每隔一段时间,歼20还是歼35谁更适合上舰这个话题就要重新爆炒一遍。现在003下水了,这个话题自然重新火热。 歼20人人知道,歼35则是传说中的舰载战斗机。官方从来没有确认过歼35这个型号。以前也流传过歼31的说法,那是从中航的FC31型号而来的。至今,FC31是唯一得到确认的型号,但这不是军方型号,是厂商型号。在这里,使用歼35的说法,有人说这是为了对标美国F35。确实,歼35在很多方面与F35相似,也有说法歼35就是为了在空战中压倒F35而设计的。 只要适当改装,什么战斗机都能上舰,所以那些xx都上舰了,yy为什么不能上舰的质疑没有意义。但不是什么战斗机都适合上舰。 上舰的战斗机要求几个特点: 1、特别强调低空低速性能 2、特别强调占地较小 3、特别强调独立作战能力和多任务能力 4、特别强调可靠性 特点3和4与气动布局的关系不大,但1和2就关系大了。 航母是巨舰,但甲板和机库空间依然是有限的,舰上起飞和着舰永远是挑战。由于航空技术的局限,任何垂直短距起落战斗机都在性能上不可能匹敌同时代的滑跑起落的战斗机,尤其在航程和载弹量上。舰上战斗机出动和回收一次不容易,每出动一次,都要一个顶俩,航程不够用,或者载弹量不够用,根本干不了什么事。歼15已经解决了中国舰载战斗机的有无问题,现在必须解决的是有用的问题。不仅针对对方的舰载战斗机,还要针对对方的陆基战斗机。 舰上滑跑起飞需要弹射或者滑跃助力,滑跃难以满载起飞,但弹射的力量依然是有限的,需要战斗机具有优良的短滑跑起飞能力,这决定了小后掠角和大面积襟翼的重要性。后掠角较小时,机翼兜得住前方气流,有利于在低速时就产生升力,但高速时阻力较大。襟翼是机翼后缘可垂放的气动面,襟翼下垂时,增加机翼弯度,也可看作强迫气流导向后下方,提高升力,代价是阻力也增大,但在低速时代价还可接受。 美国空军选用YF16并定型为F16后,美国国会要求美国海军也选用,以实现规模经济。美国海军坚持只有YF17才能满足上舰要求,后来成为F18。在技术上,YF17的小后掠梯形翼是很大的原因,这确实是站得住脚的。双发是另一个原因。 一台大推和两台中推可能推力相等,发动机的可靠性足够高,双发的可靠性优点现在也不突出了,但两者的推力特性不一样。大推加速、减速都惯性较大,中推的油门反应灵敏得多。着舰时,推力是精确调整下滑轨迹的主要手段,双发比单发更加有利。美国海军历史上有单发飞机,像A4,但都是中小推力的,F35C是第一架单大推战斗机,为此还改变了着舰标准操作,这是另外一个话题了。 舰上占地通常用机翼折叠来解决,有时平尾甚至垂尾都可折叠。折叠越多,占地越小,但结构和运作越复杂,可靠性和维修问题越大。折叠机翼的外段刚度较低,折叠机构的受力能力也有限,一般外翼段不适合挂载重型弹药,限制了挂载能力。 歼20与歼35代表了鸭式和常规布局。歼20是鸭式,歼35是常规。 鸭式靠加大机翼迎角提高升力,离舰时姿态高高扬起,这是法国阵风 常规靠大面积襟翼下垂提高升力,姿态要平得多,这是美国F18F 鸭式布局是无尾三角翼的改良。无尾三角翼的高空高速性能优良,但低空低速性能不佳。鸭翼缓解了无尾三角翼的问题,但不能彻底解决,因为鸭翼是用于配平和飞行姿态控制的,并不产生多少升力,不能根本解决大三角翼的升力特性问题。鸭翼使得飞机抬头也需要相当的速度,在航母上短短的弹射道上达不到这个速度的话,就需要法国阵风在离舰瞬间奋力弹起那样的歪门邪道了。这需要非常精确可靠地控制弹力释放的时机,释放过早,速度还没有加上去,阻力倒大大增加了,可能飞机浮起再拍下,要出事;释放太晚,则拉升不起来,就直接栽海里去了。 解决这个问题还可以通过加大鸭翼,但整个气动特性全变了,影响太大;也可以加大弹射功率,这也非同小可,不容易做到。 放宽静稳定性也有点作用。如果升力中心在前,重心在后,飞机就是静不稳定的。任何扰动导致飞机上扬,增加的迎角增加升力,导致进一步上扬。这个特性在起飞的时候,可用来产生自然上扬趋势,增加迎角,增加机翼的升力。问题是这也和鸭翼一样,需要一定的速度才起作用。航母上短滑跑起飞,最缺的就是速度。 