| 珠海航展三款五代机亮相，五代机到底有什么门槛？ zt |
| 送交者: 2024年11月11日05:21:27 于 [世界军事论坛] 发送悄悄话 |
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珠海航展三款五代机亮相，五代机到底有什么门槛？ 2024年珠海航展即将拉开帷幕，全国军迷正翘首以待。 此次航展最大的惊喜，莫过于同时出现的三款隐身五代机了，这是俄罗斯苏-57、中国的歼-20和歼-35第一次一起亮相，全球五款五代机来了仨，珠海航展非常有面子了。
有人可能有点奇怪，现在五代机不是很多国家都搞出来了吗？比如日本、韩国、土耳其甚至伊朗都搞出来了，为什么不算他们呢？
其实吧，这些“野生五代机”，和真正的五代机，差距还是比较大的。 那么，五代机的门槛到底是什么？
我们都知道，美国作为第五代隐身战机的开创者，五代机的初代标准也是美国制定的，只有实现4S的战斗机才有资格被称作第五代战机，4S即：Stealth（隐身性）；Super Sonic Cruise（超音速巡航）；Super Maneuverability（超机动性）；Superior Avionics for Battle Awareness and Effectiveness（超信息化和感知能力）。
这四项技术标准说起来容易，要真想全部实现，难度是相当大的，至今也只有中美俄三个国家真正研制出了五代机。这其中4S技术标准全部实现的恐怕只有美国的F-22和中国的歼-20，美国的另一款五代机F-35和俄罗斯的苏-57，严格来说其实并没有全部满足，更别说其他国家那些“野生五代机”了。
那么，造一款隐身五代机到底有多难？ 首先我们看看隐身设计。 隐身设计正规的称呼为“低可探测技术”，它大概可以分为三类，第一是外形设计，第二是机身吸波材料，第三是特殊部位的隐身处理技术。 “野生五代机”的代表作品：日本的“心神”，韩国的KF-X，土耳其的“可汗”乃至伊朗的“征服者F313”，这些战斗机大都采用了菱形机头，机身中段截面呈梯形，倾斜垂尾等等，目的都是想减弱飞机在雷达接收方向的反射效应。
这些设计这让他们看起来的确像个隐身机，但事实上，其隐身效果很有限，因为外形隐身非常复杂，不是比葫芦画瓢就能实现隐身。 根据雷达方程，雷达探测距离与RCS成1/4次方关系，降低一个数量级就能减少44%的探测距离，降低四个数量级就能减少90%，所以，大部分的隐身设计，不进要采用上面提到的额那些隐形设计，还有很多细节。比如，采用翼身融合体和半埋式座舱，使机翼与机身、座舱与机身平滑过渡，融为一体，减少镜面反射；减少飞机表面能造成散射的突起物，减少雷达波通过劈尖、尖点时会发生绕射等等。
除此之外，因为外挂武器是强反射源，所以五代机的一个必然选择就是内埋式弹舱。 但是，内埋式弹仓可不是挖个槽那么简单，它具有典型的空腔流动特性，当高速气流流过内埋武器舱时将出现边界层分离与再附、舱口剪切层运动不稳定、激波与边界层干扰等复杂非定常流动现象，这些复杂的非定常流动现象，在打开弹仓发射导弹时很可能会导致抬头、翘尾、横向滚动等不稳定状态，导致弹药碰撞舱壁或舱门，非常危险。
这也就是哪怕韩国搞出了一个外形酷似F22的KF-X，但还是没搞定内埋式弹仓的原因。
当然，除了外形隐身设计，还可以通过机体吸波材料，把雷达发射来的电磁波吸收掉，来降低雷达反射。 吸波材料的种类比较多，比如新型热固性的环氧树脂、双马来酰亚胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺和异氰酸酯等都具有比较好的介电性能，由它们制成的复合材料具有较好的雷达透射性，用其制作飞机蒙皮，可以有效降低雷达反射。
同时，蒙皮的外面，还可以喷涂隐身涂层，比如如铁氧体吸波涂料、陶瓷吸波涂料、放射性同位素吸波涂料、导电高分子吸波涂料等等，机体喷涂这种涂层之后，可以大大提高散射雷达波和吸收雷达波的能力，降低雷达反射。 比如美国，用的就是氧化镓与银制成的特殊涂料，效果不错，但非常娇贵且容易老化，平时都要待在恒温恒湿的机库里面，动不动还给你玩个开裂和脱落，要想补漆的话，一次就要几百万拿美元。
这些隐身材料和涂料，涉及到一个国家的整体材料工业、化学工业技术综合实力，想都掌握，很难很难。 除此之外，一些特殊部位，也需要进行隐身处理。 电磁波在飞行器表面有多种散射方式，除了镜面散射，在通过发动机叶片、缝隙、台阶、铆钉头这些不连续的表面时还会发生绕射。 所以，一般的隐形飞机，都要对口盖、缝隙等实施锯齿化设计，锯齿边与机翼的边缘平行，对一些无法避免的散射源比如进气道、喷口进行处理，比如采用“S”形弯曲的进气道，在进气道和尾喷管内加隔板，减少进气道和尾喷管空腔反射和压气机、涡轮的反射等等。同时，座舱也是各强散射源，要在座舱镀上镀膜，防止雷达波透射。
