战胜歼20？美国超级大黄蜂吹牛过头了

穆萨

候知健  2016-04-08 07:09
http://news.qq.com/a/20160408/008329.htm

作者：候知健

最近波音公司军用飞机部门声称，最新的F/A-18E/F能够战胜中国的歼20战斗机。但是很直接的说，在现代最常见的空战形式——不论是高亚声速和跨声速区域交战，还是F22和歼20这样的纯种四代制空机才有能力维持的持续性的超声速高机动空战，F/A-18E/F都不会有胜机。

一：F/A-18家族的优点与缺点

F/A-18家族是现在全世界范围内可靠性最高（不包括重度使用下的结构问题）、可维护性最好的先进战斗机，没有之一。VFA-125中队曾经创下130000飞行小时的高强度使用，无严重事故（A、B级，类似于中国一、二等事故）的记录——而且必须强调，这是由舰载机在特别粗暴恶劣的使用环境下创造的记录。

图：VFA-125中队的F18

如果不谈及总体气动外形设计，F/A-18家族的方方面面——各种子系统、机载设备、具体的设计规范工具方法，都几乎可以说是同时代飞机里最好的，堪称美国航空工业的骄傲。中国在可见的未来内，都不可能拿出和F/A-18家族可靠性、可维护性同水平的产品。

尤其是F/A-18E/F这个设计较晚的后期平台上，不少技术甚至连F22、歼20这样的四代机都不具备；比如35MPa压力级别的可变压力液压系统系统，绝大多数飞行负荷较低的时候，它以21MPa的压力工作（F15、F16、歼10都在这一级别），而在高机动状态下，则以35MPa的高压进行全力驱动。而F22、歼20，采用的都是28MPa的恒压系统。直到现在，同级别的液压系统，中国都还只能造出部分类型核心设备的原理样机，距离工程化应用遥遥无期。

图：F16总体设计水平远远好于F/A-18家族

但是在总体气动设计上，F/A-18家族是整个美国航空工业的耻辱。从60年代以来，还没有一款美国飞机像F/A-18家族一样，有着充沛的动力，用着最好的技术和产品；然而在机动性指标、载荷航程指标、最大速度指标全都无法令人满意的产品。

同为美国三代机，不要说F16，就是设计更保守、应用技术更陈旧的F15和F14，总体设计水平也要远高于F/A-18家族。说的更不客气点，F/A-18家族，走的是苏联在40年代中期就已经判定毫无前途的邪路；如果不是美国有着太过可怕的航空工业基础能力，可以强行给F/A-18的方案续命，换任何一个其它国家接手F/A-18方案，造出来的都只能是毫无实战能力的废物。

二：F/A-18气动外形充满矛盾的历史根源——跳不出的二代机总体气动框架

F/A-18家族在设计上始终没有跳出二代机的总体气动框架，一半的原因在于诺斯罗普公司自己缺乏魄力，另一半原因在于海军和国会的限制。诺斯罗普在1955年开发了F5战斗机，这是一种空重3.6吨，翼展7.7米，最大飞行速度1.4倍声速的轻型飞机。在随后的演变中，F5的总体气动方案被不断放大扩充，最终形成今天的F/A-18家族。

图：F5的布局只适合低速轻型飞机

这种历史背景的局限性，使得F/A-18系列竭力采用新技术新设备满足更高的设计性能指标的同时，不断陷入面多加水、水多加面的恶性设计循环，导致总体效率越来越差。尤其是从YF-17向F/A-18转变时，陆基战机与舰载机的差异，使得原F5/YF-17系列战机的设计取向变得不可接受；最终导致F/A-18家族空有强大推力，结果飞行性能却无比尴尬的现状。

YF-17项目的推出，针对的是当时美国国会强制要求空、海军购买轻型廉价飞机维持编制数量，减少采购和维护费用的计划。在参与空军轻型战斗机的竞争中输给YF16以后，YF-17具备双发安全性高、较大的主起落架轮距（着舰稳定性好，不易出现一侧主起落架先落地后机翼触地的事故），起落架布局易于加强结构的特性被海军看中。

图：延续F-5家族总体设计的结果，使YF-17和F/A-18无法实现翼身融合/升力体等高效设计。

由于这本来就是个省钱的廉价飞机计划，因此新的F/A-18被强制要求，必须在YF-17的布局基础上开发。而后来从F/A-18到F/A18-E/F平台的改进也遭遇了非常相似的遭遇，国会不接受海军的新项目需求，为了克服F/A-18航程载荷严重不足而研制的新项目，必须是基于原F/A-18的改进方案。

