中国歼20获得一国顶尖材料?美国脸色大变

时间:2016-04-20 编辑:九秦军事网 来源:

最近有新闻报道,美国法院起诉了一名中国公民,称其走私M60J高性能碳纤维,而该纤维“可用于歼20、歼31等先进战斗机研制”。姑且不论是否存在指控的事实,报道中对于M60J用途的说法并不准确;这种碳纤维材料相当特殊,真正的用途根本不在飞机上。

目前普遍用于航空航天的碳纤维是聚丙烯腈基碳纤维,最早由近藤昭男在大阪工业技术试验所研制成功。目前日本东丽公司的碳纤维质量和产量均为世界之首,T300、T700等新闻报道中常见的T字头碳纤维牌号;以及此次新闻中M60J这样的M字头碳纤维,都属于东丽公司的产品牌号。

由于东丽公司的产品过于具备代表性,因此这些牌号很大程度上成为同类产品的性能和命名标准。其中T字头碳纤维的特点是高强度,M字头的特点是高模量;简单的说,前者非常难以拉断,而后者非常难以拉变形。

歼20

比如T300与M40实际上由相同的原丝制备而来,拉断T300的时候,T300纤维会伸长1.2-1.5%甚至更高;而M40被拉断的时候,其延长率始终不到T300的一半。

对于碳纤维来说,高模量类型的产品石墨化程度更高,更难以制备。比如东丽公司在1986年就已经研究成功T1000碳纤维,之后近30年的研究重点一直在于质量控制与降低成本;但M70J则是1992年才研制成功。

图片:碳纤维分为多种类型,设计制造上会有明显的性能取向区分。

M60J造战斗机?不要做梦了,哪怕是F22都用不起。

高模量碳纤维产品的制造成本很高而产能较低,最大的优势在于极端的高低温差异下,高模量碳纤维制造出来的部件变形极小,或者不变形;用术语说,它的特性重点在于“尺寸稳定性”。

尤其是M60J碳纤维,实际它已经不只是高模量纤维,而是兼顾了相当程度高强度的性能取向,是强度和模量双高的产品,因此研制难度更大,成本更加昂贵。因此M60J一类的材料,主要用途都是制造卫星部件,包括抛物面天线、太阳能电池板的大梁、壳体结构,也少量用于高速高性能导弹。

飞机上并不适合采用这类碳纤维——并非说高模量对于飞机性能不重要,而是飞机制造需要的碳纤维数量多,成本控制要求严,根本用不起M60J这样的高级货——由此得到的成本提升和性能改善根本不成正比。无论是F22、还是歼20,在这一方面都不例外。

 

歼20战机即将服役:疑似关键部件大量交付

自歼-20横空出世之后,由于官方透露的消息一直比较有限,所以很多分析都是从零散的消息碎片中来判断出来的。

3月17日,中国航天科工集团官网发布了一则消息。报道称:“近日,河南总公司695厂为中航工业空空导弹研究院研制的用于某型号四代机新型液压弹射装置的4种2D电磁换向阀顺利通过了定型评审。”

“自2013年以来,通过与空空导弹研究院的深入合作,695厂的2D电磁换向阀在单机试验、地面系统试验、空中挂飞试验、空中飞行试验中均稳定可靠,表现出了极高的性能指标与可靠性,得到了供方的充分肯定,年内供货预计可达200套。”

歼-20

文章中透露的一些细节还是很有意思的。“某型号四代机”,如果不出现意外的话,基本就是歼-20了。因为据信歼-31可能于今年才能生产出第二架原型机。如果报道中提到的“2D电磁换向阀”是为了歼-31生产的话,那么显然没有必要年内供货200套。

有人不禁要问了,凭什么说“年内供货200套”就说明这种产品是给歼-20生产的,而不是给歼-31生产的呢?虽然我们现在无从判断报道中说的“新型液压弹射装置”每套需要多少个“2D电磁换向阀”,但是从报道中可以看出,该部件已经经过了单机试验、地面系统试验、空中挂飞和空中飞行试验。

歼-20

报道中说“年内供货可达200套”, 注意说的“是供货”,实际上潜台词就是说:我们这个零件马上就开始量产然后给供方。那么就算一架四代机用50个该电磁换向阀,说明至少可以用于四架飞机。

