[4] 隱身性能 (中)

- 5. 內置彈艙 -

三代戰機除了機炮,所有彈藥都是外置的。在航展上面對公眾時常常掛滿彈藥,威風凜凜地炫耀武力。但這只是為了宣傳或者極端狀態測試,實戰中很少能在所有掛架上都掛滿重型彈藥,不但速度、航程、機動性等飛行性能會大幅下降,更極大地增強了雷達反射面積,成為黑暗中的探照燈。

話說殲-20 - [4] 隱身性能 (中)


▌F-15、F-18、蘇-35和颱風的滿掛載“秀”

四代機為了實現超音速巡航、超機動和隱身的性能,所有彈藥必須內置於機身彈艙內,也不外掛副油箱,以保證乾淨的氣動外形。只有當己方已經奪取制空權,來自空中和地面的威脅降低到一定水平,或者是轉場飛行時,才會採用外掛彈藥或者副油箱。這就要求四代機擁有大體量,在容納發動機、燃油和各種機械、電子設備的同時,還要像轟炸機一樣開膛破肚配備彈艙。為了避開進氣道、起落架艙等各種內部結構,彈艙也只能見縫插針,分散佈置。另外四代機主要在超音速範圍內作戰,超音速機動中要能順利打開艙門、彈出導彈、點火發射,對彈艙結構、氣動控制律乃至掛架都有特殊要求。

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▌三個彈艙門全部打開通場的F-22

以F-22為例,它的主彈艙位於機體正下方,分成左右格,各有一扇摺疊艙門,對空掛載可分別容納3枚AIM-120中距空空導彈,對地掛載為1枚1000磅GBU-32聯合直接攻擊彈藥或4枚GBU-39/B SDB小直徑炸彈加一枚AIM-120。雷神公司特別開發了“小翼面”的AIM-120C型,縮小了前後彈翼的尺寸,以便在F-22狹小的彈艙中交錯掛載3枚。如果是標準型翼面的AIM-120A/B則只能掛載2枚。

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▌F-22模型,主彈艙一側掛載了三枚AIM-120,另一側則是一枚GBU-32加一枚AIM-120

值得一提的是掛載AIM-120的LAU-142/A垂直彈射掛架,它採用了獨特的摺疊伸展臂,靠液壓動作筒驅動,能夠產生40G的峰值加速度,將AIM-120以每秒9米的速度彈出,確保導彈在超音速狀態下安全通過附面層脫離飛機。這是世界上第一種採用非火藥爆燃方式的彈射掛架,掛彈前不需要地勤安裝脈衝氣體發生藥筒。

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▌LAU-142/A掛架結構圖及實物,左側為伸展(地面裝彈或彈射)狀態,右側為收縮掛彈狀態

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▌F-22發射AIM-120實彈

在F-22機身兩側進氣口後方還各有一個側彈艙,僅能容納一枚AIM-9響尾蛇格鬥導彈。它採用LAU-141/A滑軌掛架,在發射前必須打開彈艙門,滑軌前端升起,將響尾蛇導彈的引導頭伸出暴露於機外氣流中,以便紅外引導頭鎖定目標。

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▌LAU-142/A掛架結構圖及實物

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▌F-22發射AIM-9M實彈

主彈艙中的中距導彈和對地攻角彈藥,因為射程長,時間充裕,且發射時飛機狀態比較穩定,可以先發射再通過數據鏈引導導彈捕捉鎖定目標。而格鬥導彈的發射則存在很大問題,近距格鬥時導彈發射窗口轉瞬即逝,三代機的格鬥導彈就掛在外部滑軌上,一旦火控系統達成射擊條件可以馬上點火發射;而四代機如果這時格鬥導彈還封裝在側彈艙裡,經過開艙門、伸出掛架、導彈引導頭鎖定目標等幾個步驟,很可能會錯失發射時機,特別是如果對手也是具有超音速機動性的四代機時。如果進入格鬥狀態就打開艙門伸出導彈,固然可以節省性命攸關的一兩秒鐘時間,但這期間機體表面的隱身性將遭到破壞,露出自己的軟肋,而且打開艙門兜風就像打開一個巨型減速板,將嚴重影響飛行品質。作為補救,雷神公司開發了AIM-9X Block 2,增加雙向數據鏈,使F-22具備先發射響尾蛇再鎖定的能力,但在高G格鬥中還是很容易造成僅有的兩枚格鬥導彈脫靶。即使先進如F-22,隱身性能和武器發射之間還是不能完全兼顧。

再來看看殲-20的彈艙,總體上和F-22比較接近,也是底部主彈艙加兩個側彈艙。主彈艙也是分為左右兩格,各有一扇摺疊艙門,其尺寸比F-22的主彈艙大,深度也更大,可以掛載重型武器。目前網上流傳的殲-20主彈艙開啟照片都來自2013年拍攝到的2002號,當時彈艙裡只有四個伸縮式掛架,掛載了兩枚中距彈。於是網上發出很多感嘆,說中國導彈體積過大,或者彈艙設計不合理,等等。實際上F-22早期如果掛載AIM-120A/B,也只能掛四枚。2002號只是0批次的驗證機,初期試飛沒必要展示完全設計狀態。如今殲-20已經發展到第3批次的量產型,而媒體再沒拍到過主彈艙空中開啟的照片。以殲-20這種模塊化彈艙設計,再加上三年時間中國空空導彈的發展,裝下六枚導彈綽綽有餘。

