中國的殲-20是否能與其他匿蹤戰機相較勁?從殲-20匿蹤性、威脅度、裝備規模以及與其他匿蹤戰機比較
內容目錄
前言
自中國大陸首次推出殲-20戰機以來,已經過去了12年。在這漫長的12年裡,殲-20經歷不斷迭代更新,最近的重大發展是去年(2022年)推出的全球唯一的雙座版五代匿蹤戰機,這種新型戰機具有獨特之處,就是其中後座的駕駛員能夠控制三台無人的忠誠僚機,這增加了其多功能性和作戰能力。更令人矚目的是,今年(2023年),殲-20B戰機換裝了WS-15發動機,這使其能夠在不開啟加力後燃室的情況下輕鬆實現超音速巡航,這項技術升級為殲-20帶來了更高的性能水平,如今的殲-20已經不再是12年前的初代驗證機,而是經過多次改進和現代化升級的高度先進的五代戰鬥機,國內外以及海峽兩岸各界一直對殲-20戰機的性能和優勢展開了廣泛的討論。然而我們現在最關心的問題就是,美國賣給我們的F16v是否能夠與殲-20抗衡?還有在與其他匿蹤戰機相較勁之下,殲-20有絕對優勢嗎?
美國出售給我們的F16v是否能與殲-20抗衡?
我們先來回答大家比較關心的議題,也就是美國出售的F16v是否足以與殲-20匹敵?我想這個答案大家心知肚明,就是F16v對上殲-20必敗無疑,或許有人會問為什麼,以下是我的分析觀點:
• 老美號稱F16v隱身塗料可使其RCS(雷達反射截面積)提升30%,但其實隱身塗料對四代戰機的匿蹤性能提升是極少的,否則老美也不用研發匿蹤身外型的五代戰機,直接把隱身塗料塗上四代機就完事了,省錢又省事。此外,F-16V的導彈是外掛的,即使是匿蹤外掛彈倉,也難以達到殲-20內置彈倉的匿蹤效果,因為只要是外掛就會增加雷達截面積,導致反射信號增加。
• 殲-20裝備KLJ-5主動相控陣雷達,該雷達擁有約2000個T/R收發射模組,對於RCS=5㎡的空中目標,其最大的探測範圍約為290公里。而F16v所搭載的雷達是 AN/APG-83主動相位陣列雷達(AESA),該雷達擁有約1000-1200個T/R收發射模組,對於RCS=5平方米的最大探測範圍約只有165公里(原文出處)。
• 殲-20正面RCS(雷達反射截面積)平均值為0.01平方米,而F16v正面RCS平均值大於1,再結合上述2點可知,殲-20與F16v正面交峰時,殲-20裝備KLJ-5主動相控陣雷達會先發現F16v,並在200公里外發射PL-15擊落F16v
• F16v只有再一種形況下有機會擊落殲-20,就是在近距離狗鬥(Dogfight)時,因為目前殲-20還尚未公開其機砲於何處,所以唯有F16v進入殲-20後方的位置,開啟機砲射擊殲-20,或許有這麼一點點的機會會贏,但以話又說回來,論飛行性能而言,現在的殲-20+W15的情況下,有可能會發生殲-20以超機動閃掉 F16v的機砲,並快速機鼻指向進入F16v後方的位置,最後再從殲-20側邊隱身內置彈倉發射PL-10擊落F16v。
• F16v若如此優越,為何美國還需要F-35戰機呢?因為事實就是F16v再怎麼魔改,仍然保持原本四代機的機體結構,在與殲-20等五代機相抗衡時,它最多只能被視為較為靈活一些的靶機而已。
殲-20是否能與其他匿蹤戰機相較勁?
