殲20垂直起降的科幻畫面,首次公開:2臺升力風扇,造型很獨特

流浪地球2預告片出爐,展示了一款垂直起降殲-20戰機的概念,這種雙升力風扇+雙發動機的設計讓人眼前一亮,不愧是銀河戰機。那麼現實中的殲-20,能否使用這個思路,改為垂直起降戰機?

“流浪地球2”宣傳片,出現殲20垂直起降版,引發無數網友關注和聯想。更有熱心的軍迷,認為這就是未來中國垂直起降戰鬥機的預告大片。

那麼在殲20的基礎上,研製這麼一款垂直起降戰機,在技術上究竟行不行?中國未來艦載垂直起降戰鬥機,會是這樣的設計嗎?

(殲-20雙座,改成垂直起降版,是一個極有膽識的思路)

【垂直起降飛機的由來】

隨著飛機技術飛速發展,人們很快就發現飛機的重大缺陷,那就是極度依賴固定的大型機場/基地。

正常軍用飛機跑道都需要3000米,寬度50米,機場還配套了巨大的停機坪和機庫以及油庫彈藥庫和維修設備設施,周邊大量的防空系統必不可少,比如高炮和防空導彈,預警和火控雷達等,投資巨大。

(冷戰時期美蘇都在研究垂直起降戰機,尤其希望是作為艦載機使用)

機場本身還是一個巨大的固定目標,難以隱蔽,無法移動,非常容易遭到攻擊,這是最大的致命弱點。以色列人曾多次上演了偷襲敵人機場,徹底癱瘓敵人空軍的成功戰例,併成為新時代戰爭的一個必備戰術和信條:打擊敵人的空軍,最好的機會是在機場,而不是在空中。

由於武器對機場的威脅越來越大,人們就想到了2個辦法。一種的對普通戰鬥機採用了高升力設計和大推力發動機,縮短跑道起飛和長度,4代和5代機正常起降距離縮減到了500-600米,極大的降低了對跑道的需求。另一種更為極端,那就是放棄跑道,直接垂直起降。

(當年垂直起降思路之廣,讓現代人看到都稱奇)

【垂直起降飛機的路徑】

迄今為止,全世界有2種垂直起降飛機的成功設計,一種是【分離式】的,一種是【一體式】的。

前者的主要代表作是俄羅斯的雅克-38和雅克-141垂直起降戰機,特色是將主發動機和升力發動機分開,一共兩套系統,這種設計對發動機的要求降低,難度也較小,俄羅斯雅克設計局專家曾經對我國來訪客人談到,他們採用這種設計之後,極大降低了對動力系統的性能要求,垂直起降戰機最大的難點不再是發動機,而是轉移到了發動機控制系統上

(雅克38/141以及美國一些垂直起降戰機,都在前部使用單獨的升力發動機)

另外一種則是一體式的,這種設計最常見在歐美垂直起降戰機上,最典型的例子就是英國的鷂式攻擊機,以及美國的F-35B短距起飛/垂直降落隱身戰鬥機,這種一體式的設計最大的好處是控制系統相對方便,主推力和機頭升力都從一臺發動機引出,而且發動機還必須做多餘功率儲備,提高側面旋轉能力,這種設計最大的難點在於單臺發動機必須足夠強悍,設計製造難度巨大,不管是鷂式戰鬥機的飛馬發動機,還是F-35B使用的巨大連軸風扇,都是高精尖高難度的代名詞。

(鷂式的飛馬發動機將渦扇氣流與發動機尾流,變為前後推力,充分利用)

(F-35B則使用發動機帶動升力風扇,提供所需的推力)

【殲-20戰鬥機改垂直起降的可能路徑】

從傳統來看,歐美航空技術一直遙遙領先蘇聯/俄羅斯,歐美的技術路線就必然代表了發展方向,這在大部分領域來說是基本正確的。但是在小部分領域,那就不一定了。

就殲-20改垂直起降的設計而言,要改垂直起降,採用雅克模式,是個不錯的選擇。

(宣傳片裡,垂降殲-20使用的是2臺【升力風扇】,其實風扇可以改成【升力發動機】)

原因很簡單,歐美的兩代垂直起降戰機,都採用了單臺發動機分流方案,假如需要拿到一架性能相對可以的飛機,就需要開發一款推力20噸級別的航空發動機,這對我國目前來說是一個巨大的難題。即使有這種發動機,採用這種雙發變單發設計,就不得不扔掉現有殲-20所有設計。

(F-35為了兼顧垂直起降,使用一臺推力和個頭都巨大的F-135發動機)

若是直接安裝【升力發動機】,可以做到推重比20級別,對飛機的增重不大,可能只有數百公斤而已,假如不追求長壽,升力發動機還可以更輕一些。這種設計的好處是殲20機體幾乎不用進行太大變動,只需要完善飛控和旋轉噴口技術即可。

【可能的風險】

總體來說,採用這種設計,確實能做到多快好省,很快就能獲得一款有望媲美,甚至部分性能超越美國F-35B的重型垂降戰機,但是這種設計,也存在一個巨大的隱患,那就是動力系統的可靠性。

(F-35B只有一臺發動機,垂降版殲20則可能有3-4臺發動機)

普通飛機的事故,一半多都發生在起降階段,垂直起降飛機更是如此。如果垂直起降飛機,採用了4臺發動機,假如一臺發動機發生故障停車,不能正常輸出推力,依靠剩下的3臺發動機,很難挽救過來。這也是為何目,全世界的垂直起降戰機,幾乎都是尾部單發動機設計。

中國航空工業不斷進步,發動機技術日新月異,解決發動機的可靠性問題,也並非完全不可克服,未來我們真的有可能看到這種強悍的戰鬥機。