斩荆披棘试飞路——歼-20研制进程的思考与展望

　　自2001号验证机2011年初首飞至今，已经过去了四年多。少了一份横空出世的惊艳，多了一份千锤百炼的沉淀，如今大家面对歼-20时已经悄悄褪去当初无与伦比的激动心情，逐渐更多地关心起正在试飞之路上斩荆披棘的我国第一种重型隐身战斗机，究竟何时才能服役并形成战斗力?

　　2001和2002这两架严格来说并不是歼-20原型机，而是718工程验证机。和用于验证某些新技术的技术验证机不同的是，工程验证机是用于验证全新机型的工程可行性。鸭翼+边条翼+全动垂尾等等——采用如此大胆创新的总体布局背后是非常高的技术水平要求和问题风险，注定了歼-20项目的设计和试飞之路也绝不会一帆风顺。如今荣光过后的2001早已完成了其历史使命，而整个项目的试飞工作依然任重道远。
　　2014年3月2日首飞的2011一身银灰靓装再度吸引了诸多眼球，和身为工程验证机的2001相比，作为第一架原型机的2011进行了诸多细节方面大大小小的改进，变得更加像一架真正的战斗机，朝着服役成军迈出了坚实的新一步。

　　(图：和2001的仰视对比图)
　　和2001相比，2011在气动和结构上都经历了不小的调整改进，围绕着飞行性能和隐身性能做出进一步平衡和优化。例如图中就清楚地表明，其边条翼加大并由弧线改为了直线，以调整涡系效果;尾梁部分面积大幅增加，以减小后机身阻力并提高大迎角飞行性能;后机身截面形状也主要围绕减阻进行了进一步优化。

　　(图：2011垂尾特写)
　　在当时网络公开图片上可以清晰地看见2011垂尾上的黄色贴片，即用于记录垂直尾翼振动特性等数据的应变片。考虑到歼-20较为复杂的总体布局设计，采用了全动形式的垂直尾翼可能会受到前方机体不利的气动影响而产生过大的颤振现象，甚至引起操稳方面的问题，因此在2011上对垂尾进行了切尖处理，可以猜测垂尾内部结构设计和材料应用上也会有针对性的改进措施。

　　(图：2011大小菊花空中放油)
　　后来的另一张公开图片中则展示出歼-20进行空中放油测试的壮观景象，但特别之处在于飞机两个尾喷管处于不同状态，一个几乎完全收敛，另一个几乎完全扩张。有网友称其是在进行单发停车的试飞，然而可能并不是这么一回事儿。要知道，单发停车这种试飞院鉴定试飞阶段的风险科目，怎么会在成都本场进行的调整试飞阶段进行呢?

　　(图：2001地面大小菊花)
　　众所周知尾喷管状态和发动机工作情况有关，例如地面慢车状态扩张，军推状态收敛，全加力状态完全扩张等等。在地面开车时由于双发按顺序先后启动，或者地面测试所需，出现图中所示尾喷管状态不同的情况并不奇怪。而在空中，双发战机无论是宽间距布局还是窄间距布局，正常情况下也不会主动造成双发推力差以控制偏航。

　　
　　
　　如上图中前不久因故障单发失效而迫降台湾的美国海军陆战队第323中队的F-18C，很明显能看出其尾喷管状态不一，其右发故障使尾喷管处于完全扩张状态，并一直保持到降落。下图中2011号歼-20降落时右发尾喷管同样保持着这种状态，可以推测其也是遭遇故障引起单发失效，迫降前空中放掉大部分燃油以减小着陆重量。

　　(图：2015对比2013)
　　今年初露面的歼-20第四架原型机2015又有了新的变化，其尾梁气动形状发生了改变，目的依然在于进一步优化尾部阻力特性及隐身特性。不过，在原型机上进行气动更改并不是件省心的事情，解释之前，先了解一下新型号试飞的几个主要阶段：

　　调整试飞：为调整航空器及其系统、机载设备，即解决所有出现的软硬件问题，使其符合鉴定试飞航空器移交状态而进行的试飞。

　　鉴定试飞：即设计定型试飞，对经过调整试飞后已处于定型状态的新研制的航空器、发动机及机载设备等，逐一、全面完成设计定型试飞大纲，鉴定其是否满足研制总要求和使用要求。

　　现代型号飞机试飞经验表明，这两个阶段不可能有一道严格界限，通常合二为一统称为调整和鉴定试飞。这是因为：一、现代飞机越来越复杂，要通过试飞调整达到“技术冻结”状态再进行定型鉴定所需的时间和经济代价太大，只能边调整、边定型试飞，直到最后满足研制总要求和使用要求;二、现代飞机研制代价极大，一旦飞机决策研制，只要没有颠覆性的问题，必须完成定型。

