殲20的座艙蓋為什麼不是一體成型?

劉燕媚


殲20座艙蓋不是一體成型?請看下圖便知分曉。



通過上圖殲-20開啟座艙蓋我們可以明顯看到 殲20座艙蓋前部其實是增加了一個加強框設計,並非是傳統三代機普遍使用的兩片式座艙蓋,而為一體化加強框結構,有別於美國F-22座艙蓋的一體化無框結構。而事實上,從2001號、2002號驗證機初次公開亮相開始,殲-20座艙蓋便是採取類似於美國F-22一樣的一體化無框結構,即俗稱的水滴型座艙蓋。無框座艙蓋取消了前部隔框,整體如同一滴水珠,可令戰機飛行員擁有一個全方位無死角視野,便於觀察,具備很大的近距離格鬥優勢,但缺陷也很明顯,首先它對材料要求高、造價昂貴,目前在世界上也只有美國的F22仍在採用此類設計。

戰機的座艙蓋在製造工藝和材料要求極為苛刻,既要具備透光性,又要兼顧遮光性,還要有輕質性、耐磨性、具備高強度抗衝擊性能,並且要有很好的耐溫、保溫性能。傳統的戰鬥機座艙蓋,多使用多層有機玻璃機構,採用壓力成型法制造,一層層的壓制成一個整體,需6周時間,方能壓制成型,耗時長,但工藝要求較低。注射成型法速度快,僅需一週時間,但工藝要求極高。 F-22的座艙蓋使用注射成型法制造,將兩種高分子材料(即內外兩層採用了環境適應性好、強度較低、具有透光性的丙烯酸酯,中間的夾層採用了環境適應性稍遜、強度較高、具有耐溫性的聚碳酸酯)一體化注射成型,實現兩者優勢互補,並且要實現層次分明、清晰、均勻,且強度高,工藝難度極大,人力、技術成本高,F22的一個座艙蓋造價為40萬美元,若要加上後期的金屬鍍膜和上框架組件,則可達到上百萬美元。殲-20早期座艙蓋製造工藝結構與F-22基本相同,同為多層複合材料的一體化無框結構即為丙烯酸酯和聚碳酸酯複合結構,採用注射成型法制造 ,目前僅有中美兩國掌握此項先進工藝。但一體化無框座艙有一項明顯的弊端,即為了保證整體強度需將座艙蓋加厚加重,美國F-22戰機艙蓋頂部最薄的地方也有2公分,整個座艙蓋的重達500千克,這對一向講究減重的戰鬥機而言顯得矛盾。 直到殲-20的2011號原型機面世之時,不同於2001號驗證機 其座艙蓋已變為一體化加強框結構。在根本構造上仍是一體化成型的水滴式艙蓋,但是在中部安裝了加強框,在不影響飛行員視野前提下,有效提高了強度,因而可以大幅度降低座艙透明件風擋部位的厚度,降低整體重量。同時也在一定程度上減少了工藝製造和材料要求方面的難度,降低了製造成本。
殲-20一體化加強框座艙由於增加了加強框設計,提高了強度,減少了厚度,可在艙蓋頂部安置爆破索,緊急時刻可實現穿蓋式彈射逃生。穿蓋式彈射是艙蓋爆裂和彈射同時進行的,先用艙蓋上的爆破索將座艙蓋切割破壞,然後用椅背穿蓋而出,這就要求座艙蓋不能太厚,同時要保證座艙蓋的強度,這就需要有加強框設計。同時殲-20還配置了拋蓋式彈射逃生系統,拋蓋式彈射的時候需要等座艙蓋拋出後才能彈射,有零點幾秒的延時,這在某種特殊情況下對飛行員是致命的,但相對而言無爆破索產生碎片的傷害威脅。

圖為殲-20艙蓋頂部的爆破索:




