從倒數到世界一極,中國戰鬥機的逆襲之路

從倒數到世界一極,中國戰鬥機的逆襲之路

本文首發“觀雨大神經”,顧問談書,作者授權推送

在剛剛結束的珠海航展上,殲-20毫無疑問是“整條街上最靚的崽”;它每次一出場,其他展品就沒人看了。

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儘管對於中國觀眾來說,這架全球領先的戰鬥機早已不是什麼新鮮裝備,但在航展上看到它還是令人頗為感慨。因為就在20多年前第一屆珠海航展上,中國製造的戰鬥機還是這個樣子的:

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(國產殲-8系列戰鬥機)

九十年代在我國空軍服役的主力國產戰鬥機就是上圖的殲-8系列,跟同時期各列強的戰鬥機沒法比,也就是他們六七十年代的水平。而前幾年開始在中國空軍服役的殲-20則已經能和美國現役的主力戰機(F-22)平起平坐。

這種迭代速度超出了這個行業的常規認知,人們很難理解:中國的戰鬥機產業是如何僅用二十多年就跨過各路列強,一路超車到美國跟前的。

-上篇.歷程-

戰爭的革命

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中國的現代戰鬥機之路得從一場戰爭革命說起。

1990年8月2日,第一次海灣戰爭打響,對陣雙方是以美國為首的多國部隊和伊拉克。伊拉克雖然實力不如多國部隊,但也不弱。當年他的軍力號稱世界第四,在很多方面的裝備資料甚至比同時期的我們還強,儼然一個“中東小霸王”。

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而且伊拉克是主場作戰,聯想到20多年前才打完的越南戰爭,吃瓜群眾們普遍認為這對於美國來說將是一場艱苦的鏖戰,甚至“結局未可知”。

結果這場“火星撞地球”的大決戰僅持續了42天就打完了。最後一看結果,多國部隊陣亡223人,伊拉克軍陣亡25000餘人,相差100倍,這與其說是打仗,不如說是打獵。

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觀眾翹首以待的伊拉克百萬大軍、鋼鐵洪流、三道防線等“殺手鐧”通通被砍瓜切菜。而且這42天囊括了整場戰爭的持續時間,如果僅看地面部隊的話,那麼從他們開始進場到打完收工,僅僅4天而已。不知道的還以為是去景點打卡的。

遠在中國的吃瓜群眾看到這一幕也著實吃了一驚:美軍這麼強的嗎?

剛才說了,在這場戰爭裡,多國部隊在地面上攏共就上了4天班,那麼他們在之前的38天裡都在幹什麼呢?

都在天上飛。

海灣戰爭是人類戰爭史上首次以空襲為主的大型戰爭。多國部隊僅靠空襲就解決了90%的目標,所以地面部隊需要做的自然就只剩下去目標地點打卡了。

美國人用這種不接地氣的戰爭告訴了瑟瑟發抖的吃瓜群眾們:時代變了。

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可以說從九十年代開始,現代戰爭的主戰場就從地面轉移到了空中,決定常規戰爭勝敗的不再是一望無際的鋼鐵洪流,而是呼嘯而來的遮天鐵翼。

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這個局面對於中國這種傳統陸軍大國來說是比較尷尬的,因為這意味著我們積累了幾十年的陸地戰爭經驗要“一夜清零”了。

面對強敵,如果守不住自己的天空,那就意味著什麼都守不住。雖然軍事裝備裡有很多陸基防空兵器,但飛行器是在立體空間裡進行三維高速運動的,對地面二維運動的龜速目標有著先天優勢,可以說是一種降維打擊。因此戰場上一直流傳著一句話:陸地防空,十防九空。

那怎麼守呢?

很簡單,自己也飛上去。

戰鬥機飛到天上去攔截對方轟炸機是防禦空襲的最好辦法。不過對方也知道你的戰鬥機會來攔截,所以也會出動戰鬥機先來解決你的戰鬥機。

等雙方戰鬥機分出勝負後,這片空域的制空權也就有了歸屬,獲得制空權的一方將在接下來的戰爭中為所欲為。

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透過這個戰爭邏輯我們不難發現,爭奪制空權就是現代戰爭中最關鍵的一環。誰拿下制空權誰就基本拿下了整場戰爭。

所以在現代戰爭裡,空戰就是全村人的希望,戰鬥機飛行員就是人類最強的單兵騎士,而戰鬥機效能的優劣則直接決定了戰爭的走向。

中二一點來說,戰鬥機就是現實中的“高達”。海灣戰爭之後,中國在戰鬥機製造方面感覺到了前所未有的緊迫感。

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你的“高達”給力嗎?

