殲-20能力升級，新材料新設計實現“隱身”新技能
出品：科普中國
制作：鐵流
監制：中國科學院計算機網絡信息中心
在2011年首飛的6年之后，9月27日，國防部發言人吳謙在記者招待會上宣布，中國的隱形戰斗機殲-20已經正式列裝部隊，成為F-22、F-35之后第三款列裝部隊的第四代戰機。在11月11日空軍建軍節上，J20更是與J16組成列隊慶賀節日。
殲-20有可能改變亞太地區空中格局，美國對于殲-20也是格外關心，其中的原因之一在于殲-20是一款隱身戰機。那么，它到底憑借哪些秘技實現隱身的呢？
通過外形設計優化提升隱身性能
戰機隱形并不是指人類肉眼無法看見戰機，而是指通過減弱作戰飛機的雷達反射信號強度，使對方雷達無法發現戰機，或者即便能夠發現戰機來襲，也只能在非常近的距離發現隱身飛機，根本來不及對來襲的隱身戰機做出反應。
電磁波反射存在一個現象，只有照射方向正好和戰機表面垂直時，飛機的雷達反射截面才最大，而從其他方向照射時，雷達反射截面就會小很多。
為了降低雷達反射截面，隱身戰機往往采用特殊的外形設計。美國隱身戰機的先驅F-117A就采用多個平面和直線組成的怪異外形。因為這樣的外形，有利于實現隱身。
（F117A戰機棱角分明）
從外形設計上看，殲-20采用了很多有利于隱身的設計。
殲-20采用了翼身融合體設計，使機身和機翼平滑過渡，在機翼和機身之間極大幅度降低了出現角反射效應的可能性，有效解決了第三代戰機的機翼和機身、平尾和垂尾之間發生的角反射效應。這樣一來，就能降低被雷達發現的可能性。
殲-20的主要機體部件相互平行。比如機翼、鴨翼的前緣在水平投影面上相互平行，左右相對的垂直尾翼和腹鰭相互平行等等。這種設計可以將雷達反射波集中到幾個窄波束以內，使飛機在其他方向上的反射截面積盡可能最小。
殲-20在進氣道上的設計也有助于提升隱身能力。殲-20采用了在“梟龍”戰機和殲-10B戰機上成功應用的DSI進氣道設計。DSI進氣道的一個特點是在進氣道前方的機身上有一個鼓包狀突起，通過這個突起對進入進氣道的空氣進行預壓縮。這樣一來，既取消了傳統超音速進氣道上的復雜結構，降低結構重量，還有助于降低正前方的雷達反射截面。
（殲-20進氣道前方有一個鼓包狀突起）
殲-20的內置彈倉設計也有利于提升隱身性。第四代戰機不同于第三代戰機的一點就是武器內置。之所以采用這種設計，原因在于將導彈內置于彈倉之后，可以避免因武器外掛帶來的雷達反射效應。此外，殲-20的彈倉艙門、起落架艙門和減速傘艙門均為鋸齒形邊緣，這種設計也有助于提升隱身效果。
（彈倉艙門呈鋸齒狀）
使用特殊材料提升隱身性能
不僅是外形設計，使用復合材料和吸波材料同樣有助于提升殲-20戰機的隱身性能。
根據公開資料，F22、B2等隱身戰機都涂有一層隱身涂料，這種隱身涂料可以有效吸收敵方雷達發射的電磁波，使敵方雷達能夠探測到的信號強度大幅衰減，進而提升戰機的隱身性。
由于使用吸波涂層具有方便靈活、吸收性能好等優點，而被應用在幾乎所有的隱身戰機上，美國B2隱身轟炸機、F-22戰機、F-35戰機，中國殲-20戰機和FC-31戰機都使用了隱身涂層。
由于金屬能較好的反射電磁波，而復合材料則具有低可探測性的特點。這就使復合材料非常適合隱身戰機使用。
采用復合材料之后，還能有效降低飛機重量，提升飛機的飛行性能。
像F-22的復合材料使用量就占到23%左右，F-35使用了約36%的復合材料。這些都得益于近年來中國在碳纖維技術上的突破，殲-20也開始大量應用航空復合材料。
殲-20在隱身性能上超越T-50 比肩F-22
根據國外媒體發布的消息，殲-20的雷達反射面積大致與美國F-22處于同一個水平。
Michael J Pelosi博士和 Carlo Kopp博士還使用計算機模型對中國殲-20和俄羅斯T-50的原型機進行雷達反射截面積模擬。
該模擬結果顯示，殲-20的原型機的雷達反射截面積明顯小于T-50，在隱身戰斗機的研發上，中國已經超過俄羅斯這個昔日的老大哥了。
（上圖為殲-20 下圖為T-50）
必須指出的是，目前，殲-20在一些方面還有一定的改進余地。
在超聲速巡航方面，如果換裝了更先進的渦扇15，就能大幅提升這方面的性能。
在隱身性方面，殲-20正面的隱身處理得非常好，但在局部還有一定改進的余地，比如機尾部分，F-35戰機的發動機上就安裝了雷達屏障，避免雷達波直接照射在發動機渦輪上，F-22也對尾噴口進行了修形。相比之下，殲-20的尾噴口近乎裸露的。
誠然，現階段，中國依舊施行積極防御的策略，在戰機正面擁有良好的隱身性能對殲-20來說基本就足夠了。
不過，從精益求精的角度考慮，如果將來的殲-20改進型號在換裝渦扇15發動機之后，對機尾部分重新設計，就能夠有效提升殲-20戰機的側后隱身水平，使殲-20的隱身性能更上一層樓。
（F22的尾噴口）
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- 發表于 2017-11-27 00:00
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