F-22為使拋蓋時間更短,在座艙蓋前緣安裝了小型的拋蓋火箭,系統反應時間控制在0.3秒以下。
殲-20
為了縮短拋蓋時間,增加飛行員逃生幾率,也配置有拋蓋彈射所需的小型拋蓋火箭。

殲-20得益於一體化加強框座艙設計,可同時配置穿蓋彈射和拋蓋彈射兩套逃生系統,可大幅提高飛行員緊急情況下的逃生幾率。為飛行員逃生多提供了一項有效選擇,避免危急時刻因一套彈射逃生系統失靈發生故障而導致飛行員犧牲的悲劇發生。而相較之下F-22因座艙加厚加重只配置了拋蓋彈射系統,導致了曾經發生過這樣的囧況:由於座艙蓋系統失靈,也無法進行拋蓋逃生,導致了飛行員被困在座艙長達五個小時之久,最後叫來了消防隊員,用電鋸的方式簡單粗暴地鋸開了座艙蓋。也幸虧是在戰機停靠機場的時候失靈,如果是在飛行故障彈射逃生時失靈,恐怕就不是飛行員被困,而是機毀人亡的慘劇了。



前車之覆、後車之鑑,美國新銳五代戰機F-35在座艙蓋設計上採取了與殲-20相同的一體化加強框結構,配置了穿蓋爆破彈射系統:

所以,殲-20的座艙蓋採用一體化加強框結構設計,是一項富有前瞻性、全面性的明智選擇。也由此決定了我國殲-20在座艙蓋設計方案從參考美國F-22到果斷創新、實現彎道超車的跨越式發展。


無語勝似有語


殲20的座艙蓋當然是一體成型的整體式座艙蓋,但是他增加了一個加強框,這一設計和美國的F35是一樣的,為什麼這麼設計?這要從F22一次倒黴的事故開始說起了。

殲20一開始也使用了和F22一致的完全透明的一體化座艙蓋。

F22的整體式艙蓋非常的前衛,他的主要戰術作用就是增加飛機的隱身性能,提高飛行員的視野,使飛行員在看側方目標的時候沒有遮擋,也就是這兩個作用了。前一個作用是因為座艙蓋一體成型,沒有留下縫隙,也沒有留下外部的連接設備,因此非常的流暢光滑,利於隱身,後一個作用的實現,相信開車的朋友都有理解,沒有框就能提升很大的視野。

F22飛行員被困了4個小時才被消防員用電鋸鋸開座艙蓋救出。

但是這麼設計有他的弊端,也是一開始沒有想到的。F22一開始用一體式艙蓋,大家高呼先進,但是這個艙蓋為了提高強度,做的非常厚,因為他自己就是自己強度的保證,沒有其他的加強措施,因此一個座艙蓋的重量就高達半噸左右,這對飛機而言顯然是太重了。這麼重的艙蓋,偏偏F22是採用的拋蓋彈射的方式進行飛行員彈射,這就埋下一個隱患。

別看有加強框,但是他依然是一體化艙蓋,加強框在艙蓋之內,F35也是這樣的設計(下圖)

那就是蓋子拋不掉,一旦拋蓋失敗了,飛行員就撞上了座艙蓋,脖子骨折不說,人也出不來。這個事故最終還是發生了,在一次事故中,F22的飛行員被困在座艙中出不去了,最後還是地勤人員用了電鋸鋸開座艙蓋,才把飛行員拉了出來。吸取了這一教訓,美國已經在後來的F35戰鬥機上改變了設計,這一設計和殲20是一樣的。

殲20艙蓋上的爆破索清晰可見。

什麼設計呢?就是一體化艙蓋不變,還是一體化的,外部也是平滑光亮的,不影響隱身,然後內部加上加強框,因為需要改變彈射方式,改為穿蓋式彈射,也就是把飛行員頭頂的座艙蓋用爆破索炸開,讓飛行員從缺口處彈射出去。這就要讓座艙蓋在飛行員頭部的後方部分厚度減少,這樣同樣帶來一個好處,那就是座艙蓋整體重量下降,不會影響飛機機動性,還有一個好處就是造價降低。