　　试用试飞：即适应性试飞，由使用方对型号航空器在各种实际使用环境条件下进行的考核性试飞，鉴定是否满足使用要求。

　　适应性试飞一般在鉴定试飞包线扩展到90%以上，大部分试飞大纲科目、尤其是飞机平台特性试飞基本完成，飞机状态基本稳定后才开始，试飞强度大、出勤率要求高。投入适应性试飞的飞机不宜多，一般2~5架，否则风险较大，一旦飞机更改较大，就要付出太高的代价。武器投射试飞是适应性试飞阶段的另一个重要部分，往往和鉴定试飞结合进行，节约试飞资源，避免重复试飞。

　　使用试飞： 主要任务是摸索新机的使用经验，训练使用人员;对军机来说则是作战演练，探索战术技术方法并编写训练和维护大纲。

　　从2015号机尾部设计发生变化来看，这样的原本应当尽可能避免的“状态调整”会加大前期调整试飞的成分，拖延飞机状态趋于冻结的进度。这只是气动外形上看得见的比较明显的“状态调整”，歼-20内在的调整和改变恐怕还会更多。要完成调整与鉴定试飞，还有大量技术工作要做。

　　例如对于三代机来说，试飞科目已经相当复杂，仅从各种武器发射边界的考核方面讲，如高空发射导弹，检查该状态下发动机是否会停车;还应选择不同敌我态势情况下的空空导弹发射试验，如上视、下视、大高差、迎头、尾追等，还要进行机动状态和大动压下的武器发射试验，如过载等于7、表速大于1300km/h、滚转速率100%状态下的武器投射试飞等。而对于四代机来说，内置弹舱这一必需设计直接让上述试验难度翻番。仅各种飞行状态下的舱门开关导致的气动干扰和结构振动问题就十分复杂，需要进行大量试验——F-22直到装备部队后都依然在进行武器系统试验。

　　截止到目前，歼-20共有2架工程验证机和4架原型机露面，据网友估计共进行了数百次数百小时的试飞，其中4架原型机试飞次数仅百余次。有不少媒体称歼-20能够在2017年服役，这个说法可信度如何，我们不妨来回顾下F-22的试飞历程：

　　在1991年洛克希德YF-22胜出ATF计划的6年后，即1997年9月，编号4001的F-22第一架工程制造发展(EMD)测试机首飞成功。1998年4002号测试机投入使用;1999年生产了4003和4004;2000年则生产了4005~4007共3架;在4003之后，洛马还生产了3999和4000两架静力试验机;而4008~4011这最后4架测试机已经进入了“初始装备测试与评估”阶段，和批量生产型已经没有多少区别了。2002年F-22完成初始飞行试验，并在爱德华兹空军基地进行了超音速条件下发射AIM-120导弹等各种武器试验。2003年初，F-22开始批量交付给内利斯空军基地，并于同年10月完成“独立初始作战试验与评价”。

　　总而言之，2架YF-22展示机共进行了113次总共153个小时的试飞。EMD阶段共生产了11架测试机、2架静力试验机，截止到2005年8月13日，8年多时间里共进行了3447次7543小时试飞。

　　很容易看出，目前这4架歼-20原型机区区百架次的试飞仅仅是开了个头。

　　结合我国歼击机型号试飞、入役流程——主机厂→试飞院→外场试验基地→试训基地，考虑到目前只有2011、2012两架原型机在试飞院，鉴定试飞工作尚未全部展开;飞赴西北外场试验基地开展鉴定试飞中的高难科目(如武器投射)以基本冻结型号技术状态，完成设计定型鉴定，开展并完成试用试飞，更是尚需时日。至于前往试训基地摸索训练和使用方法，则是使用试飞阶段的事情了。

　　(图：769飞行试验平台)
　　去年底曝光的歼-20雷达航电设备测试机——由图204改装的769飞行试验平台宣告着歼-20的航电系统飞行试验进入了全新阶段，这架飞机将伴随歼-20整个研制过程。我们不妨再来回顾伴随F-22研制过程的那架波音757航电系统试飞验证平台：

　　1987年这架波音757开始改装，80年代末演示验证了多传感器数据融合，90年代验证了有源相控阵雷达、电子战和通信导航与识别传感器，1999年3月开始F-22航电软件试飞，到2004年共完成飞行试验超过1200小时。然而，F-22的试飞计划依然受到航电软件稳定性问题的严重困扰，大幅拖延了整体试飞进度，并大幅提高了鉴定试飞、改进和验证成本。

