第五代戰(zhàn)機(jī)有別于前代戰(zhàn)機(jī)的最主要的特征就是“隱身”
第五代戰(zhàn)機(jī)有別于前代戰(zhàn)機(jī)的最主要的特征就是“隱身”,,關(guān)于這一點(diǎn),J-20副總師王海峰曾這樣說道,,國外的一些權(quán)威媒體,,包括軍事評論家,開始評價(jià),,這個(gè)飛機(jī)他們是抄的,,后面發(fā)現(xiàn),我們這個(gè)布局,,無論是從布局還是各方面世界是沒有的,,所以這個(gè)升力體(邊條翼鴨式)布局飛機(jī)應(yīng)該是世界獨(dú)一無二的,后面又有人說,,哎,,鴨翼,因?yàn)檫@個(gè)尖多,隱身就怕尖尖角角太多,,做下來以后,,我們實(shí)際發(fā)現(xiàn)這種布局,隱身性能非常好,,所以也是引領(lǐng)著他們要跟蹤式地進(jìn)行研究,。
四年前,參加央視《對話》欄目的王海峰被問J-20還有什么遺憾,,他答道,,對我們來講,沒有最好,,只有更好,,要說到遺憾的話,有一點(diǎn)遺憾,,這架飛機(jī)這么先進(jìn),,但是還是有遺憾,遺憾在哪呢,,它最先進(jìn)的地方,,隱身,在常規(guī)的這種展示甚至表演過程中,,普通觀眾看不到……
王副總師何以如此“凡爾賽”,?近日,央視解密的新型隱身材料給出了答案之一,。
央視披露了4款隱身材料,,分別是微金屬結(jié)構(gòu)隱身材料、海綿結(jié)構(gòu)隱身材料,、皮質(zhì)結(jié)構(gòu)隱身材料,、涂層結(jié)構(gòu)隱身材料。
其中閃爍著金光的微金屬結(jié)構(gòu)隱身材料格外搶眼,,這其實(shí)就是5年前就已經(jīng)公開的“超材料薄膜”,。
談超材料之前先來澄清一個(gè)關(guān)于J-20的誤傳,過去很多人以為J-20的研發(fā)始于上世紀(jì)90年代,,但事實(shí)并非如此,,該機(jī)型號立項(xiàng)時(shí)間是2007年10月8日,首飛則是2011年1月11日,,用時(shí)僅3年零3個(gè)多月,,與之對比,F(xiàn)-22立項(xiàng)至首飛用時(shí)6年,,F(xiàn)-35立項(xiàng)至首飛用時(shí)5年多,。
不僅立項(xiàng)至首飛用時(shí)短,從首飛至交接入列J-20的用時(shí)同樣短,只用了6年零8個(gè)多月,,F(xiàn)-22是8年有余,,F(xiàn)-35則是將近9年。
眾所周知,,在J-20誕生以前,,我們甚至沒有獨(dú)立研發(fā)雙發(fā)重型戰(zhàn)斗機(jī)的經(jīng)驗(yàn),有的也只是仿造蘇-27以及獨(dú)立研發(fā)單發(fā)J-10的經(jīng)驗(yàn),,不僅裝備質(zhì)量對比美軍有代差,,研發(fā)能力更是難以望其項(xiàng)背,有人說那會兒至少落后20年……
關(guān)于J-20的研發(fā)速度,,王海峰副總師多年前曾提到“3個(gè)沒想到”,,就是業(yè)內(nèi)人士沒想到,包括很多專家沒想到,,國外的對手更沒想到,。
那么,為什么到了J-20就突變了呢,?這個(gè)項(xiàng)目涉及上百個(gè)廠家,,零部件總量上萬個(gè),作為一款跨代戰(zhàn)機(jī),,它的許多工藝標(biāo)準(zhǔn)對比三代機(jī)是完全不同的,,如果沿用過去的辦法造新機(jī),首先時(shí)間上不允許,,對于我們而言時(shí)間就是硬指標(biāo),,是后墻不倒的,因?yàn)橐M早拿出一款能夠與強(qiáng)敵抗衡的裝備,。
所以,必須創(chuàng)新,,在全國一盤棋的大協(xié)作下,,在廠所聯(lián)合創(chuàng)新攻關(guān)的基礎(chǔ)上,J-20最終實(shí)現(xiàn)了多快好省的研制目標(biāo),。這里面還有一個(gè)發(fā)展戰(zhàn)略問題,,就是并不要求頭幾個(gè)交付批次的J-20把所有的尖端技術(shù)裝備全部用上,就要瞄準(zhǔn)“盡早交付能夠與強(qiáng)敵抗衡的裝備”這一主要需求,,對部分性能的要求并不急于求成,,比如動力系統(tǒng)漸進(jìn)式發(fā)展路線就是如此,從進(jìn)口型號到后來的WS-10C,,再到如今的WS-15,。
