J20具备超音速巡航能力吗?为什么?

其实第四代战斗机的所谓超音速巡航能力在大多数人眼里都有很大的误解,最大的误解一是将超音速巡航能力等同于超音速飞行能力这种第二代战斗机开始就已经具备的性能;二是将这种能力理解为不开加力可以进入超音速飞行较长时间的能力。这两种理解中前一种理解完全错误,第二种理解有一定的正确性,但是并没有认识到第四代战斗机在超音速区间真正的优势在于哪里。

事实上第四代战斗机的所谓超音速巡航能力,既是指不开加力或小加力的情况下可以进入超音速状态的能力,在这种情况下它可以以更少的耗油量抵达或脱离战场,延长滞空时间;更是指超音速机动区间战机可以具备较大的使用过载与盘旋性能。

传统的第二代、第三代战斗机的优势包线普遍集中在包线中心或左下角,进入超音速区间后由于动压极大,战机可用过载、飞行品质下降非常明显(飞行包线给出飞机在使用时速度、载荷、温度等方面的限制范围,是飞机安全使用的重要依据)。平时能拉到8G、9G的过载可能只能拉到3、4G,平时每秒22、24度的稳定盘旋角速度可能要下降到12、13度。在这种情况下飞机事实上只能飞掠拦截,在交战时战斗机必须回到跨音速与亚音速区间交战。

▲飞行包线示意图——纵轴为高度,横轴为速度,左上角还有油量和载弹数据

而第四代战斗机由于在机体强度、液压系统压力上做了特殊设计,因此它具备了在超音速区间同亚音速区间相类似的机动性。这就在事实上决定了四代机可以将交战速度长期放在超音速,从而形成战斗节奏比三代机快一拍的绝对优势,再辅以隐身性能,决定了这种优势会迅速转化为压倒性的胜势。

我国空军装备的歼20型战斗机从目前的机体设计等要素来考察,已经达到了四代机所应该具备的超音速能力。但是,由于发动机的推力问题暂时还无法做到不开加力超音速巡航。目前只能等WS15发动机到位,才能发挥出歼20的全部作战潜力。

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先来解释一下什么是超音速巡航(super sonic cruise),超音速巡航是大家一贯固有的概念,是五代机的4S标准之一,不过严肃来讲,应该叫超级巡航(super cruise)更加合适,因为超级巡航的概念才是指战机在发动机不开加力(即不开启引擎后燃器)的情况下,可以突破音障,达到1.5马赫左右的速度飞行30分钟以上,并且保持一定的机动性。

而这个超音速机动就是五代机相对于四代机、三代机绝对优势之一,因为非五代机没有超音速机动能力,它们在超过音速以后基本上就只能飞直线了,我们平时说的三代机、四代机机动能力,均是指在高亚音速阶段,而非超音速阶段,当然这些非五代机也是可以超音速飞行的,它们在开加力后也可以以音速或者几倍音速的巡航,这种能力也可以称为超音速巡航,但是不叫超级巡航,超级巡航是只有五代机才具备的能力!

回到正题,那么我们的歼20究竟有没有超巡能力呢?根据我了解到的信息来看,目前的歼20具备超巡的能力,但是却还不是真正意义上的超级巡航,为什么这么说呢?因为当战机越来越接近音速时,会遇到一个激波阻力,也就是大家常听到的音障(当物体高速挤压空气时,会导致空气无法迅速向周围传播,从而在物体表面产生一个激波阻力,且速度越接近音速,这种阻力就越大),这时如果战机想要突破音障,发动机所需的推力是平时正常加速飞行时的1.5倍以上,但是目前以我们歼20使用的发动机来看,在不开加力的情况下,是不可能突破音障的,毕竟单台发动机的推力就落后F22战机的2倍以上。

所以,歼20想要超巡,就必须先开加力突破音障,等飞机的速度超过音速以后,音障的阻力就会消失,这时再把推力给关掉,就可以保证不开加力的情况下超音速飞行一段时间了,这就是我说的不是真正意义上的超级巡航能力,毕竟相对于不用开加力就能超巡的F22来讲,确实没那么完美,但是只要等到大推力的国发装备以后,我们的歼20就具有真正意义上的超巡能力了,一旦达到超音速,非五代机只能是送人头的!

歼20已具备超巡。首先,从来没用过AL31FN(俄发),试飞前期用过Ws10G(最大加力推力约14.2吨~中航老总三年前公开谈过这款发动机),Ws15至少三种分型,去年官泄了Ws15的工匠。约5年前中华网军事论坛泄密了陆海空天武器,其中055,鹰去18,鹰击12,15式坦克,东风21D,东风26,093b等已公开验证了。文中涉Ws15的改进型(或指朱峰)最大加力推力约24吨

. 另外公开报道歼20用了超材料,T1100碳纤维,钛合金3D打印技术。故空重较F22轻约3.5吨。朱日和驾歼20的飞行员亦称一进入超巡便是歼20的天下。F22的F119军推约10.5吨,最大加力推力为15.2吨。歼20就以Ws10G的10.2/14.2吨计算,空重轻3.5吨也足以超巡。实际用的是最大加力推力为18.7吨的Ws15基本型。两台最大加力推力约37吨,推重比为10.85,轻松以1.85马赫超巡,最高航速2.58马赫。发动机为360度矢量。很快用F22那样的二维(上下转动)矢量发动机(红外隐身更好)