三：F5的设计思路，到F/A-18身上就已经走不下去了

整个F5系列（包含YF-17），诺斯罗普的设计思想都在于：采用大展弦比（以超声速战斗机的标准来说）、较小前缘后掠角度的梯形机翼（实际上属于平直翼类别）设计，获得很高的亚声速升力效率；同时采用较小的机翼面积设计，以减轻结构重量，压缩机翼的翼展和在空气中的浸润面积，减小高速、高机动状态下的阻力。

图：YF-17与F/A-18

这种较高翼载荷、高推比的设计，使得F5系列从F5E开始，就拥有很好的亚声速持续机动能力。然而F/A-18是舰载机，起降速度必须要低，传统上认为240公里/小时就已经是舰载机降落速度的上限了。显著的重量增加（包括一些舰载机专用设备、各方面结构加强、防腐蚀设计），使得F/A-18必须采用更大的机翼面积、以及其他将增加阻力的改进措施。

最后的结果并不算好，F/A-18的机翼面积仅从YF-17的32平米增加到37.16平方米，翼载荷（按空机计算）从YF-17的297公斤/平米降低到281公斤/平米；着舰时的进场速度仍然高达248公里/小时。

而且这还是牺牲机动性能下的结果——除了出口瑞士的结构增重数百公斤、实际上当成陆基飞机（瑞士可没有航母）使用的强化版F/A-18C/D以外，其它的F/A-18全系最大都只有7.5G过载；而自F16起，9G过载能力是三代机的通行标准。仅此一项，F/A-18在盘旋能力上天然就明显弱于其他三代机。

图：瑞士的F/A-18C/D将可用过载提升到9G，但其真正的极限仍然低于其他三代机。

虽然由于先进的飞控系统，反而使F/A-18家族成为美军目前唯一能全自动着舰降落的载人战机；但是过高的降落速度对于飞机结构的损耗和限制——比如很多价值昂贵的弹药在着舰前必须抛弃，则仍然是无法克服的问题。

为什么F/A-18不继续加大机翼面积？因为此时F/A-18的翼展已经达到11.43米，机翼的展弦比达到和苏27相同的3.5。本身F/A-18系列的机翼前缘后掠角度就小，只有26.5度左右，在这个翼展与展弦比下，跨超声速阻力已经相当高了。YF-17输给YF16的关键原因之一，就是它在跨声速区域的阻力太高，导致跨声速机动性上的全面溃败——仅加速对比测试就慢了整整15秒，而F/A-18则更差。

四：没有高刚度特性的机翼，谈任何跨超声速区域的高机动高敏捷性能都是痴人说梦

最不能令人接受的是机翼的刚度和强度问题。F/A-18和苏27有着一样大的展弦比，近似的翼根与翼尖长度的比例，同样机翼承力结构无法垂直与机身布置的布局——这意味着F/A-18的机翼刚度也会烂成和苏27一个德行。换句话说，就算是不考虑阻力，F/A-18的机翼在当时也不能继续加大面积了。

图：红线外侧是前缘、后缘襟翼和副翼，中间部分才是机翼本体的承力结构。由于翼根和机身的连接面长度和高度都非常有限，而且翼根长度和翼尖长度比值非常小，这种布局的机翼刚度和抗扭转能力非常差。高速下机翼外侧的扭转变形尤其严重——而最外侧后缘的副翼会因此而几近失效。

机翼刚度影响最大最直接的就是滚转能力，一旦机翼在巨大的气动压力下明显变形，那么副翼的偏转就会严重被削弱对飞机姿态的影响能力。F/A-18原来要求亚声速下达到280度/秒的滚转能力；但初期只能达到185度，尤其是在高速压区域——比如1500米以下进行跨声速滚转时，F/A-18的滚转速率只有50度，已经和中国双发二代机一个水平了。

图：诺斯罗普自家后来的YF-23战斗机，加大前缘后掠角，加大翼根弦长，彻底解决了高速阻力和机翼刚度的问题。当然他们又输了。

而作为对比，除了副翼以外没有任何滚转控制能力的米格21，在M1.2时仍然有166度/秒的滚转能力。F/A-18用上了一切手段，改进机翼结构增加机翼外段的刚度、将副翼面积加大36%、使水平尾翼和前后缘机动襟翼都进行不对称偏转参与滚转控制，仍未完全解决F/A-18的高速滚转问题。

