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歼20全面超越美国隐身战机
郭海强 / 2021-08-04

 

7月13日,笔者发出歼-20啥时“对穿台岛”啊?一文,提出我空军歼-20可以“对穿台岛”,以此有力反击近期美台之间愈演愈烈的政治军事勾结。有些朋友在后台留言,说是美国空军的F-22更先进,而日本和韩国都已部署了F-35隐身战机,我们不宜“轻举妄动”,还要继续“做好自己的事”云云。


这个世界果然真有“蝴蝶效应”,我们这边一说,美国和日本那边立马有了动静。


7月14日,据美国军报《星条旗报》报道,美国空军从夏威夷和阿拉斯加抽调了25架F-22A“猛禽”隐形战斗机赶赴西太地区,与其它从美国本土和驻日美军基地出发的大批军机组成混合编队,参与在关岛安德森空军基地和天宁岛国际机场举行的“太平洋钢铁-2021”演习。报道称,在“任何可能与中国发生的冲突”中,这些第五代隐身战机将承担“踹开大门”的任务,并向中国发送“实实在在的威慑信息”。


7月16日,据日本NHK报道,日本防卫大臣岸信夫在记者会上宣布,将在位于九州岛宫崎县的新田原基地部署F-35B隐形战机。日本防卫省稍后表示,将在新田原基地部署一支由约20架F-35B组成的飞行队。据《日本经济新闻》17日报道,此次部署旨在应对中国空军在钓鱼岛、琉球群岛附近的“频繁活动”。

 

 

我国自行研制的歼-20,与美国研制的F-22A和F-35,同属于当今世上最先进的隐身战斗机;中美也是世界各国中,仅有的两个能够拥有自制现役隐身战机的国家。出于“以我为主”的原则,在本文内将这三款战机统称为“第四代隐身战机”。


事实上,进入21世纪后,中美两国至今并未发生过真正的现代化空战,两国空军的隐身战机亦从未发生过“空中对峙”。因此,我们若要讨论中国空军的歼-20能否抗衡和压制美军的F-22A和F-35,可以先从四代机的各项性能来比较一下“优劣短长”,然后再来一番“纸上谈兵”。


何为“第四代隐身战机”?


自冷战结束后,世界喷气式战斗机发展到了第四代(中国标准,美俄的划分标准属于第五代),四代机与三代机形成代差的共有四大技术标准(4S):超低雷达探测面积、超音速巡航、超音速高机动性、高信息优势。


超低雷达探测面积,亦即大家所熟知的“隐身性”指标。现代化武器的隐身性能有雷达隐身、红外隐身、视觉隐身、音响隐身等多个维度,对于军用飞机而言,第一指标自然是尽可能实现“雷达隐身”。雷达的探测距离与雷达散射截面积(简称RCS)的四次方根呈正比,RCS降低10倍,雷达探测距离则减少一半左右。


没有隐身设计的第三代战斗机,其RCS在1平方米以上;第四代隐身战斗机的RCS需要小于0.1平方米,才具有真正的实战意义。一般估计,俄罗斯的苏-27约为15平米,美国的F-15约为10平米,F-18E/F为1平米,欧洲的阵风和台风在0.1-0.5平米之间,中国的歼-10B约为0.3平米。


超音速巡航,是指战机不开加力就能达到较高的超音速巡航速度。以往的二代机、三代机也能达到两倍音速,但需要打开发动机的加力燃烧器,导致油耗飙升数倍,故其超音速飞行只能持续很短的时间和距离。


超音速高机动性,包括超音速条件下的加速、爬升、盘旋、滚转等性能以及可控的过失速机动性。以机动性著称的三代机,实际上只能在亚音速条件下做出各种机动,一旦进入超音速区域,机动性能就会急剧下降。


高信息优势,四代机采用当代最新航电技术,雷达、光电探测性能都比上一代有质的飞跃,在智能化方面同样形成了技术代差。


美军四代机的各项性能


F-22“猛禽”(Raptor)战斗机,是由美国洛克希德·马丁公司和波音公司两大军工巨头联合研制生产的单座双发第四代隐身战斗机,主要用途是夺取战区制空权。F-22配备了主动相控阵雷达、AIM-9X近程空对空导弹、AIM-120C中程空对空导弹、矢量推力发动机、先进整合航电与人机接口等。在设计上具备超音速巡航、超视距作战、高机动性、雷达探测面积超低(隐身)等特性。据美国空军自己估计,其作战能力为三代主力战斗机F-15的2至4倍。

 

 