　　
　　对于后来者歼-20来说，许多基础原理技术可以直接借鉴当今已有技术成果，计算机和软件技术发展也使得软件测试方面的效率大大提高，然而这并不意味着769的试飞工作就会变容易。目前仍然略显简陋的769飞行试验平台试飞强度并不高，要想完成歼-20航电系统测试工作，依然有很长的路要走。

　　综上所述，歼-20将于2017年服役的说法并不科学，哪怕是所谓“A状态”歼-20也无法违背科学规律跳过试飞进程。然而对于歼-20来说，时间并不充裕，抛开部署在冲绳已久的F-22机队不说，2020年我国周边F-35的身影也会越来越多。

　　抛开现实威胁不谈，从人员因素来说，才刚刚进行三代机之间的高强度现代空战训练仅数年之久的我国海空军航空兵，也迫切需要开始摸索新一代隐身战斗机的战术战法，以及地面维护经验，早日开始培养维护使用四代机的人才队伍，方能让我军航空兵从技术乃至作战理念层面早日步入隐身机时代。

　　使用AL-31F系列改进型的“A状态”歼-20试飞工作即将步入最繁重的阶段，必须踏踏实实走好当前每一步，对718工程配套发动机涡扇-15来说更是如此。对所有关心祖国航空事业的人而言，不卑不亢不骄不躁理性认真地对待这些大家所关心的话题，就是对正在一线挥汗如雨辛勤工作的中国航空人最好的尊重。最后，用德国人李林达尔的话来做个简单的总结：

　　只有飞行才意味着一切。(To fly the one is everything.)


————————————分割线————————————————

　　在最初的原文倒数第十二段中原本为“截止到目前，歼-20共有2架工程验证机和4架原型机露面，据网友估计共进行了百余次数百小时的试飞”，此处说法并不严谨，引来了一些不必要的争议和口水，个人也参与了其中，在此先向大家郑重道歉。现修改为“据网友估计共进行了数百次数百小时的试飞，其中4架原型机试飞次数仅百余次。”
　　由于这些个具体数据并不公开，个人以为这也本不该成为争论的重点，互相反驳称“我觉得试飞了至少700次”之类的话毫无意义。本文试图仅对试飞进程做一个简单科普而已，至于其他未来才能得到验证的事情，无意于作出任何确切推测，只希望大家共同放宽心就好。



　　自2001号验证机2011年初首飞至今，已经过去了四年多。少了一份横空出世的惊艳，多了一份千锤百炼的沉淀，如今大家面对歼-20时已经悄悄褪去当初无与伦比的激动心情，逐渐更多地关心起正在试飞之路上斩荆披棘的我国第一种重型隐身战斗机，究竟何时才能服役并形成战斗力?

　　2001和2002这两架严格来说并不是歼-20原型机，而是718工程验证机。和用于验证某些新技术的技术验证机不同的是，工程验证机是用于验证全新机型的工程可行性。鸭翼+边条翼+全动垂尾等等——采用如此大胆创新的总体布局背后是非常高的技术水平要求和问题风险，注定了歼-20项目的设计和试飞之路也绝不会一帆风顺。如今荣光过后的2001早已完成了其历史使命，而整个项目的试飞工作依然任重道远。
　　2014年3月2日首飞的2011一身银灰靓装再度吸引了诸多眼球，和身为工程验证机的2001相比，作为第一架原型机的2011进行了诸多细节方面大大小小的改进，变得更加像一架真正的战斗机，朝着服役成军迈出了坚实的新一步。

　　(图：和2001的仰视对比图)
　　和2001相比，2011在气动和结构上都经历了不小的调整改进，围绕着飞行性能和隐身性能做出进一步平衡和优化。例如图中就清楚地表明，其边条翼加大并由弧线改为了直线，以调整涡系效果;尾梁部分面积大幅增加，以减小后机身阻力并提高大迎角飞行性能;后机身截面形状也主要围绕减阻进行了进一步优化。

　　(图：2011垂尾特写)
　　在当时网络公开图片上可以清晰地看见2011垂尾上的黄色贴片，即用于记录垂直尾翼振动特性等数据的应变片。考虑到歼-20较为复杂的总体布局设计，采用了全动形式的垂直尾翼可能会受到前方机体不利的气动影响而产生过大的颤振现象，甚至引起操稳方面的问题，因此在2011上对垂尾进行了切尖处理，可以猜测垂尾内部结构设计和材料应用上也会有针对性的改进措施。

　　(图：2011大小菊花空中放油)
　　后来的另一张公开图片中则展示出歼-20进行空中放油测试的壮观景象，但特别之处在于飞机两个尾喷管处于不同状态，一个几乎完全收敛，另一个几乎完全扩张。有网友称其是在进行单发停车的试飞，然而可能并不是这么一回事儿。要知道，单发停车这种试飞院鉴定试飞阶段的风险科目，怎么会在成都本场进行的调整试飞阶段进行呢?