截至目前為止,全世界僅有三個國家成功自主研發並量產匿蹤戰鬥機,它們分別是中國的殲-20、美國的F-22和F-35,以及俄羅斯的蘇-57,這四款戰機也代表了五代機的最高水平。而要能代表五代機也必需符合四個特點(4S標準),分別是:匿蹤性、超音速巡航、超機動性和超視距作戰,想必這些大家已非常熟悉了,接下來我將根據這四個特點分別為它們排名。
匿蹤性能比較
戰鬥機的匿蹤性能對於空戰結果具有至關重要的影響,而雷達反射面積(RCS值)在五代機的「4S」標準中扮演關鍵角色。然而,這些五代機在匿蹤性能上存在顯著差異。具體來說,F-22和殲-20的雷達反射面積(RCS值)介於0.01至0.03之間,而和F-35的RCS值高達0.1平方公尺。實際上,F-35最初被定位為F-22的低端型號,其匿蹤性能不如F-22卓越。至於蘇-57,它目前被認為是已量產的五代機中匿蹤性能最差的,主要原因在於細節處理不夠完善,特別是進氣口和發動機葉片的外露部分,這對其匿蹤性能產生了重大影響。
另一方面,台灣地區中科院電子所發布了一份技術簡報《大型陣列天線之發展與應用》,由雷達專家陳淑娥博士編撰,其中也包括了對殲-20戰機雷達反射截面積(RCS)的模擬實驗分析。該模擬實驗使用了10GHz波段雷達,即戰機常用的X波段。在實驗中,圓環外的數值代表了雷達波在不同角度下掃描戰機時的反射截面積(RCS),而四個圓環上的RCS數值分別為0.01㎡、0.1㎡、1㎡、10㎡。這項實驗的結果顯示,殲-20戰機的正面RCS平均值為0.01㎡,側面RCS平均值為0.1㎡,而後方的RCS平均值約為1㎡,後方是整架機體的RCS最大的部分。值得一提的是,儘管外國物理學家根據類似的模擬實驗分析得出F-22的正面物理RCS也為0.01㎡,而F-35的數值略高,為0.1㎡,實際上,殲-20、F-22和F-35的正面RCS遠小於這些模擬數值(美方官方資料聲稱F-22、F-35的正面RCS分別為0.0001㎡和0.005㎡),這歸功於它們使用了能夠有效吸收雷達波的隱身塗料,而唯一沒使用隱身塗料也就是蘇-57,俄羅斯號稱是離子技術來達到匿蹤的效果,這也使其正面的雷達散射面積僅0.5㎡,這對於一款五代機來說是遠遠不能達標的,匿蹤性也成為蘇-57最大的短板, 在此次俄烏戰爭中,蘇-57其實可以完成它實戰的首秀,但為什麼俄羅斯不派蘇-57來踹門,先行擊毀烏克蘭的地面雷達和軍事基地呢?我想答案已經在上述正面的雷達散射面積的影響,怕派出後被擊毀,俄羅斯也丟不起這個臉。
後向的雷達反射截面積(RCS)以F-22表現最為優異,主要是F-22是矩形二元向量噴管,而殲-20(WS-10C和WS-15)和F-35是鋸齒形向量噴管設計,這種設計只對少數波段雷達有匿蹤效果,導至殲-20於上述的模擬實驗中,後方的RCS平均值數據約為1㎡,也是整架機體的RCS最大的部分,再談談蘇-57,其機尾部分幾乎沒做任何匿蹤處理,所以機尾部分的RCS,也是蘇-57最差。
承上述,殲-20戰機的出色正面RCS數據要歸功於其卓越的匿蹤處理,其機頭和F-22一樣的菱形設計,能有效的將雷達波偏射,其次是殲-20和F-35的進氣口採用了DSI(無附面層隔道超音速進氣道)進氣道設計,它的匿蹤性能本身就會優於F-22的加萊特進氣道。此外,殲-20的全動垂尾尺寸較小,因此在氣動性能和匿蹤效果方面超越了F-22的大型垂尾,殲-20和F-22之間存在唯一的差距可能是紅外匿蹤性能,故綜合上述的數劇和個人分析,四款匿蹤性能的比較排名為:F-22 > 殲-20 > F-35 > 蘇-57。
