殲20上艦優(yōu)點多

鴨翼有利于航母上低速起降

上艦優(yōu)點

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發(fā)布者：Delete帆

發(fā)布時間：2015-12-27

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殲
20上艦優(yōu)點多
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殲-20 重量太大，體型太大，航母上可攜載數(shù)量少，不像中型飛機J-15可以大量攜帶，而且還是鴨翼飛機，不適合做艦載機，這些理由成立嗎？

艦載戰(zhàn)斗機，顧名思義，就是搭載在艦艇上使用的戰(zhàn)斗機，而艦艇環(huán)境相對于陸地機場的巨大區(qū)別，也形成了艦載戰(zhàn)斗機和陸基空軍戰(zhàn)斗機的區(qū)別。美國海軍航空母艦使用的艦載機，在隸屬 JSF 聯(lián)合打擊戰(zhàn)斗機計劃下的F-35C 之前，都是由海軍自行提出需求并組織研制生產(chǎn)，但是只有美國才擁有大量航空母艦以及其配套的艦載機部隊，其部隊規(guī)模才能滿足一個型號研制的最低采購需求。蘇聯(lián)/ 俄羅斯僅有一艘“庫茲涅佐夫”號，而法國也只有一艘“戴高樂”號，需求只有幾十架，因此其大中型航母使用的艦載戰(zhàn)斗機都是基于岸基戰(zhàn)斗機進行航母適應(yīng)性改進而成，蘇-33 就來自于著名的蘇-27 家族，“米格”-29K 更是“米格”-29 的一個典型改型，而達索“陣風”在同名岸基戰(zhàn)斗機基礎(chǔ)上，甚至連折疊機翼都沒有采用，以降低研制難度和節(jié)約成本。航空母艦上空間狹窄，是一切艦載機設(shè)計的基本前提。正常情況下，飛機是在1000 米左右的跑道上完成起飛和著陸，而在航空母艦上需要在100米內(nèi)完成起飛，200 米左右的操作空間內(nèi)完成著艦作業(yè)，停機空間也極為狹小，因此在艦載機上一般都要針對航空母艦使用進行專門的設(shè)計和優(yōu)化。
艦載機的要求

首先是提高起降性能，航空母艦的起飛方式與陸地機場完全不同，起飛使用彈射或者滑躍方式，需要在100米左右的距離起飛，而著艦方式更是存在著巨大的反差，陸地著艦是自然減速降落，而在航母母艦上則必須保持隨時可以復飛拉起的狀態(tài)，同時降低速度保持可控狀態(tài)依靠攔阻索強行將飛機拉停。因為航空母艦上的起降空間小，因此對于飛機的低速性能要求極高，需要飛機有較低的起飛速度和較低的可控速度，以便于飛行員著艦操控，以及降低起飛著艦狀態(tài)的動能/ 動量，降低攔阻索和彈射器的負擔。比如說F-14A 戰(zhàn)斗機在重量70700 磅（32 噸）的情況下，關(guān)閉發(fā)動機的失速速度為127 海里/ 小時，在57646 磅（26 噸）重量下則為115 海里/ 小時。對比來說，F(xiàn)-15C 戰(zhàn)斗機在68000 磅（30 噸）重量下達到了162海里/ 小時。巨大的差異反映的就是低速性能的巨大差距，如果使用同樣的彈射器，F(xiàn)-15 的起飛重量會比同狀態(tài)的F-14 低30% 左右，對戰(zhàn)斗力的影響極為巨大。因此各國在艦載機上都使用了大量的增升手段，除了像F-14 這樣采用可變后掠翼提高低速性能的，常規(guī)的做法是采用大型的后緣襟翼，并且提高襟翼的向下打開角度以提高飛機的升力系數(shù)來滿足低速性能的需求。
提高起降性能

