殲-31(代號鶻鷹;英文:J-31或稱F60)
2015/09/11
類 型:殲擊機
所屬國家:中華人民共和國
研發單位:沈陽飛機工業集團
殲-31(代號鶻鷹;英文:J-31或稱F60),是中國沈陽飛機公司正在研制中的雙發單座中型第五代戰斗機,目前被認為在陜西閻良準備測試飛行。預計其定位將是類似美國空軍F-35閃電II攻擊戰斗機,與重型戰機形成高低搭配。因為采用雙前輪起落架,所以有猜測極有可能衍生出可以用于中國航空母艦上的艦載型。
據報道,2012年10月31日上午10時32分,由中航工業沈飛研制的AMF五代戰機(殲-31)成功首飛。中國成為世界第二個同時試飛兩種五代機原型機的國家,此前,只有美國同時研制了2種五代機。
該機于2012年11月13日作為概念機參加了珠海航展。
2013年1月25日下午4點多AMF五代戰機(殲-31)第二次試飛。
J31據超大網友消息,今天上午10時32分25秒,中國人制造的第二架隱形戰斗機,AMF五代戰機已經升空!AMF五代戰機在殲-11BS戰斗機的伴隨下,進行通場飛行。
從當前已知的圖片資料看,該型機是一種單座、雙發、雙垂尾的常規布局飛機,通過人體、車輛,該型機長度在16~17米左右,翼展在10米上下,屬于典型的雙發中型戰斗機,機體整體體積介于F-15和MIG-29之間,機翼面積約40平方米。機頭、機身呈菱形,雙垂直尾翼向外傾斜,垂尾、主翼、平尾后緣前傾,使用帶鋸齒的起落架艙,屬基于隱身設計的戰斗機。
據外媒報道,早在一年多以前,西方情報人員就向簡式透露說,一種中國式的F-35戰機正在沈陽建造,并指出該飛機將在2012年9月試飛。
據資料顯示,殲-31是沈陽飛機工業集團研制的第四代雙發中型隱形戰斗機,代號“鶻鷹”。目前猜測主要用途有三種:一是與我重型隱形戰斗機殲-20形成高低搭配;二是擬推出的隱形戰機出口型號;三是發展為替代殲15戰斗機的新一代隱形艦載戰斗機。第四代戰機——殲-31(17張)殲-31與F-35相比顯得更纖薄,這樣的好處是減少阻力。F-35在單發的情況下要兼顧多任務要求,中機身截面容積膨脹很厲害,后機身不得不采用較大較厚的尾撐來平滑過渡。殲-31的翼展比F-35大;機身比F-35長、薄;截面積比F-35A小。優點:飛行性能和機動性會有優勢;缺點:內置彈倉容積比F-35A小,且載油量和航程也比F-35A小。
不過據簡氏防務周刊引用中航工業消息,稱殲31憑借內燃油可保證該機作戰半徑可達1250千米,已超F-35。
氣動布局
殲-31(4張)從當前已知的圖片資料看,該型機是一種單座、雙發、雙垂尾的常規布局飛機,通過人體、車輛,該型機長度在16~17米左右,翼展在10米上下,屬于典型的雙發中型戰斗機,機體整體體積介于F-15和MIG-29之間,機翼面積約40平方米。機頭、機身呈菱形,雙垂直尾翼向外傾斜,垂尾、主翼、平尾后緣前傾,使用帶鋸齒的起落架艙,屬于基于隱身設計的戰斗機。
主翼
由前所述,該機為常規布局,該型機主翼后掠角中等,展弦比較小,安裝方式是四代機標準的進氣道上緣位置,以提高機身和進氣道升力體效應的使用效果。主翼的厚度較薄,屬于針對超音速優化的小展弦比中等后掠角薄翼型方案。
其相對面積較小,與F-22超過78平方米的巨大機翼相比,其較小的機翼對盤旋性能有較大的影響,同時巡航狀態的升阻比較差,影響航程,當然其超音速阻力會有一定優勢。
機翼后緣安裝有全翼展單塊襟翼而沒有使用襟翼-副翼分離的設計,襟翼打開角度較大,這主要是針對短距離起降和艦艇使用,全翼展大幅襟翼可以使得著艦-起飛速度降低約10節。
但是這個設計的奇特之處在于,全翼展襟翼設計主要是針對上艦,但是因為艦載機需要折疊機翼的緣故一般都是采取兩段式的襟翼方案,每側機翼使用兩臺作動器分別驅動兩個翼面動作,而四代中型戰斗機則采用了完整的單個全翼展襟翼,在上艦改造后還必須再在外側增加。