从目前来看,歼-31年内也不应该不至于生产四架,所以认为报道中提到的“某型号四代机”是歼-20就完全符合逻辑的了。既然零部件开始量产,恐怕歼-20量产的时间也越来越近了吧。这与么大家普遍推测的歼-20将于今年小批量生产并装备空军领先使用也很吻合。

报道中还有一点值得大家关注。从报道中写到的“用于某型号四代机新型液压弹射装置”和“通过与空空导弹研究院合作”等细节看。这种2D电磁换向阀显然是用于四代机空空导弹的弹射挂架。

 

空射导弹的发射方式通常有两种:其一是导轨点火发射。即导弹在自身火箭发动机的推动作用下从导轨上发射出去,飞离载机,采用此种发射方式时通常使用导轨式武器挂架/发射架,其二:弹射式发射。即导弹必须通过液压弹射装置弹离载机,此后导弹在空中完成点火并飞向目标。

2D电磁换向阀就是液压弹射装置的一部分,控制液压阀体内各油口连通或断开,从而控制液压执行元件的换向或启停。是液压弹射装置中的关键部分。现代隐身战机为了满足隐身需求,都采用了内置式弹射机构。把弹射机构藏在武器仓内。

发射导弹时,导弹舱门打开,弹射系统将导弹弹射到飞机外部,导弹被点火。当导弹发射以后,弹射系统将快速收回到武器仓内,舱门关闭。内置式弹射机构通常以压缩气体为动力源,能避免燃气烟火。所以,内置式弹射机构能有效隐藏导弹信号特征,达到隐身目的,同时能使飞机配置更多的武器,使飞机保持良好的气动外形,从而明显提高飞机的综合作战能力。

歼-20

但是,内置弹射机构有一个问题就是可靠性不佳。由于弹射架承受本身和导弹传递的各种载荷,在静、动和热载荷的综合作用下,能否将导弹按预定的参数正确弹射出去就成了一个需要解决的问题。从内置弹舱中和外挂架上进行武器系统的发射和投放试验是隐身战斗机飞行试验的最后阶段的难点课目之一。

为了确保这些武器能安全和有效的投放,在2000年至2004年的5年间,美国军方组织了4架F-22试验机进行了近100次武器和外挂载荷分离试验,包括70次导弹实弹发射试验。用以确定F-22A的武器发射包线和外挂载荷投放包线,在这些实验完成之后,2005年F-22战斗机就立即在美军中开始服役。

歼-20

实际上,中国国内主要战斗机的导弹弹射机构全都采用外挂式,其中114厂,014基地等科研生产单位已经逐步形成了某些型号外挂导弹弹射装置的自主设计和生产能力。但歼-20内置弹舱弹射机构国内还是第一次研制。通过报道中提到的,“2D电磁换向阀在单机试验、地面系统试验、空中挂飞试验、空中飞行试验中均稳定可靠,表现出了极高的性能指标与可靠性,得到了供方的充分肯定”的内容,从侧面肯定了歼-20的内置式弹射装置可靠性已经取得了比较满意的结果。

对于四代机来说,很多时候都是采用超视距攻击的方式,即在世俱范围外,雷达锁定敌方飞机目标后,通过发射弹舱内部的空空导弹的方式来对敌机进行击落。如果弹射挂架可靠性出现问题,那么后果将会十分严重。

首先可能会造成空空导弹发射不成功,导致失去攻击窗口。瞬息万变的空战中,贻误战机就意味丧失了作战的主动权,面临被敌方战机发现击落的风险。其次,可能出现导弹在舱内殉爆,误伤载机的事故。这样的结果显然是不可接受的。所以导弹弹射挂架的高可靠性是发挥空空导弹威力的基础。

相信,未来歼-20在导弹弹射挂架高可靠性的前提下,一定可以在空中发挥PL-12等新一代空空导弹的优势。

 

歼20一细节振奋国人

外号“威龙”的歼20作为我国一款极具重要战略意义和空间防御力量的一款战机,在实现量产方面一直做着努力,而今量产歼20已经不再成为难题。我国突破实现歼20的量产主要在于一个地方的解决,也就是发动机技术的突破。在歼20上所配备的是WS15型发动机,这款发动机有实力和美国等大国同等时代