近20 年來，還有一種方案增升效果較好，即在飛機前部增加一對前翼，蘇-33/ 殲-15 家族就是采取了這個方式，一舉降低了著艦速度約15 海里/ 小時。飛機是一種依靠升力起飛的飛機，主翼的功能就是為了產(chǎn)生升力，但是為了保證足夠的靜穩(wěn)定度，飛機的升力中心一般比較靠后，因此在很多時候即使產(chǎn)生的升力滿足了起飛需求，由于杠桿力矩會產(chǎn)生一個抬尾同時低頭的力矩，使得前起落架無法離地，因此常規(guī)布局飛機起飛時候必須要讓平尾有一定的下偏，產(chǎn)生負升力以壓低尾部抬高機頭部分，實際上飛機產(chǎn)生的升力就是主翼產(chǎn)生的正升力和平尾的負升力的差值，小于主翼產(chǎn)生的升力，更是遠小于主翼和平尾面積相加所能產(chǎn)生的升力。在著陸狀態(tài)也是如此，著陸/ 著艦需要保證主起落架先于前起落架著地，需要保持一個抬頭狀態(tài)，也需要平尾產(chǎn)生負升力來保證這個抬頭力矩。增加前翼后，直接在機頭部分產(chǎn)生了升力，自然的形成了一個抬頭力矩，這樣對于平尾的下偏需求降低，從而減少了平尾的負升力，提高了整體的升力系數(shù)。當然，在原有的常規(guī)布局飛機基礎(chǔ)上增加前翼，會造成阻力增大和氣動干擾問題，影響了飛機的飛行性能，蘇-33/ 殲-15增加前翼后，航程由蘇-27 的3900 千米降低到了3000 千米，爬升率降低了15%，付出了相當巨大的性能代價。

如果是鴨式布局戰(zhàn)斗機的話，這方面的問題就小了很多，鴨式戰(zhàn)斗機天生靜不穩(wěn)定，本身就具有較強的抬頭傾向，同時鴨式戰(zhàn)斗機沒有平尾也就不存在平尾的負升力問題，也就是其所有的升力面在起飛/ 著陸過程中都處于正升力狀態(tài)，以最高效率利用了所有氣動能力?！瓣囷L”戰(zhàn)斗機在24.5噸的滿載狀態(tài)下，起飛速度也可以控制在153 海里/ 小時的水平，比同重量級別的F/A-18“大黃蜂”在22.7 噸狀態(tài)下165 海里/ 小時左右的起飛速度要低于12 海里/ 小時左右。當然，提高起降性能最根本的一點還是在于有效的機翼面積，機翼面積太小的飛機，即使采用大量的增升手段也難以滿足起降條件要求，美國JSF 聯(lián)合打擊戰(zhàn)斗機計劃中的空軍型F-35A 機翼面積為42.7 平方米，而艦載版的F-35C則加大到了62.1 平方米，增大了45.5%。

其次是加強機身結(jié)構(gòu)，彈射起飛和攔阻著艦都會對飛機產(chǎn)生一個強烈的縱向過載，尤其是攔阻對于飛機是個巨大的考驗，攔阻著艦時的瞬時過載最高可能接近7G，飛機本身的飛行性能需要的是提高橫向扛過載能力，對于縱向過載能力要求很低。因此將飛機加強到可以承受彈射和攔阻的需求，其帶來的重量增長基本上等于是廢重，對于飛機設(shè)計帶來很大的麻煩。對于飛機的結(jié)構(gòu)壽命來說也是巨大的考驗，F(xiàn)/A-18 戰(zhàn)斗機飛行2000 個起落左右的時候，其機身結(jié)構(gòu)和起落架就開始廣泛出現(xiàn)裂紋，不適合繼續(xù)服役。
加強機身結(jié)構(gòu)

最后一點是飛機的停機性能改進，航空母艦上的停機區(qū)面積極小，即使是世界上最大型的“尼米茲”級核動力航空母艦，其機庫長寬也只有308米×32.9 米，如果是正常的空軍用戰(zhàn)斗機只能停放十幾架。因此必須要將飛機的機翼甚至是平尾進行折疊，以盡可能的減少停機占用的面積。比如F/-18 戰(zhàn)斗機翼展11.43 米，折疊后寬度只有8.38米。當然折疊設(shè)計也有很多需要考慮的地方，為了甲板操作方便，需要保證所有重掛載掛點都在固定的機翼部分，以便與工作人員掛載武器，比如F/A-18 系列只有一對“響尾蛇”導彈掛載在折疊起來的翼尖部分，其余掛點全部在固定部分，可以直接掛載，而蘇-33/殲-15 的掛載設(shè)計就存在巨大問題，其承重能力兩噸的主要掛點就在折疊部分，需要將機翼放下才能掛載，而且掛載對地打擊武器進入待命狀態(tài)后無法再進行折疊，占用停機空間較大。
停機性能的改進

