【簡介:】謝邀,首先可以說的一點就是——中國的隱身飛機技術并不存在竊取美國隱身技術資料的事情,所以——題主放的F-117和F-22就有點先入為主了。
殲20是一型我國完全自主研發(fā)的戰(zhàn)機,這
謝邀,首先可以說的一點就是——中國的隱身飛機技術并不存在竊取美國隱身技術資料的事情,所以——題主放的F-117和F-22就有點先入為主了。
殲20是一型我國完全自主研發(fā)的戰(zhàn)機,這個定性咱們得先說一下。
W君常給大家講的一件事情就是——“軍事裝備上的問題實際上是會趨近于某種需求的最優(yōu)解的”,這和出一道幾何證明題是一個概念,不同的人會從不同的角度去解答相同的問題。這也就出現(xiàn)了很多不同國家的武器特別相似的一個現(xiàn)象。
例如一個最典型的案例就是
外觀、布局、方案幾乎完全相同的Tu-160和B-1B實際上并沒有誰抄襲誰的問題。再往日常來說一點的話——難道大家的智能手機都是抄襲蘋果的嗎?并不是吧?這就是“最優(yōu)解”能給大家解釋的為什么目前大家的手機正面全是一樣的原因了。
咱們說回殲-20的技術演進過程,殲-20是我國研發(fā)的第一代隱身戰(zhàn)機。先說一點“隱身這個光環(huán)恐怕太過于耀眼,以至于將殲-20的其他優(yōu)秀特性都遮蓋了”,后面咱們再詳細去講,大家心里先留下個扣。
現(xiàn)代戰(zhàn)機的研發(fā)過程實際上都是工程學問題。簡單的說就是提出一個技術需求指標,然后堆積工程學上的技術積累以達到這個目標的過程。我們的殲-20也不例外同樣遵循著這一規(guī)律進行研發(fā)。
首先我們在研發(fā)殲-20的時候隱身戰(zhàn)機的概念早在1989年海灣戰(zhàn)爭期間就已經(jīng)讓世界為之震驚了。當年的F-117進入巴格達投彈如入無人之境。
后來的F-22的公布也給世人一記爆喝——隱身飛機的時代到來了。
之后就ATF的4S概念也就暴了出來——隱身、超機動性、超音速巡航、超感知能力。
但是要注意的一點是——這個4S的概念從被提出就已經(jīng)落后于真正需求了。有意思嗎?同時這也是五代機相對于更難以分類的標準特征。W君基本上很少相信4S能夠真正給一個戰(zhàn)機帶來巨大優(yōu)勢的論調(diào);而更傾向于接受:“五代機應具有全方位隱身特性性——即使在武裝,低概率攔截雷達(LPIR);具備高性能機身;安裝先進航空電子設備, 利用高度集成的計算機系統(tǒng),能夠與戰(zhàn)場內(nèi)的其他戰(zhàn)場元素聯(lián)網(wǎng),以便了解戰(zhàn)場情況?!钡亩x方法。
如果要是可以將問題總結到點上,那么就是工程學上的需求。
我們當初對殲-20的設計需求主要有以下幾點:
1.超過1.5馬赫的巡航能力
2.具有一定的隱身能力
3.全視野感知技術
4.降低飛行員操作負荷
5.具備足夠的作戰(zhàn)半徑
有了這些需求點,結合我們已經(jīng)成功研制的戰(zhàn)機經(jīng)驗就是方案演進的過程了。在任何國家的戰(zhàn)機設計中方案演進的過程都決定了某一個戰(zhàn)機的家族特性。
最終的演進模型還是恢復到了我們比較擅長的鴨式布局的特性上。畢竟在殲-10的研發(fā)過程中我們積累了大量的應用經(jīng)驗。
這個階段實際上是一個很快速的初級設計階段。目前的航空工業(yè)在這個階段內(nèi)主要還是以專家論證的形式來討論方案的可行性。
方案如果討論基本通過了就會進入到數(shù)字模型的制作階段。目前航空工業(yè)中有大量的CAD/CAM軟件可以完成戰(zhàn)機的基本設計功能。
這些在計算機內(nèi)的數(shù)字機體是可以進行有限元分析并且可以進行風洞測試的。