蘇57戰機的座艙蓋使用了滑蓋式打開方式,這一方式就顯得保守了。

也就是說,通過增加加強筋,減小了座艙蓋的厚度,增加了爆破索,改變了飛行員彈射出艙的方式,同時還提升了飛機的作戰性能。這麼好的思路,為啥不用呢?於是我們看見,殲20和F35等新五代機都採用了這一設計,F22是想改都來不及了。倒是俄羅斯的蘇57,那才叫根本不是一體化艙蓋,還是用的滑蓋出艙的方式,這才叫落後和保守呢。


海事先鋒


殲20放棄一體無框座艙蓋是權衡成本與收益後合理的選擇。

隨著殲20服役數量越來越多、曝光率越來越高,其細節也呈現的越來越詳細,而殲20座艙蓋設計也引起了廣大軍迷的關注。殲20目前採用的有框座艙蓋,也被某些吹毛求疵的軍迷認為其不如競爭對手F22。

其實在最早的驗證機階段,殲20也是採用了高大上的一體成型無框座艙蓋,與F22一樣。但是在原型機階段就改為了有框座艙蓋,並且在正式的生產型中保留了下來。這說明我國有生產一體成型無框座艙蓋的能力,只是因為種種原因沒有使用。

美國F16是世界上第一種使用一體成型無框座艙蓋的戰鬥機,作為一種重視格鬥性能的三代機,一體成型的氣泡座艙蓋為F16提供了360度無死角的視野。

F22繼續沿用一體成型座艙蓋,並且做了減阻修型處理,在保證視野的前提下,飛行阻力更小。

一體成型無框座艙蓋由於沒有隔框阻擋,能夠為飛行員提供360度無死角的視野,對於在近距格鬥中快速發現目標、地面目標識別以及起降階段觀察好處多多。一體成型無框座艙蓋也有一些與生俱來的缺點,比如:

1、生產難度大、成本高。一體成型座艙蓋需要滿足抗光學畸變、抗飛鳥撞擊、抗氣流衝擊等條件,尤其是抗光學畸變性能,需要在巨大的不規則玻璃體上滿足,需要很高的加工能力。

2、由於沒有加強框,一體成型座艙蓋為了獲得足夠的強度,不得不做的很厚,彈射時只能採用拋蓋彈射方式。與穿蓋彈射相比,拋蓋彈射需要耗費的時間更長,顯然不利於提高彈射成功率。

正在彈射的美國空軍雷鳥飛行表演隊的F16,在彈射時首先是座艙蓋一週的爆炸螺栓依次起爆拋掉座艙蓋,然後彈射座椅啟動。

而有加強框的座艙蓋可以做的相對薄一些,使用穿蓋彈射方式,在彈射時座艙蓋頂部的爆破索炸碎座艙蓋後彈射座椅火箭即可啟動,彈射速度更快。

而且,採用一體成型無框座艙蓋的最大好處就是在格鬥中的態勢感知能力更好,但是殲20突出隱身、態勢感知和超音速機動性能,追求超視距空戰能力,近距格鬥的權重降低,因此採用一體成型無框座艙蓋成本大於收益,這與殲20暫時不裝機炮如出一轍。


從此蕭郎是路人甲


座艙蓋內部裝的那個東西並不是加強框,觀察稍微仔細一點,你就發現座艙蓋在這個地方並沒有被“加強框”一分為二,座艙蓋在內外表面上仍然是連續的。這個像“加強框”一樣的東西,只是在座艙蓋內表面用人為粘貼的方法粘了一圈東西,有點像貼了一圈膠布。

我國殲20、美國F22和F35都是一體成型座艙蓋,製造技術相當高。俄羅斯蘇57的座艙蓋不是一體成型的,風擋區域和後半部分是分開的兩個獨立部分。前風擋固定在飛機上不動,後面的座艙蓋可以前後移動。

