近日，網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)可能是我國(guó)第四代戰(zhàn)斗機(jī)的圖像，雖如果屬實(shí)，將標(biāo)志著我國(guó)是繼美國(guó)和俄羅斯之后第三個(gè)研制出第四代作戰(zhàn)飛機(jī)的國(guó)家，其意義是非常深遠(yuǎn)的。

從圖片上看，這種飛機(jī)鴨式布局，鴨翼及機(jī)翼在一個(gè)平面上，同時(shí)采用了棱形機(jī)頭及機(jī)身、V形垂尾，是典型的第四代作戰(zhàn)飛機(jī)的特點(diǎn)，體現(xiàn)了設(shè)計(jì)者力求在隱身、機(jī)動(dòng)和超音速巡航及短距起降等技術(shù)指標(biāo)實(shí)現(xiàn)平衡。

魚和熊掌不可兼得

第四代作戰(zhàn)飛機(jī)的性能特點(diǎn)可以用四S來概括，即；隱身、超音速巡航、超機(jī)動(dòng)和短距起降，其中具備革命性的就是隱身性能，四代作戰(zhàn)飛機(jī)的隱身性能采用的是波束控制概念，所謂波束控制就是利用雷達(dá)必須接收目標(biāo)反射回來的電波才能探測(cè)到目標(biāo)的原理，讓照射到本身的電波偏離照射方向，要想實(shí)現(xiàn)波束控制必須消除飛機(jī)上的反射源，包括垂直面、鼓包、臺(tái)階等，主要邊緣如機(jī)翼必須平行，除了外形隱身還不夠，同時(shí)還需要采用吸波材料，共同作用來降低飛機(jī)的雷達(dá)反射面積，隱身性能提高了第四代作戰(zhàn)飛機(jī)在現(xiàn)代空戰(zhàn)指揮引導(dǎo)體系環(huán)境下的生存能力，在面對(duì)三代機(jī)的時(shí)代具備單向的信息優(yōu)勢(shì)，從而占盡先機(jī)，我們經(jīng)常聽到F-22與三代機(jī)有驚人的交換比，很大程度上就是依賴隱身性能取得的，不過隱身性能只是飛機(jī)作戰(zhàn)性能一個(gè)因素，過分的強(qiáng)調(diào)隱身性能反而對(duì)飛機(jī)的其他性能如機(jī)動(dòng)性能造成負(fù)面影響，所以第四代作戰(zhàn)飛機(jī)盡可能在各個(gè)作戰(zhàn)指標(biāo)之間取得一定的平衡。最典型的就是F-22戰(zhàn)斗機(jī)，我們經(jīng)常聽到這樣的話；當(dāng)年YF-23比YF-22隱身性能好，但是機(jī)動(dòng)性能遜于后者，所以美國(guó)空軍選擇了后者，其原因在于F-22的后緣前掠角為17度，與前緣后掠角并不一致，這樣就造成機(jī)翼、尾翼的邊緣并不平行，所以其波束反射只能控制在8個(gè)角度左右，但這樣的設(shè)計(jì)增加了機(jī)翼面積，降低了翼荷，提高了飛機(jī)的機(jī)動(dòng)性能，相比之下，YF-23的機(jī)翼、尾翼平行，波束反射控制在4個(gè)以內(nèi)，但是付出了機(jī)動(dòng)性能下降的價(jià)，最終憑借更好兼顧了隱身與機(jī)動(dòng)性之間的關(guān)系，YF-22得以擊敗YF-23戰(zhàn)斗機(jī)。

性能平衡的四代戰(zhàn)斗機(jī)

我國(guó)四代采用了單座雙發(fā)，鴨式布局設(shè)計(jì) 

