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2011年新年,中国新型隐形战斗机震撼亮相。尽管官方没有任何消息确认,但西方军事观察家根据这架新型战机的编号“2001”,暂时将其称为歼20。从目前已有的图片、视频来分析,歼20采用了隐形外形设计,是一款第五代战斗机。那么歼20与美俄的五代机F-22、F-35、T-50相比,有什么性能特点?网易军事将为您横向评估上述4款五代机的“4S”能力。


    中国歼20隐形战斗机在2011年亮相,最乐观的人都没有预计到中国第五代战斗机会来得如此之快。

   写在前面的话

 

    歼20到底是第四代战斗机?还是第五代战斗机?目前国内的报道已让公众感到混乱。这个混乱其实源于划分标准的不同,二战结束后,战斗机进入喷气时代,但东西两大阵营的冷战,使得对于喷气式战斗机的划代出现了两个标准——西方标准和前苏联(俄罗斯)标准。

 

    一开始,西方和前苏联均将F-86、F-100、米格15、米格19等飞机划为战后第一代战斗机,这些飞机的特点是采用了喷气式发动机,但最大飞行速度较低,未能达到2倍音速。很快,米格21、F-4等最大飞行速度达到2倍音速的飞机出现了,它们是西方和前苏联都认可的第二代战斗机。

 

    分歧出现在米格23、F-111,前苏联将这两款采用变后掠翼的战斗机划为第三代战斗机;但西方认为两者的技术性能提升并不大,仍属于二代战斗机。之后,F-15、F-16、米格29、苏27相继诞生,西方将它们归为第三代战斗机,而前苏联将它们归为第四代战斗机,分代混乱由此确立。

 

    所以,对于最新一代的战斗机F-22、F-35,美国很长一段时间里称为第四代战斗机。中国跟随的是西方标准,中国空军副司令在09年透露歼20的时候,采用的说法也是“第四代战斗机”。

 

    新的变化出现在2009年,09年俄罗斯T-50战斗机即将出厂,俄罗斯将其称为第五代战斗机。也许是出于宣传竞争上的需要,在09年7月的F-35C战斗机出厂仪式上,美国官方首次采用了第五代战斗机(5th Gen)的说法。随之,美国的军事刊物及其它媒体也开始广泛使用“第五代战斗机”,包括对最近出现的中国歼20战斗机。

 

    所以为了避免以后报道上的混乱,网易军事也将从今年起采用“第五代战斗机”的说法。目前世界范围内已有的第五代战斗机有4款:美国的F-22、F-35、俄罗斯的T-50和中国的歼20。

 


    2009年7月28日,F-35C下线仪式,注意横幅上“五代机”的字眼。美国使用五代划分法很大的原因是不想让俄罗斯在国际竞争中占口舌上的优势。


    在飞行表演中进行机动性能展示的F-22战斗机。F-22杰出的性能使美国空军战斗机与世界各国拉开了一代的差距。F-22部队于2005年底开始具备作战能力。

    并不是需要全面具备4S能力才能被称为第五代战斗机。F-35不具备超音速巡航能力且超机动性上也在设计上有一定折扣,但它仍被视为五代机。

F-22是最早出现并已正式服役的第五代战斗机,目前看来其设计指标也是最高的,所以第五代战斗机的性能标准以F-22为标杆。F-22源于美国空军的ATF计划(ATF,Advanced Tactical Fighter,先进战术战斗机),该计划为F-22设定了四个方面的战术性能要求:

 

Stealth(隐形);Super Sonic Cruise(超音速巡航能力);Super Maneuverability(超机动能力);Superior Avionics for Battle Awareness and Effectiveness(超级信息优势)。这四项标准的英文单词都以S开头,所以又称为4S能力。

 

那么是否需要全面具备4S能力才可以称为第五代战斗机呢?答案是否定的,就F-22与F-35来说,F-22是美国空军未来的主力制空战斗机,全面具备了4S能力;F-35是与F-22形成高低搭配的低端机型,并不具备超音速巡航能力,并且超机动性也要打一定折扣。

 