F22

F35SU57
殲20

殲20的座艙蓋有一圈“加強框”,F35的座艙蓋也有一圈“加強框“,但是F22卻沒有。以美國的技術,F22的座艙蓋都一體成形了,F35的沒有任何技術問題。也絕不可能是偷工減料,座艙蓋關乎飛行員的生命安全,沒有人敢在這上面做手腳。

科學的解釋:這是一種更先進的座艙蓋,更薄、透光率更好、強度更大、可以採用穿蓋彈射的方式應急離機。那一條類似於”加強框“的是座艙區域分隔帶,可以控制座艙蓋破裂區域,彈射時提供更安全的彈射通道。

殲20的座艙蓋厚度並不是均勻的,前方風擋區,座艙蓋更厚,座椅周邊座艙蓋較薄,所以可以採取區域爆破的方式炸掉座艙蓋,清理彈射通道。


風擋區座艙蓋很厚,如果也要炸開,需要更多的炸藥,爆炸時危及飛行員的生命安全,炸開風擋的炸藥量就把飛行員炸死了。所以殲20並沒有在風擋區佈置爆破索,佈置在前方的爆破索也緊貼分隔帶佈置。分割帶的存在會使座艙蓋爆破時斷面更整齊光滑,不會炸不透或炸開後座艙蓋有鋒利的毛邊。這樣做還是從飛行員的安全角度考慮的。

F22的座艙蓋很厚,微爆索炸不爛,所以F22採用的是拋蓋彈射的方式,座艙蓋前面有兩個拋蓋火箭,彈射時拋蓋火箭把座艙蓋向後拋掉。等到F35的時候,座艙蓋已經可以做得足夠薄,可以採用穿蓋彈射的方式了,所以F35採用的是向前打開的座艙蓋加爆破索。

F35的爆破索沿分隔帶佈置


殲20採用的是雙保險方式,既有拋蓋彈射也有穿蓋彈射。拋蓋彈射時萬一爆破索沒有工作,拋蓋火箭會把座艙蓋整體拋掉。

F35就不行,如果爆破索沒工作只能靠座椅把座艙蓋硬頂開,座椅上的飛行員就有危險了,很可能在座椅頂開座艙蓋的過程中,被劃得遍體鱗傷。殲20就沒有這個風險。

早期殲20並沒有佈置爆破索採用的是拋蓋方式,後期座艙蓋更先進,增加了穿蓋彈射系統


殲20的座艙蓋是一體成型的,那一圈分隔帶不是加強框,也不是工藝落後的標誌,相反,殲20的座艙蓋是世界上最先進的座艙蓋,既有F22的拋蓋系統,也有F35的座艙蓋爆破系統。

有些人太妄自菲薄了,總覺得不同之處就是落後之處,殊不知,殲20一出,世界震動,不知有多少國家正在研究和模仿。不要再跪地上膜拜美國、俄羅斯、和歐洲戰鬥機了,殲20比他們強!


一坑四彈


細節出精神,在經歷了黑絲帶的群情振奮以後,人們開始審視殲-20的細節,如2018年的開艙,讓人無不歎服於威龍有威,那是鋼鋼的,非常出色的。所謂以小見大,知微方能知著,那麼座艙蓋設計得如何?是不是一體成型呀,我們以圖說話,如圖,沒有絲毫疑問,致說水平如何,就不得不從座艙蓋的要求來說一說。要有透光性,又有遮光性;要有保溫性,又要有耐溫性;要有耐衝擊性,要有耐磨性,要輕質性,又要良好的加工性,要成本低廉,又要有耐用性,要有隱身性,等等吧,說起來容易做起來難,每項都需要很高的技術,在材料研製,在視野開闊,在安全設計等方面,必有大國工匠精神寓其中。人講,是座艙蓋,樹起了大氣磅礴的中國範兒,原來我們也可以這樣先進呀。總見有些人跪下即扶之不起,正像人講的,研製一個先進的座艙蓋容易,但要樹立部分人的自信心難度極高,啊,沒事沒事,殲-20的座艙蓋挺好的,地下太涼,還是起來吧。

