在過去近二十年的軍工發展過程中湧現出了諸如052C/D型神盾驅逐艦、殲-10A/B/C型戰機、殲-16戰鬥轟炸機、殲-15艦載戰鬥機、新型核動力潛艇等一大批明星裝備，此一階段可以用「補課」一詞概括。
最近兩三年以殲-20、055萬噸大驅為代表的跨代裝備陸續進入現役序列，則預示著軍備發展進入到了一個全新的躍升階段。
▲殲-20戰鬥機批量入列
國產跨代裝備雖然在動力、反導等項目中還存在短板，但這並不妨礙「引領超越」的底子。
八月中旬不明數量的殲-20戰機現身西北和田軍民兩用機場，這是該型戰機首次臨戰部署。無獨有偶，兩年前號稱同屬隱身戰鬥機且處於試飛狀態的兩架蘇-57也首次以臨戰姿態部署敘利亞。
▲活躍在大西北的殲-20（資料圖）
對比兩型戰機臨戰部署情況也能總結出一些有意思的訊息，首先兩型戰機部署的機場都沒有配套的專業維護設備，凸顯其臨戰背景下的戰場環境適應力，然而我們顯然技高一籌，因為殲-20是全隱身狀態下的野戰部署，而蘇-57時至今日依然沒能用上隱身塗層。
蘇-57近似於三代機的機體設計表明該機隱身能力趨近於零，直到本月1日，俄國防工業綜合體消息人士披露，從明年開始蘇-57將首次應用聚合物隱身塗層，每年交付數量僅8套。
隱身塗層只能吸收部分雷達照射波束，要想從根上解決隱身問題就必須大刀闊斧地對機身進行修形，然而他們並沒有多少餘力去做這件事。
▲蘇-57與三代機並無二致的機體布局
殲-20實戰環境適應力不僅遠在蘇-57之上，也在大洋彼岸包括F-22A、F-35在內的一系列隱身軍機之上。
第四代戰機核心優勢是強大的信息戰實力，而信息戰的制高點是「我知道你，而你不知道我」的隱身能力。大洋彼岸擁有豐富的隱身機型研製經驗，先後推出了B-2A隱身轟炸機、F-117A夜鷹攻擊機、F-22猛禽戰鬥機、F-35系列閃電戰機，這些機型不僅擁有強悍的攻防實力，還有「機庫皇后」的美譽。
▲修補F-22脫落的隱身塗層
因為上述戰機使用的也都是聚合物材料製備而成的隱身塗層，在使用時極易脫落，這一問題就連最新型的F-35也無法克服，交付澳大利亞空軍的同款機型使用沒多久就遇到了隱身塗層脫落問題。
▲F-35隱身塗層起泡脫落
為什麼兩大航空強國紛紛在隱身塗層上馬失前蹄？看似一層薄薄的隱身外衣背後是以十年為單位計算的研發周期，也是以百億為單位的項目投入。
殲-20之所以能夠在隱身能力上技高一籌是因為應用了一項堪稱未來技術的超材料隱身薄膜，這是一種在2平方毫米區域內聚集上萬個人工微結構的特殊材料。
▲超材料國家重點實驗室
通過改變微結構的形狀可以實現隱身、防水、抗燃燒、防結冰等功能，在國家重大專項支持下超材料國家重點實驗室首先推出的產品就是隱身超材料薄膜。
▲超材料生產線
超材料隱身薄膜抗損性要比傳統聚合物隱身塗層高出幾個數量級，前者還可以附加防結冰功能，進一步優化戰機的高空飛行性能。
在超材料技術研究層面我們與大洋彼岸是齊頭並進，然而我們率先建立了全球第一條超材料生產線，並實現批量化生產應用。
▲殲-20雙機起飛
大洋彼岸計劃在下一代戰機中應用的隱身技術我們在殲-20身上就實現了應用，毫無疑問這是一招漂亮的先手棋。
先進的風洞設施是先進戰機的搖籃，航空工業集團空氣動力研究院是我國主要風洞試驗基地之一，是殲-10戰鬥機、AG-600大型水陸兩棲飛機、C-919大型客機等項目的氣動試驗主力單位。數天前航空工業氣動院迎來了成立65周年紀念日，當天他們公布了一大批罕見的風洞試驗照片。
▲攻擊-11大迎角試驗
比如在FL-51風洞中進行非定常大迎角試驗的攻擊-11飛翼式隱身無人機風洞模型，更令人意外的是一款雙發隱身戰鬥機模型也在這座風洞中進行旋轉天平試驗，該型戰機兩側加萊特進氣道特徵告訴我們它就是F-22戰機風洞模型。
▲FL-51風洞中的F-22模型