從圖片來看，我國(guó)四代戰(zhàn)斗機(jī)采用了單座、雙發(fā)、帶邊條的鴨式布局，體現(xiàn)了設(shè)計(jì)者力圖在隱身和機(jī)動(dòng)性能之間尋找平衡的思想-許多人認(rèn)為鴨式布局影響飛機(jī)隱身，實(shí)際上根據(jù)波束控制理論，只要飛機(jī)主要邊緣平行，就會(huì)把波束反射控制在幾個(gè)主要方向上，所以我國(guó)四代戰(zhàn)斗機(jī)的鴨翼和機(jī)翼在同一個(gè)平面上，這樣就比較容易做到飛機(jī)的主要邊緣平行，從而控制波束的反射方向，飛機(jī)的機(jī)頭和機(jī)身呈現(xiàn)棱形，垂尾也向外傾斜，根據(jù)相關(guān)資料，飛機(jī)側(cè)面上下30度范圍內(nèi)的威脅最大，所以四代戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)身傾斜在35度左右，以偏離側(cè)面照射的雷達(dá)電波，此外筆者注意到四代的座艙較為靠前，由此進(jìn)氣道顯得較長(zhǎng)，同時(shí)似乎也采用了DSI設(shè)計(jì)，這表示四代的進(jìn)氣道可能采用了S形進(jìn)氣道，以屏蔽發(fā)動(dòng)機(jī)這個(gè)主要的雷達(dá)反射源，S形進(jìn)氣道對(duì)總壓恢復(fù)系數(shù)會(huì)造成一定的影響，從影響發(fā)動(dòng)機(jī)的推力，所以把進(jìn)氣道拉長(zhǎng)，以最大限度的降低這種影響，四代其他體現(xiàn)隱身的設(shè)計(jì)包括沒有采用傳統(tǒng)的鼓包形IRST，同時(shí)起落架艙門也可以看見鋸齒邊的存在，這樣做的主要目的也是為了隱身，前者是消除飛機(jī)外形一個(gè)主要的散射源，后者鋸齒邊緣與飛機(jī)主要外形邊緣平行，將散射源納入到飛機(jī)的主要反射波束中去，以提高飛機(jī)的隱身能力，這里可以看見，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)四代的時(shí)候，的確把隱身能力放在一個(gè)較高的位置上來考慮。

