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歼-20隐身和发动机性能被质疑?事实胜于雄辩

2024-07-17军情

最近,美国【国家利益】网站发布了一篇关注中国军事能力的评论文章【China's J-20 Fighter: A Nightmare for the U.S. Air Force?】,主张中国歼-20战斗机在隐身和发动机性能上存在显著缺陷,难以与美军的F-22和F-35战机竞争。

美国媒体指出,作为第五代隐身战斗机的歼-20标志着中国空军力量的重要提升,使中国空军成为现代空战的有力竞争者。自2017年歼-20正式服役以来,由于中国在先进战斗机开发上的长期不足以及高度保密的性能,西方普遍对歼-20持怀疑态度。尽管歼-20的最大飞行速度超过了F-35的1.6马赫,但其面临的问题包括较大的雷达散射面和涡扇-15发动机的问题,表明歼-20有其薄弱之处。

美国媒体报道称,与美国的隐身战机相比,歼-20的雷达散射面积较大,使其更容易被侦测。同时,配合歼-20的涡扇-15发动机也面临重大开发问题,实际上美军F-35所配备的F-135发动机至少领先涡扇-15十年。2015年,中国在先进发动机制造过程中发生的爆炸事件显示出了质量控制的问题,这些问题影响到了发动机单晶体涡轮叶片的耐高温和复杂操作能力。

在航空电子设备方面,尽管歼-20配备了1475型有源相控阵雷达,但该雷达系统的稳定性仍然存在疑问。尽管如此,美国军方仍认为歼-20的超视距空战能力极为出色,能在很远的距离上对敌机发射导弹,无需进行近距离格斗。

从美国媒体的报导来看,西方分析人士普遍认为歼-20在技术上低于美国的隐身战机,这主要源于对歼-20的固有偏见。实际上,虽然歼-20的远距耦合和反鸭翼设计确实影响了其整体隐身性能,且涡扇-15发动机尚未大规模服役,这些事实为西方的想象提供了依据。然而,歼-20的隐身性能和发动机性能真的有明显的缺陷吗?让我们进一步分析。

在隐身设计方面,歼-20与美国F-22战机采用了相似的设计理念,包括翼身融合和垂尾外倾,以及机身和机翼的平滑过渡,主要的机体线条相互平行,机身雷达反射波主要集中在少数几个高峰。歼-20还采用了无负面隔层进气道(DSI进气道),这种进气道在减重的同时,大幅降低了进气道的雷达反射面积,而F-22依然使用传统的加加莱特进气道,该进气道和机身之间有隔板隔开,形成较大的缝隙,这会产生较大的雷达反射波,影响隐身性能。利用后发优势,歼-20使用的隐身涂料在性能和耐久性方面比F-22有所优势。

然而,歼-20装备的鸭翼确实会对前向隐身性能造成一定影响,但考虑到在超视距空战中鸭翼的动作不太明显,这意味着鸭翼对整体隐身性能的影响并不大。考虑到歼-20在进气道隐身能力上的优势,可以说中美两款隐身战机在前向隐身能力上相差无几。从侧向隐身能力来看,尽管歼-20的机身更长,雷达散射面积更大,但F-22的V型垂尾面积更大,这意味着歼-20和F-22在侧向隐身能力上都存在弱点,难以说哪一款战机具有绝对优势。

如果说F-22的前向RCS(雷达截面积)为0.01㎡,那么歼-20的前向RCS也肯定在0.01~0.1㎡之间,差距并不大。

我们知道,F-22装备了AN/AGP-77型有源相控阵雷达,这款雷达使用砷化镓半导体二极管,拥有1956个T/R组件,其中单个组件的发射功率为10w,整个雷达的最大发射功率为20kw,对于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公里,能同时跟踪多个空中目标,并对其中6个目标进行打击。通过雷达探测距离公式,我们可以大致计算出F-22对歼-20的探测距离范围。

已知雷达对RCS为1㎡目标的作用距离为R1,那么雷达对RCS值为σ的目标的作用距离Rr的计算公式为:\[ Rr = R1 \times (\sigma/1)^{1/4} \]

根据这个公式,如果歼-20的前向隐身性能在0.01~0.1㎡之间,F-22对歼-20的迎头探测距离区间为63~112公里。

根据公开信息,歼-20战机配备了第三代氮化镓制数字阵列相控阵雷达,整体性能领先于AN/APG-77雷达一代。这是因为氮化镓材料在发射功率、稳定性和抗干扰性方面比砷化镓更具优势。此外,歼-20的机头尺寸比F-22更大,搭载的雷达口径也更大。据业内估计,歼-20的机载雷达T/R组件可能超过2200个,单个组件发射功率高达20w,总发射功率为44kw。探测距离上,歼-20雷达比AN/APG-77雷达远30%,对1㎡目标的探测距离可达260公里,对大型目标的探测距离可达400公里。

根据计算公式,歼-20对F-22战机的前向探测距离约为82公里,这意味着歼-20有很大概率先发现F-22。

需要指出的是,除了机载雷达,歼-20还配备了F-22所没有的光电跟踪瞄准系统(EOTS),该系统集成了红外、光学和激光照射模式。即便在雷达静默状态下,歼-20也能依靠该系统追踪38~60公里外的F-22战机(随着F-22速度提升,其红外信号特征增加,被EOTS探测距离也会提高)。

综上所述,美媒关于歼-20隐身能力存在明显缺陷的说法站不住脚。基于后发优势,歼-20的前向隐身能力可以追平F-22。然而,对于隐身战机的对抗,十几公里的探测差距并不能决定胜负,主要还是看双方飞行员的战斗素质和空空导弹性能。

在空空导弹性能方面,歼-20配备的霹雳-15导弹具有双脉冲发动机,能够多次点火。相比AIM-120D导弹,霹雳-15具有更远的射程、更大的末端攻击速度和更广的不可逃逸区。一般情况下,在80公里的迎头攻击中,F-22难以摆脱霹雳-15的追踪,因此歼-20在超视距空战中具有更大优势。

至于美媒提到的涡扇-15发动机,已不再是歼-20的短板。去年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上,中国航发北京航空材料研究院项目负责人发布了涡扇-15发动机的状态。目前这款发动机已经批量交付,材料已固化,表明涡扇-15实现了量产,没有重大缺陷。

据可靠性能数据,涡扇-15的最大推力为18.5吨,采用了先进的双余度全权限数字电子控制系统和三元矢量尾喷管,整体性能优于F-22装备的F-119发动机。虽然涡扇-15在推力数据上与F-35装备的F-135发动机有一定差距,但F-135是以牺牲涵道比为代价获得的超强推力,因此不能说F-135比涡扇-15先进得多。值得注意的是,配备F-135的F-35仍不具备超音速巡航能力,而配备涡扇-10C的歼-20已经实现了超音速巡航,这显示出气动布局对战机飞行性能的重要影响。

在装备涡扇-15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,作战半径为2000公里,而F-22的超巡速度仅为1.5马赫,显示出歼-20的飞行性能更为优秀。

综上所述,歼-20在隐身性能和发动机性能方面均处于世界顶尖水平,没有明显缺陷。西方媒体用固有的思维方式审视中国空军的发展,只能说是自欺欺人。