在我國眾多風洞試驗任務中F-22不是唯一的外軍戰機，F-16系列戰機也是常客，正所謂知己知彼方能百戰不殆，重視情報工作向來是我們的制勝法寶。
▲風洞中的F-16
通過高精度測繪製造的風洞模型，結合各種渠道搜集的關鍵數據，在風洞中進行充分詳盡的吹風試驗：
▲F-22模型在FL-51風洞中進行動導數試驗
殲-20作為我國第一款低可探測性隱身戰機其首飛年份甚至比北方的蘇-57還晚了整整一年，然而該機從2011年年初首飛至2015年年底首架量產機下線只用了短短五年時間就完成了研製工作，並於次年正式進入人民空軍現役裝備序列，使得我國成為全球唯二擁有隱身戰鬥機的玩家，就試飛周期來看殲-20也是全球隱身戰機用時最短的機型。
▲2001號殲-20驗證機
為什麼我們可以在如此之短的時間內擁有殲-20，而蘇-57在早首飛一年的背景下直到今年8月才進入現役（比殲-20晚了整整3年）？
正所謂工欲善其事必先利其器，先進戰機與其說是設計出來的，倒不如說是風洞吹出來的。
▲殲-10戰機風洞測試
以殲-10戰機為例，該機在首飛前經歷過的風洞吹風試驗就高達七千餘次，上世紀八十年代初夭折的鴨式布局戰機殲-9也有多達十幾款氣動布局進行了數千次吹風測試。
為了滿足日益旺盛的航空研發需求，除了航空工業集團布局東北的氣動設計研究院，我們在大西南地區也建設了一座世界級的風洞群，低速風洞、高速風洞、超高速風洞各型吹風設施應有盡有。
▲大西南世界級風洞群的冰山一角
該基地還配置有一座運算能力達1590萬億次的超級計算機，它可以處理多學科優化設計所需的大量正問題計算，優化風洞試驗，與試驗結合，生成完備、可靠的氣動資料庫，還能實現數字仿真、氣動/飛行性能評估，與作戰環境的仿真。
▲1590萬億次高性能計算機系統
很多人以為風洞速度越高越好，實際上並非如此，比如高超音速激波風洞對於研發戰鬥機而言用途基本不大，反而低速風洞使用頻率最高。
殲-10戰鬥機就曾多次現身FL-13低速風洞，該型風洞試驗段尺寸寬8米、高6米、長15米，能夠進行飛行器大迎角試驗、顫振試驗，甚至長徵七號、長徵五號等多型運載火箭的地面風載試驗也在這裡進行。
▲長徵五號地面風載試驗
得益於充分的風洞試驗，加上設計人員的匠心獨具，以及我國工業水平的大幅度提高，布局一系列先手棋的殲-20戰機才能這麼順利地進入現役裝備序列。
天下武功，唯快不破，速度就是殲-20布局的一個先手棋。超音速巡航是四代機典型特徵之一，關於該機能否進行超音速巡航一直以來是人們討論的熱門話題。
動力強勁板磚也能上天，動力不足，氣動來補，這句話常常被拿來形容戰鬥機的設計研發工作，但是為什麼不可以讓氣動與動力二者兼得？殲-20對此作出了自己的創新。
▲殲-20最大速度2.5馬赫
在2018年8月出爐的《軍人一分鐘》官方宣傳視頻中首次披露，殲-20時速可達3120公裡，換算成音速就是2.7馬赫，實際上是視頻編輯錯誤地計算高空與低空的音速數值，糾錯後的數據顯示：
殲-20依然可以達到2.5馬赫，與之對比配置F-119四代渦扇發動機的F-22猛禽戰鬥機最大速度也僅有2.25馬赫。
氣動布局的優勢顯而易見，從俯視角度看殲-20對比F-22、蘇-57等戰機，機身顯得更加修長，使其機身橫截面積更小超音速飛行阻力更低。
▲殲-20機身比例更為修長
飛行員張昊曾這樣形容殲20，我們這個殲-20戰機機動能力特別好，這個飛機我們當時就形容，就叫靜如處子動如脫兔，就是在亞音速下也不錯，一進了超音速就是它的天下了。
簡而言之就是殲-20在兼顧亞跨音速機動的同時有很強的超音速機動能力，但是細長機身條件下如何獲得足夠升力從而實現靈活機動呢？
▲飛行員張昊點評殲-20
總師楊偉表示，通過殲-20的研製我們引領了技術發展，在世界上獨創了殲20的升力體邊條鴨式布局，使得飛機既有很好的隱身性能，又有很強的超音速和機動飛行能力。
