中国航空工业在2019年底公布了一张“未来舰载战斗机”的神秘剪影照,引发了人们的猜测。从其整体布局和设计来看,这款飞机具有浓厚的歼-31特征。而实际上,歼-31的底子很不错,适合改进为一款舰载机。
歼-31作为航空工业集团自筹资金立项的中型五代机技术验证机项目,航空工业集团公司和沈飞/沈飞所一开始就将“一机多型”作为该项目的核心概念,其中包括舰载战斗机型号。
从设计上看,歼-31的最大特点就是将隐身设计放在了最优先的位置。它采用了翼身融合体气动布局,机身到机翼平滑过渡。机身采用了30%以上的复合材料,表面涂有雷达吸波材料。机头呈菱形,双垂尾向外倾斜。大量运用平行和锯齿设计技术,水平尾翼前后缘与机翼前后缘平行,弹舱舱盖、起落架舱盖、雷达罩等部位与机身蒙皮采用锯齿状相结合。此外,它还采用了内埋式机腹弹舱,金属镀膜整体成型气泡式座舱盖,蚌式S型进气道等隐身措施,使得歼-31具有非常好的隐身能力。
从气动角度来看,歼-31采用了无附面层隔道的DSI进气道结合进气道一体化设计。这种设计的好处是,多波系进气道有利于总压恢复,进气效率高,能够保证歼-31的发动机在各种迎角和速度范围内都具有良好的使用环境。同时,一体化的进气道还有助于增升和减小在大迎角状态下主翼的气流分离,从而使歼-31具备优异的小速度操控性能和迎角机动性能。该设计与F/A-18E/F“超级大黄蜂”圆形大边条类似的气动效果,但结构重量更轻,对于节省舰载机有限的空重具有重要意义。
从垂尾设计上看,歼-31采用了V形垂尾。在大迎角状态下,这种设计有利于垂尾避开机身附近的气流,提高了气动效率,从而增强了飞机的大迎角性能。
此外,值得注意的是,歼-31飞机的机翼后缘安装了全翼展单块襟翼,而没有使用襟翼-副翼分离的设计。该襟翼打开角度较大,这是为了使歼-31成为真正的舰载机和短距离起降飞机而设计的。
总的来说,歼-31飞机作为一款中型机,具有双发、机翼翼展比较大以及前起落架双轮的特点,这些特点使其具备成为未来中国航空母舰隐形舰载战斗机的潜力,被认为是“最佳候选对象”。而未来的“海鹘鹰”也有可能进化为“准重型机”。
与外界对歼-31的质疑相比,主要焦点在于作为中型机的歼-31在航程和作战半径方面不占优势,但我们应该注意到它不断优化完善的一面。自首次公开亮相以来,歼-31的设计方案一直在不断改进完善。到2016年珠海航展,出现了所谓的“鹘鹰2.0版模型”,其外形布局已经有了相当大的改进。最显著的变化是机翼面积增加。这一点成为了它向舰载机转型的重要标志之一。根据研究,因为舰载机在降落时需要控制速度,所以一般设计舰载机时将其机翼面积设计得比同样的陆基型号更大,例如美军装备的海军型F-35C与空军装备的F-35A相比,机翼面积增加了大约三分之一。设计部门使用这种方式来减小舰载机降落时的速度,防止其钩断拦阻索冲出航母甲板坠入海中。因此,向“舰载版”靠拢的歼-31增加机翼面积是一个必然的选择。
此外,机翼面积的增大从技术角度来看可以有效地增加飞机的升力。机翼后缘的扩张以及角度的增大,在气动角度上有利于减少空气分离,从而增加机翼的升力。此外,机翼和尾翼之间的间距也会变小,同时插入主翼和尾翼之间的侧倾垂尾,这三者之间构成了一种微妙的“耦合”关系。这种气动上的耦合效应起到了减阻和延缓气动焦点后移的效果,对于提升飞机的超声速飞行性能非常有利。
歼-31的设计最大飞行速度为1.8马赫,超过了目前极限速度保持在1.4马赫左右的F-35。它具有较强的截击作战能力,这对于歼-31的制空兼顾多用途定位十分重要。
