美國作為第五代隱身戰機的開創者,定義了第五代戰機的具體標準。只有實現4S的戰鬥機才有資格被稱作第五代戰機(按俄國標準為第五代,美國標準為第四代)。4S即:Stealth(隱身性);Super Sonic Cruise(超音速巡航);Super Maneuverability(超機動性);Superior Avionics for Battle Awareness and Effectiveness(超信息化)。作為為F-22戰機“量身定做”的殲-20戰機,4S性能自然不在話下。評價兩款戰機的指標包括隱身性能、機動性能、信息感知能力、攻擊性能、航程作戰半徑、以及維護保養成本等。下面小編就具體地介紹各個指標的對比情況。
F-22戰機是4S能力的集大成者
殲-20戰機
隱身性能對比
F-22戰機採用了蝶形機翼、菱形進氣口、前機身截面呈菱形,機身中段截面呈五角形,尾段則減縮過度為扁平的矩形。為了實現高度的隱身效果,F-22戰機採用了平行設計來減少雷達波的散射,其機翼前後緣、各操縱舵面、進氣道唇口、各艙門、口蓋縫隙等都相互平行,以確保其雷達反射波的能量能集中在有限個若干峰值上,減少了雷達反射波沿原路反射的可能性。同時,機體採用了先進的吸波材料和塗料,能夠較好地吸收釐米級雷達波。據悉,F-22迎頭RCS僅為0.01㎡,隱身性能極為優秀,不過其側向、後向、上向以及下向的隱身性能較差,並不能做到全向隱身。
F-22戰機三視圖
F-22機頭的隱身塗層大面積開裂脫落
F-22戰機各方位RCS值變化圖,迎頭最小,並非全向隱身
殲-20戰機隱身性能主要是靠以下幾個方面來獲得:
採用稜形機頭且機體橫截面基本保持稜形,機頭段上下部分之間具有明顯的折線,發動機進氣道側壁具有明顯的傾斜,能夠向各個方向散射雷達波,減少雷達波的直線回返。
採用翼身融合和垂直尾翼外傾設計,機身和機翼平滑過渡, 看不出明顯的分界線,主要機體部件上相互平行。這樣的設計能將雷達反射波集中到幾個窄波束以內,使飛機在其他方向上的散射截面積儘可能最小。
採用了DSI進氣道,取消了傳統超音速進氣道上的複雜結構、降低了結構重量,還有助於降低正前方的雷達散射截面。
採用S型進氣道,屏蔽了迎頭髮動機葉片雷達波反射。腹鰭完美遮擋發動機,減少側向紅外特徵。
採用了新型的吸波塗層,減少了雷達波的反射。
殲-20戰機三視圖
殲-20機頭特寫,DSI進氣道一覽無餘
殲-20戰機全向RCS分佈圖
由於殲-20採用了上反鴨翼佈局,在飛行過程中鴨翼的動作會使迎頭的RCS值增加。據悉,殲-20迎頭的RCS值約為0.05㎡,大於F-22,側向隱身性能基本上與F-22相當。由於殲-20戰機發動機尾噴管沒有做隱身設計,其後向的RCS值遠大於F-22。綜合來看,隱身性能F-22佔優勢。(注:有消息稱殲-20戰機採用了更為先進的機體材料隱身技術以及隱身塗料,綜合隱身性能與F-22不相上下,不過此消息還未被證實。)
機動性能對比
戰機的飛行性能主要取決於四個參數:升力係數、阻力系數、翼載荷和推重比。其中升力係數和推重比是越大越好,而阻力系數和翼載荷則是越小越好。
升力係數對比
殲-20採用了基於渦流控制技術的升力體機構,其機身、鴨翼、邊條、機翼、後機身邊條、外傾雙腹鰭和外傾全動雙垂尾均採用了一體化非常規氣動佈局。殲-20戰機的受控渦流至少包含了機頭鰭角渦流、進氣道鰭角渦流、鴨翼渦流、邊條渦流和機翼前緣渦襟翼渦流等,升力係數約為2.1,是目前世界上升力系數最高的戰機。