一對作動器以驅動折疊翼段的后緣襟翼/副翼,增加了改裝的復雜性。為何不采用兩段式全翼展襟翼,是需要待后續資料進行分析的。或許該型機可能采用類似F-35C的方式,極大的加大翼展,在增加的外翼寬度上布置新的襟翼-副翼,但是這樣憑空增加新的控制面必然帶來控制律的不通用性,增加研制的復雜程度。
平尾
平尾采用了和主翼類似的設計,平尾前緣和主翼前緣,平尾后緣和主翼后緣相互平行,這主要是為了減少雷達波散射的強波束方向。平尾安裝位置較為靠后,平尾后緣在發動機噴管之后,可以提高配平力矩。
但是其向后伸出的距離比F-15、F-22和F-35來說較短,設計相對保守。同時該機雖然采用了靠后的平尾,卻沒有和類似設計的F-15和F-22一樣采用兩側尾撐設計,舵機安裝在發動機艙兩側,轉軸本身相對于尾翼靠前,需要較大的操作力矩,而且有卡軸的風險,這是其設計中比較奇特的一點。
垂尾
向外側傾斜的垂尾,可以有效降低雷達散射,同時也可以使得垂尾部分避開前機身拉出的渦流,提高在大迎角狀態的可控性。其面積較大,應該是為了提高高速下的方向穩定性的目的,這一點在F-22上表現較為明顯。從這一點看該型機將主要針對超音速性能進行優化。
邊條
渦升力是60年代以來,飛機氣動領域的革命性變化,在主翼之前,利用各種渦流發生裝置產生渦流,其流過主翼可以產生強大的升力以提高飛機的升力系數和抬頭力矩,配合靜不安定設計可以極大的提高飛機升力。常用的渦流發生裝置包括了幻影2000上的小型固定副翼、J-10的鴨翼和F-16的邊條。 殲-31在四代戰斗機上則出現了新式的“棱線”式渦流發生裝置,其利用升力體原理,利用機身本身來產生升力,尤其是菱形機頭、船型進氣道的邊線,其效果與傳統的邊條相當甚至更為強烈,而且可以有效減少邊條增加的機身濕面積和阻力。同時菱形機身和船型進氣道本身也是減少散射的重要隱身措施,一舉多得的“棱線”是四代戰斗機性能優勢的重要來源。
該型機上沒有采用傳統意義的獨立邊條,而是采用四代機特有的三段式“棱線”邊條,采用了菱形的機頭和船型(兩側壁向外傾斜)進氣道,配合精心設計的折現,同時兼顧了隱身和增升,從各國經驗看是較為先進的設計。
機身設計
起落架
沈飛殲31五代戰機原型機(8張)該型機的起落架設計和中國第四代重型戰斗機殲-20設計類似,都采用安裝在機翼根部,向前折疊到進氣道側面,這個安裝方式是連接強度最強、抗沖擊力最好的方式,美國的F-14重型艦載機和需要艦載的F-35都采用了這個安裝方式,當然都是裝入翼根而不是裝入起落架側面。F-14翼根是可變翼的固定翼段,空間充足,而F-35不需要考慮超音速能力,因此直接用最簡單方式裝入翼根,其起落架艙的突起使得其高速性能受到很大影響。
而第四代戰斗機中需要追求超音速能力的F-22,則采用了進氣道下側安裝起落架,收入進氣道側壁方案,結構簡單、重量輕,同時不影響機翼外形,但是其抗沖擊能力較弱。殲-20和第四代中型戰斗機采用這個獨特的方案,主要是要求同時兼顧起落架堅固性和超音速能力,當然也提高了設計的復雜性和重量。
從起落架設計可以了解到,中型四代戰斗機是要求有較好的短距起降能力和超音速能力,從這些需求可知,該型機帶有很濃厚的艦載戰斗機色彩,設計上為艦載設計做了相當的優化。
進氣道
中國第四代中型戰斗機機身正面看,沒有附面層吸除隔板,從這一點判斷其采用的不是加萊特進氣道,很可能是DSI進氣道,當然也可能是90年代601所針對SU-27改進提出的可調式鼓包進氣道。
DSI進氣道是利用一個基于計算流體力學設計的鼓包達到消除空氣附面層和對空氣進行預壓縮的作用,可以有效降低進氣道重量、減少進氣道縫隙數量以降低雷達反截面積,最早于F-35戰斗機開始應用,而中國為巴基斯坦研制的FC-1“梟龍”戰斗機則是最早使用該型進氣道的服役機型,殲-10B戰斗機和第四代重型戰斗機殲-20也采用了該技術。