超視距作戰性能比較
超視距作戰首要的比較點在於雷達性能,就雷達性能而言,中國大陸至少領先美國20年,差距已經達到一代半以上。以目前中國戰機中最落後的雷達為例,它的性能也比美國最先進戰機所使用的雷達領先了半代,以下是我的分析:
1.中國大陸的現役戰機,如殲-10C和殲-16,在雷達技術上相對落後,但與美國最先進的F-35所使用的雷達相比,存在一些差距,儘管他們都使用有源相控陣雷達,但中國所採用的雷達裝置更加先進,使用了氮化鎵技術,其發射功率較美國所使用的傳統砷化鎵裝置高出10倍,這使得中國的雷達在偵測距離、偵測精度和抗干擾能力方面擁有更強的優勢。 2.此外,中國的空警500採用了先進的數位陣列式雷達,而新投產的空警600雷達必定在性能上進一步提升。3.更值得一提的是,中國正在研發一種新一代蒙皮式共形反匿蹤雷達,並且在量子雷達技術方面處於領先地位,這些都是重要的發展領域。
接下來,我將目前已經量產的四款五代機所搭載的雷達,進行各別分析:
殲-20雷達
殲-20所搭載的KLJ-5主動相控陣雷達,其T/R收發射模組數約在2000-2200個左右,其探測範圍超過美國的F-22戰機,具有同時跟蹤15個目標的能力,並對其中4個目標實施打擊,雷達用於探測RCS=5㎡的空中目標時,最大的偵測距離約為290公里。
F-22雷達
F-22所搭載的AN/APG-77主動相控陣雷達已有20多年的歷史,這套系統具有超過2000個T/R收發射模組,在未啟動的情況下,搭配ALQ-94電子吊艙,它能夠被動預警敵機目標,最遠可達400公里之外,但它的主動探測範圍僅為257公里,換句話說,F-22對自身的匿蹤性能充滿信心,相信在257公里內不容易被敵機發現,具有同時跟蹤11個目標,並對8個目標進行打擊,該雷達在偵測RCS=5㎡的空中目標時,最大偵測範圍約為257公里。
F-35雷達
F-35所搭載的AN/APG-81主動相控陣雷達,是一款採用X波段的主動相控陣多功能火控雷達,在其開發過程中,充分參考了AN/APG-77雷達的技術與經驗,但其雷達的性能升級受限主要有兩個因素,1. F-35機頭雷達罩尺寸本來就相對較小,再加上APG-81雷達需與EOTS系統共用機頭有限的空間,這限制了性能升級的空間。2. 其次,APG-81雷達的性能升級受到電力供應和冷卻系統的限制。它具有1626個T/R收發射模組,可以同時跟蹤23個目標,該雷達在偵測RCS=5㎡的空中目標時,最大偵測範圍約為215公里。
蘇-57雷達
蘇-57的雷達系統擁有獨特的佈局,總共包括三個不同型號的雷達。機頭位置裝備的是N036型號雷達,機頭兩側裝載的是N036B型號雷達,而主機翼前緣則搭載N036L型號雷達。儘管這三種雷達在結構、波段和功能上有所不同,但它們統稱為「松鼠」雷達系統。通常,大多數戰鬥機的雷達系統只搭載一個相控陣天線,一般安裝在機頭的雷達罩中。蘇-57之所以使用三種不同雷達,是因為俄羅斯的航空電子技術水平較為落後。他們的雷達使用的零部件通常是大量進口的成熟半導體組件,之後再進行加工製造或組裝。機頭位置的N036型號雷達是X波段主雷達,由1552個T/R模塊組成;機頭兩側的N036B雷達是X波段小雷達,由358個T/R模塊構成;而主機翼前緣延伸部分的N036L雷達則屬於L波段,主要用於敵我識別和電子戰。整個「松鼠」雷達系統能夠同時跟蹤30個目標,並對8個目標進行打擊。官方聲稱,其最大偵測範圍約為400公里(真是不可思議呀!⊙0⊙)。
