歼-20虽然只在珠海飞行表演了短短的一分钟，但它依然是本届航展上最耀眼的明星，所以本期我们继续聊歼-20。在航展期间，空军司令马晓天告诉记者，他对歼-20的性能非常满意。几天后，央视在军事新闻里明白无误地向世人宣布：我国自主研制的四代机歼-20的各项指标均居世界领先水平。
是什么样的性能让马司令给出“非常满意”的评语，当然是国家的权威媒体所说的“各项指标均居世界领先水平”。在此“领先”一词尤为关键，这个结论不是轻易能下的。如果主要指标只是达到先进行列而没有明显超越，就只能定义为“先进水平”；如果有某项指标是排第一，就可以加上“某项指标居于世界领先水平”；只有整体达到一流水平，并在多项关键指标上达到第一，才能称作是“各项指标均居世界领先水平”。
歼-20作为四代战斗机，首先要求在空战性能上是超一流的，否则就谈不上是“领先”。衡量四代机的性能有许多专业的指标，但通俗的讲不外乎是指4S（5S）的水平高低，即隐形、超音速巡航、超机动（含超音速机动、超常规机动）、超级信息优势。在军方还未解密之前，我们只能将一些碎片化的资讯拼接，来探讨歼20的4S（5S）的水平。本文先谈前两个S-----隐身和超巡，下期再谈超机动性和超级信息优势。
对于歼-20的隐身性能，介绍的文章有很多，这里不再重复、只提几点。以前小白喜欢喷歼-20的鸭翼破坏隐身性能，有意思的是波音竞标美国六代概念机的最新方案，不是也加了鸭翼吗？难道是美国倒退了，或是歼-20在十年前就穿越时空，抄袭了现在美国六代机的方案呢？

先看下图的F-22，进气道口与机身所形成的间隙，就是个雷达信号强反射区。更不用说F-35那一身的沟沟坎坎，看似“肌肉男”，其实都是破坏隐身的地方。奇怪的是喷鸭翼的小白们，集体选择视而不见了。

再对照下图歼-20简洁流畅的机体外形，可以说隐身性能丝毫不比F-22差。我们再来看一份资料，它是去年底西安飞机设计研究所申请的专利。图片太小，这里将摘要中关键一句抄下来：在飞机进气道安装等离子发射器组件，等离子发射器组件所喷出的等离子云团，喷射至进气口上，等离子云团可以阻挡电磁波进入进气道，从而达到隐身效果。





上述的专利技术显然是西安所为轰-20研制的，那么它跟成飞的歼20有何关系呢？别急继续看下图左上，这是歼-20预研的一篇论文图，文章建议在歼20的一些关键部位，采用高压电弧空气离子化技术加强隐身性能，鸭翼附近区域就是其中一处。所以我们看到歼20的进气道壁上有两个六角形的装置，镜头分别从飞机的侧前、侧后拍摄时，前后六角形的颜色深浅是相反的，说明其表面栅栏隔的朝向前后是相反的，前面是进空气、后面是喷等离子云团（图右上）。
如果检索等离子发射器，会有很多研究论文，其中就有提及六角形的发射器组件，厚度有5、10、15cm不同规格。2014年中航工业科技大会上表彰的名单中，就有中航沈阳所的“等离子技术研究”；作为空军头号的杀手锏，歼20的研制是全中航工业大协作，即使成飞所没有这项技术，西安所和沈阳所也会提供支援，所以合乎逻辑的推理是，歼20安装了等离子发射器，隐身性能世界一流。

下图是中航空空导弹研究院为四代机研制的机翼导弹挂架论文，不仅要求挂架的外形要雷达隐身，还在挂架大梁壳体的前端安装等离子发射器，以增强雷达波的干扰作用。四代机的外挂架都有等离子发射器，歼-20的机体会不安装吗？所以我们有理由相信，在隐身性能方面，歼-20比F-22技高一筹。

