几个大铆钉给出了真实原因,揭秘隐身技术鼻祖

  在武器能够实现“雷达隐身”已经不再是新闻的眼下,各大防务企业已经走上了追求“光学隐身”的道路,即开发一种新的隐身手段,令飞机、战车和舰船表面能自适应地和周围环境保持相似的色彩,从而达到最大程度隐藏自身,欺骗敌人的目的。

图片 1Ar 68德国图片 2

俄罗斯苏57隐身为何落后于歼-20战机?几个大铆钉给出了真实原因图片 3

  从技术复杂程度来看,应用了大量传感器和先进材料的“自适应表面伪装”毋庸置疑属于隐身技术中的前沿,其繁复丝毫不逊传统的雷达隐身。但鲜为人知的是,在雷达隐身的概念出现之前,就曾有一次全新的材料技术革命带动过“光学隐身”的风潮。

  • 名称:Ar 68战斗机
  • 首飞时间:1943年
  • 服役时间:1936年
  • 退役时间:1940年
  • 生产单位:阿拉度公司
  • 气动布局:双翼
  • 发动机数量:单发
  • 飞行速度:亚音速

苏-57编队

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Ar 68E-1

隐身能力是当前评价自己国家第四代战斗机一种重要标准,特别是隐身时代的到来,基本影响了战斗机之间的交战规则,因为这影响了战斗机之间互相探测能力,特别是敌方传感器的探测能力,使得敌方发现对方传感器的探测能力,和发现自己的几率大大降低了。并且与敌方发现概率越低,距离越拉远。对于现代空战体系来说,被人击落,击落他们的几率就越高。并且通过隐身还可以给对地打击带来优势。

  图为法国NEXT公司的“变色龙”隐身验证模型。(来源:Vincent Lamigeon)

武器装备

  • (1)2挺7.92毫米MG17机枪;
    (2)6枚10公斤SC10炸弹。

歼-20在珠海航展亮相期间,其展示的隐身能力并不突出,毕竟是可见光状态下,并且无地面物遮挡隐蔽情况做的飞行表演,这一切为的都是让观众看到更清楚。就像歼-20总师杨伟说的那样,歼-20三大特点,隐身,超视距打击,信息化作战的能力,这三点在航展中确实无法展出。特别是隐身能力,因为当下的隐身技术都是随着战场环境来确定的。

  臭名昭著的赛璐璐:不成功的首次尝试

技术数据

  • 乘员:1人
  • 机长:9.5米
  • 翼展:11米
  • 机高:3.28米
  • 空重:1,840千克
  • 发动机:一台容克斯Jumo 210 Da液冷式发动机
  • 最大起飞重量:2,475千克

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  在一战进入相持阶段之后,当时的德国不免把目光放到了技术突破的路子上来。在这段时间里,航空作战无疑被视作是突破铁丝网-重炮-机枪战线系统的关键,而如何降低作战飞机在暴露在地面火力和敌军战斗机两重威胁时的损伤,就成了一个很关键的突破口。

性能数据

  • 最大飞行速度:305千米每小时
  • 最大航程:415千米

  Ar68战斗机是德国在1930年代片面终止履行《凡尔赛条约》之后自行设计并服役于德国空军的战斗机,同时这也是德国空军所使用最后一款双翼战斗机。

  Ar
68曾经参与西班牙内战,与苏联支援的战斗机争夺空优,在面对苏联空军I-16战斗机时,因为性能居于劣势而退出战场,改由最新服役的Bf
109接任。作为秃鹰军团装备的Ar.68战斗机,所以此战斗机有“秃鹰的双翼战机”之称。

歼-20 4机编队

  因此,迷彩很快被视作是一种可靠的伪装手段,并由此取代了早期飞机夸张的标识和涂装。不过,在掀起一股迷彩创作热潮的同时,德国空军的地勤人员也逐渐发现一个问题:西线一年四季当中,地表颜色始终都在不停变化,一种涂装能适用的时间实在是非常有限。

结构特点

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68采双翼设计,机身为钢管结构加上蒙皮,机身前后有部分则是以薄钢板取代蒙皮。机翼则是以木材和蒙皮共同组成,上翼位于飞行员的前方,下翼位置稍后,在飞行员的正下方。