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二戰後的戰鬥機技術一直在快速發展,不同時期的戰鬥機是存在著代際之分的。

中美最近和俄羅斯統一了戰鬥機代際劃分的標準,都把二戰後的戰鬥機劃分成了五代,以下是現行的戰鬥機代際劃分標準:

第一代

亞音速或者跨音速噴氣式戰鬥機,主要靠肉眼機炮空戰,開火距離1公里以內,典型的如

美國F-86、中國殲-5

等等。

第二代:

超音速噴氣式戰鬥機,可以靠紅外近距格鬥導彈空戰,開火距離約10公里,典型的如

蘇聯米格-21、中國殲-7

等等。

第三代:

在二代基礎上裝備了大口徑雷達,具備夜間全天候作戰能力,空戰開火距離提升到20公里以上;典型的如

美國的F-4、中國的殲-8II

等等。

第四代:

具備更高的機動效能,格鬥效能更強,攻擊開火距離可達近百公里;典型的如

美國的F-15、蘇聯的蘇-27

等等。

第五代:

具備了4S標準(隱身能力、超音速巡航能力、超機動性、超態勢感知能力);典型的如

美國的F-22、中國的殲-20

等等。

這種戰鬥機的代際劃分有什麼意義呢?

在戰鬥機的世界裡有一條鐵律:

屬於同一代的不同戰鬥機,它們之間效能上的差距可以透過飛行員的能力或飛機數量來彌補。但如果相差一個代際,那麼這個差距就無論如何也彌補不了了。

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所以美國電影《壯志凌雲2》裡,阿湯哥駕駛一架美製四代機F-14揍翻兩架俄製五代機蘇-57的情節是非常離譜的,基本屬於“抗俄神劇”的範疇

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在現實中,再多的F-14碰到蘇-57也只會被全方位的花式吊打(無論是遠端還是格鬥),這就是代差的威力。

當然了,如果真的按照五代機的特點去拍空戰影片,那估計就沒人看了。因為五代機的空戰沒有什麼場面可言,它們的主要作戰模式是靜靜地在超遠距離上狙擊對手,殺人於無形。

雖然電影為了場面激烈把老古董F-14塑造成了美國空軍的英雄,但現實中的美國空軍主力可不是什麼老古董,他們擁有著當今世界上最強大的五代機:F-22。

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F-22在1997年就驚豔亮相,當時世界各國的主力戰機都還是四代機,面對這隻“來自另一個維度”的新怪獸,各國空軍的感覺只有兩個字:

絕望。

而中國軍迷就更絕望了,因為當時的中國空軍不要說五代機了,連國產四代機都還沒有。服役的國產主力戰機仍是處於第三代水平的殲-8。

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相差一代尚且白給,更何況相差兩代。

不過那個時候的中國還不是美國的主要對手,“追趕美國空軍”這種事還輪不到我們來考慮。

但問題是就算不和美國比,跟其他主要國家和地區比起來,國產戰機也差著一個時代。

從20世紀八十年代開始,東西方各路豪強制造的第四代戰鬥機就陸續登上了軍火市場的舞臺,全球戰鬥機產業呈現出百花齊放的繁榮景象。即使像印度、南斯拉夫、甚至朝鮮這樣的後進國家,也都紛紛開始購買四代機。

八十年代後各國和地區量產的四代機:

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也就是說當時中國大陸的戰鬥機在“業界朋友圈”裡基本處於鄙視鏈的底層,領空差不多算是裸奔的水平。

當然中國也不是沒想過辦法,在八十年代初“中美蜜月”時期,

美國就同意向中國出售F-16,法國也有意出售幻影-2000。

這些都是高效能的四代機,如果計劃能實現,一下子就能把中國空軍的戰力提升一個檔次。然而中國在這樣的機會面前卻不得不受困於一個現實:沒錢。我們當時連最便宜的“縮水版”F-16/79都買不起。

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看到這樣的情況,美國也表示非常同情,他們很快想了個方案:既然你們窮得連最便宜的現代化戰鬥機都買不起,那買個雷達總可以吧?

於是他們便提出幫中國的殲-8更換安裝F-16的雷達

,以提升其攻擊距離,該專案後來被稱為“和平典範”計劃。

正所謂“窮有窮的活法”,中國也覺得這個辦法不錯,隨後便運了兩架殲-8的樣機去美國,請他們把先進的雷達安上。但安到一半中美又翻臉了,於是該計劃被迫腰斬,據說有個機頭還被留在美國沒送回來,讓本不富裕的國家雪上加霜。

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何去何從

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貧窮讓中國的空中力量舉步維艱,不過好在八十年代末的蘇聯也很窮,他們為了掙點碎銀子,就把自己的四代機擺到了貨架上。

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當時蘇聯的四代機包括高階的蘇-27和低端的米格-29。他們一開始只想賣低端貨,但中國考察團對於米格-29並不滿意,因為其航程太短。中國作為一個幅員遼闊的大國,沒有遠端重型戰鬥機怎麼行?