别看老美一提四代机就强调隐身，好像一隐身就包打天下。如果是那样F-117干嘛要那么快退役？其实隐身性能只是四代机的必备条件，它不是真正比三代机技高一筹的关键。在强大的防空雷达网面前，去年F-22不也同样在东海裸奔嘛。
那最关键的是什么呢？是超音速巡航和超机动性能，而这两点又都与发动机的水平息息相关。美军故意强调F-22的隐身和F-35的超级信息优势，就是想把对手引向歧途，不重视高推重比发动机的研制。反之三代机弄个隐身外壳，配上先进航电，是否就可以抗衡F-22呢？保证被打得满地找牙。
前面说的是电磁信号的隐身性能，歼-20还有视觉的变色功能。看下面几幅歼-20在航展上表演的图，右下图是先飞走的那架，另三图是做了几个小半径机动后，垂直爬升的那架。图右上的发动机喷口未见火舌证明，即使是垂直爬升歼-20也没开加力。虽然两架飞机的颜色不同，但每架的机身和机翼都是相同颜色。歼-20在不同姿态下，由于太阳---->飞机各翼面--—>镜头三者所处的角度不同，翼面的颜色有显著差异，说明涂料有一定消除漫射的功能。在近距空战中并不完全是靠雷达发现目标，还要目视搜寻。当敌我两机距离较远时，就有可能是忽隐忽现，造成敌方飞行员发现困难，使其无法先占据攻击位置。





要具备超音速巡航，首先高升阻比的气动平台是基础。小白喜欢说“只要动力好，板砖也能飞”。其实那是老美在忽悠，谁信谁是傻子。真是那样还要风洞做什么，再说动力也不是想多大就有多大，如果不是提高推重比，仅增大推力，那么发动机又重又耗油，肯定飞不了超巡。同样重量的飞机要达到相同的速度，升阻比高就意味着需要克服的阻力小，拿个二代机的壳子装上F-119也无法超音速巡航。
关于歼-20优异的气动特性，在2001机首飞后就有很多文章解读，如果再深入一些，可以找宋文骢老先生那篇著名的论文，看后就有大致的了解。这里找了几幅近期公开的歼-20试飞图片，这些图多半不是卧草党拍的低空试飞图，而是在伴飞机的后座拍的，属于另类官泄，也可以认为是珠海展示的前奏，可以让外国的情报部门对歼-20的优异性能有个认识。航展的飞行表演是次要，威慑才是主要目的。从下图可以清晰看到歼-20在机动时，各翼面拉出的强劲涡流（弯弯说它是机翼漏气）。





涡流的自旋加上气流的速度，比流经机体下方的气流速度快，这就额外增加了升力。涡流的应用在三代机的增升设计中较为普遍，四代机更是做到极致，歼-20从机头菱角，进气道口前沿、鸭翼，小边条，到主翼前缘都能产生强涡流。而且设计巧妙，像接力一样，保证涡流能延续到机背而不过早破裂。如下图的2016号机的进气道外壁拱起，以及主翼前的小边条都起到这样的作用。加上升力体的机身设计（侧看像船体），所以歼-20机体设计的增升效果显著。高的升阻比为超音速巡航奠定了良好的基础。





有高升阻比的平台还得有强劲的推力才能超巡，推比十的发动机才是关键因素。同样是以升力体设计的苏27，机动时也常见到瀑布涡，没有人会说苏-27能超巡。歼-20如果没有装推比十的发动机，就无法超巡，更做不到超音速机动。试想4个S少了俩关键的S，空军的马司令能对一架隐形的三代机说满意？还如何能居世界领先水平？先进行列都排不进！
在尹卓将军定调歼-20装的是国发之后，毛发党又忽悠出“国产毛发”。它们也不想想，毛子要是有这样的发动机，或者说三姨夫、99m1能满足四代机的要求，俄罗斯何苦到现在T-50还在等推比十的发动机，而迟迟无法无法定型生产呢？如果弄个隐身的三代机就可以抗衡F-22，那还不赶紧生产跟三哥换钱？连三代机都不会造的印度都不受忽悠，我们国内竟有人信毛发党的鬼话。
本公众号之前已经不止一篇讲WS-15的文章，这里从另一个角度来谈。看下图，下方的发动机喷口与早期的歼-20是一样的，而它的加力后燃室的火焰稳定器，与左边是太行、右边的三姨夫都不相同。所以说，定型量产的歼20不可能是装太行。很多人以为WS-15一定是要在太行定型后才开始研制，于是掐指一算至少还有十年二十年。事实真的如此吗？
附本号关于歼20其他文章：
《歼-20航展震撼亮相为我们展示了什么秘密》