　　(图：2001地面大小菊花)
　　众所周知尾喷管状态和发动机工作情况有关，例如地面慢车状态扩张，军推状态收敛，全加力状态完全扩张等等。在地面开车时由于双发按顺序先后启动，或者地面测试所需，出现图中所示尾喷管状态不同的情况并不奇怪。而在空中，双发战机无论是宽间距布局还是窄间距布局，正常情况下也不会主动造成双发推力差以控制偏航。

　　
　　
　　如上图中前不久因故障单发失效而迫降台湾的美国海军陆战队第323中队的F-18C，很明显能看出其尾喷管状态不一，其右发故障使尾喷管处于完全扩张状态，并一直保持到降落。下图中2011号歼-20降落时右发尾喷管同样保持着这种状态，可以推测其也是遭遇故障引起单发失效，迫降前空中放掉大部分燃油以减小着陆重量。

　　(图：2015对比2013)
　　今年初露面的歼-20第四架原型机2015又有了新的变化，其尾梁气动形状发生了改变，目的依然在于进一步优化尾部阻力特性及隐身特性。不过，在原型机上进行气动更改并不是件省心的事情，解释之前，先了解一下新型号试飞的几个主要阶段：

　　调整试飞：为调整航空器及其系统、机载设备，即解决所有出现的软硬件问题，使其符合鉴定试飞航空器移交状态而进行的试飞。

　　鉴定试飞：即设计定型试飞，对经过调整试飞后已处于定型状态的新研制的航空器、发动机及机载设备等，逐一、全面完成设计定型试飞大纲，鉴定其是否满足研制总要求和使用要求。

　　现代型号飞机试飞经验表明，这两个阶段不可能有一道严格界限，通常合二为一统称为调整和鉴定试飞。这是因为：一、现代飞机越来越复杂，要通过试飞调整达到“技术冻结”状态再进行定型鉴定所需的时间和经济代价太大，只能边调整、边定型试飞，直到最后满足研制总要求和使用要求;二、现代飞机研制代价极大，一旦飞机决策研制，只要没有颠覆性的问题，必须完成定型。

　　试用试飞：即适应性试飞，由使用方对型号航空器在各种实际使用环境条件下进行的考核性试飞，鉴定是否满足使用要求。

　　适应性试飞一般在鉴定试飞包线扩展到90%以上，大部分试飞大纲科目、尤其是飞机平台特性试飞基本完成，飞机状态基本稳定后才开始，试飞强度大、出勤率要求高。投入适应性试飞的飞机不宜多，一般2~5架，否则风险较大，一旦飞机更改较大，就要付出太高的代价。武器投射试飞是适应性试飞阶段的另一个重要部分，往往和鉴定试飞结合进行，节约试飞资源，避免重复试飞。

　　使用试飞： 主要任务是摸索新机的使用经验，训练使用人员;对军机来说则是作战演练，探索战术技术方法并编写训练和维护大纲。

　　从2015号机尾部设计发生变化来看，这样的原本应当尽可能避免的“状态调整”会加大前期调整试飞的成分，拖延飞机状态趋于冻结的进度。这只是气动外形上看得见的比较明显的“状态调整”，歼-20内在的调整和改变恐怕还会更多。要完成调整与鉴定试飞，还有大量技术工作要做。

　　例如对于三代机来说，试飞科目已经相当复杂，仅从各种武器发射边界的考核方面讲，如高空发射导弹，检查该状态下发动机是否会停车;还应选择不同敌我态势情况下的空空导弹发射试验，如上视、下视、大高差、迎头、尾追等，还要进行机动状态和大动压下的武器发射试验，如过载等于7、表速大于1300km/h、滚转速率100%状态下的武器投射试飞等。而对于四代机来说，内置弹舱这一必需设计直接让上述试验难度翻番。仅各种飞行状态下的舱门开关导致的气动干扰和结构振动问题就十分复杂，需要进行大量试验——F-22直到装备部队后都依然在进行武器系统试验。

　　截止到目前，歼-20共有2架工程验证机和4架原型机露面，据网友估计共进行了数百次数百小时的试飞，其中4架原型机试飞次数仅百余次。有不少媒体称歼-20能够在2017年服役，这个说法可信度如何，我们不妨来回顾下F-22的试飞历程：