於是在中國的強烈要求下,猶豫再三的蘇聯老哥最終還是忍痛把壓箱底的重型戰鬥機蘇-27拿了出來。

沒辦法,人窮志短。

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跟西方那些精貴玩意比起來,蘇聯貨的價效比要高得多,中國咬咬牙還是買得起的。只不過因為實在缺錢(外匯),部分貨款最終只能靠“以貨換貨”的方式來抵償。

賣到中國的蘇-27SK因為電子裝置比較落後,所以綜合性能並不出眾。但無論如何,靠著用無數罐頭和衣服換來的蘇-27,中國好歹擁有了和其他國家同一時代的戰鬥機,不至於隨便被一個阿貓阿狗降維打擊。

在整個九十年代,這些買來的蘇-27就是全國空軍的寶貝疙瘩。

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蘇聯解體後,俄羅斯又使勁折騰了幾年,終於成功地從“窮得揭不開鍋”發展到了“開始賣鍋”。中國也因此在1995年底與俄羅斯達成協議,全套引進了蘇-27的技術和生產線。

這一下中國的戰鬥機產業過年了,大家終於等到了可以自己製造現代化戰鬥機的這一天,這時很多人都認為沒必要再繼續“浪費”資源到“國產原創”戰鬥機的研發上,而應該集中所有資源吃透和升級蘇-27。

在當時看來這個觀點很合理:蘇-27的技術水平秒殺一眾國產戰機,而且是現成的產品,把它“吃下來”馬上就可以解決問題,大夥都迫不及待要“鳥槍換炮”了。

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而且還有一個重要的原因:

在戰鬥機領域裡,中國“搞原創”實在是太過困難。

中國的“難”是一種“中國特色的難”,其他國家是體會不到的。為什麼呢?因為中國是極少數被全球進行技術制裁的國家之一。

從戰後的“巴黎統籌委員會”開始,直到“瓦森納協議”,以美國為首的西方都一直在施壓全世界對中國實行高科技和武器禁運。

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我不知道為什麼美國這麼看得起一個工業起步落後他們幾十年的國家,反正這一套組合拳下來,中國在世界上就啥零件都買不到了。於是就形成了這樣的局面:

別的國家如果想研發新型戰鬥機,可以拿著自己的設計滿世界購買零件進行組裝,甚至連設計都能外包一下;而中國如果要研發新型戰鬥機,就得整條產業鏈全部自己來。國家競賽不是奧林匹克,這裡沒有任何公平可言。

從這個角度來說,上個世紀的中國戰鬥機長期落後於世界也是情有可原的,因為啥都買不到,一點捷徑也沒得走。

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正因為如此,一旦有現成的“大腿”給你抱,你就很難不心動。所以在獲得俄羅斯蘇-27的組裝技術轉讓後(發動機和雷達等核心技術不賣),中國就投入了大量資源對蘇-27進行技術消化。

後來這條道路確實成績斐然,透過不斷的鑽研和升級,中國研發出了效能更優秀的殲-11B、艦載殲-15、多用途戰鬥機殲-16等。最終中國蘇-27系列飛機的裝備數量和部分技術水平超越了老東家俄羅斯,成為了蘇-27家族在全球最大的使用者,不過這都是後話了。

艦載機殲-15:

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對於當時的情況而言,仿製蘇-27固然解決了燃眉之急,但也存在一個很現實的問題:

如果以後對手再研發出新一代的戰機怎麼辦?

難道還要再等俄羅斯研發出一個新型飛機給我們仿造?那萬一俄羅斯研發不出來,又或者研發出來不給我們仿造怎麼辦?到時候我國領空豈不是又要長期“裸奔”?

這個焦慮非常現實,因為就在中國簽下蘇-27生產線協議的時候,已經知道美國正在研發五代機F-22了。

如果當年中國僅僅選擇了仿製蘇27這一條路的話,那麼到今天雖然可以不用再害怕大多數國家的戰機,但卻沒有資格和這個星球上最強的空中力量扳手腕。

不過事情很快就有了轉機。

1998年3月24日。中國第一款完全自主研發的四代機殲-10在成都騰空而起,該戰機後來也得到了國家的高度肯定,於是默默無聞的成飛從此走到了中國戰鬥機行業的舞臺中央。

完成首飛的殲-10試飛員:

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在這之後,中國的戰鬥機產業就形成了“沈飛負責吸收改進蘇-27系列”、“成飛負責自研殲-10系列”的產業佈局,開始了兩條腿走路的時代。

這雖然是一個了不起的成就,但現實依然殘酷:中國踏入四代機門檻的時間實在太晚,此時的世界天空已經被美國的五代機所主宰。

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這一下又差輩了。

想抄但是抄不出來

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在追趕戰鬥機製造這個事情上,如果你盯著美國看,那無疑是非常令人焦慮的。美國人發展太快,1990年就首飛了第五代戰鬥機的技術驗證機YF-22(試驗性質的產品,並非後來的F-22),領跑了一個時代,完全不給大家喘息的機會。

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而且直到這個技術驗證機出現20年後,世界上都沒有任何國家能拿出相似的競品。四代機時代那個百花齊放的局面一去不復返,這是為什麼呢?