《珠海航展惊动全球间谍纷纷潜入中国其实就是为了一件事》

真相是我国的三代发动机和四代发动机，是不同的研究团队并行研制的。推比十发动机的研制始于八十年代末，88年4月的论证会建议国家上马四代发动机，90年12月核心机研制正式立项。前段时间的一篇八股在介绍某型发动机研制团队时提到，2005年初推比十核心机点火成功时，“在场的研制人员为十五年来的艰辛付出，终于有了成果而欢呼”。90年底到05年初刚好是15年，正是核心机研制成功，才有2006年2月的“推重比10发动机立项综合论证报告评审会”（上图）。

核心机是发动机中技术最难的，因为这段的温度和转速最高，所需的材料和制造工艺也最难。有了先进的四代核心机，推比十的发动机研制征程就算是走过大半，后面是配上相应的低压压气机、风扇和低压涡轮，进行地面和空中试验。2011年WS-15整机提前交付（下图右），所以美国的航空周刊才会说，中国的航空发动机是“跳跃式发展”（下图左）。美国的三代发动机改进了20年才提升了10%，中国的发动机技术为什么能快速发展？





因为中国在单晶的研制领域几乎是跟西方同步。航材院88年研制出第一代单晶（DD3），97年研制出第二代单晶（DD6）（上图），大约在04年研制出三代单晶（DD9）并用在WS-15核心机上，美国的F-119用的正是第三代单晶。下图是第三代单晶制造的高压涡轮导向叶片（左）、第二代粉末高温合金涡轮盘（右）。能在航展上展出实物，就是向外表明我们不仅研制成功，而且可以批量生产。如果成品率不高，成本就没优势，就无法承接为客户代工的订单。





我们从验证机（2001）与原型机（2015）的不同，也能证实定型量产的歼-20已经装上四代发动机。央视在2011年底宣布歼20首飞用的是WS-10B发动机，下图2001机与2015机的对比图。由于预研扎实，歼-20的验证机机体与原型机只有细节的不同。曾有一幅图是2001和2011的侧视图对比，两机各个关键点的长度不变。假设腹部弹箱后缘到腹鳍基部前端的距离不变，下图经过换算，78/75=1.04，1.04X39=40.6。如果没有换发动机，2015机的黄线长本应该是40.6，而实际只有32.0。虽然两机拍摄的角度稍有差异，但也不应该差异如此之大，显然2015原型机的发动机长度变短了。由于太行发动机的高压压气机是9级，WS-15的是6级，少了三级自然长度就缩小。