同样都是刚度和跨超声速下机动能力烂的要死，同样是3.5的大展弦比，苏27的后掠翼依靠42度的较大前缘后掠角度，至少获得了良好的跨超声速阻力，加速够快，极速够高，而F/A-18的跨超声速阻力根本是个笑话。这就是苏联流体院在40年代中期就判断，平直翼没有发展前途，超声速飞机应当采用大三角翼和后掠翼类型机翼的原因。

图：F/A-18E/F上，展弦比进一步上升

而更大的笑话还在后面，为了填补海军新一代战斗机A/F-X计划取消后带来的战斗机空缺；海军不得不在F/A-18基础上开发改进型号，最主要的目标就是在F/A-18C基础上提升40%的航程，以弥补F/A-18家族航程载荷能力差的问题。

在新一轮的面与水之歌中，加强机体结构、安装更大容积油箱导致增重；增重就会导致降落速度增加；为了降低速度必须进一步放大机翼面积。于是在F/A-18E/F上，机翼面积达到4**5平米，翼展达到13.62米，展弦比达到4.0。虽然有着更强劲的F414发动机，F/A-18E/F的机动性仍然比F/A-18要更差——滚转能力更低（亚声速下最大指标下降到225度），加速更慢。

五：F/A-18E/F能隐身？那是神话。

实际上F/A-18E/F的低可探测改进，包括座舱盖的金色镀膜（强调：不是黄金！是铟锡氧化物），进气道内表面在地方涂敷羟基铁等涂料等措施，在美军所有主力战机上都有实施。除了增重（F/A-18E/F使用吸波涂料70公斤，F/A-18C/D为110公斤）外，一些额外的措施，比如发动机前方固定的径向叶片，用于遮挡雷达波照射发动机叶片的同时，还导致了推力上的损失。

图：F/A-18E/F对发动机叶片进行了遮挡

但是要让F/A-18E/F隐身？这比让T50变成隐身飞机都难，根本不存在这样的技术可能性。波音主管F/A-18部门的总经理麦克·希尔斯当年就说过，F/A-18E/F从未打算设计成隐身飞机；低可探测性的改进，只是将F/A-18E/F在尺寸增加25%以后，反射特征降低到与F16相当，略小于F/A-18。

六：F/A-18E/F在空战中面对歼20没有任何优势

F/A-18E/F在飞行性能中赖以自豪的，是它完全不限制迎角的操纵能力，这使它能极为快速的将机头——或者说导弹大致瞄准对手。看起来很强，但是所谓“不限制迎角”是在非常低的速度和高度下才能这么做；速度越高，拉起迎角以后形成的过载越大——在低空跨超音速下还40度乃至63度可控迎角，不管什么飞机，唯一的结局就是当场空中解体。

图：高速下拉大迎角反而是F/A-18家族的弱项

更何况F/A-18E/F低速机动性并不一定就会比歼20更好。虽然目前歼20还没有安装带有矢量推力的发动机，要实现与F22平级的过失速控制能力还有很长路要走；但此前歼20在成都上空进行赫博斯特机动的视频显示，歼20拥有非常强的大迎角控制能力。

实际上由于F/A-18E/F的7.5G过载限制比其他9G战斗机都低，尤其是跨超音速下的机翼刚度差，滚转能力低；一旦接近高亚音速区域，F/A-18E/F的机头指向能力就会迅速衰减到连多数三代机都不如。和其他三代机相比，F/A-18E/F唯一的优势，在于美国为它配备的航电和武器系统。

图：歼20

高性能的雷达、先进的电子侦测和干扰系统、高性能的导弹、高度自动化综合化的火力控制系统；使得F/A-18E/F在同代飞机中拥有一流的先敌发现和开火能力，面对绝大多数俄式飞机，都可以像割草一样刷新战绩。

但是面对歼20这样的高速隐身机，F/A-18E/F的探测和攻击范围都将被急剧压缩。作为一种非隐身飞机，仅在能量特别低的区域才有可能存在飞行性能优势；绝大多数情况下机动性连同代机都不如，F/A-18E/F拿什么去拼歼20这样主要作战模式一直维持在超音速状态下的新一代战机？