今年10月,國防部證實殲-20已列裝空軍,裝配國產發動機的殲-20也已試飛成功,電視劇《空天獵》里殲-20優雅亮相,諸多新聞引來人們對殲-20的廣泛關注,殲-20與其他隱身戰鬥機的比較也再一次成為軍事愛好者熱議的話題。有些軍迷朋友吹捧殲-20,認為其性能已經超過F-22,而另一些軍迷朋友貶低殲-20,認為其連F-35都不如,對蘇-57的評價也是褒貶不一。那麼,這四款明星戰機到底孰強孰弱呢?
讓我們透過紛繁複雜莫衷一是的報導,客觀分析一下。
目前已知的第五代戰鬥機有美國F-22和F-35、俄羅斯蘇-57、中國殲-20和殲-31、日本ATD-X心神、韓國KF-X、伊朗F-313征服者、印度AMCA、土耳其TFX等。
F-22是由美國洛克希德·馬丁與波音聯合研製的單座雙發高隱身性第五代戰鬥機。
F-35是由美國洛克希德·馬丁研製的單座單發聯合攻擊戰鬥機。
T-50是由俄羅斯蘇霍伊設計局負責研製的第五代重型隱身戰鬥機的原型機,2017年8月11日,俄羅斯空天軍總司令邦達列夫上將表示,正在測試的俄羅斯第五代戰鬥機T-50即將服役,該機被正式命名為蘇-57。
殲-20是由中航工業成飛研製的一款單座雙發隱身戰鬥機。
殲-31是由中航工業沈飛研製的一款單座雙發隱身戰鬥機,其性能不如殲-20,這點毫無爭議,本文不再對其進行對比分析。
日本ATD-X心神、韓國KF-X、伊朗F-313征服者、印度AMCA、土耳其TFX等還處於研發階段,也不詳述。
F-22是世界上最早出現並服役的第五代戰鬥機,目前來看其設計指標是最高的,作為第五代戰鬥機的標杆,它定義了第五代戰鬥機的性能標準,即Stealth(隱身性)、Super Sonic Cruise(超音速巡航能力)、Super Maneuverability(超機動能力)、Superior Avionics for Battle Awareness andEffectiveness(超級信息優勢)。這四項標準的英文單詞都以S開頭,所以又稱為4S能力。
下面我們就按這四項基本指標來逐一對比上述四款隱身戰鬥機的性能。
1
隱身性
戰鬥機隱身的主要原理是通過特定機身外形和氣動布局的設計,並且在容易造成雷達回波的進氣道和座艙蓋敷以金屬屏蔽罩,從而使得雷達反射信號儘量變小,下面是傳統飛機與隱身飛機的全向反射雷達波系的對比圖。
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傳統飛機與隱身飛機的全向反射雷達波系對比
從圖中可以看出,傳統飛機全向反射雷達波系都比較強烈,而隱身飛機在全方向僅在幾個極小的角度範圍內有強烈的反射雷達波系,其他絕大多數角度範圍反射波強度均較弱。隱身飛機把受到的雷達波集中反射到少數的幾個極小的角度範圍內,讓敵人在絕大部分角度探測不到自己,而在少數角度有一瞬間閃現,敵方雷達也無法有效鎖定。
雷達反射截面積(RCS)是評價戰鬥機隱身性的重要指標,美國GlobalSecurity網站顯示:F-22的RCS為0.0001平方米,F-35的RCS為0.005平方米。殲-20與蘇-57的RCS目前未見官方數據,說法各異,綜合外媒報導,殲-20的RCS為0.05-0.1平方米,蘇-57的RCS為0.1-1平方米。
F-22機身、垂直尾翼採用傾斜式設計,機翼與尾翼的前緣、後緣採用平行設計,將雷達波反射角控制在8個以內,另外F-22還採用S形進氣道,遮擋了發動機葉片,整體隱身性能非常好。F-35外型像似F-22的單引擎縮小版,它繼承了F-22的諸項隱身設計,隱身性能也很優異。
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F-22的S形進氣道
