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媒体:珠海航展3款五代机亮相,五代机有什么门槛?(组图)

新闻来源: 军武次位面 于2024-11-10 19:47:29  提示:新闻观点不代表本网立场



2024年珠海航展即将拉开帷幕,全国军迷正翘首以待。

此次航展最大的惊喜,莫过于同时出现的三款隐身五代机了,这是俄罗斯苏-57、中国的歼-20和歼-35第一次一起亮相,全球五款五代机来了仨,珠海航展非常有面子了。



有人可能有点奇怪,现在五代机不是很多国家都搞出来了吗?比如日本、韩国、土耳其甚至伊朗都搞出来了,为什么不算他们呢?



其实吧,这些“野生五代机”,和真正的五代机,差距还是比较大的。

那么,五代机的门槛到底是什么?



我们都知道,美国作为第五代隐身战机的开创者,五代机的初代标准也是美国制定的,只有实现4S的战斗机才有资格被称作第五代战机,4S即:Stealth(隐身性);Super Sonic Cruise(超音速巡航);Super Maneuverability(超机动性);Superior Avionics for Battle Awareness and Effectiveness(超信息化和感知能力)。



这四项技术标准说起来容易,要真想全部实现,难度是相当大的,至今也只有中美俄三个国家真正研制出了五代机。这其中4S技术标准全部实现的恐怕只有美国的F-22和中国的歼-20,美国的另一款五代机F-35和俄罗斯的苏-57,严格来说其实并没有全部满足,更别说其他国家那些“野生五代机”了。



那么,造一款隐身五代机到底有多难?

首先我们看看隐身设计。

隐身设计正规的称呼为“低可探测技术”,它大概可以分为三类,第一是外形设计,第二是机身吸波材料,第三是特殊部位的隐身处理技术。

“野生五代机”的代表作品:日本的“心神”,韩国的KF-X,土耳其的“可汗”乃至伊朗的“征服者F313”,这些战斗机大都采用了菱形机头,机身中段截面呈梯形,倾斜垂尾等等,目的都是想减弱飞机在雷达接收方向的反射效应。



这些设计这让他们看起来的确像个隐身机,但事实上,其隐身效果很有限,因为外形隐身非常复杂,不是比葫芦画瓢就能实现隐身。

根据雷达方程,雷达探测距离与RCS成1/4次方关系,降低一个数量级就能减少44%的探测距离,降低四个数量级就能减少90%,所以,大部分的隐身设计,不进要采用上面提到的额那些隐形设计,还有很多细节。比如,采用翼身融合体和半埋式座舱,使机翼与机身、座舱与机身平滑过渡,融为一体,减少镜面反射;减少飞机表面能造成散射的突起物,减少雷达波通过劈尖、尖点时会发生绕射等等。



除此之外,因为外挂武器是强反射源,所以五代机的一个必然选择就是内埋式弹舱。

但是,内埋式弹仓可不是挖个槽那么简单,它具有典型的空腔流动特性,当高速气流流过内埋武器舱时将出现边界层分离与再附、舱口剪切层运动不稳定、激波与边界层干扰等复杂非定常流动现象,这些复杂的非定常流动现象,在打开弹仓发射导弹时很可能会导致抬头、翘尾、横向滚动等不稳定状态,导致弹药碰撞舱壁或舱门,非常危险。



这也就是哪怕韩国搞出了一个外形酷似F22的KF-X,但还是没搞定内埋式弹仓的原因。



当然,除了外形隐身设计,还可以通过机体吸波材料,把雷达发射来的电磁波吸收掉,来降低雷达反射。

吸波材料的种类比较多,比如新型热固性的环氧树脂、双马来酰亚胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺和异氰酸酯等都具有比较好的介电性能,由它们制成的复合材料具有较好的雷达透射性,用其制作飞机蒙皮,可以有效降低雷达反射。



同时,蒙皮的外面,还可以喷涂隐身涂层,比如如铁氧体吸波涂料、陶瓷吸波涂料、放射性同位素吸波涂料、导电高分子吸波涂料等等,机体喷涂这种涂层之后,可以大大提高散射雷达波和吸收雷达波的能力,降低雷达反射。

比如美国,用的就是氧化镓与银制成的特殊涂料,效果不错,但非常娇贵且容易老化,平时都要待在恒温恒湿的机库里面,动不动还给你玩个开裂和脱落,要想补漆的话,一次就要几百万拿美元。



这些隐身材料和涂料,涉及到一个国家的整体材料工业、化学工业技术综合实力,想都掌握,很难很难。

除此之外,一些特殊部位,也需要进行隐身处理。

电磁波在飞行器表面有多种散射方式,除了镜面散射,在通过发动机叶片、缝隙、台阶、铆钉头这些不连续的表面时还会发生绕射。

所以,一般的隐形飞机,都要对口盖、缝隙等实施锯齿化设计,锯齿边与机翼的边缘平行,对一些无法避免的散射源比如进气道、喷口进行处理,比如采用“S”形弯曲的进气道,在进气道和尾喷管内加隔板,减少进气道和尾喷管空腔反射和压气机、涡轮的反射等等。同时,座舱也是各强散射源,要在座舱镀上镀膜,防止雷达波透射。