相比之下,常规布局的襟翼离重心近,大幅度下垂增升时基本不改变飞行姿态,所以在起飞时主要用襟翼增升。飞机的迎角不需要太大,姿态较平,阻力较小。不仅操作比较自然,也容易在收起襟翼后迅速加速。 鸭翼可以用于正常配平和俯仰控制,但不可能对冲大角度下垂的襟翼的低头影响,比较两者的面积很容易看到这一点 这里是很特别的情况:阵风在从印度维克拉马迪亚号的滑跃甲板上起飞,长滑跑加滑跃的角度使得阵风可以用襟翼增升 鸭式很难通过增大襟翼来增升。襟翼位置太靠后,大面积襟翼下垂造成过大的低头力矩,非但不帮助起飞,还直接往海里栽。用鸭翼对冲的效果有限,鸭翼面积太小。阵风在印度维克拉马迪亚号上起飞时,大幅度下垂襟翼,但那有长滑跑的条件,滑跃导致的额外迎角使得阵风可以打一个时间差,容许离舰后短暂低头而不影响起飞。 大三角翼翼弦长,翼展小,折叠线太靠外的话,意义不大,太靠内的话,结构和挂载限制的问题太多。阵风索性不折叠,甲板上占地稍大。常规布局机翼的折叠就比较容易。 阵风和F18C的最大起飞重量都在24吨上下,阵风更占地方 着舰的问题与起飞不同,这是减速的过程,阻力不是问题,用大迎角和高下沉率着舰是鸭式和常规的共同着舰方式。但常规有襟翼帮忙,迎角不需要那么大,姿态平很多,观察和操作相对容易。 鸭式着舰时要通过大迎角来减速、增升 常规有襟翼帮忙,迎角不需要那么大,姿态要平很多 较平的着舰姿态降低阻力。如果能有效挂上拦阻索,这不重要。但挂钩失败、要复飞的话,重新加速要有利得多。 因此一般认为,常规布局比鸭式更加适合上舰。 这当然不是说鸭式不能上舰,法国阵风就上舰了,印度MCA没有鸭翼,都准备上舰了。但法国和印度的情况特别,两家都是没有选择,空军绝对主导战斗机的研制,为上舰有所考虑就是最大的让步了,不可能为上舰另行研制舰载战斗机。 但这不等于歼35自动比歼20更加有利,因为在气动上适合上舰只是必要条件,还需要满足3和4,在这些方面,歼35并不有利。 如前所述,舰载战斗机需要有足够的航程和载弹量才能有用,也最好具有空战和打击兼优的多任务能力,这使得重型战斗机比中型战斗机更加得到海军的青睐。阵风和MCA都是中型的,但法国和印度没有选择。F18E也是中型的,但最大起飞重量比F16C高差不多50,比F15C只低不到1吨,说它是重型战斗机也没有什么不可以。中型的F35C还比F15C重1吨。 中国航母的战场条件很严苛,不能突破第一岛链就没有存在意义了,舰载战斗机能压倒F35A和F15C是起码的,还要考虑足够突破增援嘉手纳的F22的情况,只有重型战斗机才堪重任。这正是中国舰载战斗机已经过了解决有无的问题的时候,现在要解决的是有用的问题的意义。 歼20的优秀不言而喻,但鸭式布局使其先天具有上舰的劣势,不到万不得已,很难成为首选。但歼35来自中型的FC31,先天不利条件更多。 经常看到一个说法:35是为空战优化的,设计基点就是压倒F35,所以最适合上舰。这是值得质疑的。 F35的问题很多:阻力大,推重比不足,翼载太高,导致高速性能不好,机动性不好,作为战轰游刃有余,作为空优战斗机就比较捉急了。 看起来,降低阻力,提高推重比,降低翼载,就能解决F35的空战性能不足的问题,FC31也确实是奔那个方向去的,歼35是进一步优化。问题是:方向正确还不够,还需要步子够大。 F35的推重比不足问题来自两个: 1、空重太大 2、发动机推力不足 F35的空重其实与STOVL要求关系不大,这是航程、载弹量和机内武器舱带来的。洛克希德代表美国战斗机设计和制造的最高水平,不必迷信,但也绝不能蔑视。歼35的空重很难大幅度低于F35,3D打印也改变不了这个现实。 3D打印(或者说增材制造)适合复杂形状构件的整体成型,制造效率极大提高,但对减重的作用不高于精密铸造。真正的高强度构件需要精密锻造,这是3D打印解决不了的。在总体上,像传说那样的机体结构靠3D打印减重1520是不现实的。歼35的空重没有理由大幅度低于F35,但这正是一些人鼓吹歼35压倒F35的依据之一。 F35是单发的,这不仅是STOVL的需要,也因为单发的结构更轻。在最简单化的情况下,单发战斗机的机体截面可对应于正方形,双发则对应于扁矩形。