歼20机体较大的原因是什么?

发动机性能不足,超远距霹雳15空空导弹长度大(歼20设计主要是超视距打击空中加油机,预警机,隐形轰炸机为主要打击目标)机载燃油量大,预留双座空间(后付驾驶主要以操控雷达,指挥攻击无人机集群作战为主。)




大块头有大智慧。

目前世界上已经面世的四代机有美国的F22、F35、俄罗斯的苏57和中国的歼20、FC31共5种,其中歼20的体型确实是最大的。

上图的对比非常直观,歼20的个头明显比其他几位大一圈。

歼20机长超过20米,如此巨大的尺寸难怪在首飞后会让美国某些媒体以为这是一款战斗轰炸机。当然,在之后的频频亮相中,歼20所展现出的出色机动性能使得大家终于认识到:这是一款不折不扣的战斗机。

歼20尺寸较大是中国当前航空工业基础与对四代机的独特需求相权衡的必然产物。简单的说,我们需要一款尺寸较大的战斗机来满足特定需求,而且我们的航空工业水平也决定了我们必须要把歼20做的大一些才能够满足需求。

首先,我国对歼20的载荷航程性能有着比较高的要求,为了获得优秀的载荷航程性能,要求歼20必须携带足够的燃油,而四代机隐身要求又必须将燃油和弹仓内置,这就必然要求使用较大的机体来装载足够多的内油。

中国工程院院士、著名飞机设计专家顾诵芬在论述我国四代机的性能指标时,明确要求其作战半径应该覆盖周边大部分国家的首都,经一次空中加油可覆盖日本全岛(见上图红线标注),如果歼20真的达到此项指标,说明其不加油的作战半径超过1500公里,与苏27相当。考虑到苏27的内油情况,歼20的最大内油肯定超过10吨。实际上,歼20是目前中国内油量最大的战术飞机,超过苏35。

歼20对作战半径的苛刻要求应该是吸取了F22的教训。美国在研制F22时将制空性能放在第一位,为了保证机动性能,在机体尺寸、内油量方面做了巨大的妥协,所以造成F22一个臭名昭著的缺点:腿短。据称F22在典型作战环境下的作战半径仅740公里,这在假想中的欧洲战场不成问题,但是在辽阔的西太平洋岛链内作战,将严重依赖前进基地和空中加油机,限制了作战强度。歼20在制定相关指标时充分体现了后发优势,摸着鹰酱的尾巴过河。

2、当前中国航空工业的水平决定了歼20必须要用较大的机体才能实现预期中的性能。虽然我国航空工业在新世纪取得了突飞猛进的发展,但是必须要承认,与美国等航空强国相比,我们在基础材料、电子设备等方面差距还是比较大,为了达到相同或相似的性能,我们的设备必须造的大一点才行。打个不恰当的比方,同样为了计时,美国可以造出手表,中国就得造个挂钟。

就拿我们相对拿手的雷达技术来说,歼20必须使用口径更大的雷达,因此造成机头非常粗壮,而F22的APG-77雷达就显得小巧的多,机头比较纤细。而更明显的例子在珠海航展期间展现的更淋漓尽致。

在去年的珠海航展期间,歼20在飞行中开启弹仓,展示武器挂载能力,但是这次展示却暴露了一个问题:目前歼20的弹药挂载能力不如F22,机腹主弹仓只能挂载4枚PL-15远距空空导弹。

而F22以更小的弹仓可以挂载6枚AIM-120D空空导弹,这背后体现了两国在固体火箭发动机和导弹制导水平的差距。为了获得相似的射程和性能,中国不得不把导弹做的更大,这就连累了歼20也必须做的更大才行。

3、较大的机体尺寸为未来的改进、升级留足了空间,算是未雨绸缪之举。

现代战斗机的寿命越来越长、服役时间也越来越久,在漫长的服役生涯中要不断改进才能永葆青春。歼20作为我国未来几十年的主力战斗机,一定会不断的改进、发展,形成系列化。而战斗机改进的主要方向,就是通过增加机载设备来获得更强的战斗力。歼20巨大的机体为未来的改进留足了空间,其实这也是研发团队在歼20研发支出就定下的思路。

美国海军F/A-18系列的发展就说明了机体尺寸对改进、升级的重要性。美国在“经典大黄蜂”的基础上,通过放大机体尺寸、加装更先进的机载设备和更多的燃油、武器等载荷,发展出了“超级大黄蜂”,作战性能大幅提高。而为了使“超级大黄蜂”在未来的升级更加游刃有余,美国飞机设计师为“超级大黄蜂”预留了0.6立方米的机体空间。

而F-16就是这方面的负面例子。当年设计F-16的“战斗机黑手党”秉持“能量空战”理念,将F-16的机体设计的非常简洁而小巧,没有多余的赘肉。但是在之后的发展中,为了搭载更多的设备和燃油,F-16不得不把自己弄成“鼓包怪兽”,严重影响了飞行性能,变成了专职舔地的攻击机。

在歼20未来的服役生涯中,激光和其它类型的定向能武器有可能发展成熟,如果歼20加装这些对能源功率和容量要求较高的新质武器,毫无疑问需要占用较大的机体空间。在这方面,歼20比F22、F35更有优势。

总之一句话,四代机时代,重型为王!