殲-20全動垂尾顯得格外科幻
F-22採用了固定雙垂尾常規氣動佈局,整體的升力係數只有1.7,遠低於我國的殲-20戰機。在我國發動機整體水平不如美國的前提下,我國科研人員在殲-20戰機的氣動佈局上下足了功夫。
需要指出的是,殲-20戰機從嚴格意義上來講是一種三面翼飛機,兼顧了常規佈局與鴨翼佈局的優勢,使得大迎角攻擊能力極為優秀,完全可以碾壓常規佈局的戰機。F-22戰機的超常規機動需要二維矢量發動機的配合才能完成,而殲-20戰機可以不依賴矢量發動機就可以做失速動作,超常規機動能力與F-22相當。
F-22採用了常規的氣動佈局
阻力系數對比
根據飛機氣動佈局設計原理,當飛機處於同等設計水平時,鴨翼佈局飛機的阻力系數比常規佈局飛機小10%左右。同時,殲-20戰機相比F-22戰機更加修長,能有效地降低阻力。所以,綜合來看,殲-20戰機的阻力系數要明顯小於F-22戰機。
殲-20與F-22直觀對比,殲-20更加修長,阻力系數更小
翼載荷對比
根據公開的資料F-22戰機的機翼面積為78㎡,空重19噸,滿油量10噸,取半油5噸,假如內置彈艙滿載(6枚中AIM-120中距彈、2枚AIM-9X格鬥彈,合計彈重1.14噸),此時F-22戰機的起飛重量為25.14噸,通過計算可得F-22翼載荷為322千克/平方米。
PL-10E彈重105千克,大於AIM-9X的85千克
我國製造的世界最大激光增材製造主承力關鍵鈦合金構件
雖然殲-20戰機整體的體積大於F-22戰機,但是殲-20誕生時間較晚,機體採用了大量的複合材料,且採用了鍛造工藝技術,一些關鍵的部件採用了3D打印技術,整機空重要比F-22輕不少。據悉,殲-20戰機的空重僅為17噸左右,取半油5噸,內置彈艙滿彈(6枚PL-15空空導彈,2枚PL-10E格鬥彈,合計彈重1.4噸),此時殲-20戰機的起飛重量為23.4噸。而殲-20戰機的機翼面積為70平米,通過計算可得機翼載荷為299千克/平方米。綜合來看,殲-20戰機的翼載荷要比F-22小不少。
推重比對比
推重比是衡量一款戰機機動性能的重要指標,推重比越大,機動性能越好。計算飛機推重比一般按照標準空戰重量和最大加力推力來計算。
首先來看F-22戰機,該戰機採用了兩臺F-119-PW-100發動機,單臺最大推力為15.9噸。前面我們計算翼載荷的時候提到了F-22戰機的標準空戰重量為25.14噸,此時F-22戰機的推重比約為1.26。
F-119-PW-100發動機
超強的發動機,讓F-22戰機擁有超強的機動能力
再來看殲-20,目前WS-15發動機正處於最後的試驗階段,所以還沒有裝備殲-20戰機。從目前的狀態來看,殲-20戰機應該裝備了兩臺WS-10C發動機,單臺最大推力約為14.5噸。前面提到殲-20戰機的標準空戰重量為23.4噸,計算可得殲-20戰機標準空戰狀態下下的推重比約為1.24,略小於F-22戰機的1.26。
殲-20戰機換裝兩臺WS-10C發動機
通過對影響機動性能的參數綜合對比來看,殲-20戰機在升力係數、阻力系統、翼載荷參數上優於F-22戰機,僅在推重比上略差與F-22。所以,殲-20戰機在機動性能上完全可以匹敵F-22戰機,甚至能超越F-22戰機。
信息感知能力對比
信息感知能力包含了機載火控雷達、光電瞄準系統、信息處理能力以及座艙的信息化集成程度等。
機載火控雷達性能對比