四代的鴨翼有一個(gè)明顯的上反角，可以增加鴨翼的作用 

前面說過隱身性能和機(jī)動(dòng)性能有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)矛盾，比如當(dāng)鴨翼與機(jī)翼在一個(gè)平面的時(shí)候，提高了飛機(jī)的隱身性能，但是卻降低了鴨翼的作用，我們知道鴨式布局原理是利用渦升力，也就是鴨翼先把渦拉起來，進(jìn)行加強(qiáng)，對(duì)機(jī)翼表面氣流進(jìn)行補(bǔ)充，以推遲分離，從而增加飛機(jī)的升力，提高飛機(jī)的機(jī)動(dòng)性能，所以傳統(tǒng)的鴨式布局鴨翼一般在機(jī)翼的上方，這樣可以加大兩者之間的距離，有助于渦的生成和加強(qiáng)，但是缺點(diǎn)就是增加一個(gè)反射面，并且雷達(dá)電波在兩者之間多次反射后可能有一部分會(huì)反射回去，這可能是四代把鴨翼和機(jī)翼放在一個(gè)平面上的原因，那么如何彌補(bǔ)鴨翼效能的損失？從目前來看，四代采用了鴨翼加邊條的辦法，就是邊條先把渦拉起來，然后鴨翼再對(duì)其進(jìn)行加強(qiáng)，這樣就較好的解決了這個(gè)問題，根據(jù)相關(guān)資料這種設(shè)計(jì)不但會(huì)提高飛機(jī)在大迎角條件下的升力，還有效的降低阻力，另外四代的鴨翼似乎有個(gè)上反角，對(duì)于鴨翼而言，大迎角狀態(tài)下上反鴨翼的升力較小，之所以采用這個(gè)設(shè)計(jì)，可能還是希望鴨翼距離主翼的距離能夠更大一此，提高渦的強(qiáng)度，渦的強(qiáng)度提高也有不利的一面，就是對(duì)垂尾有一定的影響，從而降低飛機(jī)的縱向穩(wěn)定性，為了降低這種不利的影響，四代采用了較小的垂尾，衍生的結(jié)果就是垂尾效率降低，所以四代采用了全動(dòng)垂尾，其優(yōu)點(diǎn)就是通過與飛控及電傳操縱系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)航向的主動(dòng)糾偏和控制，這顯然需要設(shè)計(jì)者在飛控設(shè)計(jì)方面有深厚的功底，因?yàn)檫@種設(shè)計(jì)會(huì)增加飛機(jī)的氣動(dòng)控制面，如何協(xié)調(diào)各控制面的工作是一件非常復(fù)雜事情，四代采用這樣的設(shè)計(jì)體現(xiàn)設(shè)計(jì)者對(duì)于飛控設(shè)計(jì)的自信。設(shè)計(jì)者重視飛機(jī)的機(jī)動(dòng)性能還體現(xiàn)四代那個(gè)整體式艙蓋上面，這個(gè)也是四代的一個(gè)亮點(diǎn)，對(duì)于近距格斗在視距內(nèi)，采用的武器也是紅外制導(dǎo)空空導(dǎo)彈和航炮這樣的靜默武器，需要飛行員良好的視野，過去由于材料及工藝不足，我國(guó)戰(zhàn)斗機(jī)多采用帶曲形風(fēng)檔的座艙蓋，限制了飛行員的視野，而采用整體式艙蓋的當(dāng)今戰(zhàn)斗機(jī)只有F-16和F-22兩種，連歐洲的雙風(fēng)及俄羅斯的T-50都沒有做到，因此這充分反映了我國(guó)工業(yè)基礎(chǔ)的進(jìn)步。

  四代采用了鴨式布局還體現(xiàn)了對(duì)超音速巡航等能力的要求，從圖片上看，四代的機(jī)身較長(zhǎng)，長(zhǎng)細(xì)比較大，速度性能較好，而鴨式布局比正常布局有更好的光滑和均勻的縱向面積分布，可以得到較低的超音速阻力，同時(shí)由于鴨翼比遠(yuǎn)離重心，較小的面積就可以起到較好的效果，從而降低了飛機(jī)的重量和體積。這對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制基礎(chǔ)尚不雄厚的我國(guó)來說顯然有著非常現(xiàn)實(shí)的意義。

航電系統(tǒng)

  俄羅斯T-50戰(zhàn)斗機(jī)，座艙前的球形清晰可見，是一個(gè)明顯的散射源

 