★不比不知道。F-22飛行員曾被困艙內長達5個小時,最後沒辦法,用電鋸生拉生切,才將飛行員取了出來,要問為何這樣,技術複雜!那麼飛行200小時就要更換價值超過100萬美元的座艙蓋,有時所為何故?答道以利隱身。飛機複雜得沒有實用型,技術先進得沒有多少個飛行小時就要更換,話說到底是先進還是落後呀?要認真仔細扒一扒飛行員的座艙設計,還是蠻先進的,當時還是領先的,兩種材料做成一個夾心的三明治,外施隱身鍍膜,其注射成型工藝,一小時即得,足證美國做為科技強國,那還是有兩把刷子的。飛行員緊急出艙,使用導爆索的方式,採用拋蓋式技術,不謂不先進。F-35採用穿蓋式設計,有重量輕,穿蓋快的特點,成為主流設計,被殲-20借鑑參考。所謂不比不知道,要對比,才能看出美國技術的強大。

★一比嚇一跳。再看蘇-57的座艙,使用等離子化學沉積法制作,與美國材料沒有大的不同,皮實結實易維護,耐磨性好,成本低廉,雖說脆性大一點,韌性差一點,不過做得厚一點,就可搞定。所謂條條大道通羅馬,俄軍工那還是非常踏實的,別看現在國力下降,經濟能力不成,但要搞的好,不能說就搞不成。然而細審之下,還是有些粗焅的吧,沒有那麼多的錢,總在細節上能露出馬腳來,如圖,可以理解為不怎麼重視隱身,也可以說沒錢所致,外觀有一絲絲馬虎,好在作為實驗機,沒有什麼。功力還是不錯的,不能說差一點事就如何了。大多數時候很無奈,讓人有一看嚇一跳的感覺,怎麼能這樣,真正考驗技術的還是座艙蓋的研製,可以說功力絕對不同凡響。

★細節出精神。殲-20也使用了穿蓋式設計,後艙蓋就不能做得太厚,為利穿射,做了一根加強筋,主要為的提高安全性,但不影響飛行員的視野,國際上的評價,殲-20的視野正是最棒的。要問使用的什麼材料,我們保密,總之不差,在多項性能上達了標,這就可以了。我們所知道的,儘管使用材料不錯,充滿了黑科技,但價格絕對沒有F-22和F-35那樣高,(不需要兩年一換),成本低,不用更換,更不用電鋸生拉,這是要考驗技術的。殲-20本為高端機來打造,僅以座艙蓋而言,沒有美國五代機的缺點,而兼具了其優點,進步可謂不小,這些年進步快,殲-10即使用了水泡式座艙蓋,外銷型“梟龍”用和注射成型艙蓋,就得到了國際同行們的高度評價,所以到殲-20,座艙蓋採用注射成型工藝,並不奇怪。不積跬步無以致千里,我們經過多年積累,發展還是有成的,並且進步相當之大。


魂舞大漠


殲20的座艙蓋也是一體成型的,例如它開合的過程與F-22並無兩樣,殲20的座艙蓋也是不可分離的一個整體,與兩段式座艙蓋有著根本的區別,只是比F-22的座艙蓋多了一個加強框而已,但仍舊是一體化座艙蓋的一種。

對比F-22,殲20的座艙蓋更薄、更輕,為了彌補玻璃變薄後的強度損失,才多了一個加強框而已,但兩者的製造技術要求是一樣的。因此,殲20的座艙蓋同樣需要高超的加工工藝和材料技術,換句話說,美國生產F-22座艙蓋的技術,我們全都掌握了。通過以下對比可直觀地感受到兩者的相似性。