F-22戰機的機載雷達為APG-77主動相位陣列雷達 (AESA) ,該雷達對3㎡目標的最大探測距離為200千米, 對5㎡的目標最大探測距離為297公里。該型雷達上集成了約2000個低功率X波段收發組件(T/R組件),可同時執行空空、空地、空海作戰任務。由於每個發射單元相互獨立,APG-77雷達可以自動將收發組件劃分成幾塊,分別執行對空搜索、對面搜索任務,並可同時執行電子干擾任務。綜合來看,APG-77雷達探測距離遠、分辨率高、多任務能力突出、抗干擾能力優秀,是一款十分強大的機載火控雷達。
APG-77主動相位陣列雷達
看完了F-22戰機的機載雷達性能,我們再來看一下殲-20的機載雷達。雖然不知道殲20戰機雷達的具體型號,但是我們依然可以從公開的資料推測出其大致的性能。殲-20戰機採用了第三代的氮化鎵芯片的數字陣列相控陣雷達,整體性能較APG-77雷達領先一代。氮化鎵相較於砷化鎵,在發射功率、穩定性以及抗干擾性上具有較大優勢,殲-20戰機的機頭尺寸明顯大於F-22戰機,可以裝載直徑更大的雷達,搭載的T/R組件的數量也較多。據悉,殲-20機載雷達的組件數量超過了2200個,單個功率20w,整個雷達的最大功率為44kw,是世界上組件最多,功率最大的機載雷達。在探測距離上,殲-20雷達探測距離至少要比APG-77雷達遠30%,對1㎡的空中目標探測距離可達260公里,對B-52這樣的空中目標探測距離可達400公里。
航展上展示的出口用三面陣機載雷達和機相掃機載雷達
已知機載雷達對RCS 1 ㎡目標作用距離為R1,則雷達對RCS值為σ的目標作用距離Rr的計算公式為:
雷達探測距離計算公式
通過雷達探測距離的換算公式可以得出,殲-20戰機機載雷達對F-22戰機的前向探測距離為82公里,F-22雷達對殲-20的前向探測距離約為75公里。
在其他輔助探測設備上,殲-20還配備了光電分佈式孔徑系統(EODAS),該系統包括分佈在機身各處的6個光學傳感窗口,能為飛行員提供360°無死角的球形全景監視,使得飛行員能夠掌握戰機周圍的戰場態勢,沒有觀察死角。該系統還能為近程格鬥導彈大離軸發射能力提供目標指引,輔助殲-20戰機的頭盔瞄準系統。
殲-20機身上的光電分佈式孔徑系統
除了光電分佈式孔徑系統,殲-20還配備了光電跟蹤瞄準系統(EOTS),集成了紅外/光學/激光照射模式,具有高分辨率成像、自動跟蹤、紅外搜索與跟蹤、激光指示、測距和激光點跟蹤等全套光電火控功能。在火控雷達不開機的情況下,利用EOTS系統也能追蹤並鎖定近百公里外的目標紅外信號,想用雷達靜默的方式躲避殲-20的眼睛是不可能的。 F-22研發時間較早,當時美軍的EOTS系統以及EODAS系統都尚未研發成功,F-22沒有裝備這兩個系統,最終應用到了F-35身上。
殲-20機頭下方的凸起部件為EOTS系統
信息處理能力以及座艙信息化程度對比
F-22戰機的研發時間為上世紀80年代,機載計算機系統、飛控代碼以及信息處理速度等都已經跟不上時代的節奏,雖然美軍也對其進行了數次升級,但是基本上都是修修補補,信息化處理能力無法和現有的F-35戰機相提並論。座艙採用了一平三下的佈局,雖然整體集成化程度很高,但是依然保留了不少的機械按鍵,人機功效較差。
F-22座艙佈局
憑藉著後發優勢,殲-20戰機擁有優秀的一體飛控技術、信息處理能力及信息化集成度。座艙採用了一平一下的佈局,沒有了傳統的機械按鍵,所有的作戰信息都集成到了中控大屏上,具有語音控制功能,快速的切換屏幕上的顯示信息,極大的提高了人機功效,大大縮短了飛行員的反應時間。
殲-20戰機座艙
