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殲-20隱身和發動機效能被質疑?事實勝於雄辯

2024-07-17軍情

最近,美國【國家利益】網站釋出了一篇關註中國軍事能力的評論文章【China's J-20 Fighter: A Nightmare for the U.S. Air Force?】,主張中國殲-20戰鬥機在隱身和發動機效能上存在顯著缺陷,難以與美軍的F-22和F-35戰機競爭。

美國媒體指出,作為第五代隱身戰鬥機的殲-20標誌著中國空軍力量的重要提升,使中國空軍成為現代空戰的有力競爭者。自2017年殲-20正式服役以來,由於中國在先進戰鬥機開發上的長期不足以及高度保密的效能,西方普遍對殲-20持懷疑態度。盡管殲-20的最大飛行速度超過了F-35的1.6馬赫,但其面臨的問題包括較大的雷達散射面和渦扇-15發動機的問題,表明殲-20有其薄弱之處。

美國媒體報道稱,與美國的隱身戰機相比,殲-20的雷達散射面積較大,使其更容易被偵測。同時,配合殲-20的渦扇-15發動機也面臨重大開發問題,實際上美軍F-35所配備的F-135發動機至少領先渦扇-15十年。2015年,中國在先進發動機制造過程中發生的爆炸事件顯示出了質素控制的問題,這些問題影響到了發動機單晶體渦輪葉片的耐高溫和復雜操作能力。

在航空電子器材方面,盡管殲-20配備了1475型有源相控陣雷達,但該雷達系統的穩定性仍然存在疑問。盡管如此,美國軍方仍認為殲-20的超視距空戰能力極為出色,能在很遠的距離上對敵機發射導彈,無需進行近距離格鬥。

從美國媒體的報導來看,西方分析人士普遍認為殲-20在技術上低於美國的隱身戰機,這主要源於對殲-20的固有偏見。實際上,雖然殲-20的遠距耦合和反鴨翼設計確實影響了其整體隱身效能,且渦扇-15發動機尚未大規模服役,這些事實為西方的想象提供了依據。然而,殲-20的隱身效能和發動機效能真的有明顯的缺陷嗎?讓我們進一步分析。

在隱身設計方面,殲-20與美國F-22戰機采用了相似的設計理念,包括翼身融合和垂尾外傾,以及機身和機翼的平滑過渡,主要的機體線條相互平行,機身雷達反射波主要集中在少數幾個高峰。殲-20還采用了無負面隔層進氣道(DSI進氣道),這種進氣道在減重的同時,大幅降低了進氣道的雷達反射面積,而F-22依然使用傳統的加加烈進氣道,該進氣道和機身之間有隔板隔開,形成較大的縫隙,這會產生較大的雷達反射波,影響隱身效能。利用後發優勢,殲-20使用的隱身塗料在效能和耐久性方面比F-22有所優勢。

然而,殲-20裝備的鴨翼確實會對前向隱身效能造成一定影響,但考慮到在超視距空戰中鴨翼的動作不太明顯,這意味著鴨翼對整體隱身效能的影響並不大。考慮到殲-20在進氣道隱身能力上的優勢,可以說中美兩款隱身戰機在前向隱身能力上相差無幾。從側向隱身能力來看,盡管殲-20的機身更長,雷達散射面積更大,但F-22的V型垂尾面積更大,這意味著殲-20和F-22在側向隱身能力上都存在弱點,難以說哪一款戰機具有絕對優勢。

如果說F-22的前向RCS(雷達截面積)為0.01㎡,那麽殲-20的前向RCS也肯定在0.01~0.1㎡之間,差距並不大。

我們知道,F-22裝備了AN/AGP-77型有源相控陣雷達,這款雷達使用砷化鎵半導體二極管,擁有1956個T/R元件,其中單個元件的發射功率為10w,整個雷達的最大發射功率為20kw,對於RCS為1㎡的空中目標的探測距離約為200公裏,對5㎡的空中目標探測距離為296公裏,能同時跟蹤多個空中目標,並對其中6個目標進行打擊。透過雷達探測距離公式,我們可以大致計算出F-22對殲-20的探測距離範圍。