 不仔細(xì)看，恐怕很難找出F-35座艙前的IRST（艙蓋前的黃色方塊）

從圖片上看，四代的座艙較為靠前，這樣就壓縮了機(jī)頭空間，這樣就意味著四代的航電系統(tǒng)安裝空間較小，這實(shí)際上表明我國(guó)航電系統(tǒng)的體積和重量性能都有了較大的提高，比如雷達(dá)采用了有源相控陣?yán)走_(dá)，由于實(shí)現(xiàn)了電子掃描，因此就不需要機(jī)械機(jī)構(gòu)來轉(zhuǎn)動(dòng)天線，這樣就明顯降低了系統(tǒng)的體積，尤其可以把天線做成向上傾斜，以偏離照射的雷達(dá)電波，相比較而言機(jī)械掃描天線必須是垂直，由于雷達(dá)罩是透波材料制成，這樣當(dāng)對(duì)方雷達(dá)電波照射的時(shí)候，就會(huì)形成較強(qiáng)的反射，有源相控陣的隱身能力還體現(xiàn)它可以采用低截獲概率工作模式包括多種波形、猝發(fā)等，以躲避對(duì)方電子系統(tǒng)的探測(cè)，另外筆者注意到四代座艙前并沒有鼓包形的紅外探測(cè)系統(tǒng)，不排除四代采用的是分布式紅外探測(cè)系統(tǒng)，類似于F-35的DAS系統(tǒng)，即在機(jī)身不同部件安裝光學(xué)窗口，然后由后臺(tái)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)并不同器件獲得的圖像進(jìn)行融合，這樣的好處就是省略了機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，同時(shí)光學(xué)器件可以最大限度的埋入機(jī)身以內(nèi)，再加上對(duì)窗口進(jìn)行鋸齒處理，就會(huì)降低系統(tǒng)的體積和重量，提高飛機(jī)的隱身能力，這樣就意味著我國(guó)航空電子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力的飛躍，已經(jīng)跨越了F-22的寶石臺(tái)系統(tǒng)，而直接向F-35的寶石柱系統(tǒng)看齊，也就是所謂的綜合射頻管理系統(tǒng)，即機(jī)載AESA不僅僅是是一部雷達(dá)，還可以用作電子對(duì)抗、數(shù)據(jù)鏈等多種用途，強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)需要先進(jìn)、完善的座艙顯示系統(tǒng)配合，以向飛行員提供近實(shí)時(shí)的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知，并提供空戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)的輔助決策，本次珠海航展我國(guó)洛陽光電研究中心已經(jīng)展出了大屏幕座艙顯示系統(tǒng)，從相關(guān)資料來看，該座艙與F-35一樣，采用了大屏幕顯示技術(shù)，這樣飛行員可以從一塊屏幕上得到所有的信息，而不用在多塊屏幕上來回切換，這樣就意味著飛行員可以迅速得到大范圍的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)，從而有更多的時(shí)間去維持戰(zhàn)機(jī)周圍的空情掌握，這對(duì)于提高飛機(jī)的近距格斗能力也有莫大的幫助。

機(jī)載武器

 四代采用了側(cè)面起降落架艙，顯然是為了給機(jī)身彈艙留出空間

從相關(guān)圖片來看，四代采用了較大的側(cè)面起落架艙，這樣的做原因估計(jì)就是為了給機(jī)身彈艙讓出空間，有消息指我國(guó)相關(guān)廠所已經(jīng)研制了用于彈艙發(fā)射導(dǎo)彈用的伸縮式導(dǎo)彈發(fā)射架，四代飛機(jī)一個(gè)重要的隱身措施就是武器的內(nèi)載，以消除武器和機(jī)體之間的互反射效應(yīng)，同時(shí)也有助于降低飛機(jī)的阻力，從起落架位置來看，四代的武器艙較大，這可能與國(guó)產(chǎn)機(jī)載武器較大的有關(guān)，為達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)載彈量不得不增加彈艙容積，美國(guó)的AIM-120主動(dòng)雷達(dá)制導(dǎo)空空導(dǎo)彈相對(duì)比較小巧，但是早期型號(hào)AIM-120A/B在F-22的彈艙中仍舊裝載有限，所以美國(guó)發(fā)展了AIM-120C，通過降低彈翼尺寸等手段來增加F-22的彈艙容量，另外較大的彈艙容積也有助于配備較大的空地武器，以提高飛機(jī)的作戰(zhàn)能力和使用范圍。

發(fā)動(dòng)機(jī)

從發(fā)動(dòng)機(jī)的噴口來看，似乎四代目前現(xiàn)在使用的仍舊是俄羅斯的AL-31F發(fā)動(dòng)機(jī)，這也符合戰(zhàn)機(jī)研制的一般規(guī)律，國(guó)外先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)如歐洲的雙風(fēng)在試飛的時(shí)候就采用成熟的發(fā)動(dòng)機(jī)，以降低原型機(jī)試飛的難度和風(fēng)險(xiǎn)，從目前的情況來看，我國(guó)已經(jīng)開展了四代航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制工作，但是似乎總體研制進(jìn)度仍舊落后于飛機(jī)本身的研制，因此四代前幾架原型機(jī)采用成熟的發(fā)動(dòng)機(jī)也在情理之中，筆者甚至不排除四代早期型仍舊采用國(guó)產(chǎn)三代航空發(fā)動(dòng)機(jī)改進(jìn)型的可能性。