在這個階段中,一架新型號戰(zhàn)機甚至不會被制造出來就可以得知大量的基本參數(shù)和特性數(shù)據(jù)。
真的是別小看計算機在現(xiàn)代飛行器設計上的應用價值,就數(shù)字風動來說可以模擬的環(huán)境比真實建造一個風洞還強。
各種現(xiàn)實風洞中無法測量甚至有危險的測試作業(yè)在數(shù)字風動中都已經(jīng)簡化為一組參數(shù)。
接下來的事情就是——對機體型設計形態(tài)進行反復的修正。這是目前一架戰(zhàn)機設計中最消耗人力物力的過程。
在這個過程中會引入隱身設計的解決方案,通過在盡量保證氣動特性的前提下改變雷達特征。實際上就是一個雙跑過程。既要在數(shù)字風動中繼續(xù)調(diào)試還需要在模擬的雷達測試有限元分析軟件中繼續(xù)測試雷達反射特性。
而目前這點上中國做的還是在世界上比較領先的,大部分國內(nèi)的雷達反射特性的測試都是基于浙江大學的一個研究成果來進行的。而且這個成果在國際上還是領先水平。
在各種計算機模型的測試后拿到相對準確的結果后,我們則會開始原型機的建造。
在原型機的基礎上會再做出進一步的飛行和性能的真實測試。
這里就可以說明為什么我們的殲-20是完全的一個自主設計了:
在之前的航空工業(yè)中,例如洛克希德在設計F-22的時候或者波音當年設計F-15的時候那基本上就是一個很難啃的硬骨頭。需要各個不同的環(huán)節(jié)上都有很多飛行器設計的大師坐鎮(zhèn)。圖紙一張張的畫,原型機出來后一點點測試一點點修改。以至于我們看到的YF-22和F-22根本不是一型的飛機。
從YF-22到F-22的演進過程中改進了5000多個特征點。這個改進量和技術難度在我們現(xiàn)在如果不借助計算機的幫助的話是依然無法完成的。
我們可以說殲-20的計算機設計過程是一個整體上彎道超車的過程,節(jié)約了大量本應該用實際的原型機來測試和改進的過程。這些過程都在計算機上完成了——燒電遠比燒油和墜機要來的便宜且快速。
因此殲-20的設計團隊可以更快速的更大膽的去嘗試更多的設想,這一點在殲-20上體現(xiàn)尤為突出。
舉個例子,W君曾經(jīng)說過F-22的加萊特進氣道是優(yōu)于DSI進氣道的。加勒特進氣道更多的要借助于實際的設計經(jīng)驗,而DSI進氣道所需要的設計經(jīng)驗較少。但殲-20的DSI進氣道是克服了DSI進氣道應變能力差的缺點的一個設計。叫做可調(diào)式DSI進氣道。
在殲-20的進氣道內(nèi)部實際上還有一個小型的內(nèi)緣擋板可以用根據(jù)近期流量進行升旗或降下。這就解決了DSI進氣道的缺點進一步降低了進氣道控制機構的重量。而這個設計則很難在紙張圖紙上設計出來,得出最優(yōu)的解決方案就必須依靠計算機的大量計算了。
至于殲-20的隱身技術,實際上可以說是殲-20上最不重要的技術之一了。在前面我們講了在原型設計的過程中殲-20已經(jīng)按照隱身所需要的特性進行了一些外形修剪。這時的殲-20已經(jīng)具備初步的隱身能力。黃皮原型機雖然不帶有隱身涂層但也有一定的隱身性能。
至于隱身涂層的問題實際上并不是秘密。沒有大家說的納米、石墨烯材料什么的這么玄乎,實際上就是經(jīng)過計算添加了氧化鐵和稀土金屬顆粒的涂料。世界各國的隱身涂料也基本上都是如此。
實際上就是利用了涂料中分散的金屬顆粒對特定的電磁波進行吸收的特性制成的涂料。
這一個環(huán)節(jié)上并沒有太大的作用,只是在一定程度上提高隱身飛機在特定隱身外形的基礎上的雷達波吸收作用。千萬別神話隱身涂料。否則——就沒有必要發(fā)展隱身飛機了,拿涂料將殲-10重新上遍漆不是更便宜嗎?