上面我们通过公开的资料和图片，论证了歼-20优异的气动性能和安装了推比十的发动机，可以预测歼-20的超巡性能一点不比F-22弱。尹卓将军在央视的节目里说的关键是两句，一是歼-20装的是国发，二是歼-20如果装WS-15就可以超巡。虽然在主持人追问下，他又补充说目前还不是WS-15，那是因为以他的特殊身份如果说“是”，那等于在军方未公布之前提前泄密，正如他说中国可以跨越直接上电弹，而不会说下一艘航母是装电弹，是一个道理。
试想，如果歼-20进入小批量生产了还没有超巡能力，那就无法对抗F-22，马晓天司令也不可能说很满意。为什么超巡对于空战如此重要呢？一是可以快速迎敌，以1.3—1.5音速飞行，则比三代机快三分之一的时间接敌。二是可以给空空弹更高的初速，这样空空弹的有效射程就更远。因为无论是中距弹还是近距弹，燃烧完燃料之后速度就逐步降低，尤其是做机动动作，速度更是迅速下降，机动性能也大大减低。如果能赋予空空弹更高的初速，相同飞行距离的存速才会更高，敌机的不可逃逸距离就更大。否则F-22跟你在这个距离之外玩，你是被挨打而打不了它。
三是在与三代机空战中，由于具备更大的整机推重比，可以利用更快的速度追击敌机，或比敌机更快占据有利于攻击的位置。航展上歼20最后的垂直爬升，不但没开加力、爬升的速度也没有明显的下降，如果歼-20开加力，三代机在近距空战中将处处挨打，更不用说中距拦截，还没进入发射距离就要逃跑。
具备超音速巡航能力在空战中的意义，需要我们细心琢磨与体会。“在巡航段飞得快”仅仅是其中的一小部分。空空弹虽然标着最大速度4M.，过载35--40G，射程几十公里，而战机最大只能飞9G，但并不是被导弹瞄上就必死无疑？如果是这样运输机装上大雷达，配上远程空空弹，岂不是可以猎杀战斗机？
其实空空弹的最大速度是在动力段的后程，近距弹的动力段只有十几秒，之后就是无动力飞行。最大过载是导弹第一次机动时鸭翼或燃气舵，使导弹产生的瞬间转弯的加速度，但是随着机动过程，导弹的速度和能产生的过载都急剧下降，有效射程也就大大缩短。相比之下四代机有强劲的动力，无论是在中距拦截，还是近距格斗的空战中，超巡带给空空导弹初速度的增加，不仅扩大了不可逃逸的距离，还使得空空导弹可高机动的次数增加。
有资料显示，当目标机做4G过载机动时，导弹需要三倍加10G，即3X4+10=22G才可能击中目标，所以0.9M.的三代机发射的导弹，实际上只有一次较大过载修正航行的机会。用中距弹拦截四代机除非是迎头攻击，22Km内有可能击中；如果是侧向或尾追攻击，四代机自身可以在1.5M.的超音速状态下完成6G的机动动作，从而确保甩掉对方的导弹追加。这是四代机绝杀三代机的关键性能，也是超音速机动的基础之一。
我们接着聊第3个S：超机动性能。先看下图，无论是在跨音速区，还是在超音速区，5G机动下F-22都完胜F-15和F-35。




能超巡说明飞机的升阻比和推重比等关键性能达到优秀，同时，这两者也是影响超音速机动的关键。没有高的升阻比和推重比，一机动就掉速度还如何做到超音速机动？所谓的超音速机动性能，是指某个机动动作的全过程是在超音速的状态下完成的。高速机动时不仅仅是可动翼面增加阻力，由于飞机在高速改变姿态，机身和大面积的主翼所带来的阻力增加也大大增加。只有高推重比的发动机才能抵消超音速状态下机动所带来的巨大阻力，
能保持超音速机动就可以在缠斗中，比三代机更快地抢占有利位置，就像赛车和小货车在复杂的S形赛道里追逐，显然是赛车轻易地把小货车甩在后面。同时，在空战中超音速平台发射的空空弹能做更多的机动，让三代机无法逃逸，而己方却可以利用超音速机动摆脱三代机发射的空空弹。
所以说超音速机动的关键还是发动机和气动控制，歼-20如果没有推比十的四代发动机，就不仅仅是无法超巡，超音速机动性能也同样不具备，一做大幅度机动就掉速度。既无法超巡又不能超音速机动的歼-20，能让空军的马司令给出“非常满意”的评语吗？如果是那样，歼-20肯定不会到珠海表演，也不会小批量入列，而是继续试飞、直到达标才能够通过技术定型。
无论是毛发党、还是它的变种“国产毛发”党、以及“太行党”，都认为可以用三代发动机给歼-20定型，以后再换上WS-15。可是它们没有一个能回答这样一个问题，那就是用三代发动机如何能飞出超音速机动？飞不出又如何知道所定型的气动控制和机体的结构强度，是能够满足更换WS-15之后超音速机动的要求呢？




