转载Air Power Australia网站的文章分析歼20隐身性能

最近对歼31的用途讨论不少，争论很多，对歼20隐身性能的讨论倒不是很多，我还是更关注歼20相关的信息，正好前段时间在air power australia网站上看到关于外国专家分析其隐身性能的文章，专贴过来希望引起各位的讨论。

Air Power Australia由Carlo Kopp成立，是位于澳大利亚的私人非盈利智库，针对各国空中力量进行研究和分析，其作为独立的组织，和澳大利亚政府和军方没有关系。

本文"A Preliminary Assessment of Specular Radar Cross Section Performance in the Chengdu J-20 Prototype"(谷歌即可)发表于2011年初，全文基于2001号机进行了全向隐身性能的评估，对于我们了解歼20的隐身性能很有借鉴意义。

国内看不了的话给个PDF：http://pan.baidu.com/s/1o6vAepk

本文从以下几点对歼20的隐身性能进行了分析：

1. 针对不同雷达波段对歼20的前向，侧向和尾部进行了RCS模拟

2. 对中国的雷达吸波材料进行了探讨和模拟

3. 提出了改进意见

文章很长，而且关于雷达吸波结构(RAS)和雷达吸波涂料(RAM)的讨论本人英语水平有限也不是很懂，但文章认为中国对于基础材料研究已经解密的资料有限，西方无法根据公开的材料推断相关材料的研发进展，所以针对RAM和RAS的讨论不是文章的重点。

纵观全文，有以下几点有借鉴意义：

1. 文章在开始就已经明确指出

即歼-20的隐身设计明显优于(considerably better than) T-50, 甚至优于F-35，其具有potential for VLO capabilities(有达到超低可探测性的能力)

2. 文中列举的歼-20的外形设计特点

总的说来，歼-20的腹鳍设计影响了侧向隐身，但都没有圆形喷口对后侧隐身的影响大，使用轴对称喷口而不是矩形喷口对后侧隐身性能的影响是灾难性的。
本文所得出的结论：


前向具有优异的超低可探测性，其隐身性仅取决于隐身涂料，即外形设计已足够优秀


尾部RCS被轴对称喷口所破坏，但其他方面设计的较为出色


总的说来，歼-20的前向隐身做的极为出色，且鸭翼并没有对隐身性能造成特别的影响，这点和洛克希德马丁的工程师以及其他专业媒体所得出的结论一致；

歼20最大的缺陷来自于没有矩形喷口和腹鳍，矩形喷口严重破坏了后部隐身，腹鳍则影响了侧向隐身能力。

由此，我们可以得出歼-20以后的改进方向：

1. 如果歼-20的作战理念更偏向于全向隐身的话，那么在WS-15的研发中，应研发矩形喷口而不是轴对称喷口，即使在第一代WS-15中无法做到矩形喷口，那么在后续设计中应该强调着一点，毕竟六代机几乎可以肯定是矩形喷口的。关于国内网友所说的后部隐身不重要的观点，本人并不十分认同，虽然后部隐身没有前向隐身重要，但既然美国空军都意识到全向隐身的重要性，我国没有理由放宽这方面的设计要求，并且以我国现有的科技实力，矩形喷口从技术上并非无法做到。当然，矩形喷口的应用必然带来重量的增加，但比起其对后部隐身所带来的提升，这样的付出还是值得的。

2. 歼-20之所以使用腹鳍是因为较小的全动垂尾无法保证稳定性，而之所以使用较小的全动垂尾而不是高大的垂尾，主要还是从发动机推力不足，优化超音速性能的角度考虑，并不是设计人员有意这么做。将来如果WS-15顺利定型，发动机推力问题解决，可以考虑取消全动垂尾和腹鳍，回归F-22那样的传统造型；而且，全动垂尾在格斗时偏转会破坏隐身性能。有人说格斗时不必在意隐身能力，个人不敢苟同，格斗时的隐身能力也很重要。当然，如果未来WS-15装备全向矢量喷管的话，腹鳍也可以取消，这就看设计人员如何取舍了。

3. 现在的歼-20是空优型号，部分地考虑了多用途能力，如果将来发展出像FB-22那样的战斗轰炸机，使用矩形喷管几乎是必然的要求，由于机动性不如传统的空优机，加强隐身性能是必然的选择。部分网友认为歼-20可以承担踹门任务，非隐形的三代半可以承担对地打击任务，本人认为这种作战理念仅适用于越南菲律宾这样的小国；面对日本这样拥有较强防空和预警能力的国家，很难想象仅仅做到首日隐身就能确保获得空中优势（这里的首日泛指头几天）。

