但是歼-20则完全不同,作为全新设计的战斗机,它在新技术的应用上没有各种基于历史原因形成的限制。虽然在自研三代机的飞行员个人防护装备上。
我国产品性能一度落后西方20~30年,在舒适性、重量、维护性等方面差距还要更大;但这其中有很大程度是来源于理论水平和观念认识上的欠缺,这在今天早已得到了很大的弥补。
可以相信的是,歼-20在过载设计上将会是我国有史以来理念最为先进、和西方前沿科研领域水平相差最小的一款型号,决定其性能的主要限制基本上只会来自于技术能力层面。事实上我们完全可以通过现有的三四代战斗机型号,来推测歼-20抗过载发展的一些基本脉络。
二.歼-20极可能采用F-16的30度后倾座椅
在国内21世纪以后的研究中,大后倾座椅的优势开始在军队科研系统内部也得到越来越多的认同。除了长期以来的一些偏见,比如“30度以上的后倾座椅会对飞行员的认知能力形成负面影响”被证明毫无根据外;超出9G强度的高过载试验也反复证明,大后倾座椅已经是达成期望指标的必需措施。
比如我国十多年前在地面离心机试验中初步突破10G过载(持续10秒)的指标时,就是在45度后倾座椅上实现的;而如果在飞机上,这就正好等效于30度后倾座椅。
从歼-10的实际飞行经验和近年来的实验研究来说,歼-20采用比歼-10更大的座椅后倾角度几乎是可以肯定的。而这个角度的大致范围,是与现有的西方型号——比如F-16、F-22、阵风等战斗机保持一致,在30度左右;还是选取更大的45度角,又或是F-16最初设计时曾经考虑过的65度?
如果仅从地面离心机测试来说,二代机和部分早期三代机(比如F-15与苏-27)设计采用的传统13度左右后倾设计与30度后倾设计实际效果相差很小;
抗过载能力明显增强的临界点正好出现在30度以后,达到45度时已经非常明显。尤其是对于素质较好的飞行员,45度后倾座椅会为他们提供1.6G以上的抗荷加成;即使是一般飞行员,普遍也能获得超过1G的益处。
这种增益还是在过载增加速率保持在一般三代机性能要求(3G/秒)下,即飞行员要花接近3秒钟从平飞进入最大过载状态下获得的数字。如果是按新一代的高敏捷飞行要求(6G/秒),战斗机必须在不到1.5秒以内从平飞进入到最大过载状态,45度座椅后倾角度的优势还将明显加大。
从实际飞行来说,飞机在高过载状态下一般会有15度以上的抬头迎角,也就是说30度后倾座椅在飞行中能够获得大于地面离心机测试中45度座椅的效果。
这正是歼-10、FC-1等机型在传统座舱布局限制下尽可能改善抗过载能力的秘诀之一:将座椅后倾角度设计成略大于20度,既和传统座椅座椅相差不特别大,又能在飞行中形成接近40度的实际后倾角度,也能获得较为明显的抗过载能力提升。
虽然这种迎角的加成对于45度、65度座椅一样有效,但是座椅后倾角度太大也并不全是好事。第一个坏处是飞行员躺的太倒以后,座舱视野必然严重受限,这对于视距内的战斗非常不利;第二个坏处是座椅占据的纵向空间会大幅加大,对座舱设计来说很难容纳;而第三个坏处则更要命,它会严重加大弹射救生的技术难度和失败几率。
因此多数飞机设计师都认为,在抗过载能力与飞机总体设计之间取舍的最佳结果,就是采用30度左右的后倾座椅。这又带出了一个衍生问题:飞机最好使用侧置驾驶杆布局。