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有了矢量發動機後 殲-20上艦原來如此簡單!

隨著中國海軍下一代隱身艦載戰鬥機選型的進行,殲-20和FC-31誰能上艦的話題也越來越熱,引發了軍迷熱烈爭論。

從理論上說,殲-20作為一種雙發重型戰鬥機,在作戰性能和載荷/航程等關鍵指標上全面勝出FC-31,是我國新一代艦載戰鬥機的不二人選。但殲-20的鴨式布局卻為該機的著艦製造了困難。

如果按照傳統思路,殲-20「晉級」航母艦載機需要較大的改動。

這要從艦載戰鬥機著艦的特點說起,那就是小迎角低速度。

艦載機在著艦進近中一般保持10度左右的迎角,比岸基戰鬥機的12度降落迎角略小,這是為了讓飛行員能看見航母斜角甲板和助降燈,並根據提示保持正確下滑道,準確勾住攔阻索。艦載機的降落速度一般在220公里/小時左右,而岸基戰鬥機的降落速度一般接近300公里/小時,降落速度越低,著艦安全性和精確性就越高。

所以小迎角和低速度是保證艦載戰鬥機著艦安全性的關鍵,但艦載戰鬥機著艦典型10度小迎角低於鴨翼脫體渦對機翼增升作用的12度迎角最低要求,鴨翼在這種姿態下只能起到配平作用。

艦載型殲-20想像圖

所以殲-20要想增加小迎角升力,降低著艦速度,一個解決方案就是增大迎角。這方面的典型例子是「陣風M」艦載戰鬥機,該機樣採用小展弦比鴨式三角翼布局,著艦時在16迎角姿態下才獲得了231公里/小時的進近速度。由於著艦迎角過大,「陣風」的機鼻被設計得非常細以避免遮擋斜角甲板和助降燈,導致雷達口徑受到了限制。如果殲-20採用「陣風M」的解決方案來加大著艦迎角,那麼勢必要縮小機鼻解決向下視野問題,同時縮短機尾以避免尾噴管在16度大迎角姿態下觸地。這種程度的改動相當於重新設計一遍機身,同時雷達口徑的縮小和內油的減少對作戰性能負面影響較大,無法令人滿意。

艦載型殲-20想像圖

第二種解決方案就是通過減小機翼後掠角、增加機翼翼展來加大機翼和鴨翼面積,以此來提高低速升力。例如F-35C為了上艦,翼展從10.7米增加到13.1米,翼面積從42.7平方米增加到62.1平方米。但這種修改方案將使殲-20艦載型大幅偏離原始優化氣動設計,可能導致機動性和超音速性能的下降。

有沒有兩全其美的解決方案呢?有,答案就是殲-20正在測試的矢量噴管。

採用矢量噴管後,F-15也有了良好的短距離起降能力。

矢量推力技術能大幅提高飛機的低速升力。美國曾在上世紀90年代測試了三翼面布局的F-15S/MTD短距起降高機動性驗證機,該機在機尾安裝了二元矩形矢量噴管,在主翼前方安裝了兩片F-18戰鬥機的平尾作為鴨翼,起降時其矢量噴管會下偏產生直接升力,此時鴨翼同時上偏來平衡低頭力矩併產生升力。雙管齊下之後,F-15S/MTD大度降低了起降速度,抬前輪速度低至67公里/小時,起飛滑跑距離低至315米,降落滑跑距離低至416米。

歐洲戰鬥機公司在2011年參加印度海軍艦載戰鬥機競標中提交的「海颱風」也採用了類似解決方案。「海颱風」保持了「颱風」岸基型的氣動布局,起落架經過強化,機背加裝兩個保形油箱,EJ200發動機換裝矢量噴管,在著艦時下偏來產生直接升力,鴨翼在配平中也產生一定升力,讓低速總升力大幅增加,來滿足著艦所需的小迎角和低速度。

競爭印度艦載機的歐洲「海颱風」方案模型,該方案採用了矢量發動機。

所以從理論上說,同樣巨具有鴨翼和矢量噴管的殲-20艦載型也能依靠這種短距起降模式來大幅提高著艦升力,降低著艦速度,從而無需對氣動和機身進行大改的目的。


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