承上述,一架合格的五代戰機需具備長程主動相控陣雷達以及遠程攻擊能力,這樣才能在超視距作戰中確保優勢,實現先敵發現,而後先敵攻擊。下面我將目前已經量產的四款五代機所搭載的遠程空對空導彈,進行各別分析:
殲-20導彈
殲-20的內部彈艙可攜帶至少4枚PL-15遠程空對空導彈,且在不需外部掛載情況下,兩側武器艙內可攜帶2枚PL-10近程格鬥導彈,總共6枚導彈。霹靂-15表現出典型的新一代遠程空對空導彈特點,包括無翼的佈局、彰顯世界頂尖的氣動、飛行控制和火箭發動機技術。這款導彈是由中國大陸自主研發,具有超視距、高速度、高精度和多目標打擊能力,成為了目前解放軍重要的空戰武器。它配備主動雷達制導系統,能夠在複雜的氣象環境下實現精確打擊。同時,導彈採用智能引信技術,並具備強大的抗干擾能力。霹靂-15擁有兩級固體火箭推進器,並引入衝壓發動機,使其射程超過200公里。
F-22導彈
F-22的內部彈艙可攜 6枚AIM-120先進中程空對空導彈,兩側武器艙內可攜帶2枚AIM-9響尾蛇近程格鬥導彈,總共8枚導彈。AIM-120先進中程空對空導彈是一款具備射後不需雷達繼續照射的能力,能夠在全天候視距外進行目標攻擊的導彈。它不需要依賴戰機的雷達持續追蹤目標,而是使用慣性導引,最後飛行階段則倚靠主動雷達導引的方式精確命中目標,其最大飛行速度為4馬赫,射程約為105公里。
F-35導彈
F-35的內部彈艙可搭載4枚AIM-9X或AIM-120空對空導彈,亦或是2枚空對空導彈與2枚聯合直接攻擊彈藥(JDAM),內部彈艙最多搭載4枚導彈。
蘇-57導彈
蘇-57內部彈艙可攜4枚K-77M遠程空對空導彈,兩側武器艙內可攜帶2枚K-74M2近程格鬥導彈,總共6枚導彈。 K-77M遠程空對空導彈,具備極端距離範圍內攻擊小型靈活目標的能力。其最顯著的特點是搭載了彈頭上的主動相控陣雷達(AESA)導引系統,這項技術顯著提高了導彈的精確度,同時防止敵機逃避攻擊,能夠死死咬住敵機,並且擁有強大的抗干擾能力,有效攻擊射程約為100公里。
承上述,因為比較的是超視距性能,故外部掛點就不列入評比,前面也有提及只要是導彈外掛,即使是匿蹤外掛彈倉,都會增加雷達截面積,導致反射信號增加。超視距講求的是先敵發現,而後先敵攻擊,就綜合數據和個人分析而言,殲-20在長程雷達偵測距離和遠程攻擊能力方面均優於其他三種型號,故四款超視距性能的比較排名為:殲-20 > F-22 > F-35 > 蘇-57。
超機動性、超音速巡航性能比較
超機動性和超音速巡航性是密不可分的兩大要素。其協同關係的根本原因在於,優秀的氣動佈局和一顆強大的發動機。超機動性強調了五代機在空中展現的卓越靈活性和極高的機動性,而超音速巡航性則牽涉到能夠更迅速、高效地達到目的地。加速性能、爬升率、穩定性以及急轉彎性能,同時也有助於應對多樣的空中戰術挑戰。下面,我將目前已經量產的四款五代機所配置的發動機和其氣動佈局,進行各別分析:
殲-20
殲-20是全動雙垂尾翼+大邊條鴨式氣動布局和搭載兩台WS-15(殲-20B)先進大推力發動機。殲-20戰機在航展上多次亮相,展現卓越的機動性,輕巧的動作,特別是在垂直爬升和俯衝時呈現出完美的渦流效應,這突顯了其氣動性能的卓越。這種極致的美感源於前面的一對鴨翼和邊條翼,它們共同產生了這樣引人注目的渦流效應,再加上搭載2台全向軸對稱向量推力尾噴管的WS-15發動機,大幅提升了超機動性,展示了世界上極少數戰鬥機能夠實現的急速爬升和連續滾轉,並接連展現高難度動作,如大仰角穿雲、空中急轉、水平和垂直機動動作連貫展示,這令美國媒體讚歎不已,甚至不吝讚美。再者,WS-15發動機的技術水準媲美美國F-119發動機,這項技術成就著實引人矚目。 在2009年的測試中,WS-15已經實現了出色的16噸推力和卓越的9.0推重比,目前量產型的推重比提升至1.08,且最大推力可達18.5噸,已經超過了兩台F119的推力 ,殲-20在不開加力燃燒器的情況下,就能夠以1.8馬赫的速度進行超音速巡航,最高速度則將超過2.6-2.9馬赫(2.6至2.9倍音速)。然而由於殲-20機身較大,亦能攜帶相對較多的燃料,令其最大作戰半徑達到2,000公里,遠超過F-22、蘇-57和F-35,是全世界作戰半徑最大的匿蹤戰鬥機。
F-22
F-22的氣動佈局既簡潔又複雜。首先,其機翼採用了帶有邊梢的設計,將巨大垂尾和傳統佈局的特點融合在一起。 其次,F-22的機身部分採用了升力體結構的設計,機頭的船型截面形成了機頭渦,主要作用於機身,形成一個升力組件。 而機翼上的邊梢和進氣道的棱口拐角則形成另一個渦,作用於機翼,形成另一個升力組件。 為了確保在大迎角時,飛機的俯仰特性和升力斜率保持穩定,這兩個升力組件的中心必須保持一致。 當攻角超過20度時,機頭渦逐漸增強,將機翼渦卷積在一起形成一個組合的大渦,而機翼渦則引導這個大渦向外移動,主要流經飛機機翼面積最大的區域。這種兩階段升力體組合的設計非常巧妙,但對重心和氣動中心的限制也非常嚴格。 巨大垂尾對飛機的性能至關重要,而位置靠前的垂尾出奇地獲得了超過45度大迎角時的自然穩定性,以及這種狀態下橫向方向舵面的有效性,從而賦予F- 22卓越的大迎角飛行和控制能力。 F-22採用的F119引擎使用二元向量尾噴管(僅能上下改變方向),最大推力15.5噸,推重比為1.08,能夠以1.82馬赫的速度進行超音速巡航(不開加力燃燒器),最高速度為2.25馬赫。然而,F-22的最大作戰半徑僅為1080公里,是出了名的小短腿。 此外,F-22還存在一系列缺點,包括維護困難和高昂的維護成本,因此早在2011年前就停產了。
F-35
F-35的氣動佈局在很大程度上借鑒了F-22的設計,採用了傳統氣動佈局,搭載大推力的高旁通比發動機以及大型尾翼。巴黎航展上,F-35在沒有向量噴管的情況下可以達到50度以上的仰角,而在實際飛行中,F-35展現出出色的飛行控制能力,其控制角度甚至可以達到70度以上(具體視穩定性和時間差異而異)。
蘇-57