殲-20由於有鴨翼、腹鰭的存在使得其RCS大於F-22,另外,現階段的殲-20裝配的發動機不帶矢量噴管,其尾噴口也沒有像F-22那樣做隱身處理。未來殲-20可以通過取消腹鰭、改裝矩形橫截面噴管、消除翼身過渡段和機身側面的圓弧過渡區等措施,來提高其側向和後向隱身性能。
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殲-20前置鴨翼對其隱身性有不利影響
這四款戰鬥機中,只有蘇-57沒有採用S形進氣道,無法對發動機正面進行遮蔽,並且蘇-57的後機身在外形結構上幾乎沒有做任何隱身處理,俄羅斯簡單粗暴的設計風格似乎過於在意機動性而忽視了隱身性,其隱身性是這四款戰鬥機中最糟糕的。
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蘇-57未採用S形進氣道,且發動機裸露在外
澳大利亞軍事專家卡羅·庫珀和麥可·佩洛西利用計算機模型對殲-20和蘇-57的雷達反射面積進行了模擬,得出的結論是這兩款戰機的前向隱身性能都很優異,但側向有比較明顯的反射波瓣;外形設計更為精細的殲-20相比蘇-57有著明顯優勢,殲-20的隱身性能在蘇-57之上。
除了機身外形和氣動布局,影響戰鬥機隱身性的另一個重要因素是隱身塗層,我國的隱身塗層材料不如美國,美國有針對不同波段的多種隱身塗層材料,而我國比較單一。
綜上分析,就隱身性而言,F-22 > F-35 > 殲-20 > 蘇-57
2
超音速巡航能力
超音速巡航能力是指戰鬥機在其發動機不開加力的情況下能進行超音速巡航飛行。據美國空軍雜誌報導,洛克希德·馬丁公司副總裁SteveO'Bryan證實,F-35戰鬥機雖不是一款能超音速巡航的飛機,但是也可在不打開發動機加力情況下,維持1.2馬赫速度衝刺241公里。不過,這種衝刺應該是先打開加力加速到1.2馬赫,然後關閉加力,維持速度。F-35的發動機是這四款戰鬥機中性能最好的,但是一台發動機還是難以推動F-35進行超音速巡航。這與F-35的定位有關,F-35是一款多用途聯合戰鬥機,超音速巡航能力不是它最看重的。目前,在超音速巡航方面做得最好的是F-22,得益於強大的發動機和優異的氣動設計,在不開加力的情況下,其巡航速度可達1.8倍音速,這種優異的超音速巡航能力,目前無機可比。
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F-22的超音速巡航能力無機可比
2017年9月19號,裝配國產發動機的殲-20試飛成功,美國媒體報導稱,這款殲-20裝配的改進型WS-10發動機能夠使殲-20以1.2倍音速巡航。
蘇-57憑藉兩台AL-41F也能實現超音速巡航,AL-41F由AL-31F改進而來,其最大推力為107kN,加力推力為167kN,推重比超過10,且具備推力矢量技術。
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航展上展出的WS-10改進型與換髮後的殲-20發動機對比
綜上分析,就超音速巡航能力而言,F-22 > 蘇-57 > 殲-20 > F-35
3
超機動性
F-22戰鬥機在氣動設計上採用了更加先進的「渦升力」技術,其採用三段式邊條翼,利用邊條翼產生的渦流增加主翼升力。這樣,F-22不僅擁有更好的升阻比,還具備過失速機動能力。F-35繼承了F-22的氣動設計,但F-35過於笨重,常規機動性能僅與F-16相當,總體機動性能與F-22有較大差距。
殲-20採用菱形機頭與邊條翼的設計,在大迎角情況下可以利用渦升力提高飛機的操控性,再加上前置鴨翼具備良好的低頭性能,也具備過失速機動能力。
蘇-57比F-22更重視機動性能,其在氣動設計方面最顯著的特徵是機翼前緣延伸部分加裝了可動邊條翼,對渦升力的利用更加充分。
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殲-20、蘇-57、F-22、F-35外形尺寸對比