原因很簡單,五代機實在太難造了。

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上文說過,西方國家造飛機可以拿著自己的設計滿世界買零件,但這個模式到了五代機這裡就行不通了。因為到了五代機這裡,他們連設計都設計不出來了。

我們知道五代機的技術標準包括了隱身能力、超音速巡航能力、超機動性、超態勢感知能力,其中最核心的就是隱身能力。和很多人想象的不一樣,飛機要實現隱身的效果,主要依靠的並不是飛機表面的塗層,而是飛機的整體外形設計。

在五代機之前,各國在設計飛機外形時只需以飛行效能為主就行。但在設計五代機的時候,隱身效能就被擺到了和飛行效能同樣重要的位置上(甚至更重要)。

同時兼顧兩個需求,設計難度提升了至少一個數量級。

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比如說美國在上世紀80年代末曾經搞出過一款很出名的隱身戰鬥機:F-117。這貨從外觀上看完全顛覆了我們對飛機外形的傳統認知,可以說是奇醜無比。

它雖然隱身效果很好,但飛行效能卻很短板,根本沒辦法用來空戰格鬥,只能仗著隱身效能偷偷摸摸地向地面目標丟點炸彈。

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這個尷尬的“劃時代產品”僅僅只生產了59架就宣告退役。強如美國都能掉坑裡,更何況其他國家。

不過現在不是有F-22這樣成熟的產品了嗎?其他國家直接參考這個成熟產品的外形不就行了?

這樣的思路看起來很合理,畢竟對於很多普通工業產品來說,外形是最容易模仿的一環。我們覺得哪個產品的外形好,只要觀摩觀摩、“拿皮尺量一量”,就差不多搞定了。

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然而這條常識放在第五代戰鬥機身上卻完全沒用,五代機的外形就算是放在這裡給你抄你也抄不出來。

這是因為飛機的外形並非為了美觀,而是和自身的引數息息相關。戰機外形只有在和所有引數都完美匹配的情況下才能達到設計要求,尤其是有隱身要求的五代機。

而你的發動機、導彈尺寸、材料、飛機重心等引數和F-22完全不一樣,照抄F-22的氣動外形只會弄巧成拙。雖然大體也能飛得起來,但實際效能就是雲泥之別了。

在這種情況下,其他國家自然就只能望機心嘆。

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至於中國,九十年代末才剛剛吃透四代機,理論上離五代機的距離要比那些玩了幾十年四代機的各路豪強要遠得多;他們搞不出,中國更沒戲。

然而在這個“顯而易見”的結論之下,其實還隱藏著一個一直被人們忽視的事實:

既然那些有能力研發現代戰鬥機的國家可以滿世界的購買零件和技術,那麼對於他們來說,要研發出一個新產品,只需要解決裡面的一小部分問題就可以了,剩下的可以直接“拿來主義”。

而中國則不同,中國長期被封鎖,沒用任何“外援”可以利用,只要有一小部分問題解決不了,整個產品就都搞不出來。

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在這個邏輯下不難得出這樣的結論:

其他國家搞不出一個東西,那說明他們連一小部分的問題都解決不了;而中國搞不出一個東西,則有可能僅僅是因為還剩下一小部分問題沒解決。

橫空出世

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美國人在2009年的時候放眼全球,發現無論是老對手俄羅斯,還是傳統軍工勢力如歐洲、法國等,都還沒有造出自己的第五代戰鬥機。至於以色列、日韓等小角色就更不用提了,這樣的局面就導致F-22的效能嚴重過剩,美國政府頓時覺得自己花了不少冤枉錢。

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於是當年國會在審議國防預算的時候就達成了一個共識:F-22這個賠錢貨不能再無腦造下去了。

最終國會勉為其難的允許最後再造12架,這使得美國空軍擁有F-22的最大數量定格在了187架,而F-22的生產線也從此走上了停產拆除的不歸路。

這一下美國政府的錢包瞬間舒坦。

然後就在2011年1月11日,中國第五代戰鬥機殲-20首飛。

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看著這架突然冒出來的五代機,不僅美國人驚掉下巴,其他國家和地區也都目瞪口呆。這就好比一個在長跑比賽中被套圈的吊車尾突然“瞬移”到了第二的位置上。

這個場面太過玄幻,以至於當時很多人根本不相信這是真貨。

但如果理解了我剛才說的那個邏輯,就會發現這個意料之外的事件其實也在情理之中。中國早已被全球封鎖憋出了一條完整的航空工業產業鏈,殲-10的出現其實已經標誌著這條產業鏈開始走上了自己的厚積薄發之路。

那麼這條產業鏈是怎麼個“厚積薄發”的呢?

