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中国的歼20可以说是一个里程碑,有谁知道歼20的隐身技术是怎么发展起来的吗?

作者:Anita 发布时间: 2022-08-02 20:31:51

简介:】谢邀,首先可以说的一点就是——中国的隐身飞机技术并不存在窃取美国隐身技术资料的事情,所以——题主放的F-117和F-22就有点先入为主了。
歼20是一型我国完全自主研发的战机,这

谢邀,首先可以说的一点就是——中国的隐身飞机技术并不存在窃取美国隐身技术资料的事情,所以——题主放的F-117和F-22就有点先入为主了。

歼20是一型我国完全自主研发的战机,这个定性咱们得先说一下。

W君常给大家讲的一件事情就是——“军事装备上的问题实际上是会趋近于某种需求的最优解的”,这和出一道几何证明题是一个概念,不同的人会从不同的角度去解答相同的问题。这也就出现了很多不同国家的武器特别相似的一个现象。

例如一个最典型的案例就是

外观、布局、方案几乎完全相同的Tu-160和B-1B实际上并没有谁抄袭谁的问题。再往日常来说一点的话——难道大家的智能手机都是抄袭苹果的吗?并不是吧?这就是“最优解”能给大家解释的为什么目前大家的手机正面全是一样的原因了。

咱们说回歼-20的技术演进过程,歼-20是我国研发的第一代隐身战机。先说一点“隐身这个光环恐怕太过于耀眼,以至于将歼-20的其他优秀特性都遮盖了”,后面咱们再详细去讲,大家心里先留下个扣。

现代战机的研发过程实际上都是工程学问题。简单的说就是提出一个技术需求指标,然后堆积工程学上的技术积累以达到这个目标的过程。我们的歼-20也不例外同样遵循着这一规律进行研发。

首先我们在研发歼-20的时候隐身战机的概念早在1989年海湾战争期间就已经让世界为之震惊了。当年的F-117进入巴格达投弹如入无人之境。

后来的F-22的公布也给世人一记爆喝——隐身飞机的时代到来了。

之后就ATF的4S概念也就暴了出来——隐身、超机动性、超音速巡航、超感知能力。

但是要注意的一点是——这个4S的概念从被提出就已经落后于真正需求了。有意思吗?同时这也是五代机相对于更难以分类的标准特征。W君基本上很少相信4S能够真正给一个战机带来巨大优势的论调;而更倾向于接受:“五代机应具有全方位隐身特性性——即使在武装,低概率拦截雷达(LPIR);具备高性能机身;安装先进航空电子设备, 利用高度集成的计算机系统,能够与战场内的其他战场元素联网,以便了解战场情况。”的定义方法。

如果要是可以将问题总结到点上,那么就是工程学上的需求。

我们当初对歼-20的设计需求主要有以下几点:

1.超过1.5马赫的巡航能力

2.具有一定的隐身能力

3.全视野感知技术

4.降低飞行员操作负荷

5.具备足够的作战半径

有了这些需求点,结合我们已经成功研制的战机经验就是方案演进的过程了。在任何国家的战机设计中方案演进的过程都决定了某一个战机的家族特性。

最终的演进模型还是恢复到了我们比较擅长的鸭式布局的特性上。毕竟在歼-10的研发过程中我们积累了大量的应用经验。

这个阶段实际上是一个很快速的初级设计阶段。目前的航空工业在这个阶段内主要还是以专家论证的形式来讨论方案的可行性。

方案如果讨论基本通过了就会进入到数字模型的制作阶段。目前航空工业中有大量的CAD/CAM软件可以完成战机的基本设计功能。

这些在计算机内的数字机体是可以进行有限元分析并且可以进行风洞测试的。

在这个阶段中,一架新型号战机甚至不会被制造出来就可以得知大量的基本参数和特性数据。

真的是别小看计算机在现代飞行器设计上的应用价值,就数字风动来说可以模拟的环境比真实建造一个风洞还强。

各种现实风洞中无法测量甚至有危险的测试作业在数字风动中都已经简化为一组参数。

接下来的事情就是——对机体型设计形态进行反复的修正。这是目前一架战机设计中最消耗人力物力的过程。

在这个过程中会引入隐身设计的解决方案,通过在尽量保证气动特性的前提下改变雷达特征。实际上就是一个双跑过程。既要在数字风动中继续调试还需要在模拟的雷达测试有限元分析软件中继续测试雷达反射特性。

而目前这点上中国做的还是在世界上比较领先的,大部分国内的雷达反射特性的测试都是基于浙江大学的一个研究成果来进行的。而且这个成果在国际上还是领先水平。

在各种计算机模型的测试后拿到相对准确的结果后,我们则会开始原型机的建造。

在原型机的基础上会再做出进一步的飞行和性能的真实测试。

这里就可以说明为什么我们的歼-20是完全的一个自主设计了:

在之前的航空工业中,例如洛克希德在设计F-22的时候或者波音当年设计F-15的时候那基本上就是一个很难啃的硬骨头。需要各个不同的环节上都有很多飞行器设计的大师坐镇。图纸一张张的画,原型机出来后一点点测试一点点修改。以至于我们看到的YF-22和F-22根本不是一型的飞机。