除了机翼面积和机身尺寸的增加之外,2.0版歼-31的机身内部载油量也有一定程度的提升。
在2015年北京航展上,歼-31公布的最大起飞重量为25吨。到2017年巴黎航展,2.0版歼-31的最大起飞重量已经升至28吨。可以预见的是,即将登场的终极版“海鹘鹰”,其尺寸和重量还将进一步增加,预计其最终的最大起飞重量将达到30吨左右。当然,重量增加的相当一部分是舰载机改装过程中必不可少的增加的一些死重,如起落架加强、增加尾钩和机翼折叠装置等,这些会增加1吨的死重。
这一数据与F-35C非常接近,已经达到了后者的航程/作战半径数据水平,这说明歼-31作为舰载机的潜力是很大的。虽然它的燃油携带量可能略低于F-35C,但由于其优秀的气动设计和高升阻比,其航程/作战半径数据可以达到与F-35C相当的水平,甚至可能完全不存在比其他舰载机“腿短”的问题。至于比F-35C最大起飞重量还重的重型舰载机,事实上,随着中型舰载机最大起飞重量和内油的显著增加并向重型机靠拢,且其油耗和阻力低于重型机,两者之间的航程和滞空时间差距已经不再明显,因此重型舰载机相对于歼-31这样的新中型机(准重型机),已经没有多少“腿长”的优势。
实际上,近年来,包括美国、俄罗斯和法国在内的许多国家都在积极发展中型舰载战斗机。例如F/A-18C/D/E/FF-35C等中型舰载机,虽然名为“中型机”,但其最大起飞重量已经超过25吨,逐渐逼近30吨甚至超过30吨,成为名副其实的“重型机”或“准重型机”。这表明中型舰载机正逐渐向重型机或准重型机发展。由于制导弹药和C4ISR技术的不断发展,其作战效能已经超过了上一代舰载战斗机。
除此之外,歼-31还面临着另一个质疑,即其武器载荷能力。然而,在2016年珠海航展上,中航工业公开了歼-31的内埋弹仓挂载能力。根据宣传视频,歼-31的腹部主弹舱可以挂载多达2吨的弹药。例如,在挂载国产某型中距空空导弹时,其腹部主弹舱可以挂载4枚该型导弹;而在挂载某新型中距空空导弹时,其腹部主弹舱甚至可以挂载多达6枚。此外,视频公布的资料还显示,歼-31的弹舱还可以挂载超音速反舰、反辐射导弹、中远程超音速空面导弹、500千克深侵彻制导炸弹,以及多达12枚的某新型小直径炸弹。
可以看出,歼-31的武器挂载能力并不逊色于F-35C。虽然对于隐身战斗机而言,内埋式弹仓挂载能力不足是一个老大难的设计问题,但F-35仍然设有6个外挂点,具有外挂6吨武器的能力。虽然外挂会损害飞机的隐身能力,但这种能力在远距离转场和远距离攻击时非常有用。例如,在面对对方防空力量薄弱的情况下,隐身战斗机可以通过外挂大量弹药,变身为“炸弹卡车”,大幅提升打击能力和作战灵活性。同样,歼-31也具有外部挂载6吨弹药的能力。
还有一点必须指出的是,歼-31的定位是制空战斗机。它最初上舰的目的是希望通过其隐身五代机的空战能力,大大提升航母战斗群的制空/防空作战能力。与美海军目前使用的F-18E/F和F-35C的制海/制空作战组合类似,我们可以把歼-15和歼-31看做是类似的组合,无须苛求歼-31拥有重型机的载弹和对海攻击能力。
作为中型机,歼-31的性能如何?大家关心的另一个问题是它将搭载什么发动机。此前,歼-31使用的是俄制RD-93发动机。然而,从去年5月份爆出的歼-31最新试飞图片来看,其发动机机尾加力状态下喷射的尾焰与此前的歼-31有明显区别。这表明歼-31技术验证机已经换装了新的发动机——WS-13中等推力涡扇发动机。