　　在1991年洛克希德YF-22胜出ATF计划的6年后，即1997年9月，编号4001的F-22第一架工程制造发展(EMD)测试机首飞成功。1998年4002号测试机投入使用;1999年生产了4003和4004;2000年则生产了4005~4007共3架;在4003之后，洛马还生产了3999和4000两架静力试验机;而4008~4011这最后4架测试机已经进入了“初始装备测试与评估”阶段，和批量生产型已经没有多少区别了。2002年F-22完成初始飞行试验，并在爱德华兹空军基地进行了超音速条件下发射AIM-120导弹等各种武器试验。2003年初，F-22开始批量交付给内利斯空军基地，并于同年10月完成“独立初始作战试验与评价”。

　　总而言之，2架YF-22展示机共进行了113次总共153个小时的试飞。EMD阶段共生产了11架测试机、2架静力试验机，截止到2005年8月13日，8年多时间里共进行了3447次7543小时试飞。

　　很容易看出，目前这4架歼-20原型机区区百架次的试飞仅仅是开了个头。

　　结合我国歼击机型号试飞、入役流程——主机厂→试飞院→外场试验基地→试训基地，考虑到目前只有2011、2012两架原型机在试飞院，鉴定试飞工作尚未全部展开;飞赴西北外场试验基地开展鉴定试飞中的高难科目(如武器投射)以基本冻结型号技术状态，完成设计定型鉴定，开展并完成试用试飞，更是尚需时日。至于前往试训基地摸索训练和使用方法，则是使用试飞阶段的事情了。

　　(图：769飞行试验平台)
　　去年底曝光的歼-20雷达航电设备测试机——由图204改装的769飞行试验平台宣告着歼-20的航电系统飞行试验进入了全新阶段，这架飞机将伴随歼-20整个研制过程。我们不妨再来回顾伴随F-22研制过程的那架波音757航电系统试飞验证平台：

　　1987年这架波音757开始改装，80年代末演示验证了多传感器数据融合，90年代验证了有源相控阵雷达、电子战和通信导航与识别传感器，1999年3月开始F-22航电软件试飞，到2004年共完成飞行试验超过1200小时。然而，F-22的试飞计划依然受到航电软件稳定性问题的严重困扰，大幅拖延了整体试飞进度，并大幅提高了鉴定试飞、改进和验证成本。

　　
　　对于后来者歼-20来说，许多基础原理技术可以直接借鉴当今已有技术成果，计算机和软件技术发展也使得软件测试方面的效率大大提高，然而这并不意味着769的试飞工作就会变容易。目前仍然略显简陋的769飞行试验平台试飞强度并不高，要想完成歼-20航电系统测试工作，依然有很长的路要走。

　　综上所述，歼-20将于2017年服役的说法并不科学，哪怕是所谓“A状态”歼-20也无法违背科学规律跳过试飞进程。然而对于歼-20来说，时间并不充裕，抛开部署在冲绳已久的F-22机队不说，2020年我国周边F-35的身影也会越来越多。

　　抛开现实威胁不谈，从人员因素来说，才刚刚进行三代机之间的高强度现代空战训练仅数年之久的我国海空军航空兵，也迫切需要开始摸索新一代隐身战斗机的战术战法，以及地面维护经验，早日开始培养维护使用四代机的人才队伍，方能让我军航空兵从技术乃至作战理念层面早日步入隐身机时代。

　　使用AL-31F系列改进型的“A状态”歼-20试飞工作即将步入最繁重的阶段，必须踏踏实实走好当前每一步，对718工程配套发动机涡扇-15来说更是如此。对所有关心祖国航空事业的人而言，不卑不亢不骄不躁理性认真地对待这些大家所关心的话题，就是对正在一线挥汗如雨辛勤工作的中国航空人最好的尊重。最后，用德国人李林达尔的话来做个简单的总结：

　　只有飞行才意味着一切。(To fly the one is everything.)


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　　在最初的原文倒数第十二段中原本为“截止到目前，歼-20共有2架工程验证机和4架原型机露面，据网友估计共进行了百余次数百小时的试飞”，此处说法并不严谨，引来了一些不必要的争议和口水，个人也参与了其中，在此先向大家郑重道歉。现修改为“据网友估计共进行了数百次数百小时的试飞，其中4架原型机试飞次数仅百余次。”
　　由于这些个具体数据并不公开，个人以为这也本不该成为争论的重点，互相反驳称“我觉得试飞了至少700次”之类的话毫无意义。本文试图仅对试飞进程做一个简单科普而已，至于其他未来才能得到验证的事情，无意于作出任何确切推测，只希望大家共同放宽心就好。