要想拥有一流的超音速机动性能，除了有四代发动机的强劲推力，以及相应的机体结构强度做基础，还至少要有两个因素：超常规的可控翼面和矢量喷管。先看下图，歼-20有一对世界上最大面积的鸭翼和一对全动尾翼，而且可偏转的角度惊人，还都是差动的哦，即两对翼面的偏转角度和方向是不同步的。歼-10A的鸭翼就已经是可差动的，而欧洲双风的鸭翼却是无法差动。
歼-20的鸭翼离气动重心远、其力臂要比F-22采用的平尾长得多，全动尾翼的面积更不是F-22长条形的尾舵可比。即使是偏转相同的角度，对飞机产生的力矩显然歼-20要大得多。主翼的前后襟翼歼-20和F-22都是可以差动的，2001号机起飞前经常要做一套复杂的“广播体操”，在空中这八个翼面组合出的复杂动作，能让歼-20飞出梦幻般的机动性能。




为什么歼-20要采用这样一套非常规的布局，不是611所的设计人员喜欢鸭翼，或像张局说的是双发歼-10，而是被空军给逼的。空军的招标书要求：即使是在矢量喷管失灵的情况下，歼-20的机动性也要达到F-22的水平。601所即使是修改后的三翼面方案也无法达到这一要求，更何况它当时还不能保证能在规定的时间内完成复杂的飞控设计。611所不但选择非常规布局，而且对鸭翼和升力体的预研扎实，而且总师杨伟更是国内顶尖的飞控大师，当场表示可以立军令状，所以成飞夺标是顺理成章的。






摄影技术不高、或者是在这之前、之后按下快门，那怕是相隔一点时间都捕捉不到，为什么？既然平飞又为什么要有一边喷管是偏转的呢？秘密就在下图，这是司马兄在上面那幅图之后，继续连拍的三个瞬间。显然在喷管偏转之后，这架歼-20的机身开始先右侧倾斜，接着尾翼稍稍向右偏转（使飞机右转弯），同时鸭翼也是稍稍向上偏转（爬升），于是歼-20做了个向右的小半径上升盘旋动作。
民航机在空中做小半径转弯也会这样倾斜，战斗机更是如此，因为侧身后可以通过襟翼偏转帮助转弯。不会是机身保持水平来转弯，那样就只能全靠尾舵的力矩，无法小半径转弯。无矢量推力的战机是靠左右襟翼差动来带动飞机侧身，在慢速通场的情况下显然没有矢量推力来得敏捷，而且徒增阻力。由于歼-20做这个动作机身只需倾斜不大的角度，所以矢量喷管的偏转也只是维持很短的时间。在前往珠海之前，刀大就嘱咐要盯着歼-20的屁股多拍几幅照片，司马兄出色地完成了任务，这幅图被多个网站转载，在此为我们的军迷摄影大师点赞、鼓掌。




如果觉得上述的图片解说是脑补，那接着看下图。在这次航展上中航发集团的展馆里，有个“发动机全权限数字电子控制系统仿真试验”的展台，在展台右侧有三个液压作动筒（下图右），而且它们是用过的。它就是拼图（下）矢量喷管装置中用来调节“转向控制环”的A9作动筒（红色箭头所示）。问现场的工作人员：我们的矢量喷管装置成熟了吗？回答：“早已成熟、已经有型号在用”。追问是什么型号，回答：这个不能说。其实不说也知道，对吧。




下图（上）是2101号机的机尾清晰图，仔细看就能发现：图中2101号机的右边发动机喷管是向右偏转的，其指向（绿线）与飞机的中轴线有夹角。拼图（下）是2015号机和2101号机拍摄角度相近的图，对比一下可以发现红框里的喷管是偏转的。如果认真细看以上的三组证据之后，还坚信歼-20不具备矢量推力能力，那我也无语了。




