周末写篇小作文捋一下这两天中国南北两型六代机首飞的事情,完全根据公开信息分析,公开信息很多,其实航空工业成都所六代机的剖切模型连续在珠海航展展出了两届都没引起公众注意。12月26日下午中国互联网上突然曝光了两款中国六代战机的首飞视频,这是中国尖端科技引领世界的一个里程碑式的事件,美国的六代机“NGAD”还在ppt上难产,中国却一下子首飞了两型六代机,这事不但在中国社交媒体上掀起了狂潮,也把老外们烤得外焦里嫩。
有网友上网查看美国实时交通路况发现圣诞节深夜的五角大楼附近道路居然出现了拥堵,说明在美国的大年初一晚上有一大帮人被紧急从家里召回到办公室开会,当然这可能是个段子,但你打开美国知名的“战区”防务网站(无需翻墙)会有一种这家美国网站已经投共的赶脚:前三篇置顶的文章都是中国军事新闻,分别是成飞六代机分析、沈飞六代机分析、中船076型电磁弹射两栖攻击舰分析。。。
看到航空工业成都所和沈阳所的两型六代机几乎同时首飞,俺的第一反应这是两个单位的实物竞标行为,但仔细观察这两型飞机发现它们差别很大,应该是针对各自用户需求的不同产品。
成都所的六代机通过与伴飞的歼20双座机对比可发现其外形尺寸比歼20还要大一圈,前起落架用了双轮,后起落架采用了常见于运输机、轰炸机的小车式起落架,说明飞机的最大起飞重量相当大,可能在50吨左右,而像F15、苏27这种典型的第四代双发重型歼击机最大起飞重量仅在30吨左右。
最奇特的是这架战术级军机在世界上首次采用了三台发动机的配置,机身下面有两个进气道,机身上方有一个进气道,机身下两个进气道距离较远,两个进气道中间可以安排大尺寸内置弹舱,该机很可能具有临近空间高超音速巡航、全频段全向隐身、高态势感知、大内油、大航程、大弹舱的能力和配置,估算弹舱长度大于7米,可以容纳得下大尺寸弹药,如霹雳17远程空空导弹和空射型鹰击21高超音速反舰弹道导弹等,六代机的高马赫数超音速巡航能力对于增加机载导弹武器的射程或者在同样射程下缩短导弹武器的长度大有裨益。
说一个冷知识:成都所六代机的弹舱比美帝B21隐身轰炸机的弹舱还要大,一年前刚首飞的美帝B21还路径依赖它的B2飞机,死守亚音速隐身突防的思路,落伍了!总的来说成都所六代机应该是和歼16角色类似的空地双优的新一代重型隐身歼击轰炸机,视频中飞机的两侧印有“36011”的字样,按照惯例成都所六代机的代号应该是歼36或者歼轰36。参照歼20 2011年首飞2018年列装的节奏和歼36的技术跨度,歼36将会在2035年前服役,考虑10年后的国际环境和作战需求,歼36要能够到达距离中国沿海3000公里外的第一岛链、南海及印度洋石油运输线上空等地域完成反介入/区域拒止和空面攻击任务,所以作战半径要求达到3000公里,航程7000公里。歼36很可能成为全球首款“三三”有人战斗机,即3马赫以上的超音速巡航速度,3万米临近空间巡航高度,3千公里作战半径,这些指标对飞机设计是个“既要又要还要”的苛刻要求,需要在飞机的空气动力外形和动力选择上做出重大的创新才能满足。
从视频可见成都所的六代机外形采用了无垂尾菱形飞翼升力体布局和小展弦比、大后掠角机翼,整个机体就是个大升力体,升阻比高,气动效率高,机内容积大,有利于实现飞机的大内油、大航程、大载荷。飞机从机头开始就有大边条翼向后延申,边条翼后端与机翼相交构成类似双三角翼的布局,边条翼产生的脱体涡有利于提高飞机的超音速升阻比。
