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殲-20的空重

推力有了，我們再來談?wù)剼?20的空重。網(wǎng)上對殲-20的分析很多，很多人認(rèn)為其空重為18噸，原因是他們認(rèn)為殲-20有著大機(jī)身、大內(nèi)油和大彈倉，并認(rèn)為它可以用來裝載反艦導(dǎo)彈用于襲擊美國航母戰(zhàn)斗群。然而三個“大”字必然導(dǎo)致大重量、大阻力、大翼載和低推重比，最后得到的只能是一頭和F-35一樣的肥豬。

實(shí)際上，由于上述四代機(jī)對地攻擊和空戰(zhàn)性能不可調(diào)和的矛盾以及90年代末沉重的國防壓力，殲-20在設(shè)計時的主要目標(biāo)是國土防空和前線制空，應(yīng)該是“沒有一克重量用于對地”的。從下圖也可以看出，殲-20的彈倉根本不可能塞進(jìn)一發(fā)反艦導(dǎo)彈（通常為1000kg級），也塞不進(jìn)500kg級的YJ-91反輻射導(dǎo)彈。作為印證，F(xiàn)-22的彈倉也只能裝進(jìn)2發(fā)直徑為350mm左右的1000磅炸彈，并且彈倉內(nèi)裝了炸彈之后就不能裝任何其他武器了。同樣基于上述原因，殲-20的內(nèi)油應(yīng)該也是和F-22相仿，大約在8噸左右，如果繼續(xù)增加內(nèi)油，必然會付出體積、重量和阻力的代價，得不償失。

從上圖可以看出，殲-20和F-22的彈倉深度非常接近。F-22的彈倉內(nèi)裝了導(dǎo)彈掛架，所以顯得較為擁擠。直觀上看，殲-20的前機(jī)身和F-22相當(dāng)，翼展也比F-22略小，而殲-20的后機(jī)身則更“細(xì)長”，特別是發(fā)動機(jī)部分使用了一個既減重又減阻的設(shè)計，讓機(jī)身中間“凹了進(jìn)去”。

還有人認(rèn)為，殲-20的體積也比F-22大，所以殲-20的空重應(yīng)比F-22重一些（有人稱殲-20重18噸）。然而這只是殲-20的大邊條、長尾撐結(jié)構(gòu)帶來的錯覺罷了，從上面兩張圖來看，直觀上看，殲-20的總尺寸和F-22差不多，翼展比F-22略小，后機(jī)身、特別是發(fā)動機(jī)部分，也更加“細(xì)長”。再加上殲-20使用了DSI進(jìn)氣道和全動垂尾，節(jié)約了數(shù)百公斤的重量，說殲-20比F-22重是沒有任何道理的。

更為重要的是，在F-22定型之后這10年內(nèi)，航空制造技術(shù)突飛猛進(jìn)，使殲-20能夠成噸減重。F-22自2009年完成工藝定型后，生產(chǎn)線就已經(jīng)封存，不可能有任何改進(jìn)。到目前為止，美國也只有兩臺、最大僅4.5萬噸級的鍛壓機(jī)，其毛坯尺寸、鍛壓尺寸和鍛件強(qiáng)度都大大受限，所以F-22機(jī)身框架相對較小，影響了結(jié)構(gòu)的整體性。2000年代用于生產(chǎn)F-22的瑞士機(jī)床，比我們現(xiàn)在使用的最新瑞士機(jī)床落后了差不多10年，甚至可能落后于現(xiàn)在的一些國產(chǎn)機(jī)床。

老一代機(jī)床加工尺寸有限，F(xiàn)-22的機(jī)身框架整體性較差。大型機(jī)床通常用于加工大尺寸零件，加工范圍大但是加工精度差，復(fù)雜結(jié)構(gòu)通常由小型機(jī)床制造。因此由老一代機(jī)床加工的F-22機(jī)身框架的結(jié)構(gòu)比較簡單，并沒有給機(jī)載設(shè)備安裝預(yù)留位置，需要用其他的高精密機(jī)床額外制造小的復(fù)雜連接件用于機(jī)載設(shè)備和框架的連接，這些零散的連接件積少成多的增加了大量重量、擠占了大量空間，使得整個結(jié)構(gòu)的重量、體積明顯大于一體成型的整體結(jié)構(gòu)。所以洛馬的設(shè)計人員不得不在這苛刻的緊湊結(jié)構(gòu)中開道場，付出了相當(dāng)大的氣動代價和重量代價。