以上三項主要需求，使得艦載機設(shè)計需要作出大量的妥協(xié)，尤其是在重量上，蘇-33 比蘇-27 空重增加了1700 千克，增幅約10%；F/A-18 則為了上艦改裝增加了1400 千克左右的空重，增幅約18%；而機翼面積大幅度增加的F-35C 則創(chuàng)造了一個驚人的空重增幅，從F-35A 的29300 磅 (13300千克) 增加到了34800 磅 (15800 千克)，增幅達到了2500 千克，增幅達到18%。當然，重量的增幅也與飛機布局息息相關(guān)，采用前翼方案的設(shè)計，增升幅度相對較小，采用常規(guī)布局的，增幅較大，主要是因為前翼帶來的升力增益較大。

艦載機的分代
海軍艦載飛機包括了戰(zhàn)斗機、攻擊機、預警機和反潛機這主要的四個大類，隨著多用途戰(zhàn)斗機的發(fā)展，艦載攻擊機目前已經(jīng)基本并入了艦載多用途戰(zhàn)斗機的發(fā)展脈絡(luò)之中，而艦載反潛機則基本已經(jīng)退出了現(xiàn)役，預警機則基于成熟平臺，對飛行性能要求不高，美國E-2 預警機系列從1964 年服役至今已經(jīng)近五十年，也還不需要更換新的平臺。因此，當前對于艦載飛機發(fā)展的焦點，都集中在了艦載戰(zhàn)斗機上。從20 世紀50 年代以來，艦載超音速戰(zhàn)斗機已經(jīng)發(fā)展了四代，而走完這完整的四代歷程，每一代都有飛機服役的只有美國海軍一家，甚至可以說四代艦載機中其他國家目前都只有區(qū)區(qū)一代，美國之外的國家沒有第一代、第二代和第四代超音速艦載戰(zhàn)斗機，僅有三種第三代超音速艦載戰(zhàn)斗機。

艦載戰(zhàn)斗機主要分為攔阻著艦的常規(guī)型艦載機和垂直起降艦載機，一般的大中型航空母艦使用的都是攔阻著艦的常規(guī)型艦載機，垂直起降型大部分都是攻擊機，只有“雅克”-141和F-35B 屬于超音速戰(zhàn)斗機范疇。20世紀50 年代的F8U“十字軍戰(zhàn)士”為第一代，第二代則是著名的F-4“鬼怪”，這兩代戰(zhàn)斗機擔綱了越南戰(zhàn)爭的海軍制空主力，同時還大量參加對地打擊任務(wù)。大名鼎鼎的F-14 屬于第三代艦載戰(zhàn)斗機的開山之作，而第三代艦載機也是世界艦載機研制爆發(fā)的一代，蘇聯(lián)擁有了自己的航空母艦“庫茲涅佐夫”號必然需要發(fā)展自己的戰(zhàn)斗機，而法國在進口F8U 戰(zhàn)斗機退役后也需要新的戰(zhàn)斗機接班，因此美國有F/A-18“大黃蜂”和F/A-18E/F“超級大黃蜂”，蘇聯(lián)也研制了世界上除美國之外的第一批的超音速艦載戰(zhàn)斗機蘇-33“海側(cè)衛(wèi)”和MIG-29K“海支點”以及垂直起降的“雅克”-141，法國也研制了達索“陣風”-M戰(zhàn)斗機。我國的殲-15 戰(zhàn)斗機是基于蘇聯(lián)蘇-33 艦載戰(zhàn)斗機的仿制型號，在其基礎(chǔ)上對航電設(shè)備進行了升級，也可以使用各種國產(chǎn)航空武器。而第四代超音速艦載戰(zhàn)斗機，目前只有F-35C 和F-35B 兩種，F(xiàn)-35C是采用彈射起飛- 攔阻著艦的常規(guī)艦載機，F(xiàn)-35B 則是用于海軍陸戰(zhàn)隊兩棲攻擊艦的短距起飛- 垂直著艦型艦載機。中、美、俄、日四代機機型或方案的尺寸對比。從中可看出，殲-20 個頭最大。