原本歼-20为珠海航展准备了五六分钟的表演，可是来的间谍太多，最后遗憾地只飞了一分钟，稍稍地展示了一下歼-20水平小半径转弯和一个S形机动，以及无加力的垂直爬升。“炮楼”上就有来自日本的空军退役军官，他拍摄的歼-20飞行视频要比央视播放的那段更精彩。
下图是之前网上一段视频里歼-20的飞行轨迹示意图，当时歼-20垂直爬升后做了一个高速的小半径后空翻（称作“猫鼬”）。图中的绿色菱形代表歼20，黑色圆圈代表逼近的空空导弹。歼-20通过高过载的“超级猫鼬”不仅能甩掉尾追的导弹，还迅速地将机头指向敌机，进入攻击战位。




上周网上流出一段航展前歼-20在成都的飞行视频，其中同样是做了“超级猫鼬”动作，最后还做了个急速横滚三周，而且还不是我们平日里看到的绕纵轴横滚，有点漂浮不定的感觉。可惜我们无缘在珠海现场看到这套原本要表演的精彩动作，这些动作仅仅靠可动翼面是无法完成的。由于有八个可差动的翼面和可差动的矢量喷管，决定了歼-20优异的机动性能，当然还要有极其复杂的飞控做“大脑”。
F-22当年就是因为担心飞控技术难以达到要求，才选择较为保守的布局，反正对付三代机有绝对的优势。这里面既有当时美国人信心满满的主观因素，也有20年前飞控技术限制的客观原因，总之美国在分析了歼-20的各种飞行图片和视频之后，估计情报人员的后背在冒冷汗。
由于有高速机动的飞行性能要求，四代机就需要采用侧杆操作，下图显示头戴四代多功能头盔的飞行员，右手正握着侧杆，座椅后面的两个液压作动筒也清晰可见。因为四代机能达到6G的超音速机动，此时座椅的靠背必须可自动向后仰，只能把操作杆设计在右侧才能操纵自如。所以采用侧杆设计是四代机高机动性的要求。但是不能倒过来说，采用侧杆的就一定具备超机动性，如F-16是侧杆却没有超机动性。




这么清晰的图片绝不是卧草、爬树党所能拍






通常说的“超机动”可以分成两大类，超音速机动和超常规机动，所以又有5S之说。超音速机动前面已经说了是在超音速的状态下完成的机动动作；超常规机动则是指飞行的轨迹很怪异，飞机的姿态超出了常规的飞行状态，而且通常是在非超音速下完成的，其中按照机动时飞机的飞行速度是高速还是慢速，又分成两类。比如苏35能做出超级眼镜蛇、落叶飘、磨盘、弗罗洛夫法轮、吊钟等一般战机无法做到的动作，就把它说成是苏35具备超机动能力，进而误解为是四代机里的一个S。其实它仅仅是超常规机动中的一类，是属于速度较慢的，表演起来很带劲、实战意义却不大。严谨的表述应该是苏35具备“过失速的超常规机动”。
另一类超常规机动是在维持高速飞行的状态、或速度改变很小的情况下完成的动作。这类动作不会拿来表演、也不吸引眼球。举个例子，它能做到战机的指向与此时战机的飞行轨迹有个夹角，相对于飞机的中轴线来说，此时飞机不是向“前”飞，有点像在泥泞的路上急刹车时，车子向侧滑的状态。开车出现侧滑很危险，战机在空中能这样飞则很有实战价值，相当于把三代机里的高瞬盘和高稳盘给统一了，三代机两者是无法兼顾的。
多篇论文表明歼20不仅有60°迎角飞行可控、并可支持空战机头指向能力的要求，并且在引入矢量之后，最大可以进行80°迎角的可控飞行。通过分析，歼20凭借较大后掠角、小展弦比的机翼，大长细比的机身、以及较大放宽静稳定度的鸭式布局，获得了优秀的超音速能量机动特性。凭借鸭式边条翼的多涡系耦合诱导出极大的升力系数，获得了极高的亚、跨音速机头指向能力，在超视距拦截和近距离格斗中都可以获得极大的优势。