飞机两个主进气道放弃了中国应用得炉火纯青的DSI无附面层隔道进气道(中国J20/J35/JF17/FTC2000G/美国F35采用),而采用了更老式的加莱特(CARET)进气道(美国F22、F18E/F采用),DSI进气道的最优效率区间在高亚音速和低超音速这一段,加莱特进气道在更高的超音速段具有优势,所有这些设计都表明成都所六代机更强调超音速甚至高超音速性能,由于为了隐身放弃了垂直尾翼,要靠机翼后缘外侧的开裂式阻力方向舵来控制滚转和航向,即使加上发动机可能的引射矢量推力和双发差动推力转向的效能,飞机的亚音速的超机动性能也不会很优异,但无所谓了,在隐身超视距空战决胜的时代,近距格斗空战需要的亚音速超机动能力的重要性大大下降了,即便“不幸”进入了视距内空战,头盔瞄准具+大离轴角红外成像制导近距空空弹也足以对抗,你飞机机动性再强也比不过格斗导弹60g的高过载是不是?更比不过以后机载激光武器的高敏捷性。歼20、歼35、F35都没装备矢量推力发动机,歼20、歼35连机炮都懒得装。
成都所六代机要飞得又高又快又远,动力系统也必须有重大创新,先说结论:俺推测歼36有可能使用了涡轮基组合循环(TBCC)发动机,TBCC(Turbine-Based Combined Cycle)是涡轮发动机和冲压发动机相结合并拥有二者优点的组合循环动力系统。
从视频和网友在成飞黄田坝机场拍摄的飞机尾部照片可以清晰看到飞机有三个进气道、三个尾喷口,装配了三台发动机。假设三台发动机都安装中国现有小涵道比大推力涡扇发动机的货架产品涡扇15或者涡扇10发动机,三台涡扇发动机的巨大的油耗和在涡扇发动机在高空效能的下降将无法支撑飞机7000公里的大航程和临近空间的高升限。
那么歼36作为一款战术级的军机如何才能实现超远航程和超高升限?我们也许可以从远程超音速反舰导弹的运行方式得到启发,远程超音速反舰导弹都是采用高空弹道才能达到数百公里的射程,先用火箭发动机把导弹打到万米高空,再启动冲压发动机利用高空稀薄大气的低阻力和冲压发动机在高空的高效能达成数百公里的远射程,而像俄罗斯3M80“日炙”这种全程低空掠海飞行的冲压动力的超音速反舰导弹的射程只有120公里上下。同理,歼36如果利用涡轮和冲压组合动力实现从低空亚音速到临近空间的高空、高速、大航程宽域飞行和作战能力则是一个合理选择,即由涡轮发动机负责推动飞机起飞并把飞机加速到满足冲压发动机启动条件的高空高速,比如速度达到M2.5,再由冲压发动机接管和接续推动。冲压发动机结构简单,没有转动部件,重量轻,推重比可以高达20,特别适合在高空高速下运行,而涡扇发动机在高空稀薄大气条件下的效率和推力急剧下降,二者是完美的互补关系。
没有一种空天动力形式能够包打天下,因此美国从上世纪50年代,我国从80年代起就开始探索空天组合动力,根据公开文献报道,我国主要有航空工业/中航发的TBCC(涡轮+冲压)、航天科技的RBCC(火箭+冲压)、航天科工的TRRE(涡轮+火箭+冲压)三条组合动力路线,其中TBCC成熟度较高。
据航空工业成都所官网在2019年1月介绍,航空工业成都所承担了TBCC组合动力飞行验证项目、下一代战斗机(六代机)研制项目并由成都所王海峰总师抓总负责。王海峰总师在2019年初亲自向媒体披露,中国新一代TBCC组合发动机成功试飞,我们可以想象到五年后的2024年TBCC产品肯定更加成熟。2023年王海峰总师获评中国工程院院士,目前成都所产生过三位院士,一是歼10总师宋文骢院士,二是歼20总师杨伟院士,三是王海峰院士,基本一个重大型号总师对应一个院士,王海峰是歼20的副总师,很难再通过歼20项目评院士,我们有理由相信王海峰总师是由于在六代机研制及TBCC组合动力应用方面的重大贡献而获评院士。
TBCC组合动力飞行验证项目,可分为串联型和并联型两类,串联型指涡轮机和冲压动力前后串行连接,结构紧凑、迎风面小,但系统复杂,研制周期长,相关案例包括美国初创公司赫尔姆斯的“奇美拉”发动机等;并联型TBCC的涡轮和冲压两类发动机的空气流道相对独立,没有串联型中两类动力那样深度的耦合关系,工程上更好实现,方便用成熟的涡扇发动机作为加速器,美国洛马公司尚未首飞的SR-72高超无人机就使用了并联型TBCC动力。回到成都所的六代机,该机可能同样采用了并联TBCC动力。