所以說,隱身戰(zhàn)機真不神秘,而且隱身特性也就是高性能戰(zhàn)機在進行空氣動力設計時的一個副產(chǎn)品而已。只不過隱身這個事情大家覺得不太可思議而已。
因此我們說殲-20 大部分都會說隱身戰(zhàn)斗機,而不會說高性能戰(zhàn)斗機或者超音速巡航戰(zhàn)斗機…… 這些真正優(yōu)異的特性,只不過是湮沒在“隱身”這一大眾關懷的光環(huán)下了而已。
自主鉆研為主
這里說出來肯定有人噴我,但是不妨礙我給大家介紹下隱身技術,我有充分的理由說明是自主研制為主的,首先在下面給大家介紹隱身技術。
說到隱身技術不得不提到一款戰(zhàn)機那就是F117,隱身戰(zhàn)機的鼻祖F117為什么能實現(xiàn)隱身?首先引入眼簾的就是它那奇怪的外形,有人肯定會說外形跟隱身有屁關系,那我只能說你無知。初中物理光線照射到物體上入射角等于反射角,而光線本質(zhì)上就是電磁波而人眼也可以看做一部雷達,如果物體將光線反射到別的地方人眼是不是就接受不到光線?這樣人眼是不是就看不見目標?這就實現(xiàn)了隱身。
而戰(zhàn)斗機隱身的原理類似,通過不規(guī)則的外形把雷達波反射到別處,這就是F117奇怪的外形的原因,以目前的技術來講戰(zhàn)艦雷達隱身主要都是依靠外形實現(xiàn),那種整天吹噓什么涂料的我只能說你沒腦子,如果涂料能實現(xiàn)依靠外形能達到的效果,那么包括F22或者F35都不會有特殊外形設計,直接把飛機和導彈都涂一遍就行了 所以隱身戰(zhàn)機目前雷達隱身主要依靠外形實現(xiàn)。
所以外形隱身方面是需要大量的微波測試和風洞測試,這樣才能達到隱身和氣動外形的平衡點,就不會像F117因為特殊外形導致空氣動力學性能差,所以這種是需要數(shù)據(jù)支持的外形不是簡單照抄就行的,就算你會抄那么你還是需要大量的數(shù)據(jù)測試修改,不經(jīng)過測試直接照抄你能達到多少水平?所以即使是抄的必然也有自身大量的實驗數(shù)據(jù),然后科研人員會根據(jù)空軍要求的性能進行優(yōu)化,并不是簡單照抄就行的,而殲20借鑒別的國家的先進設計并不能就不算自主研發(fā),畢竟這些東西都是可以測試出來的既然別人測過了我們拿過來用,然后進行修改就變成了符合我國空軍需求的設計,外國空軍成熟的設計我國直接借鑒會節(jié)省很多時間。
有人肯定會說借鑒不算自主研發(fā),那么所有的飛機都有翅膀是不是抄襲鳥類專利?所以有些問題不能一概而論,導彈外形都一個樣呢!更何況殲20和F22 F35并不像,殲20完全是按照我國需求進行研制的,所以各種設計就算借鑒也需要非常強的組合能力,就像波音空客一樣身上部件都是采購組裝起來波音空客就有自主知識產(chǎn)權。
隱身材料方面由于我國在珠海航展展出了超高分子隱身材料,這種材料只有美國正在研制的B21戰(zhàn)略轟炸機上才有應用,如果你說不算自主研發(fā)我不信美國還沒出來的東西你能抄到手?
紅外隱身是目前隱身技術的一個難點,因為現(xiàn)在的紅外隱身技術只能壓低自己的溫度,然后實現(xiàn)壓縮紅外探測技術發(fā)現(xiàn)的距離,如果有一天實現(xiàn)了飛機整體穩(wěn)定跟背景溫度一致即可完全實現(xiàn)紅外隱身,這個不需要抄吧?物理學那么多降溫手段用著就好了,物理老師教過就看你怎么實現(xiàn)。