根據網上文章披露,中航工業空空導彈研究院已研製成功液壓彈射發射架,“空中飛行試驗中表現出極高的性能指標和可靠性”。

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▌殲-20 2002號機主彈艙內部結構,彈艙底部的前端呈弧形,是進氣道向上彎曲的部分,彈艙中後部的深度比F-22更大,可以掛載重型空對面彈藥

相對於主彈艙,殲-20的側彈艙更具獨創性,以一種腦洞大開的方式完美地解決了困擾F-22的格鬥導彈發射問題。F-22的側彈艙有兩片較窄的艙門上下對開,殲-20的側艙門只有一整片向上打開。最初細心的網友在各種爬牆照中發現殲-20側彈艙蓋下方有三個顏色不同的塊狀物,紛紛猜測它們的用途。後來隨著更多諜照曝光,顯示出這是一種前所未有的旋轉式導軌掛架。

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▌網友製作的旋轉式掛架結構圖和動畫效果

只要進入格鬥狀態,飛行員就可以打開側彈艙門,旋轉機構將導軌掛架外翻推出,然後重新關閉彈艙門。三根支架通過彈艙門下方的三個缺口,支撐住懸掛在機身外的掛架和導彈。這樣飛機可以保持隱身性和機動性不受彈艙影響,導彈引導頭也擁有寬廣的視場可以即時鎖定目標,在滿足射擊條件後立即發射。導彈發射完畢再次打開艙門,將掛架收回,缺口正好被那三塊聯動的端板簡單粗暴地封住。看到這個充滿中國式智慧、純機械式的設計,洛馬的工程師肯定得一拍大腿說,哎媽呀,我們怎麼就沒想到還能這麼幹呢?

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▌殲-20側彈艙的掛架外置模式,掛載著最新的霹靂-10格鬥導彈

再來看看T-50的彈艙,在很長時間內,眾多媒體和網友都在質疑T-50是否擁有側彈倉,因為從俄方公佈的照片裡看不出機身側面有什麼地方能容得下側彈艙。T-50的主彈艙位於兩個發動機短艙中間的隧道里,因為空間狹長,採取的是兩個彈艙前後配置,各掛載兩枚彈藥的形式。以T-50薄薄的後機身厚度,有很多人質疑這個彈艙能有多少深度,強度是否夠。

更大的問題是從來沒有任何照片拍到過T-50打開彈艙進行飛行試驗。一直有傳言蘇霍伊在彈艙開啟方式、超音速彈藥彈射方面遇到很大困難無法解決。

以下兩圖是蘇霍伊官方的宣傳資料,可以清楚地看出T-50有側彈艙,位於進氣道外側那個不起眼的三稜型凸起內。這個空間看上去實在是非常狹小,而且發射方式要麼是F-22那樣伸出導軌,要麼就是垂直向下彈射,在格鬥時必定會遇到F-22相同的問題。

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▌紅圈處即為T-50的側彈艙

小結:殲-20的內置彈艙佈局和F-22相似,主彈艙空間更大,側彈艙的發射形式極具創意,在格鬥中可以佔得先機。




- 6. 機體表面保持平順 -

成敗在於細節,當上述5項措施都採用後,飛機的RCS值已經可以降低到普通三代機的百分之一以下。在這種水平上,一些細微之處處理不當也會引起雷達反射面積的大幅度增長。

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▌左圖為波蘭空軍F-16C Block-52,右圖為殲-10A的尾部特寫。這兩型都是三代機裡比較晚出現的型號,湊近了看機體表面還是佈滿了突出的鉚釘、比較大的縫隙和各種凸起的進氣門、電子天線

四代機為了隱身和超巡,機體表面需要儘量光滑平順:採用複合材料蒙皮,減少或消除臺階、鼓包、天線、進排氣開口等附屬物。這一點殲-20做得非常出色,甚至比F-22還要好。F-22只有發動機艙段採用了少量金屬蒙皮,其餘95%的表面為BMI(雙馬來酰亞胺樹脂)複合材料製成的大面積整體成型蒙皮,具有優異的耐熱性、電絕緣性、透波性、阻燃性、良好的力學性能和尺寸穩定性。

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▌雖然遠看機體表面相當平滑,但在未噴漆的裸機狀態F-22還是能看到大量鉚釘。右圖的維護口蓋採用平頭螺栓緊固

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▌最新亮相的殲-20量產型,機體表面非常乾淨,對比上圖的F-22,襟、副翼之間的縫隙非常小

殲-20也採用了大面積碳纖維增強體環氧樹脂基體複合材料整體成型蒙皮,加工工藝極為精湛,平滑細膩,彈艙艙門等部位幾乎看不到縫隙,也極少看到鉚釘。機體表面的平順整潔程度比F-22和B-2還要有過之而無不及。除了機頭底部的光電指示系統(EOTS)整流罩外,所有輔助進/排氣口、光電探測窗口、通訊天線都做到了與機體表面共型,不破壞氣動和隱身的完整性。

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▌第一架2001號驗證機,機頭下方尚未配備EOTS系統,注意機頭、進氣道鼓包和側彈艙門等部位,細膩光滑宛如工藝品

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▌爬牆黨拍到的一個細節,兩個工作人員輕鬆抬起一片大約兩米長一米寬的機腹艙蓋,可見材質之輕

鋸齒邊緣:所有艙門、維修蓋板、導電率不同的材料交接處(如雷達罩邊緣,尾噴口和機身連接處)敷設了微凸起的吸波結構,邊緣進行鋸齒化處理,鋸齒傾斜角度與主翼相同,以削弱主要威脅方向的行波或爬行波反射。

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剛開新號,所以還不能標註原創標籤,原創不易請多多指教,



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