相比俄制RD-93发动机,WS-13虽然推力增加的幅度不大,但是发动机的整体重量却得到了减少,这使得发动机的推重比接近0.9。此外,首次翻修的寿命和总体寿命提升了1/3,这与西方同类型发动机如F-414和EJ200相比差距进一步缩小。对于歼-31而言,使用国产发动机WS-13,有助于其实现量产。
目前,歼-31配备两台WS-13发动机的整体推力远远不及F-35C的一台F-135发动机。因此,在未来两架飞机遇见时,F-35C在机动性上将占据全面优势。然而,这也反映出了中美两国现阶段航空发动机水平的差距。不过,好消息是,中国正在迅速追赶。歼-20未来升级换代的重要目标涡扇-15已经趋于成熟,而专门为歼-31准备的先进中推WS-19也正在紧锣密鼓地研制中。据悉,WS-19的最大推力达到了10吨,推重比达到9一级,并配备有推力矢量喷管。与欧美同类型发动机相比,WS-19已经超越了F404,达到了目前美国F-18E/F所使用的F414-400以及英国EF2000所使用的EJ200的水平。一旦歼-31未来换装WS-19,其推力水平将与F-35C相当,而凭借更加出色的气动外形和更轻盈的机身,其机动性将凌驾于F-35C之上。
从003国产航母的最新进度看,与之配套的第五代舰载战斗机项目时间节点相当紧张,第五代舰载战斗机研制刻不容缓、时间紧迫! 鉴于目前地缘政治局势的变化,美国将中国视为挑战其全球霸权的唯一主要对手,开始全面转变其战略力量部署,通过在台湾问题上不断挑战中国红线、加紧在印太地区的军事部署、将海军、空军、海军陆战队精锐力量向中国周边集结、试图与日本、韩国、印度和澳大利亚等组建针对中国的军事联盟等方式,对我构成了重大威胁。具体到战斗机上,到2025年,日本将全面换装F-35系列第五代战斗机,韩国也很可能将换装F-35,韩国自研的KF-X准五代机如果顺利也将在2025年到2030年间服役,加上美国空军、海军/海军陆战队大量的F-22、F-35云集日本冲绳、关岛等基地,亚太地区将全面进入五代机时代
从美军和我军的五代机与四代机的对抗演练来看,五代机和四代机之间的实力对比非常悬殊,五代机因其隐身等代差技术而获得了压倒性的胜利。这种情况在五代机研制进度不够顺利的情况下更为明显,因此必须尽快让五代舰载机研制服役。在这种情况下,可以使用歼-15作为过渡,因为它具有载弹量优势,并且可以与新的舰载机“高低搭配”,继续发挥其余热。然而,歼-15无法承担制空作战任务,无法与五代机争夺制空权。因此,要执行航空作战任务,必须依靠五代舰载机。
根据所提供的信息,歼-31是一种中型隐身战斗机,其机长为17.3米,比歼-20重型战斗机短了3米多。歼-31在航母上的优势在于其机长较短,这是中型机在航母上的一个重要优势。根据003型航母的水线长度推测,其满载排水量超过8万吨,可能超过“小鹰”号常规动力航空母舰。
相比之下,歼-15的机长为17.3米,翼展11.5米,采用折叠机翼后,占地面积显著小于歼-31。根据003航母比“辽宁”舰宽大的舰面面积,可以搭载多达81架舰载机(其中包括E-2预警机和直升机)的情况推测,最多可以搭载70架歼-31战斗机。即使考虑到搭载其他机种,歼-31的搭载数量也能达到40~50架。这样数量的歼-31,相比“辽宁”和“山东”舰,数量翻倍,将使得我国航母作战群的制空作战能力有质的提升。
总之,歼-31在航母上的优势使其成为一种非常有前途的战斗机。随着其技术验证机项目的不断推进和升级,歼-31将有望成为我国航母作战群的重要组成部分。