近日,长期关注中国军事发展的美国《国家利益》网站刊发了一篇名为《China's J-20 Fighter: A Nightmare for the U.S. Air Force?》的评论文章,这篇文章的核心观点是解放军现役的歼-20战机在隐身性能以及发动机性能方面存在明显缺陷,难以跟美军F-22及F-35战机相抗衡。
美媒指出,歼-20是一款第五代隐身战机,它的出现标志着解放军空军实力有了重大发展,而中国空军也因此成为了一个现代空战中强大的竞争对手。2017年,歼-20正式加入解放军空军战斗序列,不过由于中国长期在现代战机开发领域存在不足以及歼-20性能保密程度极高,这使得西方世界普遍不看好歼-20。虽然歼-20的飞行速度要比最大平飞速度只有1.6马赫的F-35隐身战机更快,但是歼-20面临的挑战包括更大的雷达散射面积以及涡扇-15发动机问题,这表明歼-20存在明显的弱点。
美媒报道称,歼-20雷达散射面积要比美国的隐身战机更大,这使得歼-20更容易被发现。另外,与歼-20配套的涡扇-15发动机也存在一些重大的研发问题,事实上美国F-35战机装备的F-135发动机仍然要比涡扇-15发动机至少领先10年。在2015年,中国在制造先进发动机的过程中出现了爆炸事故,这表明中国军工的质量控制问题影响到了发动机单晶体涡轮叶片,事实上这些叶片无法承受与歼-20相关的超高温以及复杂操控。
在航空电子设备领域,歼-20的纸面数据是非常可怕的,虽然歼-20装备有1475型有源相控阵雷达,但这套雷达系统稳定性依然存在问题。不过美国军方依然认为,歼-20超视距空战能力十分出色,可以在很远的距离上向敌机发射导弹,不需要近距离格斗。
从美媒的报道我们不难看出,在西方分析人士的眼中,歼-20战机始终要比美国隐身战机低一个档次,这其中的主要原因是西方对歼-20固有的看法。从现实情况来看,歼-20装备的远距耦合上反鸭翼确实对整体隐身性能产生了一定的影响,并且涡扇-15发动机的确还没有大规模装机,西方基于这两项事实确实可以展开丰富想象。然而歼-20隐身性能以及发动机性能真的存在明显缺陷吗?下面我们就来详细分析一下。
在隐身设计上,歼-20与美国F-22战机设计思路基本一致,采用了翼身融合和垂尾外倾的设计,机身与机翼平滑过渡,主要的机体线条相互平行,机身雷达反射波主要集中在几个峰值上。另外,歼-20采用了无负面隔层进气道(DSI进气道),这款进气道在减重的同时,也能大幅降低进气道的雷达反射面积,而F-22战机依旧采用了传统的加加莱特进气道,这种进气道与机身之间有隔板隔开,中间有较大缝隙,而这个缝隙会产生较大的雷达反射波,影响隐身性能。凭借着后发优势,歼-20所采用的隐身涂料在性能、耐久性等方面较F-22拥有一定的优势。
然而歼-20装备的鸭翼确实对前向隐身性能产生一定影响,不过考虑到在超视距空战环境下,鸭翼的动作并不明显,这意味着鸭翼对整体隐身性能影响并不大。考虑到歼-20进气道隐身能力较F-22战机具有优势,因此中美隐身战机前向隐身能力大概率相差无几。从侧向隐身能力来看,虽然歼-20体型更为修长,机身雷达散射面积更大,但是F-22战机V型垂尾面积明显更大,这也就意味着歼-20与F-22战机侧向隐身能力都有弱点,并不能说哪一款战机拥有绝对的优势。
美国F-22战斗机保留了附面层隔板
歼-20机头特写,DSI进气道一览无余
因此如果说F-22战机前向RCS为0.01㎡,那么我们的歼-20前向RCS也肯定在0.01~0.1㎡区间之内,不会有很大差距。
我们都知道,F-22战机搭载有一台AN/AGP-77型有源相控阵雷达,这款机载雷达采用了砷化镓半导体二极管,拥有1956个 T/R组件,其中单个组件发射功率为10w,整台雷达最大发射功率为20kw,对RCS为1㎡的空中目标的探测距离约为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。我们可以通过雷达探测距离公式,大致推算出F-22战机对于歼-20的探测距离范围。