四代的意義

本世紀(jì)初隨著美國(guó)第四代作戰(zhàn)飛機(jī)F-22和F-35的研制成功，開始陸續(xù)裝備部隊(duì)，其中F-22已經(jīng)在我國(guó)周邊進(jìn)行布置行動(dòng)，而F-35也大量裝備亞太國(guó)家空軍，俄羅斯第四代戰(zhàn)斗機(jī)T-50也已經(jīng)試飛成功，根據(jù)印度和俄羅斯達(dá)成的協(xié)議，印度也將大量裝備該機(jī)，這些都對(duì)我國(guó)空中防御構(gòu)成了沉重的壓力，所以我國(guó)必須研制自己的四代戰(zhàn)斗機(jī)加以應(yīng)對(duì)，以捍衛(wèi)新世紀(jì)國(guó)家安全。所以四代的研制成功對(duì)于我國(guó)空軍還是我國(guó)來說有著十分重大的意義。

布署在沖繩的F-22隱身戰(zhàn)斗機(jī)是我國(guó)國(guó)家安全的重大威脅 

這似乎可以說明我國(guó)四代戰(zhàn)斗機(jī)力求在隱身、機(jī)動(dòng)等性能做到較好的平衡，由于強(qiáng)敵具備較強(qiáng)的空戰(zhàn)指揮引導(dǎo)系統(tǒng)，所以四代戰(zhàn)斗機(jī)要求具備較強(qiáng)的隱身能力，以降低對(duì)方探測(cè)能力，避免造成信息的單向透明，當(dāng)四代面對(duì)四代的時(shí)候，空戰(zhàn)很可能重回格斗時(shí)代，因?yàn)楸舜硕紵o法在較遠(yuǎn)的距離鎖定對(duì)方，同時(shí)目前主要的超視距武器-主動(dòng)雷達(dá)制導(dǎo)空空導(dǎo)彈體積和重量的限制，難以做到較大孔徑功率之積，因此截獲隱身戰(zhàn)斗機(jī)能力有限，所以四代戰(zhàn)斗機(jī)之間的空戰(zhàn)很可能需要刺刀見紅，我國(guó)周邊國(guó)家和地區(qū)即將迎來隱身戰(zhàn)斗機(jī)擴(kuò)散的時(shí)代，在這種情況下，我國(guó)四代戰(zhàn)斗機(jī)就需要在各方面性能做到較好的平衡以在空戰(zhàn)中能夠取得先機(jī)。

結(jié)語

我國(guó)四代戰(zhàn)斗機(jī)的亮相，特別一系列亮點(diǎn)的出現(xiàn)，讓人有我國(guó)航空工業(yè)一鳴驚人的感覺，實(shí)際上這是我國(guó)對(duì)航空工業(yè)及基礎(chǔ)領(lǐng)域長(zhǎng)期投入的結(jié)果，更是我國(guó)綜合國(guó)力迅速發(fā)展的反映，當(dāng)然我們也要清楚的看到四代原型機(jī)出現(xiàn)只是萬里長(zhǎng)征的第一步，其能否順利試飛、設(shè)計(jì)定型裝備部隊(duì)還要經(jīng)歷許多困難，特別是有賴于國(guó)產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制，但是相信我國(guó)航空工業(yè)一定能夠克服這些困難，國(guó)產(chǎn)四代戰(zhàn)斗機(jī)也一定會(huì)一飛沖天！

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注：

參考資料：

 1、戰(zhàn)斗機(jī)氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)

2、本文配圖來源網(wǎng)上，無法證明其真實(shí)性，僅做參考，