在美國國防部長帕內塔訪華之際,我國沈陽飛機公司研製的殲-31型隱身殲擊機公開亮相,讓人不禁想起美國前任防長蓋茨訪華,我國殲-20型隱身殲擊機試飛。
從現在的圖片來看,殲-31采用的常規氣動布局,尺寸和重量也要小於殲-20,因此美國航空周刊稱其為世界上第二種JSF,似乎也說明了它在我國作戰飛機發展序列中的地位。實際上根據相關消息,殲-31似乎是中航集團自籌資金推進的項目。
許多人可能要問題,為什麽殲-31是一種常規氣動布局戰鬥機,而不是一種單發、類似於殲-20的鴨式布局戰鬥機,筆者覺得這可能和飛機公司技術傳統有關,眾所周知,飛機氣動布局多種多樣,但是飛機公司可能是術有專攻,在某一種布局最有心得,例如法國達索公司對於無尾大三角翼布局最為熟悉,所以我們看到的幻影戰鬥機和陣風戰鬥機基本上都是這個布局或者在這個布局改進而來,從相關資料來看,我國成都飛機公司從上世紀70年代就開始研究鴨式布局,先後研製了殲-9和殲-10兩種鴨式布局戰鬥機,對這個氣動布局顯然比較熟悉,那麽成飛研製的殲-20是鴨式布局就不奇怪了,而沈陽飛機從上世紀70年代起專攻邊條翼布局,從殲-13到現在的蘇-27都是這個布局,尤其是從90年代以來,沈飛根據新殲93等項目進行了新一代高機動性隱身戰鬥機的預研,著重研究了基於邊條翼的常規布局隱身戰鬥機,並進行了係列模型風洞試驗,積累了一定的經驗,因此從這個角度來說,殲-31采用了常規布局也不令人奇怪。
鴨式氣動布局的優點是利用前翼對主翼的幹擾,可以推遲主翼表麵氣流的分離,從而提高飛機的升力,如果配合推力矢量可以進一步提高飛機的從提高飛機的升力係數,從而有助於提高飛機的亞音速機動性能,另外就是飛機沒有尾翼,縱向麵積分布較好,這樣飛機的後部外形光滑流線,阻力較小,因此飛機的超音速阻力較小,更容易實現超音速巡航,但是鴨翼也有自己的缺點,首先是隱身問題,為了提高鴨翼對於主翼的幹擾作用,必須增加兩者的距離,所以鴨翼一般在主翼的上方,這樣就產加了一層反射麵,同時雷達電波還容易在兩者之間反射,形成互反射效應,增加飛機的信號特征,另外鴨翼處於主翼的上洗氣流之中,在大迎角的時候有失速問題,因此現代戰鬥機一般采用減少鴨翼麵積的辦法來解決這個問題,缺點就是降低了鴨翼的效率,另外鴨翼的配平能力較低,而現代戰鬥機一般為提高短距起降能力,會采用較大的後緣襟翼,這樣會產生前翼難以克服的低頭力矩,另外鴨式氣動布局的橫滾能力也要低於常規布局,相比較而言常規布局飛機由於機翼和平尾處在一個平麵內,因此隱身設計比較容易,另外現代作戰飛機采用自適應前後緣襟翼等氣動措施,可以有效的改善大迎角時的機翼分離情況,相應的也削弱了鴨翼的優勢,另外常規布局飛機利用差動平尾和副翼操縱可以得到很高的滾轉率,同時還可以采用麵積較大的後緣襟翼來提高飛機的起降能力,因此各種氣動布局各有優缺點,飛機采用什麽樣的氣動布局不僅受到某一種布局氣動特點的影響,還要受到許多條件的限製,如飛機的總體安排、結構重量、係統要求、研製成本、技術風險等,還有飛機的作戰任務和典型作戰剖麵等,因此飛機采用什麽樣的氣動布局需要經過全麵的評估才能最後決定下來,從第四代戰鬥機鴨式布局和常規氣動布局並存在,說明他們各有優、缺點,都有生命力和競爭力。
從圖片來看,殲-31的外形與F-22相近,相當於一架迷你版的F-22,這說明它也是根據波束控製概念來設計外形,比如殲-31的主要邊緣平行,這樣可以把照射到本機的雷達電波集中反射到少數幾個方向,對方雷達隻能接收到閃爍的信號,不容易識別和跟蹤本機,另外它的機身呈現菱形,垂尾也向外傾斜,這樣就可以把側麵照射到本機的雷達電波折射出去,偏離照射的方向,起到降低飛機側麵RCS的目的,從相關圖片來看,殲-31的進氣道前掠,這樣似乎說明它采用了DSI進氣道,另外殲從圖片上還可以清晰的看到殲-31的機腹彈艙已經打開,這說明它的武器采用內裝方式,這樣也可以有效的降低飛機的RCS,從飛機的大小來看,殲-31的機腹彈艙大約可以掛載4枚SD-10這樣的空空導彈,從相關圖片來看,似乎沒有看到側麵彈艙,這樣的彈艙似乎缺乏一定的靈活性,另外筆者還注意到殲-31雷達罩采用了鋸齒狀邊邊緣,起落架及彈艙的艙蓋也呈現菱形,這些都說明殲-31也比較重視飛機細節上的隱身處理,我們知道除了雷達天線、進氣道這些主要雷達反射源外,飛機還有縫隙、鼓包等到散射源,盡管這些散射源的強度較弱,但是在飛機主要部件采取隱身措施以後,這些散射源就不容忽視了,通過把這些散射源設計成鋸齒狀,讓這些形狀和飛機主要邊緣平行,一樣可以把散射波集中到飛機的主要反射波束中去,進一步減少RCS。