起落架为固定式,但是有流线形构造包覆以降低阻力。座舱为开放式。

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68的垂直安定面的形状也自这一架飞机开始,成为后续阿拉度公司设计的单发动机飞机的共同象征,安定面的后半部为曲线而非直线形状。

歼-20和苏-57战斗机一样,都是采用了雷达隐身、红外隐身,并且机身都采用了特殊的可见光隐身性能,这三个部分构成了隐身战斗机的主体。对于战斗机来说,雷达隐身能力是重中之重,因为当前能够远程,中程打击战斗机基本都是靠远程防空导弹,中距空空等,其所依赖的就是依靠雷达制导。如果能做到对雷达隐身,就这意味着战斗机在面对敌人雷达探测的时候,具有非常高的隐匿能力。

  而就在此时,一样全新的发明进入了德国人的视线:在1914年,美国人埃尔-赫德成功发明了透明赛璐璐片,这对于当时的动画产业无疑是一项革命,但同样使得德国人对于飞机隐身产生了全新大胆的想法:

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  用赛璐璐片替代传统的帆布和木制蒙皮表面,将飞机整个“透明化”。

苏-57也有类似前缘“鸭翼”

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首先做到雷达隐身,那就得从飞机外形找解决方法,其次从雷达隐身涂料考虑。针对战机的金属外蒙皮、主要部件和武器弹药内置,使得敌方搜索雷达雷达波照射到战机上,争取做到雷达波回波慢,或者令回波方向改变。根据俄罗斯方面公开的画面来看,苏-57的金属蒙皮和苏-27没什么差异,除了会有一定的复合材料使用,制造工艺上还是采用了老式人工手贴,制造工艺水平落后。反观歼-20隐身战机蒙皮,工艺采用了一体蒙皮成型技术,减少人工操作蒙皮过程,减少因为人工造成的工艺误差和表面不整洁,所以我们发现苏-57战机表面还是大型铆钉加铆接位置,而歼-20铆钉很小,而金属蒙皮也是采用了整块模式。

  图为一架用赛璐璐覆盖后机身框架的福克尔E.III战斗机。(来源:vault8)

并且苏-57战斗机方面人员可以随意站到飞机上,说明苏-57基本没有涂装隐身材料,而歼-20战斗机基本从来没有见过人员靠的特别近的时候,特别是各种涂装之后。隐身涂料后,人员基本是不可以靠近的。而从苏-57气动外观来看,其采用了苏-27系列特有的发动机进气道,机身下腹式进气道布置方式,并且进气道采用了直通式,这就造成了涡扇发动机的金属叶片形成了强大的雷达接收波,敌方飞机很容易接受,俄罗斯方面的做法式进气道前增加了一个挡板,可以进气调节,挡板通过吸收雷达波减小雷达波的发现。

  由于透明赛璐璐本身的生产瓶颈在1916年时已告攻克,所以用赛璐璐取代蒙皮的简单尝试并没有遇到多少困难。但当改装赛璐璐的飞机飞上蓝天,开始和未进行改装的同款飞机进行“对比测试”之后,麻烦却接踵而来:

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  首先,在阳光并不充足的云下,赛璐璐的确表现出了极好的“透明效果”,使飞机变得相对不可见。但很快云开雾散,强烈阳光下赛璐璐发出的折射作用反而带来更刺眼的反光。

苏-57家族

  其次,并非来自木质纤维素硝化,而是来自冰醋酸和乙酸酐对纤维素作用的“防火透明赛璐璐”虽然并不易燃烧,但更易吸水。而在强烈的日晒之后,赛璐璐会随即收缩到比安装时更紧的程度,最终不可避免地彻底损坏。

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  这种特性最终使得德国空军放弃了这一计划。但遗存下来的记录和资料依旧有用,并极大地启发了后来者——新生的苏联空军。

加力飞行

  “隐身玉米”:被遗忘的隐身先驱

反观歼-20设计,整体合计就是考虑隐身能力。其进气道部署两侧,采用了S型进气道,在表面是看不见发动机叶片,DSI无附面贴层进气道采用了鼓包随动式,在战机机体上就可以调节进气道进气比。远比俄罗斯苏-57增加挡板翼面方便的多。DSI进气道设计就是为了超音速状态下总压恢复系数好,飞行状态下总压系数大,空气流动损失小,方便战机加速。