-下篇.奧秘-

在五代機的研發中,有三個重要的專案是無法靠買買買來完成的,因為它們都是“玄學”。

“玄學”一:算不出的外形

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外形一直是飛行器的核心技術,它直接關係到飛行器的各項關鍵效能。

但不同用途的飛行器變數太多,空氣流動的形態又太過複雜,所以靠人類當前的科技水平還無法僅透過理論計算去得出一個外形的最優解。怎麼辦呢?只能靠大量反覆的試驗把這個最優解試出來,這時候就需要一個關鍵裝置:風洞。

設計師可以拿飛機模型去風洞裡吹風,得到大量機身周圍的氣流資料,並在此基礎上反覆對飛機外形進行調整。優秀的飛行器外形都是靠著無數次風洞試驗實打實吹出來的。

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所以風洞是航空航天工業裡最重要的基建之一。

這個玩意並非什麼稀罕貨,很多國家也都有,且在各行各業都有應用。比如汽車在設計外形時就會用到風洞去測試包括風阻在內的各項指標。

另一方面,風洞也分三六九等。雖然普通的風洞隨處可見,但高階的風洞就比較稀罕了。比如說戰鬥機是要超音速飛行的,一些高速導彈更是會飛出幾倍的音速,這就意味著需要風洞吹出幾倍音速的風出來,這和那些吹汽車的風洞完全不是一個概念。

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既然是高階貨,建造起來自然不會容易,實際上高階風洞的建造充滿了各種矛盾:

風速要快,風洞的尺寸就很難做大,但飛機工程師肯定希望風洞越大越好,因為放進去的模型比例越接近實物,實驗誤差就越小。

風洞用來吹的氣體都是事先儲存好的,而如果吹風的速度很快且風口的尺寸又很大的話,那麼一下子就會把儲存的氣體用完了。而風洞實驗需要持續地觀察氣流變化,所以風洞每次吹風的持續時間肯定是越長越好。

這些要求湊在一起,對於工程學來說就是個災難。如果一定要同時滿足,那麼其建造的難度和成本就會呈指數級飆升,而且還會帶來巨大的能耗(可能要達到一個小城市耗電功率),這對儲能裝置又是一個挑戰。。。。。

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更難的是,對於一個完整的航空產業鏈來說,一兩個風洞是遠遠不夠的。你需要大量不同型別的風洞來對各種各樣的飛行器進行實驗,這意味著如果要撐起一套完整的航空產業鏈,你得準備一整套風洞群。

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如果只是一兩個高階風洞的話,普通國家咬咬牙也不是不能建,但大規模風洞群就只有超級大國才能玩得起了。

如果沒有高階風洞的支撐,研製外形複雜的五代機就沒有底氣,最典型的案例就是韓國的KF-X。

該機是除中美俄的五代機外進度最快的準五代機,但由於缺乏風洞進行充分實驗,連內建彈倉開艙發射導彈的簡單動作都測試不了,結果只能暫時放棄內建彈倉,將導彈都掛在外面(以後找美國風洞解決)。

外掛裝置嚴重破壞了飛機的隱身效能,導致其連五代機的及格線都達不到。

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相對於發達國家,我國在風洞研製方面的起步是比較晚的。到了1960年,我國的第一座超音速風洞才開始投入使用。

從成本上來說,風洞體系的研發建設投資巨大,而且還需要長期大量的技術積累。如果這個世界上有現成的風洞體系,那麼租用這個體系來做實驗確實要比自己從頭開始造高效得多。

只是這條容易的道路對於中國來說從來就不存在:沒人願意借給我們用。

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所以中國不得不從零開始靠自己一磚一瓦的把整個風洞體系給搭建起來。雖然起步是晚了點,但是風洞這個專案嘛,它本質上也是一種基建,所以,你懂的。。。

基建狂魔埋頭建風洞建到現在,已經實現“趕美超俄”,建成了世界上品類最全的風洞群:綿陽風洞群。

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這裡亞音速風洞、超音速風洞、高超音速風洞一應俱全。其中世界上第一個高超音速風洞(5-10倍音速)就是中國搞出來的,這從側面反映了中國在風洞領域的變態實力。

有了變態的風洞,就能造出變態的飛行器

例如國慶閱兵展示的東風17彈道導彈:

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這傢伙可以在射入太空後再高速砸向地面,然後在大氣層高速打水漂,其變化多端的軌跡幾乎無法被攔截。

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東風17的外形雖然大大方方的公佈,但你看了也沒用,高速飛行器的外形設計差之毫釐失之千里,沒有高超音速風洞的反覆試驗根本做不出來。

可以說風洞的水平決定了飛行器效能的上限,以至於業界一直流傳著一句話:“一代風洞,一代飛行器”。

根據最新的報道,我國在今年又建成了最新的超高音速風洞JF22。它的風速超過了30倍音速,瞬時輸出功率接近一個三峽,技術水平領先西方國家20年以上,在這個星球一騎絕塵。

