歼20换装太行WS15发动机后,会取消机尾腹鳍吗?

图注:歼-20的腹鳍,主要是起到增加航向稳定性的作用
首先要说明一下,歼-20计划分两阶段,第一阶段使用某型国产改进型发动机;第二阶段换装WS-15“峨眉”第五代涡扇发动机——这也是

本文最后更新时间:  2023-02-24 02:16:51

图注:歼-20的腹鳍,主要是起到增加航向稳定性的作用

首先要说明一下,歼-20计划分两阶段,第一阶段使用某型国产改进型发动机;第二阶段换装WS-15“峨眉”第五代涡扇发动机——这也是歼-20最终的目标发动机。

要问歼-20换装WS-15后,会不会取消腹鳍,先来看看歼-20的腹鳍是做什么用的。

第一,歼-20的腹鳍,首先起到的是增强战斗机航向稳定性的作用,歼-20与苏-57(T-50)一样,没有选择F-22那样高大的固定式双V尾,而是采用了全动式V尾,全动式V尾整合进五代机的飞火推一体化飞行控制系统,与其它作动面以及矢量推力发动机综合作用,有利于提高飞机的机动性能;同时V尾高度和面积大幅减小,飞机飞行阻力也大幅减小,有利于提高歼-20的超声速机动性能特别是超声速巡航性能;此外,对于第五代战斗机而言,拥有较大面积的V尾是一个很明显的雷达反射特征,减小V尾面积,同样有利于隐身。但全动V尾面积和高度减小,带来一个显著问题,就是飞机航向稳定性变差,因为V尾的一个很大作用就是保障飞机的航向稳定。特别是在战斗机进行大迎角超机动飞行时,由于机身在前的屏蔽作用,矮小的V尾所起到的航向稳定作用就进一步下降,这会削弱歼-20的超机动性能。为了解决这一问题,歼-20设计了两片腹鳍,保证了歼-20在大迎角状态下依旧有非常优秀的机动性能。

第二,歼-20的腹鳍还是一项红外隐身技术,腹鳍作为歼-20后机身的一个遮挡结构存在。我们可以看到,由于腹鳍位于发动机尾喷口两侧,从后向的多个角度看去,腹鳍都起到了有效遮蔽尾喷口的效果,只有在少数角度,可以避开腹鳍直接看到尾喷口,而这些腹鳍能够遮挡住的角度,最终构成了一个相当大的角度范围区间,在此区间内,歼-20发动机尾喷口的红外特征得到很好的屏蔽。

鉴于腹鳍设计在歼-20上所起到的重要作用,因此歼-20第二阶段研制定型后,依旧保留腹鳍的可能性是很高的。虽然腹鳍不利于隐身,也会产生一定的阻力,但它被机身挡在后面,对于前向雷达RCS的影响微乎其微。

当然,也有的看法认为,如果歼-20第二阶段的推力矢量喷管投入使用,完全可以在大迎角超机动飞行时与V尾综合作动,起到增强航向稳定性的作用,因此当第二阶段使用WS-15发动机及推力矢量喷管技术后,腹鳍是可以取消的。这种可能性从理论上讲是完全存在的。从目前技术水平来看,第一代和第二代矢量推力技术,虽然实现了“飞发一体”控制,但由于发动机推力矢量响应速度仍然不够快,对飞控的参与程度和深度也比较初步,因此取消腹鳍,会给“飞发一体”的飞控系统设计带来一定挑战和压力。此外,腹鳍能起到一定的红外隐身效果,取消腹鳍后,要想保证红外隐身不打折,需要进一步改善涡扇-15发动机的后腔体隐身效果,利用新技术增强发动机尾流掺混降温效果。

综合而言,换装WS-15后,如果选择保留腹鳍,在技术上较为简单,更易于实现;而选择取消腹鳍,则有一定技术难度和挑战。在两者之间如何选择,关键看设计方如何进行权衡和选择。从追求更高标准、更高性能而言,笔者倾向于取消腹鳍,毕竟在隐身和减阻,特别是后者上,取消腹鳍是能起到很明显的作用的。隐身和超声速机动被很多专家认为是五代机4S性能中排名最靠前的两个,取消腹鳍有利于隐身和超声速机动,能做到当然是最好的。

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