外号“威龙”的歼20作为我国一款极具重要战略意义和空间防御力量的一款战机,在实现量产方面一直做着努力,而今量产歼20已经不再成为难题。

歼20所配备的应该是WS15型发动机

我国突破实现歼20的量产主要在于一个地方的解决,也就是发动机技术的突破。在歼20上所配备的是WS15型发动机,这款发动机有实力和美国等大国同等时代的歼机发动机相媲美。

之前我国的歼机大都是通过进口他国的歼机,然后对其进行技术改建。很大的一部分原因便是因为歼机发动机的一个技术达不达标的问题。WS15作为第一款我国自主研发的具有高动能和实效性的动力系统,解决了我国依赖进口和空中力量得不到提升的掣肘。

最新歼20照片

原先歼20的发动机本不是WS15,从歼机尾翼喷出的气体颜色可以看出这是发动机的一个改变,还有便是喷气的涡扇的改变。

量产歼机20也不再成为一种不可能,在WS15的技术突破上,想来在之后的更新型的歼机上我国也将实现量产的可能。

 

近日,网上公布多张歼-20战斗机的照片,引起高度关注。照片中,歼-20战斗机的两台发动机尾喷口收敛调节片呈现不同颜色,其中一侧的收敛调节片与俄制AL-31系列发动机相同,而另一台发动机则明显不同。有分析人士推测,歼-20战斗机的验证机可能正在同时测试俄制AL-31发动机和国产“太行”改进型发动机。

目前,FWS-15大推力高性能发动机还处在装机试飞的早期阶段,距离使用至少还要5至7年时间,而如果能够率先使用增推的FWS-10G“太行”改进型发动机,将意味着我军四代机发展策略的改变。所以,歼-20如何使用发动机,已经成为衡量中国空军新一代战机发展策略的一个重要途径。

航空发动机试验

一些分析认为,歼-20战斗机采用AL-31发动机,是一种比较稳妥的策略,这种发动机被大量使用在歼-10A和早期歼-10B战斗机上,被研制单位所熟悉。歼-20战斗机验证机采用AL-31发动机进行测试飞行,是比较节省人力物力的做法,即保证了研制节点,也预留了发展空间。

目前,国内正在完善国产“太行”发动机,据一些分析人士称,已经进行战斗机装机试飞的“太行”改进型发动机研制较为顺利。

我们必须看到,AL-31FN发动机和“太行”发动机的推力,还远远不能满足歼-20这类第四代战斗机的需求,其推重比仅为7至8之间,而F-22的F-119发动机推重比达到空前的10至11,歼-20要想在性能上与F-22匹敌,就必须配备与F-119同级别的发动机,或者至少装备推重比达到8至9之间的改进型发动机。

俄罗斯在华展示F117S矢量发动机

所以,为了缩短歼-20战斗机的研制进度,采用“太行”改进型发动机或者俄制117S发动机就成为一种必然的选择。

一些分析人士指出,如果一切顺利,采用“太行”改进型发动机的歼-20将在2015年左右交付部队使用。而采用FWS-15发动机的歼-20A将在2020年左右交付部队。采用“分阶段装备,梯级改进”的装备发展策略,让装备尽早交付使用,发挥作用,已经在中国空军达成共识。

据分析,早期服役的歼-20虽然在发动机推力上弱于F-22A,其超音速巡航性能将较差,但在体系对抗战役中仍然可以对抗F-22A,压制周边国家的三代机和F-35A战斗机。而歼-20A作为“完全状态”的四代机,将具备超越F-22A的能力。

由于“太行”发动机和AL-31发动机尾喷口收敛调节片的结构和形状有明显的不同,据此可以很容易的区分两者,判别战机是否已装上了“太行”。小图是“太行”发动机的尾喷口,外层收敛调节片是轮流叠压的结构,各片收敛调节片都首尾相连的部分叠压在前一片身上,尾喷口在外观上,是由大小形状一致的收敛调节片组成的。AL-31发动机的尾喷口,外层收敛调节片采用每两片大收敛调节片,夹一片小收敛调节片的结构,在外观上,大收敛调节片和小收敛调节片交错组成圆形的尾喷口。

AL-31发动机的尾喷口,外层收敛调节片采用每两片大收敛调节片,夹一片小收敛调节片的结构,在外观上,大收敛调节片和小收敛调节片交错组成圆形的尾喷口。

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