机体大原因有两个方面,一是发动机落后,升力不足。二是导弹发动机落后,导致相同威力导弹大,要求弹仓必须足够大。




五代机相比四代机最大的区别是啥?是所有设备,武器必须全部内藏。所以五代机体积和重量天生就比四代机大。无论是F-22,还是Su-57,亦或是J-20,它们的空重都接近20吨。而FC-31和F-35的空重就是13吨级。这是什么概念?F-15C是经典的第四代重型战斗机,然而F-15C的空重还只有13吨。所以说五代机天生就比较大。

当然把飞机做大了也是有代价的:贵。

所以在五代机发展早期,还真的有人想限制战斗机的重量和大小。F-22和F-35都是。

在研发F-22的时候,美国人为了限制其成本,对飞机的重量和大小都做出了严格的限制。然后最后的结果是:F-22的大小是限制住了,但是重量还是膨胀了,并且最后成了小短腿。

YF-22原型机阶段,空重仅有13吨,而到了F-22,空重已经是19.7吨了,起飞重量,成本等等数据都上涨了不少,唯一下跌的就是作战半径。F-35也是一样,本身机内空间就不大够用,还要满足三军通用的要求,结果就是从原型机阶段直到今天小批量服役,F-35也是越长越胖了。这又能怎么办呢?五代机内置这么多东西,为了隐身考虑,散热还得靠内循环(即电子设备的热量直接传导到燃油中),在此基础之上,要满足大内油大航程的要求,还要为未来飞机改进升级留空间,根本就做不小。

当然如果仅仅是从内部结构考虑,五代机也不是不能做小,大不了航程载弹量小一些。而综合气动外形考虑的话,我们知道发动机,弹仓,油箱这些部件中,除了油箱以外,其尺寸都相对固定。从面积率的角度考虑,五代机需要较大的长细比才能超音速巡航,横截面积不变,提高长细比就得把飞机拉长,所以五代机做大一点绝对有好处的,一举多得。




这个就真心是技术水平低的问题了。

并没有黑歼-20的意思,每次提到歼-20的不足的时候必须防火防盗防喷子。

歼-20并不是单纯的体积大,而是长宽比高。那么为什么要把长宽比做的这么高呢?主要还是因为发动机不行。

咱们先不说歼-20,先从歼-8说起。W君看到过真实的歼-8,怎么形容呢,有点一眼望不到头的感觉,这架飞机有些太长了!

歼-8 不计算空速管的长度机身长度长达21.38米,然而机身的翼展只有9.34米。

大家都知道的一件事情是歼-8是改进自米格-21的一架双发战斗机,加宽了机身为了增加一个发动机,这样从米格21的7.15米加大到9.34米的翼展尚可理解。那么从米格-21的14.1米的机长加长到21.38米则几乎加长了一半!

这样的一架飞机简直就是一枚飞行的火箭。

从空气动力学上来说,在一定范围内越是狭长的物体在空气中运动则阻力越小。说一个很极端的例子就是弓箭:

弓箭飞行的时候由于空气的气压填充作用尾部的位置低压区很小,这就导致了弓箭在飞行过程中受到的阻力很小。飞机也是一样,越是狭长尾部气压越高则在相同的发动机推动力下能获得的最高速度就越大。


因此在歼-8上面利用狭长的机身配合两台加力推力只有64.7千牛的WP-13B发动机也能达到2.2马赫的速度(高空)。


到了歼-20上面我们其实还遇到到是相同的问题。发动机不给力。

发动机不给力怎么办?最简单的办法就是加长机身。

于是我们的歼-20在所有5代机里面就是最长的了。

又长出了别人一截。因此我们紧急靠WS-10发动机就可以将歼-20推到1.2马赫的超音速巡航速度,换装了WS-15发动机后歼-20立刻可以提高到1.83马赫的巡航速度。


但对于其他相对短小的战斗机来说,歼-20的瞬间机动性就远没有F-22或者F-35灵活了。毕竟长度短,质点集中有利于发挥大G力机动动作。

我们至今没有真正看到过歼-20做过大G力机动其实不仅仅是发动机功率的问题,更多的原因就在于歼-20太长,结构应力太大很难支撑大G力机动。


现在能够期待的就是发动机功率再强一些,让歼-20的下一代战斗机缩短一点精干一点。毕竟并不是什么东西都是越长越好,不要太见大心喜。

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页面更新:2024-04-06

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