歼20称得上五代战机吗(五代隐身战机的巅峰对决)

2011.1.11日歼-20战机横空出世,成功首飞,整个世界为之一惊,打破了美国认为中国在2020年之前不会有隐身战机的论断。歼-20的出现打乱了美国对中国的空中优势部署计划,想靠180余架F-22以独孤求败的姿态全面压制中国空军战机的时代一去不复返了。基于对歼-20战机的恐惧,美国甚至动过重启早在2009年就已经关闭的F-22生产线的念头。

自首飞以来,近10年过去了,歼-20战机已经批量列装部队,并形成了完备的战斗能力。虽然这么过年过去了,关于歼-20与F-22孰优孰劣的问题一直是广大军迷关注的焦点。今天小编将通过详细的对比,带大家了解F-22与歼-20战机的各项性能对比。

本文共约5300字,篇幅较长,请大家耐心阅读。

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2011.1.11日,歼-20成功首飞


美国作为第五代隐身战机的开创者,定义了第五代战机的具体标准。只有实现4S的战斗机才有资格被称作第五代战机(按俄国标准为第五代,美国标准为第四代)。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)。作为为F-22战机“量身定做”的歼-20战机,4S性能自然不在话下。评价两款战机的指标包括隐身性能、机动性能、信息感知能力、攻击性能、航程作战半径、以及维护保养成本等。下面小编就具体地介绍各个指标的对比情况。

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F-22战机是4S能力的集大成者

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歼-20战机


隐身性能对比

F-22战机采用了蝶形机翼、菱形进气口、前机身截面呈菱形,机身中段截面呈五角形,尾段则减缩过度为扁平的矩形。为了实现高度的隐身效果,F-22战机采用了平行设计来减少雷达波的散射,其机翼前后缘、各操纵舵面、进气道唇口、各舱门、口盖缝隙等都相互平行,以确保其雷达反射波的能量能集中在有限个若干峰值上,减少了雷达反射波沿原路反射的可能性。同时,机体采用了先进的吸波材料和涂料,能够较好地吸收厘米级雷达波。据悉,F-22迎头RCS仅为0.01㎡,隐身性能极为优秀,不过其侧向、后向、上向以及下向的隐身性能较差,并不能做到全向隐身。

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F-22战机三视图

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F-22机头的隐身涂层大面积开裂脱落

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F-22战机各方位RCS值变化图,迎头最小,并非全向隐身

歼-20战机隐身性能主要是靠以下几个方面来获得:

  • 采用棱形机头且机体横截面基本保持棱形,机头段上下部分之间具有明显的折线,发动机进气道侧壁具有明显的倾斜,能够向各个方向散射雷达波,减少雷达波的直线回返。
  • 采用翼身融合和垂直尾翼外倾设计,机身和机翼平滑过渡, 看不出明显的分界线,主要机体部件上相互平行。这样的设计能将雷达反射波集中到几个窄波束以内,使飞机在其他方向上的散射截面积尽可能最小。
  • 采用了DSI进气道,取消了传统超音速进气道上的复杂结构、降低了结构重量,还有助于降低正前方的雷达散射截面。
  • 采用S型进气道,屏蔽了迎头发动机叶片雷达波反射。腹鳍完美遮挡发动机,减少侧向红外特征。
  • 采用了新型的吸波涂层,减少了雷达波的反射。

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歼-20战机三视图

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歼-20机头特写,DSI进气道一览无余

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歼-20战机全向RCS分布图

由于歼-20采用了上反鸭翼布局,在飞行过程中鸭翼的动作会使迎头的RCS值增加。据悉,歼-20迎头的RCS值约为0.05㎡,大于F-22,侧向隐身性能基本上与F-22相当。由于歼-20战机发动机尾喷管没有做隐身设计,其后向的RCS值远大于F-22。综合来看,隐身性能F-22占优势。(注:有消息称歼-20战机采用了更为先进的机体材料隐身技术以及隐身涂料,综合隐身性能与F-22不相上下,不过此消息还未被证实。)


机动性能对比

战机的飞行性能主要取决于四个参数:升力系数、阻力系数、翼载荷和推重比。其中升力系数和推重比是越大越好,而阻力系数和翼载荷则是越小越好。

  • 升力系数对比

歼-20采用了基于涡流控制技术的升力体机构,其机身、鸭翼、边条、机翼、后机身边条、外倾双腹鳍和外倾全动双垂尾均采用了一体化非常规气动布局。歼-20战机的受控涡流至少包含了机头鳍角涡流、进气道鳍角涡流、鸭翼涡流、边条涡流和机翼前缘涡襟翼涡流等,升力系数约为2.1,是目前世界上升力系数最高的战机。

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歼-20全动垂尾显得格外科幻

F-22采用了固定双垂尾常规气动布局,整体的升力系数只有1.7,远低于我国的歼-20战机。在我国发动机整体水平不如美国的前提下,我国科研人员在歼-20战机的气动布局上下足了功夫。