四代戰(zhàn)斗機的革命
嚴格意義上的四代戰(zhàn)斗機，是指擁有超音速巡航能力、超機動性、隱身性和超級戰(zhàn)場信息能力的先進戰(zhàn)斗機，當然這個標準非常的高，目前只有F-22 可以實現(xiàn)，我國的殲-20 由于試飛階段的發(fā)動機限制還無法實現(xiàn)超音速巡航能力，F(xiàn)-35 則缺乏超音速巡航能力和超機動性，殲-31與F-35類似，也缺乏這樣的高性能飛行能力。在四代艦載機方面，目前只有F-35C 一根獨苗，不過在之前美國海軍也有兩個自己的四代艦載機方案，分別是NATF 和A/X。這兩個方案都采用了可變后掠翼設(shè)計，外界曾廣泛認為是可變后掠翼版本的F-22。但是實際上這兩個方案與F-22 都存在著巨大的差異，與依靠巨大推力滿足高速需求的F-22 相比，這兩個方案都是依靠可變后掠翼來滿足高速飛行和長時間巡邏的需求，同時采用兩臺推重比達到15，推力只要求達120 千牛的PW7000 發(fā)動機，實現(xiàn)了一定的超巡能力。兩臺發(fā)動機的較小重量也可以滿足重量限制，同時較小推力較大涵道比帶來的低油耗優(yōu)勢使得其配合變后掠翼可以滿足遠航程以及長時間巡邏的需求。同時還沒有F-22 機身兩側(cè)的格斗彈艙，節(jié)約了大量的重量。

設(shè)計上這兩款飛機都實現(xiàn)了接近F-22 的作戰(zhàn)能力。但是由于無法解決可變后掠翼的隱身問題，以及更為重要的經(jīng)費問題（美國海軍的艦載機采購預算即使不考慮貨幣貶值問題，也遠低于20世紀80 年代），這兩個項目先后被腰斬，海軍只得接受國會要求，選擇了JSF 聯(lián)合打擊戰(zhàn)斗機計劃。四代戰(zhàn)斗機最重要的優(yōu)勢，就是在于其隱身能力，隱身能力可以使得對方的防空能力極度下降，從而帶來整個海空戰(zhàn)役態(tài)勢的巨大變化，因此發(fā)展第四代艦載戰(zhàn)斗機，也成為了奪取制海權(quán)的必然選擇。美國海軍先進戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)斗機（NATF）的變后掠翼方案，本打算用來替換F-14“雄貓”艦載機，后來中止。

實際上用數(shù)量減少的重型飛機替換數(shù)量龐大的輕型飛機，是長期以來航空母艦艦載機部隊發(fā)展的潮流，航空母艦甲板面積狹小，出動能力低，飛機著艦作業(yè)更是需要擠占大量的甲板空間和人力資源，因此必須要每一架次出動的飛機發(fā)揮最大的效力，而不是靠大量飛機來淹沒天空。一架30 噸級重型飛機起飛消耗的資源和一架10 噸級小型飛機尺寸差異不超過50%，而戰(zhàn)斗力差距可能超過1000%，盡可能地使用高性能飛機，是提高航母作戰(zhàn)效能的關(guān)鍵。當前和未來美國的主力艦載機F/A-18E/F和F-35C，空重分別達到了14.4 噸和15.8 噸，都屬于絕對意義上的重型戰(zhàn)斗機，規(guī)劃中的下一代艦載戰(zhàn)斗機，其噸位更是巨大。

