长期关注中国军事发展的美国《1945》网站报道称,歼-20与F-22战机更有优势,其中F-22战机在雷达性能、前向隐身与近距离格斗领域具备明显优势,而歼-20则在成本、侧向隐身能力、速度、载荷及数据链领域拥有优势。
美媒指出,歼-20最大飞行速度2.8马赫,超音速巡航速速1.8马赫,在速度方面明显优于F-22,并且歼-20仍在大规模生产,而F-22早已在2009年停产。不过F-22战机正面隐形更胜一筹,配备有二元矢量喷管,机动能力占优势,再加上20mm机炮,可在近距格斗中压制歼-20。另外,F-22配备 APG-77 主动电子扫描阵列雷达,提供卓越的探测和跟踪距离。
那么F-22战机的前向隐身性能、近距格斗能力及雷达性能是否真的比歼-20优秀呢?
我们先来看一下隐身性能。
为了实现高度的隐身效果,F-22战机采用了平行设计来减少雷达波的散射,其机翼前后缘、各操纵舵面、进气道唇口、各舱门、口盖缝隙等都相互平行,以确保其雷达反射波的能量能集中在有限个若干峰值上,减少了雷达反射波沿原路反射的可能性。同时,机体采用了先进的吸波材料和涂料,能够较好地吸收厘米级雷达波。据悉,F-22迎头RCS仅为0.01㎡,隐身性能极为优秀,不过其侧向、后向、上向以及下向的隐身性能较差,并不能做到全向隐身。
歼-20战机采用棱形机头且机体横截面基本保持棱形,机头段上下部分之间具有明显的折线,发动机进气道侧壁具有明显的倾斜,能够向各个方向散射雷达波。此外,与F-22战机一样,歼-20战机采用了翼身融合和垂直尾翼外倾设计,机身和机翼平滑过渡,主要机体部件上相互平行,能将雷达反射波集中到几个窄波束以内,使飞机在其他方向上的散射截面积尽可能地做到最小。与F-22战机加特莱进气道不同的是,歼-20战机采用了DSI进气道,进气道与机体融为一体,并没有传统的隔板,前向隐身性能更为优异。同时,采用了新型的吸波涂层,减少了雷达波的反射,这种隐身涂层并没有F-22战机上的那么娇贵,效果更为优异。
从前向隐身的角度出发,歼-20的上反鸭翼广受诟病,但是在快速接近过程中,鸭翼几乎是静止不动的,对隐身效果影响很小。另外,F-22研发时间较早,进气道并没有采用隐身设计,进气道与机身之间的空隙会是一个很大的雷达波反射源。综合来看,歼-20战机与F-22战机的前向隐身性能基本相当。
另外再来看机动能力。
战机的飞行性能主要取决于四个参数:升力系数、阻力系数、翼载荷和推重比。其中升力系数和推重比是越大越好,而阻力系数和翼载荷则是越小越好。
歼-20采用了基于涡流控制技术的升力体机构,其机身、鸭翼、边条、机翼、后机身边条、外倾双腹鳍和外倾全动双垂尾均采用了一体化非常规气动布局。歼-20战机的受控涡流至少包含了机头鳍角涡流、进气道鳍角涡流、鸭翼涡流、边条涡流和机翼前缘涡襟翼涡流等,升力系数约为2.1,是目前世界上升力系数最高的战机。
歼-20全动垂尾显得格外科幻 F-22采用了固定双垂尾常规气动布局,整体的升力系数只有1.7,远低于我国的歼-20战机。在我国发动机整体水平不如美国的前提下,我国科研人员在歼-20战机的气动布局上下足了功夫。 需要指出的是,歼-20战机从严格意义上来讲是一种三面翼飞机,兼顾了常规布局与鸭翼布局的优势,使得大迎角攻击能力极为优秀,完全可以碾压常规布局的战机。
F-22战机的超常规机动需要二维矢量发动机的配合才能完成,而歼-20战机可以不依赖矢量发动机就可以做失速动作,超常规机动能力与F-22相当。
根据飞机气动布局设计原理,当飞机处于同等设计水平时,鸭翼布局飞机的阻力系数比常规布局飞机小10%左右。同时,歼-20战机相比F-22战机更加修长,能有效地降低阻力。所以,综合来看,歼-20战机的阻力系数要明显小于F-22战机。
根据公开的资料F-22战机的机翼面积为78㎡,空重19吨,满油量10吨,取半油5吨,假如内置弹舱满载(6枚中AIM-120中距弹、2枚AIM-9X格斗弹,合计弹重1.14吨),此时F-22战机的起飞重量为25.14吨,通过计算可得F-22翼载荷为322千克/平方米。
虽然歼-20战机整体的体积大于F-22战机,但是歼-20诞生时间较晚,机体采用了大量的复合材料,且采用了锻造工艺技术,一些关键的部件采用了3D打印技术,整机空重要比F-22轻不少。据悉,歼-20战机的空重仅为17吨左右,取半油5吨,内置弹舱满弹(6枚PL-15空空导弹,2枚PL-10格斗弹,合计弹重1.4吨),此时歼-20战机的起飞重量为23.4吨。而歼-20战机的机翼面积为70平米,通过计算可得机翼载荷为299千克/平方米。综合来看,歼-20战机的翼载荷要比F-22小不少。