圖：需要由多個零件組裝的傳統(tǒng)機(jī)身框架，零件間的連接需要付出額外的代價，圖片來源見水印。F-22的機(jī)身框架雖然是一體成型的，但仍然需要額外的小附件。

成飛通過殲-10的制造，學(xué)習(xí)、發(fā)展了大量先進(jìn)的鈦合金、復(fù)合材料的加工制造工藝。現(xiàn)在大尺寸鈦合金超塑成形/擴(kuò)散焊接工藝（SPF/DB）等工藝早已成為常規(guī)工藝。并且近年來的3D打印和鈦合金一體成型鍛壓等先進(jìn)制造技術(shù)，大大減少了殲-20的零件數(shù)量、工時、造價、和結(jié)構(gòu)重量。

圖：第15屆中國國際機(jī)床展覽會上，濟(jì)南第二機(jī)床廠展示的一體加工成型的殲-11B框架及其加工設(shè)備，框架生產(chǎn)難度已經(jīng)接近F-22的水平了，圖片來自朋友拍攝。

殲-20的蒙皮因?yàn)?strong>采用了大尺寸SPF/DB工藝導(dǎo)致其總數(shù)少，單塊蒙皮的面積非常大，節(jié)約了接縫的空間和和鉚釘?shù)闹亓俊?strong>3D打印技術(shù)使得一些根本不可能機(jī)加工的復(fù)雜結(jié)構(gòu)成為可能，讓設(shè)計人員能夠更加自由的施展自己的奇思妙想。位于四川德陽中國二重的世界最大8萬噸鍛壓機(jī)，使得殲-20的鈦合金主隔框可以通過鍛壓一體成型，其尺寸和強(qiáng)度遠(yuǎn)大于F-22的框架，除此之外我國還有4.5萬、3萬噸各一臺以及多臺1.5萬噸的鍛壓機(jī)，都可以用于生產(chǎn)殲-20的其他零件。

根據(jù)瑞士斯達(dá)拉格集團(tuán)(Starrag Group)的宣傳資料，成飛引進(jìn)了該集團(tuán)最先進(jìn)的柔性生產(chǎn)線，得益于各類先進(jìn)機(jī)床，殲-20的加工工藝非常簡單，同樣以機(jī)身框架為例：來自8萬噸壓機(jī)的鍛件由最新一代的BTP5000大型臥式銑床進(jìn)行整體切削，形成初步的大結(jié)構(gòu)后，然后還是繼續(xù)用這臺機(jī)床，在這個結(jié)構(gòu)上繼續(xù)加工若干細(xì)小的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。上述加工過程難度極大，但是保證了更低的工時、更輕的重量和更高的質(zhì)量。這種大尺寸鍛壓+一體成型的復(fù)雜機(jī)身框架，強(qiáng)度大于F-22的組裝機(jī)身框架，更節(jié)約了大量機(jī)身空間?？蚣?、縱梁和蒙皮組裝后即可成為一個完整的機(jī)體，之后直接在機(jī)體上安裝設(shè)備即可，不用像F-22一樣還要安裝那一大堆設(shè)備連接件，大大降低了工時和造價。（F-35同樣也使用了以最新一代BTP5000為核心的瑞士斯達(dá)拉格柔性生產(chǎn)線）

圖：F-35的大尺寸機(jī)翼蒙皮，在F-22的年代根本不可能。F-22單塊蒙皮面積較小，增加了不少接縫空間和鉚釘重量。

正是因?yàn)檫@些數(shù)不清先進(jìn)制造技術(shù)以及各種先進(jìn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得殲-20能夠成噸減重，所以殲-20的空重肯定比F-22輕了不少。認(rèn)為“殲-20應(yīng)該比F-22重”的人，是不是都認(rèn)為“顯像管都有30cm長，電腦屏幕怎么可能只有6mm厚”？