从YF-22到F-22的演进过程中改进了5000多个特征点。这个改进量和技术难度在我们现在如果不借助计算机的帮助的话是依然无法完成的。

我们可以说歼-20的计算机设计过程是一个整体上弯道超车的过程,节约了大量本应该用实际的原型机来测试和改进的过程。这些过程都在计算机上完成了——烧电远比烧油和坠机要来的便宜且快速。

因此歼-20的设计团队可以更快速的更大胆的去尝试更多的设想,这一点在歼-20上体现尤为突出。

举个例子,W君曾经说过F-22的加莱特进气道是优于DSI进气道的。加勒特进气道更多的要借助于实际的设计经验,而DSI进气道所需要的设计经验较少。但歼-20的DSI进气道是克服了DSI进气道应变能力差的缺点的一个设计。叫做可调式DSI进气道。

在歼-20的进气道内部实际上还有一个小型的内缘挡板可以用根据近期流量进行升旗或降下。这就解决了DSI进气道的缺点进一步降低了进气道控制机构的重量。而这个设计则很难在纸张图纸上设计出来,得出最优的解决方案就必须依靠计算机的大量计算了。

至于歼-20的隐身技术,实际上可以说是歼-20上最不重要的技术之一了。在前面我们讲了在原型设计的过程中歼-20已经按照隐身所需要的特性进行了一些外形修剪。这时的歼-20已经具备初步的隐身能力。黄皮原型机虽然不带有隐身涂层但也有一定的隐身性能。

至于隐身涂层的问题实际上并不是秘密。没有大家说的纳米、石墨烯材料什么的这么玄乎,实际上就是经过计算添加了氧化铁和稀土金属颗粒的涂料。世界各国的隐身涂料也基本上都是如此。

实际上就是利用了涂料中分散的金属颗粒对特定的电磁波进行吸收的特性制成的涂料。

这一个环节上并没有太大的作用,只是在一定程度上提高隐身飞机在特定隐身外形的基础上的雷达波吸收作用。千万别神话隐身涂料。否则——就没有必要发展隐身飞机了,拿涂料将歼-10重新上遍漆不是更便宜吗?

所以说,隐身战机真不神秘,而且隐身特性也就是高性能战机在进行空气动力设计时的一个副产品而已。只不过隐身这个事情大家觉得不太可思议而已。

因此我们说歼-20 大部分都会说隐身战斗机,而不会说高性能战斗机或者超音速巡航战斗机…… 这些真正优异的特性,只不过是湮没在“隐身”这一大众关怀的光环下了而已。

自主钻研为主

这里说出来肯定有人喷我,但是不妨碍我给大家介绍下隐身技术,我有充分的理由说明是自主研制为主的,首先在下面给大家介绍隐身技术。

说到隐身技术不得不提到一款战机那就是F117,隐身战机的鼻祖F117为什么能实现隐身?首先引入眼帘的就是它那奇怪的外形,有人肯定会说外形跟隐身有屁关系,那我只能说你无知。初中物理光线照射到物体上入射角等于反射角,而光线本质上就是电磁波而人眼也可以看做一部雷达,如果物体将光线反射到别的地方人眼是不是就接受不到光线?这样人眼是不是就看不见目标?这就实现了隐身。

而战斗机隐身的原理类似,通过不规则的外形把雷达波反射到别处,这就是F117奇怪的外形的原因,以目前的技术来讲战舰雷达隐身主要都是依靠外形实现,那种整天吹嘘什么涂料的我只能说你没脑子,如果涂料能实现依靠外形能达到的效果,那么包括F22或者F35都不会有特殊外形设计,直接把飞机和导弹都涂一遍就行了 所以隐身战机目前雷达隐身主要依靠外形实现。

所以外形隐身方面是需要大量的微波测试和风洞测试,这样才能达到隐身和气动外形的平衡点,就不会像F117因为特殊外形导致空气动力学性能差,所以这种是需要数据支持的外形不是简单照抄就行的,就算你会抄那么你还是需要大量的数据测试修改,不经过测试直接照抄你能达到多少水平?所以即使是抄的必然也有自身大量的实验数据,然后科研人员会根据空军要求的性能进行优化,并不是简单照抄就行的,而歼20借鉴别的国家的先进设计并不能就不算自主研发,毕竟这些东西都是可以测试出来的既然别人测过了我们拿过来用,然后进行修改就变成了符合我国空军需求的设计,外国空军成熟的设计我国直接借鉴会节省很多时间。

有人肯定会说借鉴不算自主研发,那么所有的飞机都有翅膀是不是抄袭鸟类专利?所以有些问题不能一概而论,导弹外形都一个样呢!更何况歼20和F22 F35并不像,歼20完全是按照我国需求进行研制的,所以各种设计就算借鉴也需要非常强的组合能力,就像波音空客一样身上部件都是采购组装起来波音空客就有自主知识产权。

隐身材料方面由于我国在珠海航展展出了超高分子隐身材料,这种材料只有美国正在研制的B21战略轰炸机上才有应用,如果你说不算自主研发我不信美国还没出来的东西你能抄到手?

红外隐身是目前隐身技术的一个难点,因为现在的红外隐身技术只能压低自己的温度,然后实现压缩红外探测技术发现的距离,如果有一天实现了飞机整体稳定跟背景温度一致即可完全实现红外隐身,这个不需要抄吧?物理学那么多降温手段用着就好了,物理老师教过就看你怎么实现。

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