该飞机机身下方两条涡扇发动机进气道和机身背部一条进气道符合TBCC两类空气流道相对独立的特征,机身背部的进气道明显不同于机身下方两条加莱特涡扇发动机进气道,应该就是冲压发动机的专用进气道,这台冲压发动机只需要工作于亚燃状态(Ramjet),不需要超燃状态(Scramjet),能把飞机的超巡速度维持在3-4马赫就很好了,歼36毕竟是一架有人机,除了高空高速场景,还需要在低空亚音速区间的良好运行,如果要求它飞到6-7马赫的高超音速,仅一个气动加热问题就会让飞机的设计准则发生根本变化。飞到6-7马赫目前是中科院“鸣镝”、美帝SR-72这类专用高超无人机该干的活儿。
我们可以想象具有“三三”能力的歼36六代机在作战中将具有巨大的跨代压制优势:歼36前出大洋3000公里,很舒服地呆在三四万米的临近空间,以3-4马赫的速度超音速巡航,它是高隐身飞机,别人发现不了它,万一发现了也拿他没办法,现役防空导弹和现役四代、五代战斗机都飞不到这个高度,也追不上它,打不着它,而歼36可以使用它自身强大的态势感知能力,在预警机、高低轨卫星通信网、卫星遥感网及其它临近空间无人飞行器的体系支撑下,构建起完美的信息链和杀伤链,用远程空空导弹猎杀敌方的四代机、五代机、轰炸机和预警机、加油机等高价值空中目标,或者发射远程高超音速空面导弹打击敌方舰船和地面固定目标,或者作为一个信息节点指挥无人僚机前出作战。俗话说有矛必有盾,但是在盾出现之前,歼36这支无比锋利的矛就是无敌的。
成都所的六代机就谈到这里,以上完全是个人猜测,可能过于乐观了,仅供朋友圈娱乐。沈阳所六代机的模糊视频只有几秒钟,信息不多。通过与伴飞的歼16飞机对比可见,沈阳所六代机尺寸比歼16稍小,目前公认采用双中推发动机的中型舰载机最合适上舰,这架飞机应该是沈阳所为海军研制的舰载六代机,沈阳所已经研制了歼15、歼35两代舰载歼击机,相关经验丰富,继续承担第六代舰载机的研制任务具有合理性。沈阳所六代机采用梯形后掠翼,机翼的后掠角并不很大,可能要照顾到飞机的低速性能。
视频上看不到飞机的垂直尾翼,但据参考文献该机有可折叠垂尾,当需要高隐身时垂尾平放,当需要高机动、高纵向稳定性时垂尾竖起。舰载机在舰上起飞和降落时需要优秀的低速性能,不能像成都六代机那样“放飞自我”去追求极致高空高速性能,需要高速低速性能的折中平衡。而成都六代机有的隐身能力、高态势感知和体系化、信息化作战能力沈阳六代机都会有。其实沈阳所也有一个重型隐身歼击轰炸机的方案,网上有模型的照片,还入选了美国国防部做的中国军力报告。
年底中国的尖端军事装备爆发式出现,除了南北两型六代机,还有西飞公司的空警3000预警机、中船的全球首条带电磁弹射的两栖攻击舰等,这些装备都是极具创造性和引领性的,领先世界同类装备一到两代。这些成果的产生绝不是一蹴而就的,而是国家和产业界早早布局谋篇、久久为功的结果。随便查询一下科技文献就能发现,早在20年前中国航空工业界、学术界就认为小展弦比飞翼布局是下一代超声速作战飞机的理想构型,并出现了大量研究论文,对于空天组合动力的跟踪研究也从80年代就开始进行。几十年来我国航空工业与欧美发达国家相比,走过了从“望尘莫及”到“望其项背”,再到“同台竞技”的振兴之路,目前正在实现“一骑绝尘”的历史性跨越,中国航天的一个大节点将是2030年的载人登月。中国空天事业的发展也是很多中国其它产业发展之路的生动写照,连广受诟病的中国芯片产业现在都有了巨大的进步,今年中国已经悄悄成为了全球最大的芯片出口国,据称中国已建成和在建的芯片产能超过了之前全球芯片产能的总和。十四亿人的整体工业化是人类历史上前所未有的,力量极其澎湃,取得领先是应该的,一起加油。
laochen
2024.12.29 于北京
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