能夠與強(qiáng)敵抗衡的首要戰(zhàn)技術(shù)指標(biāo)就是“高隱身”,這是J-20能否成功的關(guān)鍵所在,隱身功能本身是現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭的客觀裝備要求,,只有隱身才能削弱對手的發(fā)現(xiàn)能力,,從而建立針對強(qiáng)敵的空中對抗均勢,乃至優(yōu)勢,。
至于超音速巡航與超機(jī)動能力,,五代機(jī)對比上一代戰(zhàn)機(jī)雖然冠以“超音速巡航”、“超機(jī)動”的標(biāo)簽,,但其并不具有隱身能力那樣的突變性,,比如F-35作為F-22后繼型號,為了高態(tài)勢感知,、多軍種通用等需求,,甚至不惜犧牲超音速巡航能力。
F-22
F-35
隱身是指減少雷達(dá)散射截面積,,縮短敵方雷達(dá)發(fā)現(xiàn)距離,,從而構(gòu)建我看得見你,而你看不見我的單方面信息優(yōu)勢,。
隱身戰(zhàn)機(jī)首先要做的是外形隱身,,就是通過帶有折線的機(jī)體將照射過來的雷達(dá)波折射至其它方向,從而削弱敵方雷達(dá)接收到的回波,。除此之外,,還有S彎進(jìn)氣道、鋸齒修形等局部隱身設(shè)計(jì),。
外形隱身也要在一定程度上服從于其它諸如超音速巡航,、中低空高機(jī)動等戰(zhàn)術(shù)指標(biāo),而不是為了外形隱身而不顧一切,。
像轟炸機(jī)這種作戰(zhàn)用途單一的機(jī)種可以為隱身功能賦予更高的權(quán)重,,比如拿掉垂直尾翼的B-2A隱形轟炸機(jī),采用的是飛翼式布局,,還有大幅度犧牲機(jī)動能力的F-117攻擊機(jī),,這對于五代機(jī)而言顯然是不可能的。
外形隱身是基礎(chǔ),,但最終決定隱身能力的則是隱身材料的水平高低,。
采用小展弦比鴨式邊條翼布局的J-20,在超音速巡航與高機(jī)動兩項(xiàng)性能上是加分項(xiàng),,換裝WS-15發(fā)動機(jī)后,,還可以再加分,從而使得J-20成為各項(xiàng)能力突出且均衡的“全能機(jī)”,。
多年以來,,一直有一個(gè)觀點(diǎn),,就是對J-20采用鴨式布局對隱身能力的削弱心存芥蒂,就像文章開頭王副總師提到的那樣,,但是最終做出來的隱身性能結(jié)果并不是如此,。
對此,澳大利亞專家?guī)觳畬μK-57與J-20進(jìn)行了相對靠譜的RCS能量圖譜分析,,測算數(shù)據(jù)表明J-20隱身能力不僅全面而且大幅度優(yōu)于蘇-57,,正向隱身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與F-22、F-35處于同一水平線,。
有了這個(gè)基礎(chǔ),,定勝負(fù)的就是隱身材料。
所以,,王海峰副總師說,,隱身設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)隱身是必要的,,但材料是關(guān)鍵,。
比較常見的是涂層結(jié)構(gòu)隱身材料,通過央視披露的微波暗室實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,,此種材料可吸收將近一半的雷達(dá)波束能量,,根據(jù)雷達(dá)方程可知,雷達(dá)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的距離與該目標(biāo)RCS的四次方根成正比,,要使雷達(dá)有效探測距離縮短一半,,RCS就需要減少為原來的1/16,顯然,,如果單純依靠隱身涂層肯定是做不到高隱身,。
隱身是系統(tǒng)性工程,它既需要科學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),,也要有到位的局部細(xì)節(jié)設(shè)計(jì),,更重要的是要有功能更強(qiáng)的新型隱身材料支持。
一款隱身飛機(jī)應(yīng)用的隱身材料肯定不止一種,,需要在機(jī)體不同部位因地制宜布置各類隱身材料,,比如超材料隱身薄膜早在多年前就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了局部應(yīng)用。