飛機進行超音速飛行時升力中心後移，而機身重心不變，因此產生一個向上仰起的抬頭力矩，傳統布局飛機通過水平尾翼進行超音速配平的阻力更大，而鴨式布局將水平尾翼前置部署，可以更輕鬆地完成超音速升力中心與重心的配平，這就是殲-20選擇鴨翼的需求出發點。
▲鴨翼的超音速配平阻力更小
傳統鴨式布局前翼安裝位置通常高於主翼，目的是為了利用鴨翼脫體渦流提高升力係數，從而增強靜不穩定性，提高飛機的控制能力。
但對於四代機而言這套增升措施顯然就不夠了，因為後者不僅要有較強的亞跨音速升阻比，也要有更強的超音速飛行性能，通俗點說就是兼顧速度與機動兩大矛盾性需求。
▲殲-10鴨翼位置高於主翼
殲-20採用基於翼身融合的上單翼，使其與鴨翼處於同一水平位置，從而形成升力體布局，但如此一來會弱化鴨翼的增升效果，怎麼辦？
位於鴨翼與機翼之間的邊條翼就是關鍵，三大翼面合力形成了一種獨特的升力體構型，這樣一來整機升力係數不僅大大優於傳統翼身融合布局飛機，也優於傳統鴨式布局。
▲殲-20脫體渦流清晰可見
這張照片將殲-20對脫體渦流的利用展現的淋漓盡致，脫體渦流是由於機翼上下表面壓差形成的流體橫向運動，因為飛機的縱向移動使得脫體渦流呈螺旋狀向後移動，脫體渦流與主翼附體渦流會形成有利幹擾，進而改善主翼流場，達到增升效果。
為了利用鴨翼脫體渦流增升，殲-20鴨翼採用帶有上反角的設計，邊條翼又進一步增強了脫體渦流，最終抵達機翼，進一步延遲脫體渦流的破裂，可以說殲-20憑藉當今世界最高水準的升力係數以及極強的超音速飛行性能，已經佔據全球戰鬥機氣動設計的頂尖席位。
▲邊條翼鴨式布局出色的升力係數
隨著換裝國產發動機的殲-20研製試飛進度漸入佳境，一款完美戰機即將呈現在世人面前。
▲換發試飛
令人感慨的是升力體鴨式邊條翼構型早在21世紀初期就已經成形，而天才的戰鬥機設計只有植根於強大國家的工業鏈條才能得以誕生。殲-20的誕生不僅有世界頂級風洞群的輔助設計，也有千萬億次超級計算機加速研發進程。
殲-20的跨代領先不僅體現在戰技術性能上，更體現在工業製造能力的躍升。據統計，該機複合材料用量也罕見地達到了27%，一舉超越F-22猛禽戰鬥機24%的複合材料用量。
▲殲-20雙機編隊
為什麼複合材料用量比例這麼高？這得從進氣道談起，還記得2016年殲-20首次以雙機編隊形式亮相珠海航展，當時一位遊客頗為感慨地說，咱們終於不是機頭進氣了……
也許這位遊客對國產戰機的記憶還停留在十幾年前，但不得不說機頭進氣的各型殲擊機確實在相當長一段時期裡佔據著主導地位。
▲殲-10改進型採用機腹DSI進氣道
如今我國航空工業可以說已經掌握了全套的發動機進氣道設計研發技術，機腹進氣、兩側進氣、機腹兩側進氣應有盡有。
進氣效率的高低直接影響航空發動機的工作效率，然而戰機在飛行過程中氣流在飛機蒙皮表面形成附面層效應，會對進氣道氣流流速形成遲滯效應，直接影響發動機的工作效率，嚴重時甚至會空中停車，因此大多數進氣道都會設置隔道以削弱附面層效應，F-16、F/A -18、颱風、陣風、蘇-27等幾乎除我國以外的所有三代機都應用了基於隔道設計的進氣道。
▲F-16進氣道附面層隔道
上世紀90年代洛克希德馬丁公司與波音公司分別提出設計一種無附面層隔道超音速進氣道（DSI進氣道）的設計方案，其隔離附面層氣流的方法是在進氣口設置曲面鼓包，以此形成進氣道內外的壓力差進而直接將附面層氣流隔離在進氣道外面，該技術首先應用於2000年首飛的X-35與X-32兩款驗證機上。
▲X-35驗證機
同一時期我國殲-10戰鬥機使用的還是二元可調帶附面層隔道進氣道，由於當時生產工藝跟不上，導致進氣道與機身之間需要6根加強筋連接，使得原本就不佔優勢的機體重量進一步增加。
▲殲-10S進氣道上方有6根加強筋
減重成了國產戰機研發能力換擋升級的必由之路，也正因為有如此迫切的減重需求，使得這套原本興起於大洋彼岸的DSI進氣道技術，卻在我們這裡大放異彩：
