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晨枫:第二种四代机 F-35的教训还没看够?
关键字: 中国战斗机第四代战斗机歼-20F135这样的发动机中国短期内还难以模仿
贵发集团提出的推重比10级,推力9吨以上的新型涡扇发动机现在还只是纸上的想象
但技术是为设计定位服务的,首先需要确定的是战斗机的用途和重量级。
歼-20是中国四代高低搭配的高端,这个应该没有疑问。歼-20是重型四代,那低端只能是中四或者轻四(姑且统称为新歼),这样才谈得上高低搭配。
歼-20是空战优先的,但歼-20的重量、成本是规定空战性能条件后最优化的结果,并无不必要的“赘肉”。在缺乏革命性技术跃进的情况下,新歼要在空战性能方面接近歼-20,很难在重量、成本方面与歼-20相差太多。但这就有违高低搭配的初衷了。
三代机是高低搭配的成功例子,但三代机或许是特例。三代机为了追求机动性,采用低翼载、大推力、武器外挂的基本格局。低翼载提供巨大的剩余升力,大推力是低翼载发挥升力优势和以阻力换升力的动力基础,武器外挂则可根据任务需要灵活选择武器搭配,在重量和阻力上与任务达到最优匹配。
低翼载、大推力、武器外挂是可以“按比例”缩放的,但武器系统就不容易随意缩放了。要超视距空战,就需要大口径雷达和中远程导弹。在三代机时代,要达到超视距和视距内兼优,F-15是“最轻小”的战斗机了。但只要求视距内格斗的战斗机就可以更加轻小,这就是F-16。
在三代机研制的时代,超视距空战还属于“理想很美好,现实很骨感”的境界。“麻雀”中程空空导弹的战绩始终令人失望,直到AIM-120主动雷达制导中程空空导弹出现后,超视距空战才达到足够的毁伤率,但这是F-16首飞快20年后的事情了,所以F-16的视距内格斗定位并无错误。
由于基本尺寸和重量限制,后期F-16虽然有一定的超视距空战能力,能发射AIM-120,超视距空战能力依然和F-15不是同一等级的,但对美国空军的二线空战能力够用了,对躲在美国空军背后的盟国空军也够用了。这是F-16达到“足够”空战性能的原因。
YF-16战斗机当初研制的时候,就干脆放弃了超视距空战,轻型机、中型机在多用途方面很难完美
但放宽机动性要求的话,低翼载、大推力使得大量外挂武器成为可能,这是F-16后来成为优秀战斗轰炸机的基础。由于F-16兼具优秀的视距内格斗和对地攻击能力,不仅成为美国空军的主力战斗轰炸机,还成为盟国空军的主力“全能”战斗机。
但这样的好事在隐身时代难以实现。在隐身时代,超视距与视距内的关系是一个复杂的题外话,但两者不可偏废,科幻式的万人迷YF-23落选的原因之一就在于此。但继续像F-16一样定位于视距内为主就是错误的目标。然而,同样追求超视距的话,F-35没法与F-22拉开性能与成本差距,也就没有存在的理由,因此只能在空战性能上缩水,放弃超巡和超机动,转而强调对地攻击。被誉为F-35之父的美国空军缪尔纳少将在1995年就指出:F-35是70%空对地,30%空对空,当然那时美国空军还计划装备442架F-22,不需要F-35顾虑太多的空空作战问题。
这决定了F-35的机内武器舱的尺寸必须足够容纳当前和未来主要空地武器,也就决定了F-35很难成为F-16那样的轻型战斗机(F-16其实也不轻了,只是相对于F-15算轻型而已)。F-35的大部分苦恼来自于这里,STOVL只是雪上加霜。
对于中国新歼,F-35的坑可以绕过去一些,比如用双发中推,而不是在单发大推一棵树上吊死,但重量和成本的坑是绕不过去的。
如前所述,新歼要在空战能力上接近歼-20,不仅要在武器携带量上接近,还要在雷达口径上接近,这就决定了机头锥的大体尺寸和电力要求,以及一系列由此而来的气动外形、重量和动力要求。换句话说,很难做到在重量和成本上与歼-20拉开差距。最低限度,轻四是不可能了,必须是中四。
作为中四,即使空重控制在12吨级,正常起飞重控制在18-19吨级,最大起飞重控制在25吨级,为了达到战斗机军推推重比0.7,发动机的军推要达到70kN级(约7200公斤);为了达到加力推重比1.1,加力推力需要达到110kN级(约11200公斤)。战斗机的机体结构、发动机、燃油、航电、武器占正常起飞重量的比例有一定之规,过度偏离必将导致机体强度不足、机内燃油不足、航电偏弱、武器不足等问题,因此战斗机军推推重比0.7、加力推重比1.1也间接规定了发动机推重比要达到9以上。
“天山”如果是参照RD33设计的,那基准军推为50kN,加力推力81.3kN,推重比6.5(计入附件,按照俄罗斯不计附件的算法可达7.9,但那没有意义)。也就是说,所有主要指标都要提高约40%。这几乎是不可能的任务。否则就只有大幅度降低机内燃油量,打造隐身米格-29,这显然是不适合“首战用我、攻防兼备”的新时代中国空军的要求的。
“太行”在推力方面超过要求,重量大、耗油大、成本高,而且推重比还是缺一点,容易陷入添水加面的怪圈。另外,双“太行”的中四已经危险地接近重四了,难以与歼-20拉开距离,反过来危及自身的生存。
新歼可以指望用扁平、较小、只适合携带空空导弹的机内武器舱降低基本重量,还可以取消近程空空导弹专用的武器舱和可伸缩发射导轨。中程-近程合一的新型空空导弹也可在一定程度上缓解没有专用近程空空导弹的问题。但在激烈格斗中,抛放发射的空空导弹不可能做到可靠分离,为了限制重量和复杂性而放弃导轨发射,必定使新歼的空战优先定位进一步受到破坏。这样的新歼在超视距空战依然略逊于歼-20,在视距内格斗方面远逊于歼-20,新歼的空战优先到底定位在哪里呢?
另一方面,全四代机队需要对地攻击的战术飞机。如果歼-20和新歼都以空战优先,那需要另外研制和装备四代战轰。既然如此,而且新歼的空战性能足够接近歼-20,那歼-20和新歼只有一个有存在的必要,谁留谁弃不难想象。
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