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“玄學”二:搞不清的雷達波

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五代機的外形除了要滿足強大的飛行效能需求外,還要能滿足隱身的需求。這就需要精心設計飛機外觀的幾何斜面,任何細節都不能放過,以確保雷達波不按原路返回。

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設計師可以在紙面上大致設計出一個隱身外形,但具體到真實的飛機上,是不是每一個細節都處理好了?有沒有可能存在疏漏?這些問題就沒辦法透過理論上的計算來解決了,氣氛瞬間又“玄學”起來。

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於是和提升飛行效能一樣,提升隱身效能也得靠大量實驗,不過這個活就不歸風洞管了,它用到的是一個叫“巨型微波暗室”的設施。

這是一個大型密室,工程師要把做好的飛機實體(不能用模型替代)放進去,然後開啟雷達從各個角度對其進行照射,看看哪個部位的雷達反射波還達不到要求,然後就對這個部位進行針對性的修改,修改後再放進來照射,迴圈往復。

經過無數次的雷達照射和修改,最終的外形設計就取裡面反射訊號最小的最優解。

聽起來這個“暗室”就是一個足夠能放下飛機的大房間而已,但真正看到實景時我們會感覺非常科幻:

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這牆上密密麻麻都是些什麼玩意?

微波暗室在實驗時,要根據反射的雷達波來判斷外形的隱身效果。但在檢測反射波的時候,要防止這些反射出來的雷達波打到房間牆壁上形成再次反射,所以這個房間的牆面上都佈滿了密密麻麻的吸波尖椎,這個東西能夠防止雷達再次反射干擾測試結果。

那麼這種能放下整架飛機的“巨型微波暗室”都有哪些國家有呢?這就只有中美了,連傳統軍事大佬俄羅斯都捨不得,因為實在太貴。

這樣的結果就是俄羅斯的五代機蘇-57沒有條件進行足夠的微波暗室實驗,於是其外形上就有大量的細節問題無法處理,最終該飛機的雷達反射面積比四代機好得都有限,跟中美的五代機比起來更是差著3-4個數量級。

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在空戰中,反射面積如果差4個數量級,被發現的距離就會相差10倍(同等雷達水平下)。

老鷹捉小雞了屬於是。

不過五代機這種對外形極端苛刻的要求又帶來了一個新問題:

飛機沒法開。

“玄學”三:找不到的BUG

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五代機在技術上是“既要又要”的典型,既要機動效能強,又要隱身效能棒,結果外形設計出來就是一坨有稜有角的怪胎。

不過打仗嘛,外形怪不怪無所謂,效能達標就行。看著五代機這種怪胎式的外形,工程師感覺非常滿意,但飛行員卻十分懵圈。

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怪異的外形雖然在理論上帶來了強大的效能,但操作方式也變得非常複雜。看到這裡你可能會覺得只要加強訓練就可以了,再逆天的操作也是能“熟能生巧”的嘛。

然而現實並沒有這麼簡單。

越追求機動效能的飛機,其需要操控的舵面就越多。普通飛機的舵面一般是4個,飛行員透過操控這幾個舵面就能在一個三維空間裡做出各種基本的飛行動作。

從倒數到世界一極,中國戰鬥機的逆襲之路

而追求極致機動性的五代戰鬥機擁有10個左右的舵面,不同的排列組合可以實現成百上千種姿態。

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對於4個舵面的飛機來說,飛行員手腳並用也還勉強可以應付得過來,這一下10個舵面,你就是放只章魚過來也搞不定啊。

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然而這還不是最大的挑戰。

從四代機開始,先進戰機就開始採用機動效能更強的“靜不穩定”設計,也就是氣動中心在重心前面的設計。

啥意思呢?

這就好比一根箭,傳統的“靜穩定”設計就是箭頭在前箭羽在後,而“靜不穩定”設計則是箭羽在前箭頭在後,這樣飛出去一定是晃的,需要飛行員無時無刻地調整飛行姿態去維持飛機的平衡,感覺類似於“拿大頂”。

一旦停止微調就失去平衡的“靜不穩定”狀態:

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說白了,要把現代戰鬥機開起來,是需要微操的,那麼五代機的微操需要“微”到什麼程度呢?