需要指出的是,歼-20战机从严格意义上来讲是一种三面翼飞机,兼顾了常规布局与鸭翼布局的优势,使得大迎角攻击能力极为优秀,完全可以碾压常规布局的战机。F-22战机的超常规机动需要二维矢量发动机的配合才能完成,而歼-20战机可以不依赖矢量发动机就可以做失速动作,超常规机动能力与F-22相当。

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F-22采用了常规的气动布局

  • 阻力系数对比

根据飞机气动布局设计原理,当飞机处于同等设计水平时,鸭翼布局飞机的阻力系数比常规布局飞机小10%左右。同时,歼-20战机相比F-22战机更加修长,能有效地降低阻力。所以,综合来看,歼-20战机的阻力系数要明显小于F-22战机。

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歼-20与F-22直观对比,歼-20更加修长,阻力系数更小

翼载荷对比

根据公开的资料F-22战机的机翼面积为78㎡,空重19吨,满油量10吨,取半油5吨,假如内置弹舱满载(6枚中AIM-120中距弹、2枚AIM-9X格斗弹,合计弹重1.14吨),此时F-22战机的起飞重量为25.14吨,通过计算可得F-22翼载荷为322千克/平方米。

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PL-10E弹重105千克,大于AIM-9X的85千克

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我国制造的世界最大激光增材制造主承力关键钛合金构件

虽然歼-20战机整体的体积大于F-22战机,但是歼-20诞生时间较晚,机体采用了大量的复合材料,且采用了锻造工艺技术,一些关键的部件采用了3D打印技术,整机空重要比F-22轻不少。据悉,歼-20战机的空重仅为17吨左右,取半油5吨,内置弹舱满弹(6枚PL-15空空导弹,2枚PL-10E格斗弹,合计弹重1.4吨),此时歼-20战机的起飞重量为23.4吨。而歼-20战机的机翼面积为70平米,通过计算可得机翼载荷为299千克/平方米。综合来看,歼-20战机的翼载荷要比F-22小不少。

推重比对比

推重比是衡量一款战机机动性能的重要指标,推重比越大,机动性能越好。计算飞机推重比一般按照标准空战重量和最大加力推力来计算。

首先来看F-22战机,该战机采用了两台F-119-PW-100发动机,单台最大推力为15.9吨。前面我们计算翼载荷的时候提到了F-22战机的标准空战重量为25.14吨,此时F-22战机的推重比约为1.26。

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F-119-PW-100发动机

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超强的发动机,让F-22战机拥有超强的机动能力

再来看歼-20,目前WS-15发动机正处于最后的试验阶段,所以还没有装备歼-20战机。从目前的状态来看,歼-20战机应该装备了两台WS-10B发动机,单台最大推力约为14.2吨。前面提到歼-20战机的标准空战重量为23.4吨,计算可得歼-20战机标准空战状态下下的推重比约为1.21,略小于F-22战机的1.26。

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歼-20战机换装两台WS-10B发动机

通过对影响机动性能的参数综合对比来看,歼-20战机在升力系数、阻力系统、翼载荷参数上优于F-22战机,仅在推重比上略差与F-22。所以,歼-20战机在机动性能上完全可以匹敌F-22战机,甚至能超越F-22战机。


信息感知能力对比

信息感知能力包含了机载火控雷达、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。

机载火控雷达性能对比

F-22战机的机载雷达为APG-77主动相位阵列雷达 (AESA) ,该雷达对3㎡目标的最大探测距离为200千米, 对5㎡的目标最大探测距离为297公里。该型雷达上集成了约2000个低功率X波段收发组件(T/R组件),可同时执行空空、空地、空海作战任务。由于每个发射单元相互独立,APG-77雷达可以自动将收发组件划分成几块,分别执行对空搜索、对面搜索任务,并可同时执行电子干扰任务。综合来看,APG-77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,是一款十分强大的机载火控雷达。

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APG-77主动相位阵列雷达

据悉,歼-20装备了我国最新型的主动相控阵雷达,借助于超大的机头尺寸,该型雷达拥有约2000个左右的T/R组件。早在珠海航展上,中国电科14所就展出了出口用KLJ-7A机载有源相控阵火控雷达。据悉该雷达综合性能与F-35战机搭载的AN/APG-81雷达相当。而自用版本肯定是要优于出口版本,所以可以认定,歼-20战机所搭载的新型有源相控阵雷达性能达到或者超了APG-77雷达技术水准,对典型目标的空空探测距离超过了300公里,具有更强的探测能力。

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航展上展示的出口用三面阵机载雷达和机相扫机载雷达

在其他辅助探测设备上,歼-20还配备了光电分布式孔径系统(EODAS),该系统包括分布在机身各处的6个光学传感窗口,能为飞行员提供360°无死角的球形全景监视,使得飞行员能够掌握战机周围的战场态势,没有观察死角。该系统还能为近程格斗导弹大离轴发射能力提供目标指引,辅助歼-20战机的头盔瞄准系统。