超材料是自然界沒有,,通過人工制備出來的新型材料。一種表面鍍銅的特殊材料是制作超材料的基礎(chǔ)材料,,經(jīng)過加工后材料表面還將貼上一層曝光顯影的薄膜,,通過曝光顯影就可以看到不計(jì)其數(shù)的微結(jié)構(gòu),這些微結(jié)構(gòu)是將天然物質(zhì)中的分子結(jié)構(gòu)重新組織排列,,從而做出適應(yīng)隱身,、防水等不同用途的微結(jié)構(gòu),,材料表面僅2毫米尺度下的微結(jié)構(gòu)就多達(dá)上萬個(gè),微結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與制備也正是超材料的核心技術(shù),。
多年前,,在超材料研發(fā)能力上,我們與美國可以說處在同一水平線,,皆屬世界領(lǐng)先水平,,但實(shí)驗(yàn)室能力并不能等同于應(yīng)用能力。早在J-20初期量產(chǎn)階段我們就建成全球第一條超材料生產(chǎn)線,,并實(shí)現(xiàn)了此種材料的批量化生產(chǎn)與應(yīng)用,。
反觀大洋彼岸,則是計(jì)劃將這種材料應(yīng)用于六代機(jī),,換句話說,,J-20作為一款五代機(jī)已經(jīng)應(yīng)用了六代機(jī)技術(shù),也難怪今年年初王海峰副總師說,,面對強(qiáng)敵,,航空工業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)從望其項(xiàng)背到同臺競技與局部領(lǐng)先。
超材料隱身顯然就是這個(gè)局部領(lǐng)先的其中一項(xiàng),。
在某一個(gè)領(lǐng)域,,同一時(shí)刻,參與競爭的雙方如果在科研能力上處于同一水平,,那么誰能率先應(yīng)用就必將決定未來的領(lǐng)先與落后,。超材料隱身就是一個(gè)典型案例,因?yàn)榇笠?guī)模應(yīng)用,,就可以針對應(yīng)用中出現(xiàn)的新情況新需求進(jìn)行迭代升級,,這在實(shí)驗(yàn)室中是無法高效顯現(xiàn)的。
去年,,主導(dǎo)超材料產(chǎn)品研發(fā)與生產(chǎn)的某公司負(fù)責(zé)人在航展上披露,,超材料從一項(xiàng)最先進(jìn)的技術(shù),逐步發(fā)展到試用,、局部應(yīng)用,,以及到目前成為尖端裝備應(yīng)用盡用、能用全用的主流技術(shù),,可以這樣說,,超材料已經(jīng)發(fā)展到了一個(gè)新的高度。
在短短五六年時(shí)間里,,超材料就發(fā)展出了四代產(chǎn)品,,第四代產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)從二維平面向三維蜂窩狀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的跨越,這種材料有更加出色的隱身能力,,可以實(shí)現(xiàn)全向高性能吸波,。
先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展目的絕不是實(shí)驗(yàn)室里的展示品,,而是應(yīng)用。第四代超材料隱身材料在應(yīng)用能力上也有新的飛躍,,過去的產(chǎn)品在加工工藝上存在尺寸限制,,而現(xiàn)在三維蜂窩狀結(jié)構(gòu)的第四代超材料隱身產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)由有限尺寸向近似無限尺寸的轉(zhuǎn)變。換句話說,,就是我們想造多大就有多大,,過去一款飛機(jī)是局部應(yīng)用,現(xiàn)在則可以全面應(yīng)用,。
看到這里,,就能更加深刻地理解為什么王海峰副總師說隱身材料是關(guān)鍵,就如同一,、二,、三代超材料產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了“應(yīng)用盡用,能用全用,?!保@顯然也將是第四代產(chǎn)品的發(fā)展目標(biāo),,設(shè)想一下,,J-20后續(xù)改進(jìn)型、第六代戰(zhàn)機(jī),、新一代隱身轟炸機(jī),,乃至陸海裝備,如果大批量應(yīng)用這種新型材料,,會是什么局面,。
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