在4S能力中,最后一项超级信息优势,主要取决于飞机所搭载的航空电子设备,从外形上很难判断出性能。所以本文只打算考察F-22、F-35、T-50和歼20的前三项能力:隐形、超音速巡航、超机动。


    进行微波暗房测试中的F-22。当代战机的机载雷达多属X波段,所以对X波段雷达的隐身效果是设计重点。美军为其设定的主要目标是战争爆发初期,借助隐身能力压制敌方空中力量,夺取制空权,为后续攻击飞机开路。

    隐形能力简介

 

    一般意义上来说,飞机的隐形能力是指雷达隐形能力,隐形飞机主要通过外形上的优化设计,将敌方雷达照射过来的大部分电磁波偏离照射方向。在一定距离上,敌方雷达无法接收到足够强度的反射波,就无法检测出隐形飞机。

 

    而在红外隐形方面,由于现代的红外仪器早已可以探测到飞机蒙皮与空气摩擦产生的热量,所以即便是F-22也无法做到红外隐形。可见光隐形——即目视隐形更是只存在于科幻小说里面。

 

    隐形能力是五代机4S能力里面最重要的一项。在1991年的海湾战争中,美军F-117隐形战斗机就是在没有任何掩护下,凭借自己的隐形能力,第一个冲入防守严密的巴格达投下炸弹。更为重要的是,现有的主动雷达制导空空导弹根本无法锁定隐形战斗机,正因为这一点,F-22在与F-15/16/18等的模拟对抗空战中创下了108:1的骄人战绩。F-22唯一一次被“击落”,是一架F-18成功逼近至目视距离,使用机炮偶然地将F-22“击落”。

中美俄五代机隐身能力评分

F-22机身、垂直尾翼采用倾斜式设计,机翼与尾翼的前缘、后缘采用平行设计,将雷达波反射角控制在8个以内。另外采用S形进气道,遮挡了发动机叶片。所以F-22隐形能力非常好。
美国F-22 评分:10分
F-35与F-22都是洛克希德·马丁公司的产品。F-35虽然是低配机型,但在隐形外形设计上与F-22也采用了类似的方案,所以其隐形性能与F-22应该是一致的。
美国F-35 评分:10分
T-50的隐形设计采用了与F-22类似的原则,但机身后部外形几乎没有进行隐形处理、没有采用S形进气道,机身外表突出物过多,隐形性能与F-22差距非常大。
俄罗斯T-50 评分:6分
中国歼20战机在隐形设计上也采用了与F-22类似的原则,但由于有鸭翼、腹鳍的存在使得其雷达波反射角度超出了F-22,所以在隐形能力上要比F-22稍差。
中国歼20 评分:8分


    F-22设计要求能进行超音速巡航,让飞行员能在不开加力的条件下能长时间达到以往战斗机的冲刺速度,而在此之前以往战机允许的加力飞行时间通常只有几分钟。

    超音速巡航能力简介

 

    超音速巡航是指,战斗机不打开发动机的加力燃烧室即可以进行长时间的超音速飞行,此前的战斗机超音速飞行仅能维持10多分钟。

 

    目前世界上具备超音速巡航能力的战斗机仅有F-22,F-22在不开加力的情况下,可以超过1.5倍音速的速度平飞巡航。超音速巡航能力使F-22充满攻击性,敌方预警机即便在较近距离上发现了F-22,敌方护航战斗机也无法及时赶到提供保护。

 

    超音速巡航要求战斗机具备两个方面的性能,一是提高超音速飞行时的升阻比,另外就是采用高推比的航空发动机。F-22采用的F-119涡扇发动机推重比高达10。

中美俄五代机超音速巡航能力评分

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F-22在气动设计上兼顾了亚音速和超音速机动性能,超音速升阻比较以往战斗机有较大提高,加上推重比高达10的F-119涡扇发动机,F-22成为首架具备超音速巡航能力的战斗机。
美国F-22 评分:10分
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F-35的设计初衷更多是偏向于对地打击,对超音速巡航能力并没有要求,较大的重量也使得其超音速飞行能力与F-16,苏27等一类的第四代战斗机区别不大。
美国F-35 评分:0分
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俄罗斯T-50战机在气动设计上并没有对超音速飞行性能进行太多的优化,但作为一型制空战斗机,其具备有较好的推重比,这会使T-50具备有限的超音速巡航能力。
俄罗斯T-50 评分:4分
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歼20机身较长,长细比大,鸭式布局比常规布局有更好光滑的纵向面积分布,可以获得比F-22更高的超音速升阻比。但国产发动机很难在短期内达到F-119的性能。
中国歼20 评分:8分


