歼-20的空重

推力有了，我们再来谈谈歼-20的空重。网上对歼-20的分析很多，很多人认为其空重为18吨，原因是他们认为歼-20有着大机身、大内油和大弹仓，并认为它可以用来装载反舰导弹用于袭击美国航母战斗群。然而三个“大”字必然导致大重量、大阻力、大翼载和低推重比，最后得到的只能是一头和F-35一样的肥猪。

实际上，由于上述四代机对地攻击和空战性能不可调和的矛盾以及90年代末沉重的国防压力，歼-20在设计时的主要目标是国土防空和前线制空，应该是“没有一克重量用于对地”的。从下图也可以看出，歼-20的弹仓根本不可能塞进一发反舰导弹（通常为1000kg级），也塞不进500kg级的YJ-91反辐射导弹。作为印证，F-22的弹仓也只能装进2发直径为350mm左右的1000磅炸弹，并且弹仓内装了炸弹之后就不能装任何其他武器了。同样基于上述原因，歼-20的内油应该也是和F-22相仿，大约在8吨左右，如果继续增加内油，必然会付出体积、重量和阻力的代价，得不偿失。

从上图可以看出，歼-20和F-22的弹仓深度非常接近。F-22的弹仓内装了导弹挂架，所以显得较为拥挤。直观上看，歼-20的前机身和F-22相当，翼展也比F-22略小，而歼-20的后机身则更“细长”，特别是发动机部分使用了一个既减重又减阻的设计，让机身中间“凹了进去”。

还有人认为，歼-20的体积也比F-22大，所以歼-20的空重应比F-22重一些（有人称歼-20重18吨）。然而这只是歼-20的大边条、长尾撑结构带来的错觉罢了，从上面两张图来看，直观上看，歼-20的总尺寸和F-22差不多，翼展比F-22略小，后机身、特别是发动机部分，也更加“细长”。再加上歼-20使用了DSI进气道和全动垂尾，节约了数百公斤的重量，说歼-20比F-22重是没有任何道理的。

更为重要的是，在F-22定型之后这10年内，航空制造技术突飞猛进，使歼-20能够成吨减重。F-22自2009年完成工艺定型后，生产线就已经封存，不可能有任何改进。到目前为止，美国也只有两台、最大仅4.5万吨级的锻压机，其毛坯尺寸、锻压尺寸和锻件强度都大大受限，所以F-22机身框架相对较小，影响了结构的整体性。2000年代用于生产F-22的瑞士机床，比我们现在使用的最新瑞士机床落后了差不多10年，甚至可能落后于现在的一些国产机床。

老一代机床加工尺寸有限，F-22的机身框架整体性较差。大型机床通常用于加工大尺寸零件，加工范围大但是加工精度差，复杂结构通常由小型机床制造。因此由老一代机床加工的F-22机身框架的结构比较简单，并没有给机载设备安装预留位置，需要用其他的高精密机床额外制造小的复杂连接件用于机载设备和框架的连接，这些零散的连接件积少成多的增加了大量重量、挤占了大量空间，使得整个结构的重量、体积明显大于一体成型的整体结构。所以洛马的设计人员不得不在这苛刻的紧凑结构中开道场，付出了相当大的气动代价和重量代价。

图：需要由多个零件组装的传统机身框架，零件间的连接需要付出额外的代价，图片来源见水印。F-22的机身框架虽然是一体成型的，但仍然需要额外的小附件。

成飞通过歼-10的制造，学习、发展了大量先进的钛合金、复合材料的加工制造工艺。现在大尺寸钛合金超塑成形/扩散焊接工艺（SPF/DB）等工艺早已成为常规工艺。并且近年来的3D打印和钛合金一体成型锻压等先进制造技术，大大减少了歼-20的零件数量、工时、造价、和结构重量。

图：第15届中国国际机床展览会上，济南第二机床厂展示的一体加工成型的歼-11B框架及其加工设备，框架生产难度已经接近F-22的水平了，图片来自朋友拍摄。

歼-20的蒙皮因为采用了大尺寸SPF/DB工艺导致其总数少，单块蒙皮的面积非常大，节约了接缝的空间和和铆钉的重量。3D打印技术使得一些根本不可能机加工的复杂结构成为可能，让设计人员能够更加自由的施展自己的奇思妙想。位于四川德阳中国二重的世界最大8万吨锻压机，使得歼-20的钛合金主隔框可以通过锻压一体成型，其尺寸和强度远大于F-22的框架，除此之外我国还有4.5万、3万吨各一台以及多台1.5万吨的锻压机，都可以用于生产歼-20的其他零件。

根据瑞士斯达拉格集团(Starrag Group)的宣传资料，成飞引进了该集团最先进的柔性生产线，得益于各类先进机床，歼-20的加工工艺非常简单，同样以机身框架为例：来自8万吨压机的锻件由最新一代的BTP5000大型卧式铣床进行整体切削，形成初步的大结构后，然后还是继续用这台机床，在这个结构上继续加工若干细小的复杂结构。上述加工过程难度极大，但是保证了更低的工时、更轻的重量和更高的质量。这种大尺寸锻压+一体成型的复杂机身框架，强度大于F-22的组装机身框架，更节约了大量机身空间。框架、纵梁和蒙皮组装后即可成为一个完整的机体，之后直接在机体上安装设备即可，不用像F-22一样还要安装那一大堆设备连接件，大大降低了工时和造价。（F-35同样也使用了以最新一代BTP5000为核心的瑞士斯达拉格柔性生产线）

图：F-35的大尺寸机翼蒙皮，在F-22的年代根本不可能。F-22单块蒙皮面积较小，增加了不少接缝空间和铆钉重量。

正是因为这些数不清先进制造技术以及各种先进的结构设计，使得歼-20能够成吨减重，所以歼-20的空重肯定比F-22轻了不少。认为“歼-20应该比F-22重”的人，是不是都认为“显像管都有30cm长，电脑屏幕怎么可能只有6mm厚”？