的相控阵雷达,就可以满足隐身设计要求。座舱隐身处理方式比较简单。为了减弱其回波强度,则可以在座舱盖表面蒸镀上一层不透波的金属膜,遮挡住雷达波,使其不能进入座舱内。米格1.44的座舱盖略显暗黄,有可能采用了金属镀膜处理。

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米格1.44在进气道设计方面几乎没有隐身考虑,与三代机没有区别。

米格1.44进气道几乎无隐身效果

进气道隐身设计处理是三大谐振腔里最复杂的,包括唇口处理、进气道空腔处理和发动机叶片遮挡三个主要方面。在这一点上米格1.44完全是四代机的设计水平,带有可调唇口的多波系可调进气道与F/A-22的加莱特进气道以及歼二十的DSI进气道无法相提并论。

回波方向控制是平行法则的应用,即通过将飞机主要翼面设计成平行边缘的方式,将飞行器的雷达回波的主要能量控制在少数很窄的方位内,使两个波峰之间的回波信号非常弱。将雷达波主要反射向几个角度被称为波瓣数,飞机的平行法则设计因而也被称为波瓣控制。米格1.44的鸭翼前缘、后缘,机翼的前缘、后缘以及垂尾的前缘、后缘,没有一个角度是彼此平行的,加之鸭翼锯齿、尾撑舵面和腹鳍舵面的存在,整机存在多达十几个波瓣,与三代机没有丝毫的区别。

相较于采用八波瓣设计的F/A-22和歼20,米格1.44与非隐身飞机无异。细节方面,米格1.44的机身未见隐身飞机常见的折线,大气传感器并未采用贴片内置设计,舵面接缝没有任何处理。总体来说,米格1.44的隐身设计基本相当于一个有弹舱的四代机,如果传闻中的弹舱确实存在的话。该机迎头RCS大致在2㎡-5㎡左右(F/A-22迎头RCS是0.001㎡数量级),周向RCS与无挂载的四代机并无区别。

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米格1.44采用了AL-41F发动机,按照前苏联军标计算推重比达到了惊人的11,但按照中国军标计算则仅只到9。

AL-41F在前苏联军标下推重比达到11

米格1.44采用前苏联留里卡-土星公司在AL-31F和AL-37发动机基础上研制的AL-41F发动机。据称该发动机可以保证米格1.44做不加力长时间超音速巡航飞行,采用了单元体设计和单晶涡轮叶片,独一无二的新型合金、复合材料以及粉末冶金部件,整机推重比高达11,最大加力推力175千牛,燃烧室出口温度达到了1910K,而且发控融合了推力矢量控制系统,采用俯仰偏转幅度-15°-15°、航向偏转范围-8°-8°的三维轴对称矢量推力喷管。

在前苏联解体之前,AL-41F发动机进行了部分常规飞行试验。前苏联航空发动机性能指标为了看上去与美国同行达到“齐肩”的效果,往往是在更宽松的条件下取值的。以前苏联研制的AL-31F发动机为例,该机在前苏联军标条件下,推比达到8左右,号称与F100-PW-100发动机相当,而按照中国军标其实只能达到6.9。这是由于前苏联军标对于航空发动机重量的规定与其他国家差别很大。

AL-41F按中国军标计算推重比则仅到9

最严格的中国和法国军标中,航空发动机的起动机、燃油/滑油/散热器、发动机附件传动机匣、发动机的监控装置和仪表、点火系统以及收敛-扩张喷管的外罩和扩张段是全部计算到发动机重量以内的。而前苏联军标只计算部分附件传动机匣和点火系统部件的重量,剩下的零件全部排除在发动机重量之外。AL-31F发动机要是按照中国军标计算,重量应当为1.8吨左右,而按照前苏联标准却只有1.5吨左右,而且发动机推比越高,重量相差越大。AL-41F发动机在苏标的推比11,换算到中国国标,其实仅仅在9左右。

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俄罗斯117S新型航空发动机,该机实际上是AL-41F发动机复活的第一个型号,加力推力增加到了14.5吨。目前T-50试飞就可能使用了该型发动机。

根据现在俄罗斯五代机装备的117S发动机(号称是AL-41-F1,也就是AL-41F发动机复活的第一个型号)的参数来看,军推与AL-31F发动机相同,加力推力增加到了14.5吨。军推与AL-31F类似说明发动机的核心机并无实质性的改动,加力推力增加说明是低压段增加流量的结果。逆推回20年前研制的AL-41F发动机,怕是只是个AL-31F发动机的深度改型,否则俄罗斯直接延续当年AL-41F的项目进度即可让T-50装备上推力高达18吨,推比多达11的“神器”,何乐而不为呢?

AL-41F的矢量推力性能不可高估

而且根据米格1.44验证原型机的后机身来看,两台发动机窄间距布置,喷管彼此相邻很紧,而且喷管外侧紧挨着尾撑,所谓三维矢推起码是无法完成航向方向偏转的,而且设计有可调舵面的腹鳍也显示出米格设计局对于矢推航向控制能力的不信任。同样,让尾撑后部的舵面参与俯仰控制更是一种不信任矢推俯仰控制能力的表现。AL-41F多半是由于神秘才变成了“神器”,米格1.44在四代水准的超音速升阻比条件下,能否实现超巡,非常值得怀疑。

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也许是由于中国航空工业经历了漫长的仿制和改进阶段,大家已经习惯于在中国的新机出现之后在可能的范围内寻找“被山寨”的国外型号。由于米格1.44和歼二十同样采用了鸭式布局,再加上前苏联和中国长期保持的军工合作关系,让人对两者的技术关联浮想联翩。但是实际上经过前面的分析,米格1.44不管是在技术成熟度还是技术先进性上,歼20性能都比其要整整高出一代。

歼20在设计上至多只能说部分参考了美俄五代机,而在整体设计上则是独树一帜,而对于不处于同一技术时代的米格1.44,就更没有了参考需要。

冯家杰 本文来源:网易军事 作者:龙腾日月 责任编辑:王晓易_NE0011
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