    表演“普加乔夫眼镜蛇”机动的米格-29战斗机,让处于过失速状态下的飞机仍然拥有可控性是衡量超机动能力的标准。

    超机动能力简介

 

    从四代战斗机(如F-16)开始,战斗机气动设计采用了“涡升力”技术,利用边条产生的涡流增加主翼升力。 F-22则进一步发展了“涡升力”技术,其采用3段式边条,产生的组合涡流更强大。这样,F-22不仅拥有更好的升阻比,还具备了“过失速”机动能力——即所谓的“超机动”能力。

 

    超机动能力主要体现在空战格斗的低亚音速范围内,对于现代空中作战来说,应用范围有限,所以这项能力的重要性比隐形、超音速巡航要小。

中美俄五代机超机动能力评分

F-22是世界首款具备可控“过失速”机动能力的战斗机,苏27的“眼睛蛇”机动是不可控的,而F-22可以在仰角90度的情况下改变机头指向,这一能力对低速格斗空战非常有利。
美国F-22 评分:10分
F-35的气动设计与F-22类似,也具备可控“过失速”机动能力。但F-35过于笨重,常规机动性能仅要求与F-16相当,所以综合亚音速性能比F-22有较大差距。
美国F-35 评分:7分
俄罗斯T-50比美国的F-22更重视机动性能,采用可动边条设计,对涡升力的利用应该比F-22还要充分。但考虑发动机性能差距,T-50机动性能应该仅与F-22相当。
俄罗斯T-50 评分:10分
中国歼20在超机动设计上比T-50更进一步,采用鸭翼+边条设计,对涡升力的利用为四者之最。但歼20的机身较长,发动机性能也有差距,所以机动性能估计也仅与F-22相当。
中国歼20 评分:10分

中美俄五代机综合评分表

权重
美国F-22
美国F-35 俄罗斯T-50 中国歼20
隐形
0.5

10 

5(权重折算值) 10 5(权重折算值) 6 3(权重折算值) 8 4(权重折算值)
超音速巡航
0.3

10 

3 0 0 6 1.8 8 2.4
超机动
0.2

10

2 7 1.4 10 2 10 2
综合    10 6.4 6.8 8.4

评估总结:在这个初步的粗略评估中,我们设置了隐形、超音速巡航、超机动三项性能对美国F-22、F-35,俄罗斯T-50和中国歼20进行综合评估,各个单项以F-22为标准,设满分为10分。对于第五代战斗机来说,隐形是最重要的性能,其次是超音速巡航,最后是超机动,所以在综合评估中,我们对将这三项性能的权重比例分别为50%、30%和20%。经初步分析,中国歼20隐形性能、超音速巡航稍逊于F-22,综合得分8.4,排名第二;T-50这两项性能与F-22均有较大差距,综合得分6.8,排名第三;F-35是与F-22搭配的低端机型,超音速巡航、超机动能力欠缺,综合得分6.4,位于最后。而对于中国的歼20,西方权威军事观察家也给予非常高的评价。

