長期關注中國軍事發展的美國《1945》網站報道稱,殲-20與F-22戰機更有優勢,其中F-22戰機在雷達性能、前向隱身與近距離格斗領域具備明顯優勢,而殲-20則在成本、側向隱身能力、速度、載荷及數據鏈領域擁有優勢。
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美媒指出,殲-20最大飛行速度2.8馬赫,超音速巡航速速1.8馬赫,在速度方面明顯優于F-22,并且殲-20仍在大規模生產,而F-22早已在2009年停產。不過F-22戰機正面隱形更勝一籌,配備有二元矢量噴管,機動能力占優勢,再加上20mm機炮,可在近距格斗中壓制殲-20。另外,F-22配備 APG-77 主動電子掃描陣列雷達,提供卓越的探測和跟蹤距離。
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那么F-22戰機的前向隱身性能、近距格斗能力及雷達性能是否真的比殲-20優秀呢?
我們先來看一下隱身性能。
為了實現高度的隱身效果,F-22戰機采用了平行設計來減少雷達波的散射,其機翼前后緣、各操縱舵面、進氣道唇口、各艙門、口蓋縫隙等都相互平行,以確保其雷達反射波的能量能集中在有限個若干峰值上,減少了雷達反射波沿原路反射的可能性。同時,機體采用了先進的吸波材料和涂料,能夠較好地吸收厘米級雷達波。據悉,F-22迎頭RCS僅為0.01㎡,隱身性能極為優秀,不過其側向、后向、上向以及下向的隱身性能較差,并不能做到全向隱身。
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殲-20戰機采用棱形機頭且機體橫截面基本保持棱形,機頭段上下部分之間具有明顯的折線,發動機進氣道側壁具有明顯的傾斜,能夠向各個方向散射雷達波。此外,與F-22戰機一樣,殲-20戰機采用了翼身融合和垂直尾翼外傾設計,機身和機翼平滑過渡,主要機體部件上相互平行,能將雷達反射波集中到幾個窄波束以內,使飛機在其他方向上的散射截面積盡可能地做到最小。與F-22戰機加特萊進氣道不同的是,殲-20戰機采用了DSI進氣道,進氣道與機體融為一體,并沒有傳統的隔板,前向隱身性能更為優異。同時,采用了新型的吸波涂層,減少了雷達波的反射,這種隱身涂層并沒有F-22戰機上的那么嬌貴,效果更為優異。
從前向隱身的角度出發,殲-20的上反鴨翼廣受詬病,但是在快速接近過程中,鴨翼幾乎是靜止不動的,對隱身效果影響很小。另外,F-22研發時間較早,進氣道并沒有采用隱身設計,進氣道與機身之間的空隙會是一個很大的雷達波反射源。綜合來看,殲-20戰機與F-22戰機的前向隱身性能基本相當。
另外再來看機動能力。
戰機的飛行性能主要取決于四個參數:升力系數、阻力系數、翼載荷和推重比。其中升力系數和推重比是越大越好,而阻力系數和翼載荷則是越小越好。
殲-20采用了基于渦流控制技術的升力體機構,其機身、鴨翼、邊條、機翼、后機身邊條、外傾雙腹鰭和外傾全動雙垂尾均采用了一體化非常規氣動布局。殲-20戰機的受控渦流至少包含了機頭鰭角渦流、進氣道鰭角渦流、鴨翼渦流、邊條渦流和機翼前緣渦襟翼渦流等,升力系數約為2.1,是目前世界上升力系數最高的戰機。
殲-20全動垂尾顯得格外科幻 F-22采用了固定雙垂尾常規氣動布局,整體的升力系數只有1.7,遠低于我國的殲-20戰機。在我國發動機整體水平不如美國的前提下,我國科研人員在殲-20戰機的氣動布局上下足了功夫。 需要指出的是,殲-20戰機從嚴格意義上來講是一種三面翼飛機,兼顧了常規布局與鴨翼布局的優勢,使得大迎角攻擊能力極為優秀,完全可以碾壓常規布局的戰機。
F-22戰機的超常規機動需要二維矢量發動機的配合才能完成,而殲-20戰機可以不依賴矢量發動機就可以做失速動作,超常規機動能力與F-22相當。
根據飛機氣動布局設計原理,當飛機處于同等設計水平時,鴨翼布局飛機的阻力系數比常規布局飛機小10%左右。同時,殲-20戰機相比F-22戰機更加修長,能有效地降低阻力。所以,綜合來看,殲-20戰機的阻力系數要明顯小于F-22戰機。
根據公開的資料F-22戰機的機翼面積為78㎡,空重19噸,滿油量10噸,取半油5噸,假如內置彈艙滿載(6枚中AIM-120中距彈、2枚AIM-9X格斗彈,合計彈重1.14噸),此時F-22戰機的起飛重量為25.14噸,通過計算可得F-22翼載荷為322千克/平方米。
雖然殲-20戰機整體的體積大于F-22戰機,但是殲-20誕生時間較晚,機體采用了大量的復合材料,且采用了鍛造工藝技術,一些關鍵的部件采用了3D打印技術,整機空重要比F-22輕不少。據悉,殲-20戰機的空重僅為17噸左右,取半油5噸,內置彈艙滿彈(6枚PL-15空空導彈,2枚PL-10格斗彈,合計彈重1.4噸),此時殲-20戰機的起飛重量為23.4噸。而殲-20戰機的機翼面積為70平米,通過計算可得機翼載荷為299千克/平方米。綜合來看,殲-20戰機的翼載荷要比F-22小不少。
