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殲-20的空重

推力有了，我們再來談談殲-20的空重。網(wǎng)上對殲-20的分析很多，很多人認為其空重為18噸，原因是他們認為殲-20有著大機身、大內(nèi)油和大彈倉，并認為它可以用來裝載反艦導彈用于襲擊美國航母戰(zhàn)斗群。然而三個“大”字必然導致大重量、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。

實際上，由于上述四代機對地攻擊和空戰(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在設計時的主要目標是國土防空和前線制空，應該是“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一發(fā)反艦導彈（通常為1000kg級），也塞不進500kg級的YJ-91反輻射導彈。作為印證，F(xiàn)-22的彈倉也只能裝進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)裝了導彈掛架，所以顯得較為擁擠。直觀上看，殲-20的前機身和F-22相當，翼展也比F-22略小，而殲-20的后機身則更“細長”，特別是發(fā)動機部分使用了一個既減重又減阻的設計，讓機身中間“凹了進去”。

還有人認為，殲-20的體積也比F-22大，所以殲-20的空重應比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，后機身、特別是發(fā)動機部分，也更加“細長”。再加上殲-20使用了DSI進氣道和全動垂尾，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)，航空制造技術突飛猛進，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。到目前為止，美國也只有兩臺、最大僅4.5萬噸級的鍛壓機，其毛坯尺寸、鍛壓尺寸和鍛件強度都大大受限，所以F-22機身框架相對較小，影響了結(jié)構(gòu)的整體性。2000年代用于生產(chǎn)F-22的瑞士機床，比我們現(xiàn)在使用的最新瑞士機床落后了差不多10年，甚至可能落后于現(xiàn)在的一些國產(chǎn)機床。

老一代機床加工尺寸有限，F(xiàn)-22的機身框架整體性較差。大型機床通常用于加工大尺寸零件，加工范圍大但是加工精度差，復雜結(jié)構(gòu)通常由小型機床制造。因此由老一代機床加工的F-22機身框架的結(jié)構(gòu)比較簡單，并沒有給機載設備安裝預留位置，需要用其他的高精密機床額外制造小的復雜連接件用于機載設備和框架的連接，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，學習、發(fā)展了大量先進的鈦合金、復合材料的加工制造工藝。現(xiàn)在大尺寸鈦合金超塑成形/擴散焊接工藝（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制造技術，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屆中國國際機床展覽會上，濟南第二機床廠展示的一體加工成型的殲-11B框架及其加工設備，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的蒙皮因為采用了大尺寸SPF/DB工藝導致其總數(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打印技術使得一些根本不可能機加工的復雜結(jié)構(gòu)成為可能，讓設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，使得殲-20的鈦合金主隔框可以通過鍛壓一體成型，其尺寸和強度遠大于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，都可以用于生產(chǎn)殲-20的其他零件。

根據(jù)瑞士斯達拉格集團(Starrag Group)的宣傳資料，成飛引進了該集團最先進的柔性生產(chǎn)線，得益于各類先進機床，殲-20的加工工藝非常簡單，同樣以機身框架為例：來自8萬噸壓機的鍛件由最新一代的BTP5000大型臥式銑床進行整體切削，形成初步的大結(jié)構(gòu)后，然后還是繼續(xù)用這臺機床，在這個結(jié)構(gòu)上繼續(xù)加工若干細小的復雜結(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+一體成型的復雜機身框架，強度大于F-22的組裝機身框架，更節(jié)約了大量機身空間。框架、縱梁和蒙皮組裝后即可成為一個完整的機體，之后直接在機體上安裝設備即可，不用像F-22一樣還要安裝那一大堆設備連接件，大大降低了工時和造價。（F-35同樣也使用了以最新一代BTP5000為核心的瑞士斯達拉格柔性生產(chǎn)線）

圖：F-35的大尺寸機翼蒙皮，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。

正是因為這些數(shù)不清先進制造技術以及各種先進的結(jié)構(gòu)設計，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。認為“殲-20應該比F-22重”的人，是不是都認為“顯像管都有30cm長，電腦屏幕怎么可能只有6mm厚”？