中国人开启的五代机新时代( 二 ) 本周过年

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过年回家，胖了一圈
与陆基战斗机相比，舰载战斗机气动力设计的难点首先是要满足舰面短距起降的能力要求，其核心指标是让飞机在起降过程中必须有足够的升力。但和传统战斗机不同，隐身舰载战斗机需要在保持隐身性能的情况下注重舰面短距起降与空中高机动性，为此设计人员的设计域极窄，需要在有限的空间内尽可能减阻，提高升力。
根据航空学报的论文，和31系列验证机相比，海五代的原型机机翼后缘变得更为饱满并且由平滑过渡变为反弯设计，目的是改善低速气动效率，满足舰载起降性能需求。此前，第三代舰载机通常使用增升装置提供足够的升力增量，比如开缝襟翼。但开缝襟翼增升能力强，但隐身效果差，这使得五代舰载机需要采用简单襟翼设计，与前缘襟翼使用策略进行协同优化设计，以进一步提升升力。

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除了进行提升升力的设计以外，新的舰载机还在飞机的各个细节上进行了减阻。新的五代机机头形面优化，座舱风挡前的过渡段变得更加平顺。而一些减阻手段则是反常识的，比如新的舰载机的座舱后部隆起，根据论文的说法这种隆起可以使前机身座舱之后膨胀波强度降低，进而导致跨声速阻力下降。此外该机在DSI进气道唇口形面等地方也作了相应的减阻处理。在进行多种处理以后，论文认为整机通过气动修型上的优化，实现了10%的气动减阻增益。这为新型舰载五代机日后更换动力系统后的良好超音速性能打好了基础。

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图源：社交媒体
在满足升力和减阻以后，新一代五代机的另一个难关就是减重。减重素来是航空工业沈飞的强项，有关五代机舰载机减重的手段，航空工业官方微信号在研究所项目总设计师王向明的文章中已经介绍的差不多了。王向明提出了铝合金加强框-翼梁整体件设计/制造一体化方法，选用铝合金预拉伸厚板，通过残余应力对称释放、优化机加工艺路径，实现大长细比框-梁整体件机加翘曲变形有效控制。同比传统钛合金框梁组合结构，零件减少一半，减重超过1/3，从而大幅减轻结构重量，增加装载燃油，进一步保障了飞机推比和作战半径。

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在满足减阻和减重指标以后，新的舰载战斗机就成为一款跨音速、亚音速很强的战机，这和F-35系列战机路子截然相反。
讲到强敌舰载机，我们就必须要提及我国五代机潜在的设计思路和设计目标了。五代机和以前战机最大的不同之处就是隐身性能，因此一架五代机的研制绕不开气动外形、动力系统和弹舱三个关键子系统的指标取舍。当代中美研发的两款舰载机：海五代、F-35，无疑都是围绕这些子系统指标进行取舍，但两者在设计理念上走了一条截然不同的道路。

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看起来一样的两个飞机，其设计理念确实截然相反的
美军在设计以打击地面目标为主的JSF联合攻击战斗机时，对战机的隐身载弹性能提出了硬指标，其最核心的指标内容就是弹舱足够深、足够大，能容纳2000磅的航弹。因此波音X-32、洛克希德马丁公司X-35两型JSF五代机原型机的设计思路就是围绕弹舱布置和动力系统来设计飞机。而最终，为了完成打击能力的关键指标，两款参与竞标的隐身飞机都部分放弃了飞行性能。