推重比是衡量一款战机机动性能的重要指标,推重比越大,机动性能越好。计算飞机推重比一般按照标准空战重量和最大加力推力来计算。
首先来看F-22战机,该战机采用了两台F-119-PW-100发动机,单台最大推力为15.9吨。前面我们计算翼载荷的时候提到了F-22战机的标准空战重量为25.14吨,此时F-22战机的推重比约为1.26。
F-119-PW-100发动机
超强的发动机,让F-22战机拥有超强的机动能力
再来看歼-20,目前最新批次的歼-20已装备涡扇-15发动机,单台最大推力约为18吨。前面提到歼-20战机的标准空战重量为23.4吨,计算可得歼-20战机标准空战状态下下的推重比约为1.53,远超F-22战机的1.26。
因此歼-20的机动能力比F-22战机更优秀。
最后再看雷达性能。
F-22战机搭载了一台AN/AGP-77型有源相控阵雷达,该雷达在上世纪90年代开始研制,最终于2005年装备在了F-22战机之上。该型雷达采用了第二代的砷化镓半导体二极管,拥有1956个 T/R组件,单个组件功率为10w,整个雷达最大功率为20kw,雷达整体功率是普通多普勒机械扫描雷达的十几倍。
据悉,AN/AGP-77型雷达对1㎡的空中目标的探测距离可达200公里,对5㎡的空中目标探测距离为296千米,能同时跟踪十几个空中目标,并对其中的6个目标进行打击。 已知机载雷达对RCS 1 ㎡目标作用距离为R1,则雷达对RCS值为σ的目标作用距离Rr的计算公式为: 雷达探测距离计算公式 按照雷达探测距离的换算公式,F-22雷达对歼-20的前向探测距离约为75公里。
看完了F-22战机的机载雷达性能,我们再来看一下歼-20的机载雷达。虽然不知道歼20战机雷达的具体型号,但是我们依然可以从公开的资料推测出其大致的性能。歼-20战机采用了第三代的氮化镓芯片的数字阵列相控阵雷达,整体性能较APG-77雷达领先一代。氮化镓相较于砷化镓,在发射功率、稳定性以及抗干扰性上具有较大优势,歼-20战机的机头尺寸明显大于F-22战机,可以装载直径更大的雷达,搭载的T/R组件的数量也较多。
据悉,歼-20机载雷达的组件数量超过了2200个,单个功率20w,整个雷达的最大功率为44kw,是世界上组件最多,功率最大的机载雷达。在探测距离上,歼-20雷达探测距离至少要比APG-77雷达远30%,对1㎡的空中目标探测距离可达260公里,对B-52这样的空中目标探测距离可达400公里。 通过雷达探测距离的换算公式可以得出,歼-20战机机载雷达对F-22战机的前向探测距离为82公里。
需要指出的是,歼-20战机机载雷达采用了三面阵列布局,一面前向探测雷达,两面侧向探测雷达,可以覆盖机身300的探测范围,雷达盲区比F-22战机小很多。F-22战机仅搭载了一面前向探测雷达,仅能对机头前方的120度范围内的目标进行探测,雷达盲区很大。
除了机载雷达之外,歼-20战机还装备了F-22所没有的辅助探测设备,拥有强大的战场态势感知能力。歼-20配备有光电跟踪瞄准系统(EOTS),集成了红外/光学/激光照射模式,在火控雷达不开机的情况下,利用该系统能追踪130公里以外非隐身战机红外信号,对F-22这样的隐身战机的前向红外信号探测距离也能达到38~60公里(随着F-22速度的提升,其红外信号特征逐步增加,被红外成像设备探测距离也相应提高),而对于后向的F-22战机(F-22战机发动机尾喷口温度过高,红外信号特征明显)的探测距离可超过100公里,与普通三代机没有多大差别。 歼-20战机机头下方的凸起就是EOTS系统 除此之外,歼-20还配备了光电分布式孔径系统(EODAS),能为飞行员提供以战机为中心的360°无死角的球形全景监视,可以透视机体观测四周情况,该系统可以配合头盔式显示系统,提升近战能力。
歼-20机身上的光电分布式孔径系统 在歼-20雷达首先发现F-22战机之后,就可以打开主弹仓,发射一波霹雳-15远程空空导弹。据悉,霹雳-15空空导弹采用了双脉冲压固体火箭发动机,可以实现两次空中点火,最大射程超过了200公里。与传统的空空导弹相比,霹雳-15空空导弹的飞行末端的动能较大,飞行速度更快,具有更大的不可逃逸区。
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