据洛马官网数据显示,F-22A机长18.8米,翼展13.56米,翼面积78.04平米,空重19.7吨,最大起飞重量38吨;最大速度2.25马赫(约2410公里/小时),超音速巡航速度1.5马赫(约1609公里/小时);最大航程约2960公里,实用升限19000米,作战半径约1060公里(若全程超音速巡航则缩短为720公里);可挂载6枚AIM-120“阿姆拉姆”中距空空导弹,2枚AIM-9“响尾蛇”短距格斗弹,还有1门M61A2机炮,备弹480发。


1990年9月,第1架原型机YF-22首飞;1997年4月,洛马公司首次对外公开F-22,并正式公布了“猛禽”的绰号。2002年8月,美国空军宣布将F-22更名为F-22A,以明确体现其对地攻击能力;2005年,F-22在美国犹他州正式服役。F-22每架生产成本高达两亿美元,如果将研发成本也计算进去,则每架高达3.5亿美元,成为全世界造价最昂贵的战斗机,以致美国空军至今从未将其投入实战。


2006年9月,美国国会在一次参谋长联席会议上讨论了F-22禁止出口的政策。随后,美国国防部宣布F-22不会对外出口。2009年4月,美国国防部宣布F-22将在总共量产187架后全面关闭生产线。2011年12月,洛马公司生产的最后一架F-22A下线,该机尾翼编号为09-4195。


F-22A具有比较出色的隐身性能,其RCS据说在0.005-0.01平米之间,真实数据则属于绝密,美方从未公开。F-22A按照超音速巡航优化整体气动设计,只需要常用推力就可实现1.5马赫的长时间巡航,因此对三代机形成了较大的速度优势。在达到过载6.5G时,F-22A的速度仍可保持在1.5马赫并能发射空空导弹,三代机基本无法摆脱。


但由于F-22研制于上世纪八、九十年代,导致其航电性能、特别是信息感知能力不仅落后于歼-20和F-35,甚至某些最新型的三代机也比它先进。F-22既没有使用光纤数据链,也没有分布式孔径系统和光电瞄准系统,无法实施联网作战,态势感知能力严重落后,在作战时就会沦为“信息孤岛”。该机在设计时未采用开放式结构,甚至还没留各类型接口,在关闭生产线以后其信息化系统自然也无法升级,实际上只能变成落后于时代的一款“四代功能机”。


F-35“闪电Ⅱ(LightningII)”战斗机,同样是由洛马公司设计研制的一款单座单发隐身联合攻击机,与F-22A形成“高低搭配”。F-35主要用于前线支援、目标轰炸、防空截击等多种对地对海攻击任务,因此发展出3种主要的衍生版本,即配备给美国陆军的陆基型F-35A,配备给海军陆战队的短距/垂直起降型(STOVL)F-35B,以及配备给美国海军航母使用的弹射型F-35C。

 

 

F-35机长 15.67米,翼展 10.7米,机高 4.33米,翼面积42.7平方米,空重 13吨,最大起飞重量 31吨;最大速度 1.6马赫,实用升限 18288米,最大航程2200公里,作战半径:950公里(A型)、680公里(B型)、1060公里(C型);安装两个内置弹仓,可携带2枚AIM-120C中距空空导弹和2枚激光制导1000磅炸弹,还有一门GAU-22/A四管加特林机炮,备弹180发。


有别于F-22A的“禁止出口”政策,F-35从一开始就已被美国设定为外贸型机种,并且接受西方盟国及北约各国投资研制。英国、意大利、荷兰、加拿大、土耳其、澳大利亚、挪威、丹麦纷纷出资,踊跃购买。第一架F-35A于 2006年12月试飞;第一架F-35B于2008年6月试飞;第一架F-35C于2010年6月试飞。目前,英国、意大利、以色列、日本及韩国均已拿到了首批订购的F-35。2018年5月,以色列出动F-35I(美国专为以色列特别设计生产)在叙利亚首次投入实战;同年9月,美军也在阿富汗出动F-35B首次实施空中打击。


在此需要特别说明的是,F-35因定位和用途不同,并非一款制空型的空优战斗机,只能成为配合F-22A作战的低端版本。F-35仅在航电设备及态势感知方面明显优于F-22A,其余的隐身性能、超音速巡航、超音速机动性以及最大航程、武器挂载等各方面,与F-22A相比均有明显差距。因此,严格来说,F-35只能算是一款“准四代机”,难以进入世界一流四代机行列。


