為何殲20漂亮的水泡座艙改成了土氣的有框結構？

軍情 10-29

10月28日，中國空軍發言人申進科大校在北京發布消息稱：空軍試飛員將駕駛國產殲-20戰機參加第十一屆珠海航展的飛行展示，這也是中國自主研製的新一代隱身戰鬥機的首次公開亮相。

日前有網友在廣東某地機場拍攝到了轉場而來的殲-20雙機低空訓練照片，也進一步印證了上述的消息。有細心的網友發現這架剛剛進入中國空軍服役的殲-20初期量產型，與早期的殲-20驗證機和原型機有一些明顯的區別。尤其是座艙蓋，早期殲-20原型機的座艙蓋與美國F-22戰鬥機高度相仿，是整體式無框座艙蓋，充滿著夢幻般的美感。而量產型殲-20的座艙蓋則加裝了一道加強筋，看上去像是採用了傳統三代機普遍使用的兩片式座艙蓋。

很多人失望的認為，這是中國航空玻璃工業技術落後，殲-20原型機的一體成型整體式「玻璃」座艙蓋存在技術原因，導致未能安裝到量產型飛機上。

這種說法並不是事實，其實殲-20座艙蓋的變化，恰恰反映了中國戰機艙蓋技術和航空玻璃製造技術的進步。座艙蓋使用加強筋，是一種技術上的選擇，並不是技術退步的標誌。

我們先說說現代化戰鬥機座艙蓋技術。一般來說，第四代戰鬥機的座艙蓋應該具有高透光性，透光率要大於90%。同時還要具有良好的阻光性，即座艙蓋材料在允許可見光進入的同時，還要防止紅外線和紫外線的進入。

由於第四代戰鬥機具有超音速巡航能力，所以座艙蓋還要有高強度，例如美國F-22戰鬥機的座艙蓋可以承受1.8公斤異物（飛鳥）以650公里/小時速度的撞擊。在1992～2008年，我國軍用飛機因鳥撞造成20起嚴重飛行事故和210起飛行問題，導致18架飛機墜毀，12名飛行員犧牲，所以中國高度重視戰機鳥撞問題，規定第四代戰機在以海平面最大巡航速度速度（通常為900公里/小時）飛行時，被1.8公斤質量的鳥撞，複合材料表面應不出現大於2.5毫米的凹坑，金屬材料要求1400公里時速鳥撞不被擊穿，這對於全機金屬/複合材料和艙蓋材料強度的要求相當高。

除了上面這些特點，先進座艙蓋還要耐磨，重量輕，並有一定的經濟壽命，例如美國F22戰機的座艙蓋透明體造價高達40萬美元一個，加上框架組件的總價突破了100萬美元，而且座艙蓋並非全壽命部件，每隔一到兩年時間就要更換，這是一般國家承受不起的。

早期殲-20戰機的座艙蓋，與美國F-22戰機的座艙蓋技術相同，都是一種多層複合材料的整體式無框座艙蓋。這種艙蓋的材料為丙烯酸酯和聚碳酸酯複合結構，丙烯酸酯材料具有良好的透明性，透光率達到90%，接近高級光學玻璃的性能。丙烯酸酯材料的重量比較輕，密度僅為老式座艙蓋無機玻璃的50%，所以可以加工的很薄。但這種材料的耐衝擊性和耐溫性較差。

而聚碳酸酯材料具有高透光率、高折射率、高衝擊強度、高變形溫度，穩定性好，易加工成型等優點，但長期暴露於紫外線中會發黃，而且耐磨性差。

一體成型座艙蓋是綜合了兩種材料的優點，將多層丙烯酸酯和聚碳酸酯材料層合後壓疊成型。早期使用傳統的複合材料壓力成型法，因此做一個F22那樣的座艙蓋，一層一層壓，全套工藝耗時一個半月，成本相當高昂。最先進的做法是一次注射成型，儘管注射成型法是一種普通的有機玻璃製品傳統工藝，但丙烯酸酯和聚碳酸酯是不同材料，還能做到注射成型而各層不亂，這就考驗技術了，這是中國和美國都密不外傳的手藝，目前俄羅斯都沒有這種注射技術。