在同样技术水平下,截面积对应于发动机直径,或者说推力。推力相同的话,可简化为机体截面积相同。另一方面,结构重量与机体截面周长相对应。同样面积下,正方形的周长比扁矩形更短,所以双发哪怕推力、推重比相同,在结构上也是增重的。这还没有算入双发之间的中隔结构。双发的机体截面不只是压扁的矩形,实际上是横置的日字形,中隔进一步增加结构重量。双发的辅助系统总重量也更大。 发动机固然要看推力,但推重比同样重要,否则额外重量也是算入空重的。F135的推重比达到11,代表世界上最高水平。歼35采用双发,据说涡扇19在技术水平和推力上达到F414的水平,那就是9一级,不过不乏有人认为已经达到1112一级,这可能也一厢情愿了。F135并不完美,其核心发动机来自F22的F119。中国对标F119的涡扇15在国家一队的全力攻关下,依然久攻不克,歼20还在用涡扇10C过渡。国家二队甚至地方队的涡扇19突然技术水平爆表,而且成熟度已经达到上舰要求,这是不现实的。 在结构重量更大、发动机推重比不及的情况下,歼35单靠减阻是很难达到碾压F35的空优性能的。事实上,根据有限的外流图片,歼35和F35一样短粗,横截面可能更大,阻力很难更低。 按照FC31的数据推断,歼35的翼载也不比F35更低。比照F35C一样,增大翼展和翼面积能降低翼载,代价是空重进一步增加,而且翼根结构要极大加强增重,否则低翼载只是改善起飞、着舰时的低速性能,并不改善空战机动性。F35C就是这样,翼载比F35A显著降低,但最大过载反而从9g降低到7。5g。以笨拙著称的F4鬼怪式其实翼载只有380公斤平方米,与F15的357公斤平方米很接近,结构强度是不能拉高g机动的原因之一。 歼20也不是简单改装就可以上舰的,就像歼15不是歼11的简单改装一样。歼15为了改善起飞、着舰性能,特意加装了一对前翼,襟翼面积也增加了。折叠机翼和尾翼,加强的起落架,加装大型尾钩,缩短尾锥,还有其他上舰改进,使得歼15的气动和结构都与歼11有显著不同。比如说,尾钩不是看着哪里顺眼焊上去就完了,必须是锚定在足够坚固的机框上,这改变了重量、振动和其他特性。歼15是货真价实的独立型号,不是歼11海。歼20要上舰,需要的改进至少一样多,还有鸭式上舰的难题,时间短不了,工作量小不了。 比较理想的情况是以歼35的气动理念为基础,但在起飞重量上放大到歼20一级,并采用涡扇15一级的新大推。换句话说,这是与歼20同级的重型常规布局战斗机,不仅确保压倒F35,也确保足够硬抗F22,并具有足够的多任务潜力。这当然需要重新设计,需要时间。 不断有人以20xx年时间点为理由,强调等不及,有什么先装备什么;歼35最接近完成,因此就是它了;退而求其次,从歼20改装。但20xx年时间点是个伪命题。 中国不会主动去找美国打一仗,但美国要主动找中国打一仗的话,时间就不是中国能决定的。中国肯定要统一祖国,这个时间倒是完全在掌控之中,台独可以在任何时候发难,但什么时候解决问题由大陆说了算,不是台独发难就必须立刻行动的。此外,还真没有什么急着必须用新舰载战斗机的。 新战斗机不可能无限期等下去,钱不是大问题,技术准备是,但不是什么时间点的问题,就像004航母什么时候下水也不是由这些臆造的时间点决定的。 003下水了。电弹,常规动力,8万吨级。多少年来,003是常规动力还是核动力,8万吨还是10万吨,一直争论不息。现在轮到争论004了。在可预见的将来,003将装备歼15T。什么时候能换装新一代战斗机?这事真没法猜,但肯定不是时间点的问题。怎么能让003等飞机?没办法,该等还得等。 好在航母的使用寿命很长,至少40年,肯定等不了40年的,最大的好处是:战斗力由搭载的战斗机决定,但战斗机的换装倒是相对简单的问题,比舰载导弹或者舰炮换型要简单多了。涡扇15的关闯过后,将歼35全面放大要不了10年,这方面中国已经驾轻就熟了。 那歼35用来干什么?不知道,可能依然是技术验证机吧,还是有很多技术需要验证的。 至于歼20和歼35的上舰问题,还会继续争论下去的。军迷嘛,不抓住个话题争论个地老天荒,还干什么呢?