已知机载雷达对RCS 为1 ㎡目标的作用距离为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
按照上述雷达探测距离换算公式,如果歼-20前向隐身性能介于0.01~0.1㎡之间,那么F-22对歼-20的迎头探测距离区间为63~112公里。
AN/AGP-77型有源相控阵雷达
下面我们再来看一下,歼-20对于F-22战机的迎头探测距离。
根据公开的信息显示,歼-20战机采用了第三代的氮化镓制数字阵列相控阵雷达,整体性能较AN/APG-77雷达领先一代,这是因为氮化镓材料在发射功率、稳定性以及抗干扰性上较砷化镓拥有明显的优势。另外,歼-20机头尺寸比F-22战机更大,相应的搭载的雷达口径也会更大。根据业内分析人士的估测,歼-20装备的机载雷达T/R组件数量有可能超过了2200个,单个组件的发射功率高达20w,整部雷达最大发射功率为44kw。在探测距离上,歼-20雷达探测距离至少要比AN/APG-77雷达远30%,对1㎡的空中目标探测距离可达260公里,对大型空中目标的探测距离可达400公里。
通过计算公式可以得出,歼-20对于F-22战机前向探测距离约为82公里,这意味着歼-20有相当大的概率可以首先发现F-22战机。
歼-20与F-22战机机头尺寸对比
需要指出的是,除了机载雷达外,歼-20还配备有F-22所不具备的光电跟踪瞄准系统(EOTS),这种系统集成了红外/光学/激光照射模式,即便歼-20在雷达静默的状态下,也能够依靠该系统追踪38~60公里外的F-22战机(随着F-22速度的提升,其红外信号特征逐步增加,被EOST设备探测距离也就会相应提高)。
歼-20战机机头下方的凸起就是EOTS系统
因此综合来看,美媒所说的歼-20战机隐身能力存在明显缺陷是站不脚的。基于后发的优势,我们有理由相信歼-20战机前向隐身能力可以追平F-22战机。不过对于隐身战机对抗而言,双方十几公里的探测差距并不能决定胜负,主要还是要看双方飞行员战斗素质以及空空导弹性能。
从空空导弹性能来看,歼-20装备的霹雳-15空空导弹装备有双脉冲发动机,这款导弹的最大特点是可以在空中多次点火,相较于AIM-120D空空导弹具有更远的射程,更大的末端攻击速度以及更广的不可逃逸区。一般情况下,在80公里的迎头攻击中,F-22战机很难摆脱霹雳-15空空导弹的追踪,因此歼-20在超视距空战中拥有更大的优势。
至于美媒所说的涡扇-15发动机,已经不是歼-20的短板。其实早在去年召开的第三届中国航空投资峰会暨第七届中国航空创新创业大赛全国总决赛中,中国航发北京航空材料研究院项目负责人就发布了涡扇-15发动机状态,目前这款发动机已经是在了批交付,材料已经固化,这意味着涡扇-15已经实现了量产,并不存在重大缺陷。
根据目前比较靠谱的性能数据,涡扇-15发动机最大推力为18.5吨,这款发动机采用了先进的双余度全权限数字电子控制系统以及三元矢量尾喷管,整体性能较F-22装备的F-119发动机有一定优势。虽然在推力数据上,涡扇-15与F-35战机装备的F-135发动机尚有一定差距,但是F-135是以牺牲发动机涵道比为代价得到的超强推力,因此并不能说F-135要比涡扇-15先进得多。要知道配备F-135发动机的F-35依然不具备超音速巡航能力,而目前配备涡扇-10C的歼-20就已经实现了超巡,可见气动布局对战机飞行性能影响很大。
在装备涡扇-15发动机之后,歼-20的超音速巡航速度可达1.83马赫,最大平飞速度为2.5马赫,作战半径2000公里,而F-22超巡速度仅为1.5马赫,可见歼-20完全体的飞行性能要比F-22战机更为优秀。
所以综上所述,歼-20的隐身性能以及发动机性能均处于世界顶尖水平,并不存在明显的缺陷,西方媒体用固有的思维方式去审视中国空军的发展,只能说是掩耳盗脸了。