綜合來看,殲-20戰機在信息感知能力上大幅超越F-22戰機,擁有更加強大的作戰能力。
攻擊性能對比
殲-20與F-22戰機都作為制空戰機,其攻擊能力體現在了空空導彈的性能。F-22主彈倉可以攜帶6枚AIM-120D 空空導彈,側彈倉可以攜帶2枚AIM-9X紅外格鬥導彈。
F-22內含子彈倉掛在模式圖
F-22發射 AIM-120C中距空空導彈
AIM-9X近程空空導彈是美國研製的第四代近距格鬥導彈,具有±90°大離軸發射能力,採用紅外製導,最大射程可達18公里,是一款非常優異的導彈。
AIM-9X空空導彈
AIM-120D空空導彈是美國現役主力中距空空導彈,也是該型導彈的最新型號,最大射程達到了160公里,最大速度達到了4馬赫。
F-22戰機裝載AIM-120D空空導彈
與F-22戰機一樣,殲-20戰機主彈倉可以攜帶6枚PL-15空空導彈,側彈倉可以攜帶2枚PL-10E近距格鬥彈。
殲-20彈倉展示
PL-10E是我國新一代近距紅外格鬥導彈,離軸發射角可達180度,配合新一代的頭盔瞄準系統,只要敵人在我戰機的前半球視野內,即可鎖定併發射,最大過載為60G,最大射程超過了30公里,各項性能優於美國的AIM-9X近程格鬥導彈。
PL-10E導彈
PL-15空空導彈採用固體雙脈衝發動機,它最大特點就是在飛行過程之中能夠多次點火,飛行包線更廣,最大發射距離可達200公里以上,優於AIM-120D型空空導彈。
目前殲-20所裝備的PL-10E、PL-15空空導彈整體性能優於F-22裝備的的AIM-9X以及AIM-120D空空導彈,在不考慮隱身因素的前提下,空戰性能更為優秀。
航程、作戰半徑等基本參數對比
F-22機長18.9米,翼展13.56米,機高5.08米,最大平飛速度2.1馬赫,航程3200公里,高空作戰半徑1300公里,在不開加力的情況下,可以以1.58馬赫的速度巡航半個小時。
F-22
殲-20機長20.3米,翼展12.88米,機高4.45米,最大平飛速度2.6馬赫,航程大於4000公里,作戰半徑大於1500公里,具備超音速巡航能力。
殲-20
僅從大體的參數可以看出,殲-20戰機在航程、最大速度、作戰半徑上優於F-22戰機,雖然具備了超音速巡航能力,但是還不清楚能否與F-22匹敵。
使用維護成本對比
作為世界上首款五代隱身戰機,F-22戰機在很多方面異常的嬌貴。其隱身塗層需要定期清理與修復,必須要在恆溫恆溼的機庫中存放,每小時的飛行成本高達6萬美元,並且沒執行完一次飛行任務就要全面的檢修。
F-22必須要在恆溫恆溼封閉機庫中存放
相比於嬌貴的F-22,我們的殲-20戰機明顯的接地氣,不需要特製的恆溫恆溼的機庫,隱身塗層也不需要多次維護,綜合的飛行成本只有F-22的一半,雖然也不是小數,但是經濟型明顯優於F-22。
殲-20機庫
AN/APG-79與AN/APG-77雷達作用距離對比
寫了這麼長,相信大家對殲-20與F-22的各項對比已經有了大體瞭解。由於F-22戰機隱身性能更為優秀,在迎頭空戰的前提下,可在100公里之外發現殲-20,並先於殲-20打上一波中距彈。殲-20在80公里距離上也能發現F-22,併發射PL-15空空導彈。現實情況下,殲-20戰機在與預警機的配合下會抵消F-22的隱身優勢,所以隱身性能的略微差距並不能決出勝負。然而,殲-20憑藉著後發優勢,在機動性、信息感知能力以及空空導彈性能等方面較F-22均有優勢,在雙方均發現對方存在後,F-22就危險了。