每秒對多個舵面進行N次高頻率調整。

這已經不是孰能不能生巧的問題了,根本就超越人類反應極限了。

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(殲-20多舵面偏轉自檢)

不過辦法還是有的,可以把這類微操交給電腦去做,飛行員只需要給出大的操作方向就行。比如說飛行員想往上飛,就拉一下操縱桿,至於這個過程中怎麼保持平衡順利的飛上去,就交給電腦去控制。

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這個方案聽起來很完美,不過這又帶來了一個新的問題:對電腦的飛行控制程式要求極高,既要能準確領會飛行員的意思,又要能將其精確翻譯成對十幾個舵面的操作訊號,同時還要能自動維持“靜不穩定”狀態下的飛機的平衡。

實操中飛行員只用動動手指,電腦程式就得馬上知道他要幹什麼,一旦產生“誤會”,結果就是機毀人亡。從某種程度上來說,現代先進戰機是依靠飛行員的意念在操控。

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於是壓力就來到了程式設計師這一邊,我們需要萬能的程式設計師幫我們把飛行員的意念準確無誤的傳遞給戰鬥機。

程式設計師表示你讓我編出一個飛行控制程式沒問題,但你要求這個程式能理解飛行員的想法,還能把飛行員的每一次操作都準確翻譯成十幾個舵面的各自不同角度的排列組合,而且一點“誤會”都不能有,你當我是神仙嗎?

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現實是隻要是人編出來的程式,就一定會有bug;而只要有bug,就會墜機,這墜的可是舉國之力的研發成果和萬中無一的戰鬥機飛行員。

因飛控程式BUG墜毀的F-22:

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沒辦法,這個程式太複雜了,複雜到超出了人類腦力的極限,壓榨再多的禿頭也沒用。結果飛控軟體就和隱身效能、飛行效能一樣,都成了“玄學”。

“玄學”怎麼辦?還是老辦法,試!反覆試!試他個成千上萬次!

這時候就要用到一個叫“鐵鳥試驗檯”的東西。

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鐵鳥試驗檯全稱“飛控液壓系統綜合試驗檯架”,它的作用就是在地面模擬飛機的各種飛行角度引數,以此來調整程式和修改bug。只有經過無數次鐵鳥平臺的實驗,證明飛行控制程式沒問題了,才敢讓真機上天。

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鐵鳥試驗檯也是航空工業的基礎設施之一,一般的航空工業強國也能造得出來,但就有時候造起來會比較猶豫。

因為這個設施有一個很大的問題:不通用。

不同飛機用的鐵鳥試驗檯是無法通用的,也就是說建造這玩意沒法一勞永逸,你每研發出一款新的飛機,就要針對這款飛機建造一臺專門與之匹配的鐵鳥試驗檯,沒有任何捷徑,更不可能在市面上找到現成的產品。

僅這一步,就阻礙了很多國家持續研究飛機的積極性,因為這意味著成本方面的風險很大。如果研發出來的某款新飛機賣得不好,那麼專門為它匹配的鐵鳥平臺就虧到了姥姥家。

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而且飛機的飛控軟體越複雜,鐵鳥試驗檯就越複雜,價格自然也水漲船高。所以到了五代機的時候,各路豪強就實在燒不起這個錢了。

而殲-20擁有全球戰鬥機裡最多的舵面和最複雜的氣動佈局,它相比於傳統鴨式佈局還多了全動V字垂尾,能同時起到垂直尾翼(同向偏轉)和水平尾翼(對向偏轉)的效果。

俯仰時,可以接近類似於一個三翼面;

滾轉時,能差動加速滾轉;

空中還能對偏轉當減速板減速

不僅如此,鴨翼後面還加了邊條(代價是導致仰角不線性,增加操控難度)。

這個氣動佈局複雜程度不僅凌駕於所有四代機之上,還超過了美國五代機的代表F-22和F-35(F-22、F-35並沒有採用全動垂尾,尾翼主體焊死不能動,只有後半截是舵面能偏轉),是人類史上氣動佈局水平最高的戰鬥機。

垂尾可以整體擺動的殲-20 VS 垂尾主體固定的F-22:

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所以殲-20配備的鐵鳥試驗檯肯定便宜不了,但中國卻沒有“回不了本”的擔憂,因為中國需要大量的先進戰鬥機,研發出來後不愁訂單不夠。

那麼殲-20和F-22孰優孰劣呢?

殲-20 VS F-22

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儘管現在在全球出盡風頭的美國五代戰機是F-35,但該機只是一種壓低成本的單發中型戰鬥機。它並沒有全力追求極致的空戰效能,而是把更多的注意力放到了多用途上,與殲-20不在一個重量級上。

所以殲-20在這個世界上的真正對手有且只有一個,就是同為雙發重型戰鬥機的F-22。

相比F-22而言,殲-20的一大優勢就是出道晚,所以應用到了更先進的電子裝置。

比如說全身光學攝像頭的EODAS和EOTS系統,全身遍佈感測器,等於全身都是眼睛,可以360度無死角探測,有極強的態勢感知能力。

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而F-22因為出道早,沒有預留這種全向探頭電子裝置的安裝空間,不過F-22的優勢也很明顯:它擁有效能強悍的正宗第五代發動機。