超機動性除了與氣動布局有關,還受發動機尤其是發動機的矢量噴管技術影響,蘇-57採用可動邊條翼,殲-20採用前置鴨翼,F-22有著強大的發動機,綜合下來,三者超機動性相當。
綜上分析,就超機動性而言,F-22 ≈ 蘇-57 ≈ 殲-20 > F-35
影響超音速巡航和超機動性這兩項指標的因素都有發動機和氣動布局,殲-20與F-22的氣動布局各有優劣,但是殲-20的發動機是一大短板,殲-20的標配發動機是渦扇-15,這是一款推重比10一級、帶三元矢量噴管的高性能航空發動機,目前官方報導較少,渦扇-15於2006年首次試車成功,2012年之後進入長時期的測試狀態,相信渦扇-15已漸行漸近,屆時殲-20的性能也將會有大幅提升。
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渦扇-15發動機CG圖
4
超級信息優勢
四款戰鬥機都裝備先進的有源相控陣雷達,在相控陣雷達中,T/R是核心組件,其多少直接決定了發射功率的大小,也決定著探測距離的遠近。
F-22使用的AN/APG-77雷達使用了1956個T/R組件的相控陣技術,每個組件都採取了以GaAs襯底技術的微波集成電路,這種襯底電子漂移率高,擊穿電壓高。F-35使用的AN/APG-81相控陣雷達陣面尺寸較小,只擁有不超過1600個T/R組件。殲-20使用的相控陣雷達有1856個T/R組件,與F-22相當。俄羅斯為蘇-57研製的N036雷達T/R組件數量約為1500個。
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F-22裝配的AN/APG-77雷達
光電系統方面,我國的高精密度的CCD鏡頭和紅外傳感器一般都是向西方進口,在探測範圍和精度上和美國頂尖水平還有差距。
綜上分析,就超級信息優勢而言,F-22 > 殲-20 > F-35 > 蘇-57
彈艙布局方面,殲-20與F-22類似,都是在機腹部位有一個主彈艙,機身兩側各有一個輔彈艙,可攜帶6枚中距彈(主彈艙)+2枚近距彈(2個輔彈艙各1枚)。F-22的空對空掛載是6枚AIM-120中程空空飛彈+2枚AIM-9響尾蛇飛彈,而殲-20可以掛在6枚霹靂-12D/霹靂-15中程空空飛彈,或6枚霹靂-21遠程空空飛彈+2枚霹靂-10近距格鬥彈。F-35有兩個內置彈艙,可攜帶2枚AIM-120中距空空飛彈+2枚雷射制導炸彈。
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F-22、F-35、殲-20彈艙對比圖
蘇-57的發動機完全裸露,中間是前後串聯的兩個彈艙,中間被彈艙掏空,缺乏承力部件,像一根竹扁擔挑著兩台發動機。事實上,蘇-57的彈艙布局一直飽受質疑,蘇-57遲遲沒有打開彈艙的公開報導,這也說明蘇-57的武器攜帶能力並不理想。從網友製作的蘇-57打開彈艙的圖片可以看出,蘇-57可以攜帶6枚空空飛彈,其彈艙卡在兩台發動機之間,艙門只能打開90度,並且前彈艙門打開之後會影響發動機的進口氣流。
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網友製作的蘇-57開彈艙假想圖
除了4S,武器攜帶能力也作為一個評價標準,五項指標的權重各取20%,綜合評分如下:
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總的來看:
F-22作為第五代戰鬥機的標杆,當之無愧位列第一;
殲-20兼顧隱身性和機動性,綜合性能優異,位列第二;
蘇-57受到理念與經費的雙重限制,性能上存在的諸多硬傷使其成為中美俄三款重型五代機中綜合性能最弱的一款,位列第三;
F-35作為中型隱身戰鬥機,綜合性能略遜於重型隱身戰鬥機,位列第四。