拥有后发优势的F-35,其保型安装的EOTS光电跟踪系统可对空对地红外探测并激光指示目标,配合头盔显示器向飞行员提供围绕机身的全景视野,综合核心处理器的运算速度是F-22A的十倍。三代机需要外挂的各类导航、前视红外探测、激光指示和电子战吊舱均被高度集成到机身之内,使得F-35的电子战性能,丝毫不弱于现役的专业电子战特种机。


歼-20的各项性能


歼-20“威龙”制空型隐身战斗机,机长约21米,翼展约13米,翼面积约78平米,空重估计19.4吨,最大起飞重量36吨以上。由于中华民族拥有世界上最优胜的聪明才智,也由于我们获得了与F-35差不多的后发优势,所以歼-20在超音速巡航、超音速机动性、最大航程、武器挂载以及航电设备及态势感知能力方面均比F-22A略胜一筹,同时又在所有四代机性能方面足以碾压F-35。


歼-20的总体设计可谓集四代机之大成,既具有F-22的超音速、机动性、隐身性,又拥有F-35的DSI进气道、EOST系统、EODAS系统、综合射频管理系统、头盔显示器;同时采用无框整体玻璃座舱盖,取消了前部隔框,让飞行员获得了近乎360度的无障碍视野;还有四代机中最为庞大的机身所带来的超大载油量和超长航程,以及无可限量的升级改型潜力。

 

 

今年1月,据“空军在线”公号发布的全新宣传视频显示,换装了涡扇-10B“太行”发动机的新型歼-20开始服役。我们回顾一下在2018年珠海航展上,歼-10B矢量推力验证机曾经进行过精彩的飞行表演,并且展示出令人惊叹的、达至世界一流的机动性。而歼-20安装的这部新型发动机,与歼-10B验证机上的那部矢量推力发动机(俗称‘锯齿版’)在尾喷管结构和外形上高度一致,这就意味着,新型歼-20已经安装了矢量推力版本的“太行”发动机,正式升级为歼-20A!

 

 

隐身性能:去年6月,歼-20总设计师杨伟在《航空学报》上发表了一篇题为《关于未来战斗机发展的若干讨论》的文章,证实歼-20的RCS与F-22A几乎处于同一水平。换言之,在至关重要的隐身性能方面,歼-20至少已经做到与美军F-22A不相伯仲,同样属于世界上最顶尖的第四代隐身战机。


目前,锯齿版发动机一方面可以提升歼-20A的尾部隐身性,“雷达信号隐身”以及“红外信号隐身”均具有较明显的优化效果,可有效抑制后向雷达和红外辐射特征,增强了歼-20A的全向隐身能力。


超音速巡航:歼-20的设计团队,别出心裁地采用升力体+DSI进气道+全动鸭翼 +大边条+无尾三角翼+全动垂尾的极端复杂气动布局设计,让歼-2获得了有利于超音速巡航的、高达5.56的升阻比这款新型的歼-20在不开加力的情况下,能在高度1.8万米时飞出1.8马赫的超音速巡航速度,这个“双1.8”指标已经超越了美军F-22A的“双1.6”。


超音速高机动性:


据有关报道,早在2019年,采用了全向矢量推力控制技术(TVC)的涡扇-10发动机,就已安装上歼-20并已成功首飞。2020年7月,具有TVC能力的歼-20A开始投产。此前涡扇-10B的最大加推力已经达到了12.5吨,而涡扇-10C的加推力估计能达到14吨。另一方面,这款锯齿版歼-20一旦开加力飞行,则可以达到惊人的2.8马赫,让歼-20A拥有全球四代机之中最为优秀的高空高速拦截性能。

 

 

锯齿版TVC发动机,在发动机控制系统方面全面推广了FADEC数字全权限发动机控制系统,将矢量推力发动机与飞机飞行控制系统、火控系统交联在一起,既显著提升了飞机的飞控能力以及机动性,同时也使得飞行员对整机的操控更“得心应手”,如“落叶飘”、“锤子”、“眼镜蛇”、“钟”之类的国际飞行特技动作也能应付自如,让歼-20A拥有了无可比拟的超音速高机动性。

高信息优势:


歼-20总师杨伟公开表示,歼-20的设计理念要比F-22整整领先一代。当代世界评价战斗机设计理念先进的标准是“OODA循环理论”,将战斗机作战活动组织能力分为四个循环阶段:观察-判断-决策-攻击。目前,OODA循环已经进入了2.0时代,以往决定空战胜负的关键因素,如推力、加速度、升力等地位下降,信息熵、传感器性能和信息传输速率等态势感知能力成为更重要的制胜因素。