與雷達罩都采用鋸齒邊相比,殲-31的後機身特別是尾噴口幾乎沒有采用任何的雷達及紅外隱身措施,這說明殲-31隱身設計的重點在前麵身,然後麵側麵,對於後機身並沒有做太多的考慮,這說明設計者在設計殲-31的時候采納了“適時隱身”概念,也就是在主要威脅方向上采取隱身設計,在次要方向盡量簡化處理,以降低飛機的造價,現代機載雷達采用多普勒效應原理探測目標,當目標迎麵飛來的時候,兩者接近速度是兩者速度之和,這樣多普勒效應就明顯,相應的雷達探測距離也更遠,而尾追的時候,兩者接近速是兩者速度之差,多普勒效應相對較低,雷達探測距離就近,因此現代機載雷達和空空導彈迎頭探測距離和射程可能高達上百公裏,但是尾追的話就難超過50公裏。所以現代空上一般都是雙方戰鬥機進行迎頭攔射,然後再進入近距空戰,那麽隱身設計的重點顯然也放在飛機的前機身。這也是為什麽殲-31雷達罩都要采取隱身設計,而噴口幾乎沒有處理的根本原因。
隱身設計讓殲-31與三代機進行對抗的時候占盡優勢,根據相關設計,殲-31正麵RCS低於0。5平方米,也就是說是典型三代機如F-16的十分之一,根據雷達探測距離公式,可以降低雷達探測距離一半左右,需要指出的是殲-31的RCS是比較純粹的RCS,由於采用了彈艙設計,即使掛載武器的情況下,它的RCS也能保持不變,而不象三代或者三代半作戰飛機必須外掛,這樣不僅機載武器本身會增加RCS,而且機載武器和機身之間還會產生互反射效應,進一步增加飛機的RCS,這樣就拉大了殲-31與三代機的差距,這樣即使兩架飛機的火控雷達、空空導彈的性能相同,那麽殲-31可以在100公裏以外探測到三代作戰飛機,而對方探測到殲-31的距離降低到50公裏以內,這樣殲-31已經鎖定目標的時候,可能對方還沒有探測到殲-31,這樣對方就不是不采取機動動作來擺脫殲-31的鎖定,也就是說即使殲-31發射主動雷達製導空空導彈未能擊中目標,考慮到對方為了擺脫雷達或者導彈鎖定進行了一係列動作,消耗了大量的能量,那麽殲-31也可以在接下來的近距空戰中占據優勢,另外根據雷達探測距離公式,RCS降低一百分之一,雷達探測距離才減少到原來的三分之一,這樣殲-31就具備對抗F-35這樣第四代戰鬥機的能力,即使是F-22也沒有質的差距。
從相關圖片來看,殲-31采用的可能是RD-93渦扇發動機,根據相關資料,RD-93的重量大約為1000公斤,加力推力大約8350公斤,而F-35配備的F-135發動機重量大約是1700公斤,推力高達19000公斤,這樣兩部RD-93發動機的重量高於一部F-135,但是推力卻要低於後者,從飛機的後機身來看,RD-93與殲-31似乎並不匹配,顯現殲-31采用的可能是另外一種發動機,比較可能的是正在研製的國產渦扇中推,它的加力推力提高到9500公斤,也就是兩部發動機的總推力能夠和F-135相當,但是考慮到發動機自身的重量,殲-31的空重很難低於F-35,因此很難對殲-31的推重比持樂觀態度,加上殲-31的機翼後掠角較大,根稍比較大,因此機翼麵積可能也要小於F-35,這樣殲-31在爬升、加速等性能都要低於F-35戰鬥機。不過考慮到殲-31的機翼後掠角較大,機翼較薄,因此可以知道它對於超音速、跨音速能力有一定的要求,因此在截擊等性能可能要優於F-35戰鬥機。
從正麵圖來看,殲-31比較苗條,不象F-35那樣豐滿,這樣可以降低飛機的空重,同時也可以降低飛機的波阻,要想降低飛機的波阻必須控製飛機的橫截麵和飛機的機翼麵積之比,由於殲-31的機翼麵積較小,因此需要控製飛機的 橫截麵積,這也從一個側麵反映了殲-31比較重視截擊能力,但是帶來的一個後果就是飛機的內部空間縮小,加上飛機機腹彈艙需要空間,因此殲-31機身油艙的體積就受到了限製,筆者注意到殲-31座艙後麵有一個大型背鰭,這個設計顯然影響了飛行員的後視視野,但是卻增加了部分空間,有於安裝航空電子係統,從而為油艙增加部分空間,從殲-31的機體來看,它的內油恐怕比F-35的8噸要少,加上空重等因素,那麽殲-31的載油係數很可能低於F-35,相應的作戰半徑、航程都要低於後者,另外由於殲-31的彈艙較小,因此在掛載重型對地彈藥的能力受到限製,對地模式可能是2枚SD-10空空導彈和2枚250-500公斤級的衛星製導炸彈,難以安裝較大的空地導彈和空艦導彈等武器,如果采用外掛械,就會削弱飛機的隱身能力,所以殲-31的對地攻擊相對較弱。
從相關分析可以看出殲-31應該是一種以防空截擊為主要作戰用途的戰鬥機,兼顧空中優勢、對地攻擊等任務,航程和對地攻力等性能較低,空戰對三代和三代半作戰飛機有著較大的優勢,也可以與F-35抗衡,但是與F-22相比,恐怕還是有一定的距離,這也說明殲-31的市場定位是那些中小國家,這些國家的空軍主要任務是防空、奪取製空權,同時由於戰場有限,殲-31的航程、作戰半徑較低的缺點也可以接受。
因此殲-31可能采取我國K-8教練機模式,近期主要目標可能還是在國際市場找開銷路,然後再向國內發展,滿足空軍對於一種經濟性戰鬥機的要求。