结语： 歼-20是优秀的平台，也是我国设计人员在参考了F-22和F-35的设计后作出的合理取舍结果，这里所谓“合理取舍”，主要是指由于发动机推力不足而针对超音速性能的优化，部分地compromise了隐身性能，特别是后向隐身性能，将来在发动机推力问题解决之后，应该着力解决隐身问题，这样的问题，在将来歼-20可能发展出的战斗轰炸机和电子战/战场指挥机，以及可能的和歼-31竞争舰载机中尤其重要。

四代机的设计是综合的考虑，本文只针对隐身性能，在气动方面本人不是很了解，而且之前TSQ在四代机气动设中对气动方面的问题也说得比较详细了。

关于航电方面我国近几年进展很快，而且歼-20内部空间不小，升级方便，之前的F-18G曾经在演习中击落F-22，F-35也曾多次在测试中jam了F-22和F-15的雷达；军方应仔细评估先进的电子战系统对局部战场的影响，将来我国的四代机航电应瞄准世界最高水平。

最后说一下低可探测性和超低可探测性的关系：


最近对歼31的用途讨论不少，争论很多，对歼20隐身性能的讨论倒不是很多，我还是更关注歼20相关的信息，正好前段时间在air power australia网站上看到关于外国专家分析其隐身性能的文章，专贴过来希望引起各位的讨论。

Air Power Australia由Carlo Kopp成立，是位于澳大利亚的私人非盈利智库，针对各国空中力量进行研究和分析，其作为独立的组织，和澳大利亚政府和军方没有关系。

本文"A Preliminary Assessment of Specular Radar Cross Section Performance in the Chengdu J-20 Prototype"(谷歌即可)发表于2011年初，全文基于2001号机进行了全向隐身性能的评估，对于我们了解歼20的隐身性能很有借鉴意义。

国内看不了的话给个PDF：http://pan.baidu.com/s/1o6vAepk

本文从以下几点对歼20的隐身性能进行了分析：

1. 针对不同雷达波段对歼20的前向，侧向和尾部进行了RCS模拟

2. 对中国的雷达吸波材料进行了探讨和模拟

3. 提出了改进意见

文章很长，而且关于雷达吸波结构(RAS)和雷达吸波涂料(RAM)的讨论本人英语水平有限也不是很懂，但文章认为中国对于基础材料研究已经解密的资料有限，西方无法根据公开的材料推断相关材料的研发进展，所以针对RAM和RAS的讨论不是文章的重点。

纵观全文，有以下几点有借鉴意义：

1. 文章在开始就已经明确指出

Overall, the stealth shaping of the J-20 prototype design is without doubt considerably better than that seen in the Russian T-50 PAK-FA prototypes and, even more so, than that seen in the intended production configuration of the United States' F-35 Joint Strike Fighter

即歼-20的隐身设计明显优于(considerably better than) T-50, 甚至优于F-35，其具有potential for VLO capabilities(有达到超低可探测性的能力)

2. 文中列举的歼-20的外形设计特点

1. The chined J-20 nose section and canopy are close in appearance to the F-22, yielding similar specular RCS performance in a mature design.

2. The J-20 trapezoidal edge aligned engine inlets are closest to the F-22, though they appear to be larger and employ an F-35 style DSI (Diverterless Supersonic Inlet) design, obviously intended to improve on F-22 inlet leading edge signature.

3. The J-20 wing fuselage join, critical for beam and all aspect stealth, is in shaping and angle very similar to the F-22, and clearly superior to both the T-50 PAK-FA prototypes and the F-35 Joint Strike Fighter.

4. The J-20 flat lower fuselage is optimal for all aspect wideband stealth, and emulates the F-22 design closely. It can produce a significant ground bounce return in some geometries, especially at lower altitudes, or angles approaching the normal.

5. Planform alignment of the J-20 shows exact angular alignment between canard and delta leading edges, and exact crossed (starboard to port, port to starboard) angular edge alignment between canard and delta trailing edges. Leading edge sweep is ~43°, clearly intended for efficient supersonic flight.

6. The J-20 nose and main undercarriage, and cheek weapon bay doors employ C-band through Ku-band optimised edge serration technology, based on F-117A and F-22 design rules.

7. The aft fuselage, tailbooms, fins/strakes and axi-symmetric nozzles are not compatible with high stealth performance, but may only be stop-gap measures to expedite flight testing of a prototype. Performance is notably poorer in the H polarisation.

8. The airframe configuration and aft fuselage shape would be compatible with an F-22A style 2D TVC nozzle design, or a non-TVC rectangular nozzle designed for controlled infrared emission patterns and radio-frequency stealth. Infrared signature will be influenced by other considerations, especially engine bypass ratio.