歼-20配备领先一代的有源相控阵雷达,采用了第三代砷化镓技术,总功率是F-22的5倍,探测距离超过F-22雷达的70%。歼-20还配备了分布式光学孔径系统和光电跟踪瞄准系统,可以感知战机360度范围内的态势,近距格斗能力更为出色。


歼-20的另一大信息化优势是高速数据链,可以与本方其它战机实施联网作战,能够实施“A射B导”战术,使得所有本方战机的机载设备都能成为态势感知的一部分。此外,歼-20采用了开放式架构,可以无限升级子系统,未来在信息化升级改型方面拥有无限潜力。换言之,从设计理念上看,歼-20是OODA循环2.0的产物,而F-22则是1.0的产物,足足落后了一代。


歼-20如何有效压制美日四代机


综上所述,仅从单机性能比较而论,中国空军的歼-20A在隐身性能、超音速机动能力方面足以与美军F-22A进行有效抗衡,而在超音速巡航及态势感知能力方面更是力压F-22A。与此同时,歼-20A对于美军的F-35,更加拥有明显的全面压制优势。

 

中国海军052DL驱逐舰上的“反隐身雷达(俗称‘苍蝇拍’)”。


另一方面,如果加上解放军在西太地区的整体系统作战能力,在获得火箭军、北斗卫星、岸基远程雷达以及海军052DL驱逐舰的反隐身雷达的合成战力配合下,美国与日韩的第四代隐身战机无论有多少数量,都不过是“送人头”而已。


首先,歼-20A拥有全球四代机之中最大的机体,自然获得更多的机内载油量,在不加挂副油箱的情况下,其最大航程超过4000公里,作战半径至少1500公里,比F-22超出50%以上。如果歼-20A挂载四个大型副油箱,航程即可增加到6000公里,作战半径超过2500公里,不仅可轻松覆盖日本本土全境,还能直达第二岛链的关岛。

 

 

相比之下,F-22和F-35一样,其实也是一架“短腿战斗机”,它的原始设计是在面积狭小的欧洲战场上对阵前苏联战机,故对航程要求不高。F-22A的亚音速巡航作战半径为1000公里左右,在广袤的西太平洋地区就会力不从心,在进行前沿部署时必须外挂副油箱或进行空中加油。可见,歼-20A相比F-22A和F-35,拥有更为优越的大航程和作战半径,自然就拥有更多的滞空时间以及战术选择。


其次,针对如何有效压制四代机问题,主流意见大多主张以空中预警机结合地面反隐身雷达,并在卫星预警等手段帮助下,进行反隐身战机作战。而歼-20装备有源相控阵雷达为核心的新一代航电系统,表现出强大的各类型探测能力。


我国电科11所成功研制出红外焦平面探测器(简称IRST),歼-20A配备这种具有世界先进水平的IRST,最大用途就是针对F-22A实施“反隐身打击”。由于F-22A的发动机尾焰以及超巡机体摩擦热量造成的红外特征非常明显,其红外隐身效果非常有限。歼-20A使用IRST远程探测发现F-22A的红外痕迹,引导有源相控阵雷达进行窄视场精确扫描跟踪,然后发射主动雷达制导导弹进行攻击。因为IRST完全是被动设备,F-22A无法探测到,又没有类似光电设备进行对抗,这将使得歼-20A可以一举破掉F-22A的“隐身衣”,让其陷于毫无还手之力的被动挨打困境。


F-22配备的中距空空导弹是AIM-120D,最大射程为160公里,其短距格斗导弹AIM-9X的最大射程为19公里。根据公开资料显示,歼-20A机载雷达对三代战机目标的发现距离不小于200公里,对预警机目标则不小于400公里。歼-20A配备的超视距空空导弹的PL-15最大射程超过200公里,其短距格斗导弹PL-10E最大射程达60公里,可以实施离轴全向攻击,并拥有更强的抗干扰能力。


更令美军感觉恐怖的是,歼-20A所配备的PL-XX,属于全球独一无二的超远程空空导弹,采用双脉冲火箭发动机,最大射程超过400公里,主要用来攻击敌方加油机、预警机和电子侦察机等高价值目标。当歼-20A在超音速飞行时从高空发射该型导弹,能在预警机探测距离之外发起远程攻击,特别是在美军需要使用加油机为F-22和F-35进行空中加油时,将会随时受到毁灭性的打击。

 

 