▲DSI進氣道的白菜化之路
傳統DSI進氣道無法調節進氣流量，而殲-20的DSI進氣道鼓包由複合材料製備而成的柔性蒙皮打造，鼓包內設置有作動機構，在飛機進入高速飛行時鼓包可調節大小，進而改變進氣流量，提高發動機推進效率。
▲柔性蒙皮打造的可調DSI進氣道鼓包
原本DSI進氣道鼓包的複雜曲面就已經非常考驗設計製造工藝，而我們能將基於複合材料研製的柔性蒙皮可調式DSI進氣道鼓包設計生產出來，進而實現批量化應用，這在全球範圍內是獨一家，助力殲-20兼顧亞跨音速與超音速兩種飛行工況。
▲DSI進氣道鼓包有利於正向隱身
由於DSI鼓包的存在，加上S彎進氣道，使得發動機渦輪葉片這個最大的反射源有了雙重遮蔽，殲-20正向隱身能力進一步加強。據大洋彼岸根據三維建模分析測算殲-20正向雷達反射截面積僅有0.027平方米，優於F-35聯合攻擊機的0.038平方米。
▲彈倉內部可見S形彎曲進氣道
在軍民融合戰略框架下殲-20得到了大量民營公司研發的高端裝備支持，比如該機用於機身承力的鈦合金框就是由民企打造，其綜合性能與F-22、F-35處於同一水平。
隨著殲-20後續改進型號的持續跟進，相關工藝革新也將同步進行，屆時FC-31鶻鷹戰鬥機應用的3D列印先進位造技術也可以應用於殲-20項目中。
▲某民企生產的鈦合金框
殲-20工程的發展也並非一帆風順，眾所周知2011年1月11日是該機首飛的日子，而事實上計劃首飛的時間要更早一些，為什麼沒有更早首飛呢？因為設計團隊基於軟硬體測試發現，如果照這個設計製造出來的戰機可以用，但是要付出相當大的代價。
殲-20從一開始就側重於對空作戰奪取戰區制空權，但是這樣一款具有強大戰區穿透能力的隱身戰機如果只用於空中對抗那就有點「暴殄天物」了，隨著戰爭形態的轉變，對戰機執行多任務能力的要求越來越高。
▲用於型號首飛的2001號驗證機
因此成飛設計團隊本著對未來負責的態度毅然決定對整個架構推倒重來，這才有了如今我們看到的能適應對空、對陸、對海全域作戰的殲-20，如果當年沒有推倒重來如今要想再拓展多樣化作戰能力就要付出包括人力、財力、時間在內的一系列代價。
四代機領域，專注於對空作戰的F-22已經停產，F-35聯合攻擊機雖然有較強的對地打擊能力，但是其空戰能力較弱，甚至彈艙都無法發射AIM-9X類型的空空飛彈，只能以破壞隱身外形的外掛方式發射。
▲F-35隻能採取外掛方式發射AIM-9X
如此一來就造就了全新的空中態勢，殲-20在與F-22對抗時，基於後發的信息化優勢，前者擁有更強的態勢感知能力，可以做到先敵發現先敵攻擊，同時還能肩負一系列F-22所不能完成的對陸對海打擊任務。
殲-20在與F-35對抗時，態勢感知能力旗鼓相當，但前者擁有基於小展弦比升力體氣動布局的速度與機動優勢，同時還擁有正向隱身優勢。
▲殲-20正向隱身性能優於F-35
殲-20再一次完美演繹了田忌賽馬的故事，贏家屬於誰是一目了然的。
▲81192與殲-20
遙想昔日，同為細長機身的殲-8Ⅱ作為一款高空高速戰機在與敵渦槳動力飛機對峙時不得不努力上仰機頭，以盡最大可能提高升力維持飛行，飛行員是在失速邊緣與強敵較量。
現在我們的殲-20可以在全速域與強敵較量，不論是你慢的、快的，都將是我們的囊中之物。
▲FL-62連續式跨聲速風洞
殲-20隻是我們面向21世紀空中戰場的小試牛刀，今年5月24日由航空工業空氣動力研究院研製的FL-62風洞首次承接某型號大展弦比標準模型試驗，意味著這座由8萬千瓦主驅動壓縮機、電機、變頻器等多項頂級裝備打造重達6620噸的我國第一座大型連續式跨聲速風洞正式具備型號試驗能力，超越殲-20的新一代戰鬥機也即將在這裡化蛹成蝶。
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來源：巔峰高地（ID：dianfeng2049）