9. The choice of all moving slab stabilators and canards will impact RCS at deflection angles away from the neutral position. If large control deflections are produced in flight regimes other than close combat manoeuvring, the specular RCS of the all moving slab controls would need to be considered.

总的说来，歼-20的腹鳍设计影响了侧向隐身，但都没有圆形喷口对后侧隐身的影响大，使用轴对称喷口而不是矩形喷口对后侧隐身性能的影响是灾难性的。
本文所得出的结论：

1. The nose aspect sector has excellent potential for achieving Very Low Observable performance due to the absence of any major specular scatterers

前向具有优异的超低可探测性，其隐身性仅取决于隐身涂料，即外形设计已足够优秀

2. The tail aspect sector is largely degraded in RCS performance by the use of axi-symmetric nozzles which introduce strong specular and diffraction returns; the nozzles destroy the otherwise very reasonable behaviour of the rest of the airframe in this angular sector; the tail surface geometry introduces a further degradation in performance, but constrained to narrow lobes

尾部RCS被轴对称喷口所破坏，但其他方面设计的较为出色

3. The beam aspect sector shows classical “bowtie” lobing behaviour, but the lobe widths are wider than otherwise necessary due to the use of smooth area ruling rather than discrete geometrically flat area segments.

总的说来，歼-20的前向隐身做的极为出色，且鸭翼并没有对隐身性能造成特别的影响，这点和洛克希德马丁的工程师以及其他专业媒体所得出的结论一致；

歼20最大的缺陷来自于没有矩形喷口和腹鳍，矩形喷口严重破坏了后部隐身，腹鳍则影响了侧向隐身能力。

由此，我们可以得出歼-20以后的改进方向：

1. 如果歼-20的作战理念更偏向于全向隐身的话，那么在WS-15的研发中，应研发矩形喷口而不是轴对称喷口，即使在第一代WS-15中无法做到矩形喷口，那么在后续设计中应该强调着一点，毕竟六代机几乎可以肯定是矩形喷口的。关于国内网友所说的后部隐身不重要的观点，本人并不十分认同，虽然后部隐身没有前向隐身重要，但既然美国空军都意识到全向隐身的重要性，我国没有理由放宽这方面的设计要求，并且以我国现有的科技实力，矩形喷口从技术上并非无法做到。当然，矩形喷口的应用必然带来重量的增加，但比起其对后部隐身所带来的提升，这样的付出还是值得的。

2. 歼-20之所以使用腹鳍是因为较小的全动垂尾无法保证稳定性，而之所以使用较小的全动垂尾而不是高大的垂尾，主要还是从发动机推力不足，优化超音速性能的角度考虑，并不是设计人员有意这么做。将来如果WS-15顺利定型，发动机推力问题解决，可以考虑取消全动垂尾和腹鳍，回归F-22那样的传统造型；而且，全动垂尾在格斗时偏转会破坏隐身性能。有人说格斗时不必在意隐身能力，个人不敢苟同，格斗时的隐身能力也很重要。当然，如果未来WS-15装备全向矢量喷管的话，腹鳍也可以取消，这就看设计人员如何取舍了。

3. 现在的歼-20是空优型号，部分地考虑了多用途能力，如果将来发展出像FB-22那样的战斗轰炸机，使用矩形喷管几乎是必然的要求，由于机动性不如传统的空优机，加强隐身性能是必然的选择。部分网友认为歼-20可以承担踹门任务，非隐形的三代半可以承担对地打击任务，本人认为这种作战理念仅适用于越南菲律宾这样的小国；面对日本这样拥有较强防空和预警能力的国家，很难想象仅仅做到首日隐身就能确保获得空中优势（这里的首日泛指头几天）。

结语： 歼-20是优秀的平台，也是我国设计人员在参考了F-22和F-35的设计后作出的合理取舍结果，这里所谓“合理取舍”，主要是指由于发动机推力不足而针对超音速性能的优化，部分地compromise了隐身性能，特别是后向隐身性能，将来在发动机推力问题解决之后，应该着力解决隐身问题，这样的问题，在将来歼-20可能发展出的战斗轰炸机和电子战/战场指挥机，以及可能的和歼-31竞争舰载机中尤其重要。

四代机的设计是综合的考虑，本文只针对隐身性能，在气动方面本人不是很了解，而且之前TSQ在四代机气动设中对气动方面的问题也说得比较详细了。

关于航电方面我国近几年进展很快，而且歼-20内部空间不小，升级方便，之前的F-18G曾经在演习中击落F-22，F-35也曾多次在测试中jam了F-22和F-15的雷达；军方应仔细评估先进的电子战系统对局部战场的影响，将来我国的四代机航电应瞄准世界最高水平。

最后说一下低可探测性和超低可探测性的关系：