但是，隐身设计和空气动力学有时候是矛盾的，单纯考虑隐身很容易导致飞行性能不佳，所以一遍一遍地吹风洞，修改设计，最终达到隐身性能和气动性能的平衡。
所以，一款隐身五代机，不是外形像隐身机，就一定有隐身能力的。真正的隐身五代机，也绝不是仿个外形就能造出来，如果没有强大的航空工业，根本不可能奢谈设计隐身战机。
光隐身设计都这么难了，剩下的3个S，显然都不是简单的活。 比如超音速巡航，虽然现代能飞过超音速乃至二倍音速的飞机不少，但事实上，他们只是能飞到而已，而不是一直都能这么飞。一般来说，飞机必须要开加力才能达到超音速，此时的耗油量增加1~3倍，而且因为发动机高温，持续时间不能太长，要想长时间巡航，只能以低于0.9马赫的亚音速飞行。
但是如果一直以亚音速抵达战区，那么发生紧急情况时很容易延误战机。特别是对于国土广袤或者军力遍布全球的国家，不可能密集地部署军事基地，这就对飞机的超音速巡航能力提出了更高要求。 所以美国提出，五代机必须能够持续在1.5马赫以上进行超过30分钟的超音速飞行，这样就能快速赶到作战空域，敌人只有很短的准备时间，让对手的接战窗口降低为14.3%。而且因为飞得快，有利于快速地占据有利的拦截位置，甚至先发制人，在超音速巡航状态下紧急发射导弹，增加导弹的初速度，能在更短的时间内和更大的范围内攻击目标。
但是，达到超音速巡航很难，重点还是大推力发动机不容易研制，在很长一段时间内，只有F-22才拥有超音速巡航能力。中国歼20和俄罗斯的苏57初代版本，都不具备超音速巡航能力，也就是换了涡扇15和“产品30”发动机之后，才具备了超音速巡航的能力，哪怕F35，虽然也是美国产品，但也不具备F22那样的超音速巡航能力。
所以，F119发动机、涡扇15和“产品30”这样的发动机，只有具备超强航空工业实力的国家才能研发，一般的国家，根本造不出来，又怎么能实现超音速巡航呢？ 至于超机动能力，就更不用说了。 所谓超机动能力，是战机在超过失速迎角的条件下所具有的可控飞行和作战能力，在近距空战中拥有更大的转弯角速度，可以更快完成机头转向咬住敌机，再配合大离轴角全向攻击能力的近距格斗导弹，以超机动实现对敌机的能量机动优势。
四代机（美标三代机），只有寥寥无几的飞机能做出类似弗罗洛夫轮盘、钟摆、眼镜蛇、落叶飘等不可思议的机动动作，而具备超机动性能的五代机，则可以轻松做出类似的动作。
要想实现超机动，除了更优秀的飞控和气动设计外,最明显的帮助就是矢量推力发动机了。 但是，矢量推力技术同样是航空工业明珠，目前，美国的F22是二元矢量推力，俄罗斯是轴对称矢量推力，中国是二元矢量推力和轴对称矢量推力双修。除了这仨国家，其他国家都搞不定，日本虽然在心神验证机上搞出了折流板矢量推力技术，但这种技术早就被淘汰了。
最后就是超信息化和感知能力了，这一能力包括机载火控雷达、光电瞄准系统、信息处理能力以及座舱的信息化集成程度等等。 其中最典型的，就是机载有源相控阵(AESA)雷达，探测距离远、分辨率高、多任务能力突出、抗干扰能力优秀，是五代机专用雷达。只不过近几年因为技术成熟、成本降低，才陆续下放到了四代机上，这也算是“野生五代机”最容易得到的五代机关键部件了。
不过，就算一些“野生五代机”装上了AESA雷达，也不是就万事大吉的。一方面，机头大小会限制雷达T/R组件安装数量，比如F22也就千把个T/R组件，而无论是韩国还是土耳其的“野生五代机”，都属于中型机，能安装七八百个T/R组件就顶天了，真要作战的时候，和正经五代机根本没法比。另一方面，安装AESA雷达，因为功率巨大，面临巨大的散热难题，非常考验机体内部散热设计。
▲伊朗F313的机头根本装不下大雷达 除此之外，还有光电分布式孔径系统（EODAS）、光电跟踪瞄准系统（EOTS）等等，也是尖端中的尖端航电系统，一般国家根本别说造了，买都买不到。 而且，就算你设计出来了，零配件也搞齐了，你的加工水平能不能跟得上？钛合金框架能不能3D打印制造？复杂异形曲面加工能不能搞定？打孔定位是否精准？甚至，铆钉能不能保证和机身蒙皮齐平？
所以，搞五代机真的是一个系统工程，你需要有出色的设计能力，先进的材料工艺，稳定耐用的发动机，足够的风洞群来测试飞机在各个速度下的启动性能，还要有驾驭这种外形带来的气动麻烦的航电系统，再之后是精密加工的能力、高精度隐形涂料喷涂机器人以及多系统间的电磁兼容等等。 随便拎出一个子系统，就能把这个星球上的绝大部分国家排除在外了，更何况凑到一起？ 所以，所谓“野生五代机”，也只是个样子货罢了，距离真正的五代机，还远着呢！ |
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