為何殲20漂亮的水泡座艙改成了土氣的有框結構？

殲-10是第一個採用水泡式座艙蓋的國產戰機，使中國的航空艙蓋技術一舉跨入世界先進行列。

為何殲20漂亮的水泡座艙改成了土氣的有框結構？

我國研製生產的"梟龍"戰「座艙蓋就是注射成型法的艙蓋，是「」吹「」出來的水泡式座艙蓋，國內外眾多媒體都對"梟龍"戰機座艙蓋的先進程度給予了高度評價。

殲-20的後期原型機和量產型改為帶有加強筋的整體式座艙蓋，主要是彈射技術路線的選擇問題，與座艙是否先進無關。

殲-20戰機原型機和美國F-22戰機都採用拋蓋彈射。戰鬥機飛行員在拉動彈射手柄的時候，同時啟動一個聯動機構，該聯動機構促使座艙蓋先解鎖，接著拋掉座艙蓋，之后座椅彈射機構才開始工作。這種拋蓋式彈射救生的方式在很多第三代戰機上也有採用，例如美國F-16戰機也是拋蓋式的整體座艙蓋。

為何殲20漂亮的水泡座艙改成了土氣的有框結構？

F-16戰機的先拋蓋後彈射方式。

為何殲20漂亮的水泡座艙改成了土氣的有框結構？

F-22為使拋蓋時間更短，在座艙蓋前緣安裝了小型的拋蓋火箭，系統反應時間控制在0.3秒以下。

為何殲20漂亮的水泡座艙改成了土氣的有框結構？

殲-20原型2001號驗證機的座艙蓋，與美國F-22戰機幾乎一摸一樣，連艙蓋前端的拋蓋火箭都完全相同。

殲-20早期原型機和美國F-22戰機的整體式水泡型座艙蓋相當美觀，由於無"肋骨"，可以給飛行員提供接近無死角的全方位觀察視野，為飛行員的安全飛行與執行任務提供了更為良好的視界條件。為滿足透明件抗鳥撞的強度要求，需要將整體式座艙透明件風擋部位加厚而艙蓋部分減薄，即製成整體變厚度透明件。變厚度座艙透明件代表著航空玻璃工業的最高水平。洛馬公司曾經說過，F22的整體座艙是整個F22項目里最複雜最有挑戰性的工作之一，相信殲-20的研製過程也是類似的情況。

但這種整體式的座艙蓋有個很明顯的缺陷，那就是為了保證強度需要將艙蓋玻璃加工的很厚重，美國F-22戰機艙蓋頂部最薄的地方，也有2厘米厚度，全套艙蓋的重量高達500公斤，這對於以克計較的戰鬥機來說顯得偏重。

為何殲20漂亮的水泡座艙改成了土氣的有框結構？

到了殲-20的2011號原型機面世的時候，人們發現其座艙蓋有了巨大的變化。儘管這種座艙蓋還是整體開啟的水泡式艙蓋，但是在中部安裝了加強筋，加強筋提供了額外的強度，因而可以大幅度降低風擋的厚度，降低整體重量，可以說是種相當巧妙的設計。座艙蓋頂部還布設爆破索，說明是彈射由拋蓋式變成了穿蓋式。

拋蓋式彈射的時候需要等座艙蓋拋出後才能彈射，有零點幾秒的延時，在某些特定情況下對飛行員是致命的。而穿蓋式彈射則是艙蓋爆裂和彈射同時進行的，是用艙蓋上的爆破索將座艙蓋切割破壞，然後用椅背穿蓋而出，這就要求座艙蓋不能太厚，這使得座艙蓋的強度下降，所以必須有加強筋。

穿蓋彈射的一個核心技術在於柔性傳爆索，是採用微爆索穿蓋彈射救生系統，在彈射座椅接觸艙蓋透明件前，微爆索爆炸工作，使艙蓋透明件產生破裂和初始裂紋，然後依靠座椅的穿蓋器來完成彈射通道障礙的清除，此時飛行員穿過碎片區時可能會被割傷，不過氣流會吹離碎片，再加上頭盔、面罩等護具的保護，這種風險被降至最低。該項技術主要適用於第三代和第四代戰鬥機的定向航空有機玻璃艙蓋。

為何殲20漂亮的水泡座艙改成了土氣的有框結構？