  在一战结束后,德国被禁止拥有空军和战斗机,但技术的交流仍在继续。而在30年代,德苏之间的军事交流终使得“透明塑料飞机”的想法重见天日,并得到了苏联空军高层的赏识,而实验很快就在著名的波-2双翼飞机(生产量最大的双翼机)上展开。

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  当然,这一实验最初的步骤和德国人相同,都是使用全新的透明材料替代原本的机身蒙皮。但和德国使用的“耐火赛璐璐”不同,苏联人使用了法国出产的改良型醋酸纤维素产品Rhodoid。这款塑料使得波-2双翼飞机虽然看起来有些发黄,但极大地降低了强烈光照下反光带来的影响,也改善了蒙皮吸水后变形爆裂的问题。

歼-20弹舱

  因此,苏联人终于能够大胆地将新材料蒙皮应用到整个机身,甚至是机翼和尾翼上。

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首次公开展示弹舱

  图为对比试验中的波-2透明飞机(右)。(来源:telenir)

俄方认为的歼-20鸭翼影响隐身之说,并不是自己家歼-20的好,我们就可以夸赞。这是因为鸭翼其实在歼-20飞行过程中其实是用不到的,它的主要作用是在升起、降落的时候,在飞行中其基本和机翼保持一致,并不会突然竖起,这样保证了鸭翼不会成为隐身的“累赘”。相反是歼-20迅速拉起作战,平稳降落的利器。同时歼-20鸭翼通过了计算机控制,会根本战机姿态自行调整,保证飞行安全。

  而测试结果也很令苏联人满意:在秋日的阳光下,在波-2透明飞机侧面要接近到700米才能看清它的轮廓,从上方或下方更是只能看到飞机本身铝原色的骨架和发动机部分,地面机场更是在波-2透明飞机飞行在200米高时就失去了对飞机的视野。

中国空军歼20战斗机?

  最终,这一计划随着1936年苏联航空研究机构的改革变更以及合并而悄然终结,这些飞机并未在随后的战场上发挥过任何作用。不过,民用材料科学的进步始终带动着军事隐身学说向前走,这一点倒是在随后的上百年时间里贯彻始终,无论是雷达隐身还是光学隐身都不能例外。

J20
从外观上看,气泡状一体式驾驶舱盖式亮点,这个毛子的T50都没有做到,猜测航电是整体式触屏液晶显示器(1+1=1).菱形机头,上反角差动鸭翼,两侧呼吸,边条翅膀,V型尾巴,浑圆的性感屁股,611的航空工程师不缺乏想象力,更不缺优化气动设计的风洞和对整机进行电磁特征测试的大型微波暗室.但是网上质疑鸭翼布局在隐身上的效果,包括香港的马鼎盛,就是凤凰卫视军情观察室的那位,也认为J20立足于攻防一体,以超巡超机动为优选,对于隐身则不做重点,是否如此呢?曾经有过体制内人士说过:[鸭翼会对隐身有影响吗.设计的好根本没影响.现在可是二十一世纪.技术都是发展的.要用发展的眼光去看问题(原文引用他的话),鉴于这位仁兄实在太猛,内部资料很多,估计比宋晓军知道的还多,所以可以肯定的是611在气动布局方面肯定了解鸭翼布局的优点和缺点,最后综合考虑得出的最优方案,对于隐身效果,我觉得不用担心.网上第二个质疑最多的是进气道的问题,由于F22采用加莱特进气道,而F35
采用的是DSI进气道,再加上舆论一直认为TG的发动机稳定性差,所以认为J20采用DSI进气道必然牺牲超速巡航功能.对此,杨伟总设计设的回答是DSI是可调的,兼顾了低速和高速两个速度区,是2个DSI的合成,并且还增加了第三个功能,调节进气道.这是比F22先进2个层面的技术
,话又说回来,F22是八九十年代的产品,而J20是新世纪的作品,在某些性能上有超越正常得很,当然了,假如MD现在设计一款新战机,超越了J20也是很正常的.

  出品:科普中国

四代机首飞到完善服役一般需要七年左右的时间.F22从原型机首飞到服役经过将近十年寒暑,F35也有六七年的时间.由于四代机复杂程度高,风险大,测试阶段也比三代机大大加长,我国在四代机各种技术领域都缺乏经验.但是中国军方称歼-20会在2018年左右正式服役.

  制作:旋钮工作室

  监制:光明网科普事业部

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