已知雷達對RCS為1㎡目標的作用距離為R1,那麽雷達對RCS值為σ的目標的作用距離Rr的計算公式為:\[ Rr = R1 \times (\sigma/1)^{1/4} \]

根據這個公式,如果殲-20的前向隱身效能在0.01~0.1㎡之間,F-22對殲-20的迎頭探測距離區間為63~112公裏。

根據公開資訊,殲-20戰機配備了第三代氮化鎵制數碼陣列相控陣雷達,整體效能領先於AN/APG-77雷達一代。這是因為氮化鎵材料在發射功率、穩定性和抗幹擾性方面比砷化鎵更具優勢。此外,殲-20的機頭尺寸比F-22更大,搭載的雷達口徑也更大。據業內估計,殲-20的機載雷達T/R元件可能超過2200個,單個元件發射功率高達20w,總發射功率為44kw。探測距離上,殲-20雷達比AN/APG-77雷達遠30%,對1㎡目標的探測距離可達260公裏,對大型目標的探測距離可達400公裏。

根據計算公式,殲-20對F-22戰機的前向探測距離約為82公裏,這意味著殲-20有很大概率先發現F-22。

需要指出的是,除了機載雷達,殲-20還配備了F-22所沒有的光電跟蹤瞄準系統(EOTS),該系統整合了紅外、光學和激光照射模式。即便在雷達靜默狀態下,殲-20也能依靠該系統追蹤38~60公裏外的F-22戰機(隨著F-22速度提升,其紅外訊號特征增加,被EOTS探測距離也會提高)。

綜上所述,美媒關於殲-20隱身能力存在明顯缺陷的說法站不住腳。基於後發優勢,殲-20的前向隱身能力可以追平F-22。然而,對於隱身戰機的對抗,十幾公裏的探測差距並不能決定勝負,主要還是看雙方飛行員的戰鬥素質和空空導彈效能。

在空空導彈效能方面,殲-20配備的霹靂-15導彈具有雙脈沖發動機,能夠多次點火。相比AIM-120D導彈,霹靂-15具有更遠的射程、更大的末端攻擊速度和更廣的不可逃逸區。一般情況下,在80公裏的迎頭攻擊中,F-22難以擺脫霹靂-15的追蹤,因此殲-20在超視距空戰中具有更大優勢。

至於美媒提到的渦扇-15發動機,已不再是殲-20的短板。去年第三屆中國航空投資峰會暨第七屆中國航空創新創業大賽全國總決賽上,中國航發北京航空材料研究院專案負責人釋出了渦扇-15發動機的狀態。目前這款發動機已經批次交付,材料已固化,表明渦扇-15實作了量產,沒有重大缺陷。

據可靠效能數據,渦扇-15的最大推力為18.5噸,采用了先進的雙余度全許可權數碼電子控制系統和三元向量尾噴管,整體效能優於F-22裝備的F-119發動機。雖然渦扇-15在推力數據上與F-35裝備的F-135發動機有一定差距,但F-135是以犧牲涵道比為代價獲得的超強推力,因此不能說F-135比渦扇-15先進得多。值得註意的是,配備F-135的F-35仍不具備超音速巡航能力,而配備渦扇-10C的殲-20已經實作了超音速巡航,這顯示出氣動布局對戰機飛行效能的重要影響。

在裝備渦扇-15後,殲-20的超音速巡航速度可達1.83馬赫,最大平飛速度為2.5馬赫,作戰半徑為2000公裏,而F-22的超巡速度僅為1.5馬赫,顯示出殲-20的飛行效能更為優秀。

綜上所述,殲-20在隱身效能和發動機效能方面均處於世界頂尖水平,沒有明顯缺陷。西方媒體用固有的思維方式審視中國空軍的發展,只能說是自欺欺人。