西方权威军事专家高度评价中国歼20

斯卫特曼:不应以旧的偏见分析歼20
——不能因为歼20前机身与F-22看起来相似就把它当成F-22的克隆型号。中国的创新武器早已层出不穷,虽然有所谓的以色列技术支持,但歼10战斗机仍然独树一帜,而歼10B与以色列就更加没有关系了。[详细]
平可夫:胜利者不应受到责备
——歼20是相当成熟、有创造力的设计,相关研制企业是成功者,具备了真正的实力。歼20的出现,彻底结束了中国战斗机工业的仿制时代。歼20在国产发动机、有源相控阵雷达完善后,完全有能力达到第五代战斗机标准。[详细]
比尔·斯卫特曼简介
比尔·斯卫特曼(Bill Sweetman)是美国《航空周刊》集团旗下杂志《国际防务科技》的主编。他从事防务分析工作已达35年之久,被美国和全球多家媒体视为权威。冷战期间,他的著作和文章被苏军总参谋部情报总局列为最高翻译优先级。
平可夫简介
平可夫是加拿大《汉和》杂志创办人,也是英国《简氏防务》的亚洲通讯员。他长期研究中国最新军事动态,是对中国军事最为熟悉的西方军事观察家之一。长期以来,平可夫对中国武器装备的批评颇为尖刻,曾引起中国军事爱好者的不满。
歼20什么时候能够服役,除开本机研制是否顺利以外,发动机也是一个至关重要的因素。众所周知发动机一直是中国航空工业的“老大难”问题,即便是太行发动机能够装备歼20,但其推重比仍不理想,国产发动机仍然有待突破。另外由于国产机载武器仍然与西方存在相当差距,这也使得国产机载武器将在很长一段的时间内制约歼20性能的发挥。

歼20发动机问题有待解决


    在歼20一开始曝光的照片中,从发动机喷管的外形特征来看,与歼10使用的AL-31F系列发动机非常相像。

    新出现的歼20发动机尾喷管颜色为白色、鳞片层叠结构也不同,连接处有锯齿处理,与F-35的发动机类似。

高推重比的涡扇发动机是第五代战斗机超音速巡航、高机动能力的必要条件。而发动机一直是中国航空工业的“老大难”问题,所以歼20究竟采用什么发动机备受关注。

 

在歼20一开始曝光的照片中,从发动机喷管的外形特征来看,与歼10使用的AL-31F系列发动机非常相像。但是在最近几天出现的照片里,人们发现歼20有2架原型机,编号均是“2001”,但细节有所不同。其中最大的差异是,新出现的歼20发动机尾喷管颜色为白色、鳞片层叠结构也不同,而且喷管与发动机机身连接处有锯齿处理,与F-35的发动机类似。

对此,《汉和防务评论》创办人平可夫认为歼20已经安装了国产“太行”发动机。笔者认为,即便确实是“太行”发动机,该发动机的推重比按照西方标准只达到7,与F-22推重比达到10的F119发动机整整相差一代。歼20要获得彻底成功,仍然有待国产发动机的突破。歼10一开始就采用成熟的俄制AL-31F发动机,从首飞到服役,用了8年时间。歼20试飞所需的时间很可能更长,2020-2025年投入服役是合理的估计。

歼20将受到武器性能制约


    F-22弹舱空间有限,单侧主弹舱仅能携带2枚SDB小直径炸弹和1枚AIM-120C空空导弹,总重量不到500千克。

    国产SD-10空空导弹体积重量均较大,如果要装备歼20,难以再通过增大体积来获得与美制武器相当性能。

第五代战斗机的隐形、超音速巡航能力很大程度上来自武器内置。战斗机弹舱的空间异常狭窄,这需要空空导弹、精确制导炸弹等武器在保证性能的前提下尽可能地缩小体积。

 

但由于基础工业能力的差距,这方面的要求可能比歼20研制工作本身更加困难。

 

例如SD-10和AIM-120这两款中距空空导弹,中国的SD-10A导弹重199千克,最大射程70公里;而美制AIM-120C7导弹仅重157千克,最大射程100公里。AIM-120C7的体积、翼展也要比SD-10A小一圈。

  从外形特征(气动设计)来进行初步判断,歼20的是一款与F-22同级的隐形重型战斗机,其设计目标对隐形、超音速巡航和超机动三项能力都提出了较高的要求。我们预计其最终性能将优于F-35、T-50,仅次于第五代战斗机的标杆F-22。

 

    但是目前国产发动机性能仍然较差,歼20是否能够达到预期的性能,视乎国产高推比涡扇发动机能否成功。歼20配套发动机的研制进度,也将决定歼20的服役时间。另外,第五代隐形战斗机进行武器内置,对空空导弹等武器的小型化提出了苛刻要求,对于基础工业欠缺的中国来说,这项工作可能比歼20的研制更具挑战性。

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责任编辑:黄治茂 冯家杰 关志宁
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