第五代隐形战斗机的标准配置就是4“S”。4“S”指的是:隐形(Stealth)、超音速巡航(Supercruise)、超视距空战(Superior-sensor)和超机动(Super-agility)。这4个要求里面歼20已经完全满足其中三个了隐身、超视距空战、超机动,以现在的配置歼20不可能完成超音速巡航。说来说去还是航空发动机的核心问题,现在歼20装备的是涡扇10A/B航空发动机,这是为第4代战斗机专门研制的一款发动机,虽然勉强可以达到世界级的水平,但是把这款发动机装配到歼20身上还是有些力不从心,而专供歼20使用的涡扇15航空航天发动机还并没有太大的进展。所以没有装配涡扇15的歼20并不能满足超音速巡航的要求。

有的网友可能会反驳说了,网上的信息显示歼20可以超音速飞行的。音速飞行和超音速巡航,虽然只有两字之差但是意义却千差万别。现在哪怕不是第五代战斗机,四代机或者是三代机,在航空发动机加推力的情况下都可以达到超音速的速度。那是超音速巡航和超音速飞行他们的油耗而是一个天上,一个地下。常规的四代机或者是三代机在加推力进行超音速飞行的情况下油耗会呈几何倍数增长。机动性能和续航能力会大大降低。

歼20确实有超音速巡航的能力,但是现在并不能完全发挥出来,是因为他现在还是一个不完全体。而最近有消息传出专属于歼20的涡扇15航空航天发动机,已经取得了突破性的进展,或许现在已经装机测试,在近两年的时间,我们就可以看到一个完全体的歼20横空出世。

个人认为,目前的歼-20是具备超音速巡航能力的。

根据2017年刘大响院士在报告中的说法,涡扇-15会在3-5年内定型,于是基本判断,现在服役的歼-20使用的应该是俄制99M1发动机(AL-31F发动机的某款改进型)或国产涡扇-10A太行发动机。99M1和涡扇-10A都是属于为第四代战斗机研制的发动机,给歼-20这种第五代战斗机使用确实是有点不太理想,所以大家也就比较关注目前的歼-20能不能进行超音速巡航的问题。

其实在了解这个问题之前,还是要提一下,咱们军迷圈子里有部分人长久以来其实都对超音速巡航有一点误解。先说F-22这个4“S”,这4“S”是指隐形(Stealth)、超音速巡航(Supercruise)、超视距空战(Superior-sensor)和超机动(Super-agility)。这4个“S”一直以来都被视为F-22的看家本领,也曾一度被视为第五代战斗机的标配。

然而实际上,F-22的Supercruise,其实压根就不止是超音速巡航,或者说,它压根就不应该翻译成超音速巡航。F-22的Supercruise是指在涡扇发动机不开加力的情况下,要单凭借发动机的军用推力就能做到以1.5马赫的速度巡航,注意了,Supercruise的要求就是1.5马赫,下限也不能低于1.4马赫。

而所谓的超音速巡航呢,顾名思义,只要不开加力的情况下超过1-1.2马赫就可以了,用不着非要达到1.4马赫以上。所以说Supercruise跟超音速巡航是有区别的,其也压根就不应该翻译为超音速巡航,而是按照字面意思翻译为“超级巡航”。

这实际上也恰好解答了一个问题:我们经常听说的欧洲台风战斗机、法国阵风战斗机和俄罗斯苏-35战斗机甚至瑞典的JAS-39E鹰狮NG战斗机,它们的广告经常说它们可以超音速巡航,很多人不知道真假,因为大家都觉得超音速巡航是F-22的专利。

实际上也算真的,它们确实可以在不开加力的情况下以超过1马赫的速度巡航(比如先开加力到超音速,再关闭发动机加力),但是也就1.0-1.4马赫左右,做不到像F-22那样以1.5马赫的速度巡航的Supercruise。而且严格来说,这种超音速巡航用处也不大。这些四代机的所谓超音速巡航,基本都是厂商为了推销,于是碰瓷F-22做的嘘头罢了。

既然连上述这些第四代战斗机都可以做到超音速巡航,那么歼-20作为第五代战斗机,哪怕是凭借99M1发动机或涡扇-10A发动机,也是能做到的。甚至来说,在歼10刚服役时,国内也曾经号称歼20也可以“间歇式”超巡的(方法同上)。不过,如果凭借这两种发动机想要做到F-22的那种Supercruise,恐怕也是不太现实的。这两种发动机军用推力这8吨左右,加力推力13.2-13.5吨,推重比约8左右。

相比之下,F-22的F-119发动机军用推力约10-11吨,加力推力约15.6-17吨,推重比超过10,这才是专门为五代机配套的发动机。正是由于F-119的澎湃动力,再配合F-22优秀的气动设计,才赋予了F-22的Supercruise能力。

但是我们也不能排除另一种可能,前文已经说了,刘大响院士在2017年的报告中说为歼-20配套的涡扇-15发动机将在3-5年内定型。而现在已经到了2019年,前几天更是传出了歼20已经摆脱“毛发”的消息,也许涡扇-15已经装上歼-20进行测试了呢?所以,如果有涡扇-15,那么歼-20实现Supercruise还是很有可能的。

作者:现代956

2022-03-21

2022-03-21