認為殲-20 重量太大和認為鴨翼飛機不適合做艦載機基本上是同一個系列的觀點，實際上這個觀點本身就把重量視作是艦載機使用的唯一因素，本末倒置嚴重。飛機的起降對航空母艦的限制主要是重量和速度兩個條件共同作用的結(jié)果，速度比重量更為重要，F(xiàn)-14A 戰(zhàn)斗機70700 磅（32 噸）狀態(tài)起飛速度130 海里/ 小時左右，而F/A-18E/F 戰(zhàn)斗機在65600 磅（29.8）噸狀態(tài)起飛速度165 海里/ 小時，看起來F/A-18E/F 重量更小，但是實際上其動能為140MJ，遠高于F-14A 需要的92MJ，C13-1 彈射器1000PSI 壓力狀態(tài)下可以將70000 磅的物體加速到137 海里/ 小時，也就是說F-14A在C13-1彈射器上甚至可以不用借助甲板風就可以重載起飛，但是C13-1只能將32000 磅的物體加速到165 海里/ 小時，也就是說F/A-18E/F 不具備無風狀態(tài)起飛的能力，而65000 磅的物體，C13-1 只能加速到146 海里/ 小時，也就是說F/A-18E/F 必須借助20海里/ 小時的甲板風才能起飛。這實際上就是因為飛機的增升能力差異而引起的性能差距，較小的飛機在確保了足夠的設(shè)備裝載后缺乏多余的重量來安裝大型機翼，必然引起起降速度提升，反而更不容易在航空母艦上使用。

殲-20 這樣的鴨翼飛機，由于采用了放寬靜不安定度的設(shè)計，以及鴨翼帶來的抬頭力矩，其起降性能較之常規(guī)布局，只會更加優(yōu)秀。20 世紀70 年代瑞典薩博公司研制的JA-37 戰(zhàn)斗機，采用帶后緣襟翼的固定鴨翼，在保證靜穩(wěn)定度的情況下，就輕松的實現(xiàn)了高速公路400米距離起飛能力，法國“陣風”M 戰(zhàn)斗機也擁有同級戰(zhàn)斗機中最優(yōu)秀的起降性能，具有高推重比、放寬靜穩(wěn)定度的情況下，殲-20 的起降性能必然比蘇-33/ 殲-15 更加優(yōu)秀，甚至可能接近F-14 的級別，在這樣的情況下，與其他飛機的重量差距根本就可以說是不值一提的一件事。而且殲-20 作為鴨翼飛機，上艦改造帶來的重量增幅遠比其他飛機小，相對于蘇-33/殲-15 需要額外增加一對前翼的重量，殲-20 只需要對結(jié)構(gòu)進行加強，加裝折疊系統(tǒng)就可以滿足需求，重量增幅很可能控制在8% 以內(nèi)，重量大致上與蘇-33/ 殲-15 相仿，并不存在太重難以操作的問題。

而殲-31 被認為是重量小，起降容易的中型艦載機，實際上這也是一種邏輯上的誤區(qū)，殲-31 的機翼面積較小，如果要作為艦載機使用則必須要換用大型機翼，如F-35A 到F-35C這樣的巨變是必然的，這樣的情況下，其作為常規(guī)布局飛機，較大的重量增幅使得其相對于殲-20 的重量優(yōu)勢明顯縮小，起降性能劣勢進一步放大，本身飛行性能和作戰(zhàn)能力的劣勢在重量暴漲后更加明顯。本身采用兩臺RD-93 發(fā)動機就使得該型機的能量特性極差，在上艦改造完成后，其爬升- 加速性能將可能更加急劇惡化，難以滿足較低限度作戰(zhàn)能力要求。當然，根據(jù)某些說法，殲-31 僅僅是一款驗證機，而沈陽飛機設(shè)計研究所的四代艦載機方案是在其基礎(chǔ)上放大到殲-20 的級別，進度極快，可以壓倒已經(jīng)廣泛試飛的殲-20 衍生出艦載機的方案。以中國海軍航空兵較小的裝備規(guī)模，自行研制和裝備一款基于先進技術(shù)的正式版四代戰(zhàn)斗機，其巨大的成本壓力恐怕不是中國海軍可以承擔的。

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殲-20 作為一款大型戰(zhàn)斗機，本身具有優(yōu)秀的飛行性能，是當前最適合使用的大型艦載機平臺，在更換我國自行研制的渦扇-15 大推力渦輪風扇發(fā)動機后，其可以成為世界上第二種具有完整的4S 特性的第四代戰(zhàn)斗機，其基礎(chǔ)上衍生的艦載戰(zhàn)斗機對于F-35C 和F-35B 有巨大的性能優(yōu)勢，在相對較小的投入基礎(chǔ)上，很可能成為打破美國對于海上制空權(quán)壟斷的重劍。

殲20上艦優(yōu)點多

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