最后,正如外界所认为的,歼-20的最大短板在于国产发动机未能过关。终极版的歼-20,将会装备涡扇-15发动机,这款发动机的最大推力在160千牛以上,一旦在两、三年内能够实现定型投产装机,届时歼-20装备了国产大推力发动机+TVC技术,就能升级为达到完全设计标准的歼-20B。


歼-20B的两台发动机一旦打开加力,其总推力估计会超过37吨,大于该机在满油起飞半个小时以后的最大自重,此时的歼-20B就会像火箭一样可以随心所欲地垂直攀升,并在360度的球面可以做出任何超级机动,而其高空超音速巡航能力很可能会超过2马赫,真正成为一款能够全面碾压F-22和F-35的世界一流第4代隐身战机。


可能有人要说,虽然F-22已经停产,但洛马公司正在大力增加F-35的产能,未来美国及其盟国总共会采购和装备超过一千架F-35,就能对歼-20形成数量优势,足以在亚太地区抗衡并反制歼-20。


确实,日本政府于2018年12月决定在现有42架F-35A订单的基础上,再增购105架F-35系列战机,使其F-35总数达到147架,进而成为世界第二大F-35用户。增购的这105架F-35,除了63架还是陆基版的F-35A之外,其余的42架则是短距/垂降版(STOVL)的F-35B。日本自卫队声称F-35B计划用于保护“钓鱼岛”,并装备“出云”级直升机航母,使其在未来十年内改装成能够搭载F-35B的轻型航空母舰。


韩国政府则计划从2018年到2021年的四年间,每年引进10架,共计40架F-35A。如果加上在日韩基地部署的美国空军F-35A、海军F-35C、海军陆战队F-35B等隐身战机,我国周边国家和地区以F-35为主的四代机总数,不用几年就会突破200架。在美国极力促成的东亚“盟友”联合作战体系支撑下,美、日、韩各自装备的F-35系列战机,将会对我国形成一种“战力加成”的巨大军事威胁。


然而,当代世界军事变革现状,以及21世纪多场局部战争均以大量事实昭示人们,当代国际战争不可能是一两件先进武器之间的“局部决斗”,而是整个国家、整支军队全面动员联合作战体系来进行的“大国决战”。所谓“美日韩F-35威胁”,不过是一种近似小学生做算术一般的幼稚想法。

 

 

事实上,亚太地区所有F-35赖以起降的陆地机场及海上航母,全部处于我国火箭军“东风快递”的火力覆盖之下,只要美日韩空军敢于“轻举妄动”,所有升空作战的F-35必将“有来无回”。即使以“歼-20对阵美日四代机”而论,我们不要忘了F-35不是一款“空优型战机”,而是一种用于对地对海攻击的“联合攻击机”。因此,真正有资格成为歼-20对手的,就只有美军手里的F-22A。而上文已经指出了,我军歼-20A不仅在隐身性能、超音速巡航及超高机动性方面足以抗衡F-22A,更是在航电系统和态势感知能力方面具有碾压F-22A的重大优势。如果美军敢于出动F-22A来叫阵歼-20A,保证让他们“哭着找妈”。


至于说到数量,我们也可以来算一算。美军现有的量产型F-22A共有187架,但至今已坠毁了4架,还有183架。除去用于本土防御和欧洲方向,按正常编制驻亚太地区的仅有56架,即阿拉斯加艾尔门多夫基地第3联队两个中队共36架,还有夏威夷西卡姆基地第15联队19中队的20架。


由于生产线已关闭,除去配属给国民警卫队空军的21架,美国空军现有的162架F-22A还要分批进行结构改造和系统升级,改造项目将持续到2021年,导致目前只有99架处于可部署状态。因此,多年以来,美军临时部署到亚太地区的F-22,从来就没有超过12架。


反观我国的歼-20,目前正处于产量稳定上升的阶段。据说成飞已投产了4条歼-20脉动生产线,每条年产量约达10架,年产量就有40架左右,足以装备一个齐装满员的歼-20战斗机航空旅了。换言之,歼-20A对阵F-22A,目前在亚太地区早就形成了数量优势,再过两、三年,恐怕美军越来越少的F-22A早就滚回老家了。


对了,还有一个“好消息”:近日美国某个智库的资深研究员提出,为了美军能够完全掌握歼-20的优缺点,美国在等到中国向巴基斯坦出口歼-20后,美国就可以通过各种政治、外交甚至间谍手段,偷窃一架歼-20回美国进行“全面研究”。看到这个建议,估计蓬佩奥立马兴奋起来,已经摩拳擦掌准备大干一场……

 

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