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歼-20机身上的光电分布式孔径系统

除了光电分布式孔径系统,歼-20还配备了光电跟踪瞄准系统(EOTS),集成了红外/光学/激光照射模式,具有高分辨率成像、自动跟踪、红外搜索与跟踪、激光指示、测距和激光点跟踪等全套光电火控功能。在火控雷达不开机的情况下,利用EOTS系统也能追踪并锁定近百公里外的目标红外信号,想用雷达静默的方式躲避歼-20的眼睛是不可能的。F-22研发时间较早,当时美军的EOTS系统以及EODAS系统都尚未研发成功,F-22没有装备这两个系统,最终应用到了F-35身上。

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歼-20机头下方的凸起部件为EOTS系统

信息处理能力以及座舱信息化程度对比

F-22战机的研发时间为上世纪80年代,机载计算机系统、飞控代码以及信息处理速度等都已经跟不上时代的节奏,虽然美军也对其进行了数次升级,但是基本上都是修修补补,信息化处理能力无法和现有的F-35战机相提并论。座舱采用了一平三下的布局,虽然整体集成化程度很高,但是依然保留了不少的机械按键,人机功效较差。

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F-22座舱布局

凭借着后发优势,歼-20战机拥有优秀的一体飞控技术、信息处理能力及信息化集成度。座舱采用了一平一下的布局,没有了传统的机械按键,所有的作战信息都集成到了中控大屏上,具有语音控制功能,快速的切换屏幕上的显示信息,极大的提高了人机功效,大大缩短了飞行员的反应时间。

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歼-20战机座舱

综合来看,歼-20战机在信息感知能力上大幅超越F-22战机,拥有更加强大的作战能力。


攻击性能对比

歼-20与F-22战机都作为制空战机,其攻击能力体现在了空空导弹的性能。F-22主弹仓可以携带6枚AIM-120D 空空导弹,侧弹仓可以携带2枚AIM-9X红外格斗导弹。

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F-22内含子弹仓挂在模式图

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F-22发射 AIM-120C中距空空导弹

AIM-9X近程空空导弹是美国研制的第四代近距格斗导弹,具有±90°大离轴发射能力,采用红外制导,最大射程可达18公里,是一款非常优异的导弹。

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AIM-9X空空导弹

AIM-120D空空导弹是美国现役主力中距空空导弹,也是该型导弹的最新型号,最大射程达到了160公里,最大速度达到了4马赫。

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F-22战机装载AIM-120D空空导弹

与F-22战机一样,歼-20战机主弹仓可以携带6枚PL-15空空导弹,侧弹仓可以携带2枚PL-10E近距格斗弹。

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歼-20弹仓展示

PL-10E是我国新一代近距红外格斗导弹,离轴发射角可达180度,配合新一代的头盔瞄准系统,只要敌人在我战机的前半球视野内,即可锁定并发射,最大过载为60G,最大射程超过了30公里,各项性能优于美国的AIM-9X近程格斗导弹。

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PL-10E导弹

PL-15空空导弹采用固体双脉冲发动机,它最大特点就是在飞行过程之中能够多次点火,飞行包线更广,最大发射距离可达200公里以上,优于AIM-120D型空空导弹。

目前歼-20所装备的PL-10E、PL-15空空导弹整体性能优于F-22装备的的AIM-9X以及AIM-120D空空导弹,在不考虑隐身因素的前提下,空战性能更为优秀。


航程、作战半径等基本参数对比

F-22机长18.9米,翼展13.56米,机高5.08米,最大平飞速度2.1马赫,航程3200公里,高空作战半径1300公里,在不开加力的情况下,可以以1.58马赫的速度巡航半个小时。

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F-22

歼-20机长20.3米,翼展12.88米,机高4.45米,最大平飞速度2.6马赫,航程大于4000公里,作战半径大于1500公里,具备超音速巡航能力。

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歼-20

仅从大体的参数可以看出,歼-20战机在航程、最大速度、作战半径上优于F-22战机,虽然具备了超音速巡航能力,但是还不清楚能否与F-22匹敌。


使用维护成本对比

作为世界上首款五代隐身战机,F-22战机在很多方面异常的娇贵。其隐身涂层需要定期清理与修复,必须要在恒温恒湿的机库中存放,每小时的飞行成本高达6万美元,并且没执行完一次飞行任务就要全面的检修。

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F-22必须要在恒温恒湿封闭机库中存放

相比于娇贵的F-22,我们的歼-20战机明显的接地气,不需要特制的恒温恒湿的机库,隐身涂层也不需要多次维护,综合的飞行成本只有F-22的一半,虽然也不是小数,但是经济型明显优于F-22。

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歼-20机库


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AN/APG-79与AN/APG-77雷达作用距离对比

写了这么长,相信大家对歼-20与F-22的各项对比已经有了大体了解。由于F-22战机隐身性能更为优秀,在迎头空战的前提下,可在100公里之外发现歼-20,并先于歼-20打上一波中距弹。歼-20在80公里距离上也能发现F-22,并发射PL-15空空导弹。现实情况下,歼-20战机在与预警机的配合下会抵消F-22的隐身优势,所以隐身性能的略微差距并不能决出胜负。然而,歼-20凭借着后发优势,在机动性、信息感知能力以及空空导弹性能等方面较F-22均有优势,在双方均发现对方存在后,F-22就危险了。

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