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92军迷:全网最专业的歼31解读 —— 安装四代中推的鹘鹰3.0明年首飞

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发表于 2017-12-28 15:47:18 | 显示全部楼层 |阅读模式
  鹘鹰2.0改进型是今年一月中旬首飞,目前正在试飞中。下图是草绿色的2.0版与31001的1.0版相同角度的对比,可以看出有很多变化的细节,最明显的是垂尾改成后掠式,其他的细节后面再谈。
  鹘鹰2.0版仍是一架验证机,因为它安装的还是“泰山”发动机,用三代发动机是无法试飞出四代机的包线和品质。因此四代中推的进度决定了歼-31是否进入原型机阶段,上个月网上的一幅图和官媒的一则新闻报道告诉我们:中国的四代中推正在总装冲刺中,经地面测试后可上天试飞。

  下图的“铸心鹘鹰、恢弘志气”,应该是黎阳公司的总装突击队在誓师会上的留影。如果是指鹘鹰现在配装的“泰山”,早已定型进入批量生产,谈不上“恢弘志气”,这里的“心”只能是四代中推。

  那么目前四代中推的进度如何呢?我们接着看另一则新闻(下图),这是来自黎阳动力11月13日的官方报道。中航黎阳和中航涡轮院在黎阳公司召开某型发动机型号研制推进会。其中提及:

  (1)总师黄维娜,试制任务进入关键阶段;

  (2)对核心机的试验结果满意,项目转入“某型发动机总装冲刺”。

  (3)厂所协同融合,按照设计制造一个团队,全力保障“铸心工程的顺利实施,并分别向设计制造团队、总装突击队、铸心青年协同创新团队授旗。

  (4)该型号发动机要在2017年完成总装。
  首先,它是黎阳与涡轮院合作的项目,即它不是黎阳自己搞的WS-13深度改进型(该计划已经放弃)。更不是涡轮院与606所合作的S-3三代半发动机,后者没有获得国家立项。“某型发动机”说明是国家立项研制的发动机。

  其次,该发动机的总师是黄维娜,她从黎阳调到涡轮院的任务就是搞四代中推。涡轮院在2011年就搞出四代中推的核心机。(附录作者之前文章:军备解析|先进中推三箭齐发枭龙鹘鹰前景光明)

  第三,试制任务进入关键阶段。用”试制“一词,而不是“研制”,而且核心机已经通过试验,达到技术要求,说明之前试验的已经是一台验证机。即给核心机配上成熟的风扇、低压压气机、低压涡轮,组成完整的发动机,验证低压部分与核心机的匹配相关性。

  第四,经过试验结果修改低压部件的原设计,进行部件生产和型号的总装。组建“设计制造团队”保障“铸心”工程的目标顺利完成,还组建总装冲刺突击队;那么2017年末要总装冲刺的应该是一台“原型机”。2018年WS-19原型机如果能顺利完成地面试验,就可以与歼-31的原型机一起首飞。

  此前的消息:WS-19的核心机+三代低压和风扇(低压比3.5,总增压25),组成验证机,推力达到9800Kgf,推重比9以上;WS-19的原型机则改用标配的四代低压部分和风扇(低压比4.0,总增压28--30),推力要达到110+KN,推比10。
  上图是鹘鹰2.0版验证机在试飞,它是在31001的试飞结果上进一步优化隐身性能、内部布局。正如美国的YF-119与YF-22一起首飞,中国的WS-15直接上歼-20原型机(2011机)试飞,WS-19也会跳过空中试飞台,直接上歼-31的原型机(鹘鹰3.0版)。

  因为先进的地面试验台和超算已经能模拟出空中飞行的各种状态,与此同时,验证机平台的气动和控制已经很完善,原型机飞行不会有大的风险,这点从歼-10、歼-20的研制过程未出现重大事故得以证实。歼20的首架原型机(2011)与验证机(2001、2002)的气动外形变化不大,是因为我们有先进的风洞,并做了充分的预研。

  鹘鹰也一样,31001经过长时间试飞之后,2.0版进行相应的改进,已经有了比较完善的气动和成熟的控制软件。这相当于把较大的风险分拆成三步:(1)用成熟的泰山发动机探索四代机的气动和内部布局,即隐身的四代机该怎么做;(2)根据试飞结果进一步完善平台,并预留设备窗口和相应的配重;(3)细微修改的平台+四代发动机的原型机。四代原型机的试飞过程,也是四代中推的试飞鉴定过程。
  上图是鹘鹰2.0与1.0的同角度对比,将主翼前端和发动机喷管末端对齐(两条浅蓝色线)。可以发现:

  (1)2.0版的前机身,也就是座舱后端到主翼前端这段机身明显加长了。

  (2)驾驶舱和机头部分的长度基本保持不变,但驾驶舱的玻璃罩两侧的机身更加丰满,说明设备更完备,人机匹配性得到优化。

  (3)垂尾改成后掠的同时,垂尾基部的前段更靠前,提高了高迎角飞行的纵向稳定性,。

  (4)后机身长度基本不变,而主翼后端与尾翼前端的距离明显缩小,说明主翼和尾翼的面积都显著增大。

  下图可以看到更多的细节变化:
  (1)根据航展透露的鹘鹰翼展11.5米来计算,弹仓的宽度达到2.0米,比31001机的弹仓宽度略有增加;

  (2)机身更丰满,机身后段腹部更平滑,机身与尾撑前段的台阶式折线消失,提高隐身性能;

  (3)主翼、尾翼、尾撑都做了切尖处理,加强隐身性能的同时,减少高速阻力,消除翼尖振颤。

  (4)尾撑前面的蒙皮颜色不同,两边各有两块黑色的可能是红外干扰弹舱,两边各一块黄色的可能是尾翼作动机构的维修舱盖。

  为什么说鹘鹰2.0版的机体平台已经是比较完善的,从下面这幅最清晰的图可以看出几点:
  (1)机头两侧是大气压力传感器和备份的空速管,这是为3.0换装相控阵雷达做准备;

  (2)机体下方、机身腹部和两侧黑色块,应该是给各种光电设备预留的窗口;

  (3)襟翼前端是透波蒙皮,是为3.0原型机预留安装L波段襟翼雷达;

  (4)襟翼和副翼与主翼交联的缝隙有黑色的柔性材料,提高隐身性能。

  (5)进气道唇边气动外形进一步优化,垂尾顶部切尖;机身腹部有发动机附件的维修舱盖;

  (6)采用大面积整体成形的复合材料蒙皮。
  上图是2016年航展鹘鹰宣传片的截图,可见歼-31很重视隐身状态下的对地攻击能力。弹仓内可挂载12枚小直径炸弹,或2X2枚500Kg的深侵彻制导炸弹。后者有一字型滑翔弹翼,可在较远距离投放。弹仓最大挂载重量2吨。
  上图是在空战模式下的弹药挂载示意图,腹部弹仓可挂载2X3枚中距拦截弹。因为鹘鹰目前还没有侧弹仓,所以近距格斗弹只是采用机翼挂载。

  将来3.0版的原型机是否有侧弹仓还是个迷。如果把主机轮改成像F-22那样向上收起(下图),那么就可以设置侧弹仓。但是鹘鹰的翼展比F-22小2米,这样改动很可能会影响机翼的内侧挂点。这可能是鹘鹰验证机的机轮设计成向前收起的原因。
  如果不改机轮舱,而是将腹部弹舱门改成四扇,即两边各两扇,那么可以像歼-20侧舱门那样在舱门上安装活页(下图),弹仓中间的挂架可升降。不过目前鹘鹰2.0验证机的机腹弹舱门,是采用歼-20那样的左右各一扇大门,每扇都是一宽一窄的折叠门。看来设计师也不打算采用上述方法解决弹舱挂载近距弹。

  还有一种方式是采用更先进的近距格斗弹,飞机的雷达和光电设备综合目标信息,并将信息传输给导弹,发射后通过数据链引导格斗弹,美国正在研制这样的近距格斗弹。
  综上所述,鹘鹰2.0已经是一个比较完善的四代机平台,采用了最新的隐身技术,同时,整体成形的机翼、25%的钛合金机体结构,大量的复合材料、以及3D打印的部件,使得歼-31的减重和机体密度都很可观,这也是它以28吨中型机能达到航程2800Km的保证。可以说中国四代中型机是万事俱备,只等四代中推WS-19这一东风。

  最后谈谈歼-31是否会上舰。应该说以鹘鹰2.0为基础,按照舰载机的特殊要求进行改型,我们有理由相信歼-31H会是一架合格的四代舰载机,在空战性能上可以力克F-35、抗衡F-22。关键还是看海军的要求。

  下面是一篇官媒介绍歼-15舰载机飞控总师的文章截图。文章提到“通过舰载机飞控系统的研发,突破了相关的关键技术,已经应用于后续研制的作战飞机的设计中,并为新型舰载机的研制打下坚实的基础”。
  文章所说的“后续研制的作战飞机”是指歼-15B,还是鹘鹰2.0?“新型舰载机”是指歼-31的舰载版,还是歼-20的舰载版?在竞标的时候南北是竞争关系,一旦项目落实了,中航又是一家,国家投资开发的技术没有南北之分,这是我们的体制优势。
  如果采用中型舰载机,航母搭载的舰载机数量会比较多,这是歼-31的优势。上图是8万吨级的003弹射型航母,在起飞/降落的模式下,甲板最大的飞机停放数量是36架歼-31、2架固定翼预警机、2架救援直升机。

  如果保留4架应急升空的执勤战机,一次可出动32架歼-31(分四批每批降落是八架)。上表是根据着舰速度和阻拦动能,计算出的着舰重量:F/A-18E/F是20吨、歼-15是22吨、歼-20H是24吨、歼-31H是20.2吨。

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