因為起落架艙設計在進氣道側壁,所以該機進氣道不是采用的直筒進氣道,而是S型進氣道,可以利用進氣道遮蔽發動機葉片,減少雷達波反射。
彈艙
第四代戰斗機需要追求隱身性能,所以必須盡可能減少飛機外表面各種突出,而外掛的武器彈藥和副油箱就是外表面最強烈的反射源。所以第四代戰斗機設計上,都將常用的武器都放入機身彈艙內,彈艙也成為了整個機體設計上最難點,其增大了機身內部體積造成空重的大幅度上升,同時還使得機身變寬變厚加大阻力。 殲-31高清圖第四代中型戰斗機的機身,相對F-22和殲-20來說較為瘦削和單薄,在發動機直徑相差不大的情況下其彈倉高度和寬度都必然較小;同時由于起落架收入機身側面,其也無法像F-35一樣利用進氣道側面空間布置大型彈艙只能和F-22和殲-20一樣在機身下部布置彈艙。
從其機身厚度分析,如果采用類似F-22和殲-20的同時具有亂序發射-高G機動發射-大迎角發射-高速發射能力的大型彈射掛架,其較薄的機身只能安裝如MICA類似大小的較小體型空對空導彈,如果采用類似F-35的較為簡單的掛架設計,則可以攜帶如PL-12這樣的標準尺寸空對空導彈。
當然這主要是針對雷達制導中距離空對空導彈,小巧的紅外制導近距離格斗導彈需要在發射前就鎖定目標,因此在F-22和殲-20上設計了復雜笨重的側彈艙,可以再高速機動狀態下將導彈伸出機體外,用紅外導引頭捕捉目標然后發射,由于該機機身側面被起落架艙占據,同時機身長度也不如殲-20那樣可以在安裝起落架艙后仍然有空間布置格斗彈艙,因此該機應該沒有攜帶格斗彈艙的能力。
由于較小的腹部彈艙,該機基本不可能擁有類似F-35這樣攜帶重型炸彈的能力,從這個角度來看該型飛機還是一種典型的制空用戰斗機。
油箱
如前所述,外掛武器和副油箱是最嚴重的附加反射源,因此第四代戰斗機設計中非常重視減少副油箱的使用,在普通作戰任務中盡可能完全依靠機內燃油完成,這與第三代戰斗機嚴重依賴副油箱的情況完全不同。
因此第四代戰斗機都極大的增大了內油容量,比如F-22內油增大到超過10噸,而F-35作為單發戰斗機也增加到了8噸以上。但是內油的增加也必然帶來飛機體積的增大,以及隨之而來不可避免的重量上升。中國第四代中型戰斗機本身體型較為單薄,同時較薄較小的主翼也難以布置大型油箱,因此其載油量很有可能較低,只能達到三代戰斗機水平而不是第四代戰斗機的大內油標準。
座艙
與F-22、殲-20的大型整體式氣泡座艙不同,中國第四代中型戰斗機采用了傳統的座艙蓋設計,而且背部有隆起的大型背鰭,這個設計則更像是F-35。可以滿足超音速需求的大型整體氣泡座艙性能優越,但是價格昂貴、重量大、使用壽命短,而安裝在背鰭前部的座艙雖然視野受限,但是阻力更小,結構強度需求也低,對于推力不足和需要控制價格的飛機更為合適。
航電系統發動機
發動機是航空器的心臟,也是決定其設計和性能的關鍵。從照片可以看出,中國第四代中型戰斗機采用的是兩臺RD-93加力式渦輪風扇發動機,其也是FC-1“梟龍”戰斗機的標準動力。RD-93是在前蘇聯MIG-29戰斗機使用的RD-33渦輪風扇發動機基礎上,將附件機匣從頂部更換到底部,以方便單發飛機維護的改型,其也適合于從底部進行維護的雙發戰斗機。