蘇-57延續了蘇-27驗證的升力體翼身融合氣動佈局,這一佈局最初由蘇聯中央空氣流體力學研究院提出。 其特徵是主翼和中央機身融合形成一個扁平的中央升力體,其縱向剖面具有翼型。 兩台發動機以寬間距的短艙式佈置在機身下方,形成一種「隧道」,使升力體能夠貢獻最多達到飛機總升力的20%。蘇-57全機配備12個可動控制面,包括全動平尾、垂尾、副翼、機翼前緣襟翼、襟副翼和可調前緣渦流控制器(LEVCON)。 兩片垂尾向內傾斜時可用作減速板。 進氣口前的LEVCON用於控制脫體渦流,同時提供配平功能。 LEVCON是前緣襟翼的改進,顯著提升了蘇-57的高迎角操控性,即使不使用向量推力也可快速解除失速狀態。蘇-57未來配置的產品30發動機,是由AL-41發動機(目前:推力是14.5噸,推重比為1.02)改良而來,推力是17噸,推重比為1.16採用三維向量尾噴管,最高速度為2馬赫,蘇-57的最大作戰半徑為1200公里。
承上述,F-35雖然配備了更先進的F-135發動機,但僅搭載一台,其推力和推重比相較於F-22顯著下降。 此外,為實現「一機多用」和各軍種通用間的平衡,F-35在氣動性能方面也經歷了顯著的削弱,使其成為五代機中飛行性能最差的,即使在機動性方面也不是F-35主要優勢。故四款超機動性能的比較排名為:殲-20 = F-22=蘇-57> F-35 。此外,超音速巡航能力是指戰機能夠在不開啟加力的情況下實現超音速巡航,目前在四款五代戰機中,只有殲-20和F-22的引擎符合此條件,故四款超音速巡航性能的比較排名為:F-22 =殲-20 > 蘇-57> F-35 。
結論:殲-20的威脅度、裝備規模
一直以來被認為具有與F-22相當甚至更高的機動性, 目前隨著殲-20B發動機的升級,採用WS-15發動機,進一步增強了其超音速巡航和超機動性能。 此外,在設計方面,相對於早於十多年前問世的F-22,殲-20具有後發的設計優勢,結合全新的鴨翼和推力向量技術,殲-20在低速和高速飛行機動性能 都可以超越F-22。 擁有卓越的隱形能力、高速優勢,結合先進的主動相控陣雷達和霹靂-15飛彈,殲-20形成了超視距空戰優勢,目前中國大陸所裝備的殲-20數量(至少200架)早已經超過美國的F-22(187架),讓台海空優形勢更進一步向陸方傾斜。再加上目前的殲-20已經完全擺脫了對俄羅斯發動機的依賴,最新生產的殲-20B戰搭載的都是中國自製的WS-15發動機。 這款引擎相對於先前配備的俄製AL-31FM2和中國自製的WS-10C引擎來說更加可靠,性能提升更大,當然推力也更大, 可以說,在軍用航空發動機領域,俄羅斯發動機對於中國軍備的重要性正在快速下降。 解放軍的轟炸機、運輸機和戰鬥機都陸續裝備了更先進的自製發動機。 而隨著殲-20B完全更換發動機,再加上其本身已經非常先進的航電、火控、雷達和武器系統整合,殲-20在綜合戰力方面已經全面超越了F-22和F-35戰機, 這絕非言過其實,中國大陸的匿蹤戰機在性能上已經處於領先地位。以下為我整理出來對四款五代機的比較表,由下表可得知殲-20的威脅度甚鉅。
**我是一位軍事迷,除了健康的美食以外,也對全球各種軍事裝備的問世都充滿熱情,這篇文章是我花了相當多時間撰寫的,完全以實際數據和客觀的觀點去做評比,若有錯誤之處,歡迎不吝指教,謝謝~
**如果你喜歡我的文章也歡迎幫我到粉專按讚給我鼓勵,我會很感動的!
**也歡迎訂閱邱小翊LIFF的YOUTUBE頻道
**想放鬆心情的朋友也可以訂閱邱小翊的舒壓音樂YOUTUBE頻道-Soothing and Relaxing Music