推重比是衡量一款戰機機動性能的重要指標,推重比越大,機動性能越好。計算飛機推重比一般按照標準空戰重量和最大加力推力來計算。
首先來看F-22戰機,該戰機采用了兩臺F-119-PW-100發動機,單臺最大推力為15.9噸。前面我們計算翼載荷的時候提到了F-22戰機的標準空戰重量為25.14噸,此時F-22戰機的推重比約為1.26。
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F-119-PW-100發動機
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超強的發動機,讓F-22戰機擁有超強的機動能力
再來看殲-20,目前最新批次的殲-20已裝備渦扇-15發動機,單臺最大推力約為18噸。前面提到殲-20戰機的標準空戰重量為23.4噸,計算可得殲-20戰機標準空戰狀態下下的推重比約為1.53,遠超F-22戰機的1.26。
因此殲-20的機動能力比F-22戰機更優秀。
最后再看雷達性能。
F-22戰機搭載了一臺AN/AGP-77型有源相控陣雷達,該雷達在上世紀90年代開始研制,最終于2005年裝備在了F-22戰機之上。該型雷達采用了第二代的砷化鎵半導體二極管,擁有1956個 T/R組件,單個組件功率為10w,整個雷達最大功率為20kw,雷達整體功率是普通多普勒機械掃描雷達的十幾倍。
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據悉,AN/AGP-77型雷達對1㎡的空中目標的探測距離可達200公里,對5㎡的空中目標探測距離為296千米,能同時跟蹤十幾個空中目標,并對其中的6個目標進行打擊。 已知機載雷達對RCS 1 ㎡目標作用距離為R1,則雷達對RCS值為σ的目標作用距離Rr的計算公式為: 雷達探測距離計算公式 按照雷達探測距離的換算公式,F-22雷達對殲-20的前向探測距離約為75公里。
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看完了F-22戰機的機載雷達性能,我們再來看一下殲-20的機載雷達。雖然不知道殲20戰機雷達的具體型號,但是我們依然可以從公開的資料推測出其大致的性能。殲-20戰機采用了第三代的氮化鎵芯片的數字陣列相控陣雷達,整體性能較APG-77雷達領先一代。氮化鎵相較于砷化鎵,在發射功率、穩定性以及抗干擾性上具有較大優勢,殲-20戰機的機頭尺寸明顯大于F-22戰機,可以裝載直徑更大的雷達,搭載的T/R組件的數量也較多。
據悉,殲-20機載雷達的組件數量超過了2200個,單個功率20w,整個雷達的最大功率為44kw,是世界上組件最多,功率最大的機載雷達。在探測距離上,殲-20雷達探測距離至少要比APG-77雷達遠30%,對1㎡的空中目標探測距離可達260公里,對B-52這樣的空中目標探測距離可達400公里。 通過雷達探測距離的換算公式可以得出,殲-20戰機機載雷達對F-22戰機的前向探測距離為82公里。
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需要指出的是,殲-20戰機機載雷達采用了三面陣列布局,一面前向探測雷達,兩面側向探測雷達,可以覆蓋機身300的探測范圍,雷達盲區比F-22戰機小很多。F-22戰機僅搭載了一面前向探測雷達,僅能對機頭前方的120度范圍內的目標進行探測,雷達盲區很大。
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除了機載雷達之外,殲-20戰機還裝備了F-22所沒有的輔助探測設備,擁有強大的戰場態勢感知能力。殲-20配備有光電跟蹤瞄準系統(EOTS),集成了紅外/光學/激光照射模式,在火控雷達不開機的情況下,利用該系統能追蹤130公里以外非隱身戰機紅外信號,對F-22這樣的隱身戰機的前向紅外信號探測距離也能達到38~60公里(隨著F-22速度的提升,其紅外信號特征逐步增加,被紅外成像設備探測距離也相應提高),而對于后向的F-22戰機(F-22戰機發動機尾噴口溫度過高,紅外信號特征明顯)的探測距離可超過100公里,與普通三代機沒有多大差別。 殲-20戰機機頭下方的凸起就是EOTS系統 除此之外,殲-20還配備了光電分布式孔徑系統(EODAS),能為飛行員提供以戰機為中心的360°無死角的球形全景監視,可以透視機體觀測四周情況,該系統可以配合頭盔式顯示系統,提升近戰能力。
殲-20機身上的光電分布式孔徑系統 在殲-20雷達首先發現F-22戰機之后,就可以打開主彈倉,發射一波霹靂-15遠程空空導彈。據悉,霹靂-15空空導彈采用了雙脈沖壓固體火箭發動機,可以實現兩次空中點火,最大射程超過了200公里。與傳統的空空導彈相比,霹靂-15空空導彈的飛行末端的動能較大,飛行速度更快,具有更大的不可逃逸區。
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