RD-93屬于典型的中等推力渦輪風扇發動機,其推力為81.4千牛,空氣流量約70千克/秒。在照片中我們可以發現后機身殼體和發動機之間有較大縫隙,可以判斷其后機身是為國產的9500KGF(9500千克推力)發動機設計,使用RD-93只是前期試飛的權宜之計,在9500KGF通過初期測試后就可以進行換裝。9500KGF發動機直徑相對較大,達到了1180毫米,RD-93直徑則只有1030毫米,因此留有較大空隙。9500KGF發動機配有推力矢量系統,可以再相當程度上提高飛機機動性,當然推力矢量系統的飛控-發控一體化系統研制具有非常高的難度。殲-31(9張)中國第四代中型戰斗機面臨的主要問題就在于發動機,兩臺9500KGF發動機的重量遠大于F-35的單臺F-135發動機,而且推力還不如——F-135推力達到191.35千牛即19500千克,而兩臺9500KGF推力發動機顧名思義,即9500千克*2=19000千克——同時其所占據機身體積更大,這也使得其要達到類似F-35或者超越F-35的飛行性能,需要在很多方面做出犧牲。
航空電子設備
中國第四代中型戰斗機的航空電子系統配置目前應該還未定型,其出口用版本和向解放軍海空軍部隊推銷的版本有較大的區別。如果沒有經費限制,其可以直接套用殲-20的電子系統,達到美國典型主力第四代戰斗機水平。
美國:中國空軍顯然不想用殲-31 將用于出口
美國《航空和空間技術周刊》11月19日一期(提前出版)發表文章稱,中航工業在珠海航展上展出了殲-31戰斗機的模型,并稱是為“國際防務市場”研制這款戰機。
美媒稱,珠海航展亮相的這架殲-31的模型被稱為先進概念戰斗機,但模型與真機沒有什么差別。10月31日殲-31可能進行了首飛,顯然,該項目已經跨過了概念階段。
美媒稱,航展上的介紹,該戰斗機起飛重量為17.5噸,機長16.9米,高4.8米,翼展為11.5米。中航工業表示,殲-31的設計理念是以低成本實現高度隱形性能,并使飛機在廣泛作戰半徑內具備較強的武器裝載能力。模型為單座、雙垂尾、雙發動機,使用上單翼。 美媒稱,殲-31配備了兩臺俄羅斯生產的RD-93發動機,這并不夠強大。中航工業為避免俄羅斯否決殲-31的出口,需要一種中國自主生產的發動機。專業人士判斷,殲31的發動機艙可安裝比RD-93更大的發動機,有可能是中航發動機公司生產的WS-13。
美媒稱,中航工業表示,殲-31戰斗力將高于現役或升級后第四代戰斗機,基本相當于五代機。其提到的五代機或指的是洛克希德-馬丁公司制造的F-22和F-35。文章認為,殲-31在珠海航展展出,殲-20沒有展出,這說明中國空軍顯然不想使用殲31,而把它當做出口型產品。
港媒報道:殲31可媲美F-35C
根據中通社消息稱,在10月底首次試飛成功、外界稱為殲-31戰斗機,被西方媒體及航空專家認為有發展成為中國航母艦載機的潛力。軍事專家分析稱,殲-31的性能完全可以媲美美國第五代艦載戰斗機F-35C,而其隱身性能可能比殲-20好。
中通社報道稱,一則源自網上的消息稱,一架神秘戰機10月31日在中國某試飛場首飛成功。外界將其稱為殲-31戰斗機。該機一露面,很多人士就猜測其會成為繼殲-15之后的中國下一代艦載戰斗機。美國《大西洋月刊》等西方媒體也認為,殲-31有成為艦載機的潛力。航空專家徐勇凌指出,雙發殲-31的機翼翼展比較大,發展成艦載機的可能性比較大。
軍事專家尹卓少將分析稱,從已公布的照片來看,殲-31的性能完全可以媲美典型的第五代艦載戰斗機F-35C。首先,該機的氣動外形要比F-35好。F-35由于要安裝巨大的渦扇發動機而不得不將機身設計得足夠粗壯,殲-31卻完全按照超音速面積率進行了優化設計。其次,殲-31的隱身性能和F-22和F-35相似,甚至可能比殲-20的隱身性能還好。第三,大邊條翼和DSI進氣道設計提升了飛機的高速和低速飛行性能。第四,該機的全動式尾翼說明其操控系統實現了全數字化。第五,該機寬大的機頭可以容納大型雷達。第六,該機裝配2臺發動機,就艦載機而言要優于F-35。第七,該機機輪和起落架粗壯,能夠承受巨大沖擊力,可以改裝為艦載機。“海軍完全可以用”。 尹卓和另一位軍事專家杜文龍大校都提醒說,從照片判斷,殲-31為一型中檔中型五代機。這意味著航母有限的空間可搭載更多的此類飛機。