歼20鸭式布局上航母将遇难题 用矢量航发可轻松解决
随着中国海军下一代隐身舰载战斗机选型的进行,歼-20和FC-31谁能上舰的话题也越来越热,引发了军迷热烈争论。
从理论上说,歼-20作为一种双发重型战斗机,在作战性能和载荷/航程等关键指标上全面胜出FC-31,是我国新一代舰载战斗机的不二人选。但歼-20的鸭式布局却为该机的着舰制造了困难。
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如果按照传统思路,歼-20“晋级”航母舰载机需要较大的改动。
这要从舰载战斗机着舰的特点说起,那就是小迎角低速度。
舰载机在着舰进近中一般保持10度左右的迎角,比岸基战斗机的12度降落迎角略小,这是为了让飞行员能看见航母斜角甲板和助降灯,并根据提示保持正确下滑道,准确勾住拦阻索。舰载机的降落速度一般在220公里/小时左右,而岸基战斗机的降落速度一般接近300公里/小时,降落速度越低,着舰安全性和精确性就越高。
所以小迎角和低速度是保证舰载战斗机着舰安全性的关键,但舰载战斗机着舰典型10度小迎角低于鸭翼脱体涡对机翼增升作用的12度迎角最低要求,鸭翼在这种姿态下只能起到配平作用。
舰载型歼-20想象图
所以歼-20要想增加小迎角升力,降低着舰速度,一个解决方案就是增大迎角。这方面的典型例子是“阵风M”舰载战斗机,该机样采用小展弦比鸭式三角翼布局,着舰时在16迎角姿态下才获得了231公里/小时的进近速度。由于着舰迎角过大,“阵风”的机鼻被设计得非常细以避免遮挡斜角甲板和助降灯,导致雷达口径受到了限制。如果歼-20采用“阵风M”的解决方案来加大着舰迎角,那么势必要缩小机鼻解决向下视野问题,同时缩短机尾以避免尾喷管在16度大迎角姿态下触地。这种程度的改动相当于重新设计一遍机身,同时雷达口径的缩小和内油的减少对作战性能负面影响较大,无法令人满意。
第二种解决方案就是通过减小机翼后掠角、增加机翼翼展来加大机翼和鸭翼面积,以此来提高低速升力。例如F-35C为了上舰,翼展从10.7米增加到13.1米,翼面积从42.7平方米增加到62.1平方米。但这种修改方案将使歼-20舰载型大幅偏离原始优化气动设计,可能导致机动性和超音速性能的下降。
有没有两全其美的解决方案呢?有,答案就是歼-20正在测试的矢量喷管。
采用矢量喷管后,F-15也有了良好的短距离起降能力。
矢量推力技术能大幅提高飞机的低速升力。美国曾在上世纪90年代测试了三翼面布局的F-15S/MTD短距起降高机动性验证机,该机在机尾安装了二元矩形矢量喷管,在主翼前方安装了两片F-18战斗机的平尾作为鸭翼,起降时其矢量喷管会下偏产生直接升力,此时鸭翼同时上偏来平衡低头力矩并产生升力。双管齐下之后,F-15S/MTD大度降低了起降速度,抬前轮速度低至67公里/小时,起飞滑跑距离低至315米,降落滑跑距离低至416米。
欧洲战斗机公司在2011年参加印度海军舰载战斗机竞标中提交的“海台风”也采用了类似解决方案。“海台风”保持了“台风”岸基型的气动布局,起落架经过强化,机背加装两个保形油箱,EJ200发动机换装矢量喷管,在着舰时下偏来产生直接升力,鸭翼在配平中也产生一定升力,让低速总升力大幅增加,来满足着舰所需的小迎角和低速度。