但是,隐身设计和空气动力学有时候是矛盾的,单纯考虑隐身很容易导致飞行性能不佳,所以一遍一遍地吹风洞,修改设计,最终达到隐身性能和气动性能的平衡。



所以,一款隐身五代机,不是外形像隐身机,就一定有隐身能力的。真正的隐身五代机,也绝不是仿个外形就能造出来,如果没有强大的航空工业,根本不可能奢谈设计隐身战机。



光隐身设计都这么难了,剩下的3个S,显然都不是简单的活。

比如超音速巡航,虽然现代能飞过超音速乃至二倍音速的飞机不少,但事实上,他们只是能飞到而已,而不是一直都能这么飞。一般来说,飞机必须要开加力才能达到超音速,此时的耗油量增加1~3倍,而且因为发动机高温,持续时间不能太长,要想长时间巡航,只能以低于0.9马赫的亚音速飞行。



但是如果一直以亚音速抵达战区,那么发生紧急情况时很容易延误战机。特别是对于国土广袤或者军力遍布全球的国家,不可能密集地部署军事基地,这就对飞机的超音速巡航能力提出了更高要求。

所以美国提出,五代机必须能够持续在1.5马赫以上进行超过30分钟的超音速飞行,这样就能快速赶到作战空域,敌人只有很短的准备时间,让对手的接战窗口降低为14.3%。而且因为飞得快,有利于快速地占据有利的拦截位置,甚至先发制人,在超音速巡航状态下紧急发射导弹,增加导弹的初速度,能在更短的时间内和更大的范围内攻击目标。



但是,达到超音速巡航很难,重点还是大推力发动机不容易研制,在很长一段时间内,只有F-22才拥有超音速巡航能力。中国歼20和俄罗斯的苏57初代版本,都不具备超音速巡航能力,也就是换了涡扇15和“产品30”发动机之后,才具备了超音速巡航的能力,哪怕F35,虽然也是美国产品,但也不具备F22那样的超音速巡航能力。



所以,F119发动机、涡扇15和“产品30”这样的发动机,只有具备超强航空工业实力的国家才能研发,一般的国家,根本造不出来,又怎么能实现超音速巡航呢?

至于超机动能力,就更不用说了。

所谓超机动能力,是战机在超过失速迎角的条件下所具有的可控飞行和作战能力,在近距空战中拥有更大的转弯角速度,可以更快完成机头转向咬住敌机,再配合大离轴角全向攻击能力的近距格斗导弹,以超机动实现对敌机的能量机动优势。



四代机(美标三代机),只有寥寥无几的飞机能做出类似弗罗洛夫轮盘、钟摆、眼镜蛇、落叶飘等不可思议的机动动作,而具备超机动性能的五代机,则可以轻松做出类似的动作。



要想实现超机动,除了更优秀的飞控和气动设计外,最明显的帮助就是矢量推力发动机了。

但是,矢量推力技术同样是航空工业明珠,目前,美国的F22是二元矢量推力,俄罗斯是轴对称矢量推力,中国是二元矢量推力和轴对称矢量推力双修。除了这仨国家,其他国家都搞不定,日本虽然在心神验证机上搞出了折流板矢量推力技术,但这种技术早就被淘汰了。



最后就是超信息化和感知能力了,这一能力包括机载火控雷达、光电瞄准系统、信息处理能力以及座舱的信息化集成程度等等。

其中最典型的,就是机载有源相控阵(AESA)雷达,探测距离远、分辨率高、多任务能力突出、抗干扰能力优秀,是五代机专用雷达。只不过近几年因为技术成熟、成本降低,才陆续下放到了四代机上,这也算是“野生五代机”最容易得到的五代机关键部件了。



不过,就算一些“野生五代机”装上了AESA雷达,也不是就万事大吉的。一方面,机头大小会限制雷达T/R组件安装数量,比如F22也就千把个T/R组件,而无论是韩国还是土耳其的“野生五代机”,都属于中型机,能安装七八百个T/R组件就顶天了,真要作战的时候,和正经五代机根本没法比。另一方面,安装AESA雷达,因为功率巨大,面临巨大的散热难题,非常考验机体内部散热设计。



▲伊朗F313的机头根本装不下大雷达

除此之外,还有光电分布式孔径系统(EODAS)、光电跟踪瞄准系统(EOTS)等等,也是尖端中的尖端航电系统,一般国家根本别说造了,买都买不到。

而且,就算你设计出来了,零配件也搞齐了,你的加工水平能不能跟得上?钛合金框架能不能3D打印制造?复杂异形曲面加工能不能搞定?打孔定位是否精准?甚至,铆钉能不能保证和机身蒙皮齐平?



所以,搞五代机真的是一个系统工程,你需要有出色的设计能力,先进的材料工艺,稳定耐用的发动机,足够的风洞群来测试飞机在各个速度下的启动性能,还要有驾驭这种外形带来的气动麻烦的航电系统,再之后是精密加工的能力、高精度隐形涂料喷涂机器人以及多系统间的电磁兼容等等。

随便拎出一个子系统,就能把这个星球上的绝大部分国家排除在外了,更何况凑到一起?

所以,所谓“野生五代机”,也只是个样子货罢了,距离真正的五代机,还远着呢!

			
网编:睿文

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