發動機是殲-20的短板,目前它使用的“WS10(太行)”發動機相比F22的F119發動機要落後一代。

中國自己的第五代大推力發動機“WS15(峨眉)”還在研發中,大家只能等待。不過只要沒有停產,殲20在未來就有改進的潛力,換上正宗五代發動機也只是時間問題。

珠海航展展示的國產向量推力發動機(模型):

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F-22目前在隱身效能和動力硬體上依然對殲-20構成優勢,但因為早早被砍掉了生產線,所以其未來的改進和升級空間已經非常有限。比如說它最近就只能眼睜睜的看著殲-20推出了雙座版本而“無動於衷”。

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根據官方的報道,雙座殲-20將能夠操控無人機編隊協同作戰(前座負責駕駛,後座負責遙控無人機機群),這直接就革了空戰遊戲規則的命。

這些“忠誠僚機”既可以自帶導彈增加團隊攻擊火力,又可以前出偵察增加團隊控制範圍,緊急時候還能衝出去擋槍,大幅提升了戰術的靈活性。

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美軍雖然也有類似的規劃,但他們已經很難再升級出一款雙座版的F-22,只能靠單個飛行員“一心二用”來湊合一下,這跟雙座殲-20比起來就差點意思了。

結 語

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其實進入五代機時代以後,中美之外的國家也不是真的徹底擺爛,他們還是有想法的,比如說印度和土耳其就在使勁憋五代機。

土耳其的“五代機”:

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有戲麼?

很難,頂多就是手搓一個勉強能飛的樣子貨出來,大機率會跟韓國那個“準五代機”一樣充滿各種BUG。

我們常說“沒有金剛鑽,別攬瓷器活”,很多國家並不缺乏科學家,他們真正缺乏的是大國重器級別的“金剛鑽”。

你得攢齊幾十個學科的“金剛鑽”,進行強有力的組織調配,然後才能召喚出五代機這條神龍。

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這是因為從五代機開始,戰鬥機技術的門檻已經變得非常高,它需要的遠不止上文提到的那幾個“玄學設施”,以殲-20為例:

為了給殲-20安裝現役戰鬥機中最大口徑的有源相控陣雷達,就需要完整的雷達產業鏈,不僅要有雷達電子工業,還要有高空飛行測試試驗檯。

為了測試飛機的結構強度是不是剛好合適,還得搞靜力試驗室。

為了給殲-20安裝大推力向量發動機,就需要航空發動機產業鏈,包括粉末渦輪盤工藝,超材料,萬噸鍛壓機等等;還需要航空發動機高空試驗檯來長時間測試。

為了讓配套導彈打得更遠更準,就需要導彈領域的尖端科技,包括雙推力推進發動機,推進藥,導引頭等等。

其他涉及到的領域還包括隱身塗料學科、複合材料學科、3D列印……

這就是為什麼戰鬥機進入第五代後,大多數國家就再也跟不上了,想跳過第五代直接搞第六代更是痴人說夢。

其他先不說,就風洞這一個門檻就足以把他們卡死。中小國家建不起完善的風洞體系,如果硬要研發高階戰鬥機,就只能委託大國的風洞來幫自己吹,一般會委託美國。但這樣做收費昂貴先不說,美國人會不會幫你試出最優解其實只有天知道。

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如果你對吹出來的結果不滿意,想對模型進行修改,那就得再給一次吹風的錢,然後把修改好的模型再送過去接著吹,一來一回時間和金錢就燒掉了。此時美國的工程師只會向你投來關愛的目光:直接買我們的F-35不香嗎?

而擁有完整風洞體系的大國就不同了,我想什麼時候吹就什麼時候吹,設計師可以坐在一旁“邊吹邊改”、無限最佳化。現在中國不僅可以吹自家的飛機,還可以做個美國戰鬥機的模擬模型來吹一吹,看看對方是什麼水平,搞搞橫向對比。

正在吹F-22模型的國內風洞:

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其他方面也是一個道理,現代尖端的工業品越來越需要龐大的基礎工業體系來支撐。雖然跟被稱為“外國”的整個世界比起來,中國的戰鬥機產業鏈還有各種短板;但如果單獨跟各個國家相比,則沒有誰的產業鏈完整程度能超過中國。

這也正是國產戰鬥機能夠逆襲的奧秘。

現在中國的另一款五代機殲-35也接近服役,中國的空中力量將形成類似美國的重型五代機F-22搭配中型五代機F-35的“高低搭配”的格局

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現在回過頭看,美國人處心積慮封鎖中國軍工幾十年,最終成功封鎖出了一整套跟自己分庭抗禮的獨立產業鏈,也算是“求仁得仁”。

雖然殲-20的橫空出世已經足夠讓人驚喜,但這遠非中國戰鬥機產業發展的終點,因為工業發展有其自身規律:產業鏈一旦成型,產品就會持續井噴。

這也意味著從此以後,美國對地球天空的壟斷地位一去不復返了。

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全文完