殲20座艙蓋開啟狀態,可見整個座艙蓋是不可分的一體化設計。F22戰鬥機的座艙蓋開啟狀態,可見和殲20的座艙蓋並無兩樣,就是少了一個加強框而已。
F-35B座艙蓋開啟狀態,與F-22和殲-20的整體樣式一致,只是開啟方向略有不同而已。F-35A座艙蓋開啟狀態,可清晰的看到它的加強框,這一點與殲20的設計一模一樣。以上展示的戰鬥機座艙蓋都是一體式設計,也是氣泡式座艙的一種,加工技術和材料性能也基本一致,差別只是多了一道加強框而已。

下圖蘇-57戰鬥機的座艙蓋,這才是經典的兩段式設計,很明顯和殲20不是一個流派。這種兩段式座艙蓋也是有很大優勢的,首先玻璃加工簡單、生產成本低廉且重量更輕,性價比更高。此外,氣泡型的一體化座艙蓋無法塗抹隱身吸波材料,隱身性能未必能和兩段式艙蓋相比。蘇-57到底還是一款追求高性價比的五代機,它的座艙蓋設計追求外形簡約、成本低廉,這都是氣泡型一體化座艙蓋滿足不了的。

蘇-57是純正的兩段式座艙蓋設計,也叫分離式座艙蓋

而殲20可不是一味省錢的戰鬥機,它在設計階段就摒棄了兩段式座艙蓋,之所以沒有選擇F-22那種不帶加強框的座艙蓋,是因為發動機的馬力不足,設計人員必須想盡一切辦法為機身減重,只好放棄笨重的無加強框式座艙蓋。

(殲20的早期驗證機也使用一體化座艙蓋設計,但之後被捨棄了)

殲20早起的幾架原型機使用的是俄製AL-31-99M2,加力推力僅有15噸不到,兩臺發動機只能提供約30噸的推力,明顯無法讓最大起飛重量39噸的殲20實現超音速巡航,換用國產渦扇-10B之後也很難有太大提升,因此在量產階段捨棄了一體式座艙蓋設計,而渦扇-15或許能徹底解決推力問題。

(殲20還沒有等到自己專用的發動機)

相比之下,F-22最大起飛重量約有38噸,但它的F-119發動機加力推力可達17.7噸,整體上超出殲20戰機5.4噸的推力。有了充足的動力F-22的設計師才敢無所謂的浪費噸位,使用更厚、更重的無加強框式一體化座艙蓋也就不奇怪了。(F-22的動力很充足)

當然,並不是每一款美式戰鬥機都有如此富裕的動力,F-35最大起飛重量31噸,但它唯一的一臺F-135發動機僅能提供18噸的最大推力,儘管洛克希德曾聲稱這款發動機的最大推力已經提升到20噸,但對比31噸的巨大體重還是顯得推力不足,因此F-35也使用兩段式座艙蓋,與殲-20的座艙蓋一模一樣。(F-35也深受動力不足的困擾)


兵器世界


首先糾正題主的說法,現在服役的殲20的座艙蓋看起來像是兩塊,其實殲20的座艙蓋一直都是一體成型的,看看現役殲20座艙蓋打開的圖片就知道了,而且現役殲20座艙蓋還是目前世界上最先進的座艙蓋系統。

大家都知道美國的F22採用的一體式座艙蓋,加上鍍金膜,看起來非常漂亮。一體式座艙蓋對於飛行員來說視野開闊,便於觀察周圍的空域,另外對於隱身性也有一定的幫助,事實上在殲20原型機第一批次比如編號為2001,和2002的原型機,座艙蓋沒有加強肋,的確採用了與F22相同的設計,但是在第二批次的原型機以201X編號的殲20座艙蓋採用了加強肋,也就是題主說的加強框,採用這樣的設計並不是我們整體式座艙蓋技術不過關造成的,恰恰相反,採用新的座艙蓋設計是在第一批次原型上不斷優化改進的結果。

為何殲20座艙蓋有加強肋,主要有一下幾點。

首先,殲20的加強肋是安裝在座艙蓋裡面,被非金屬材質的座艙蓋包裹,不會對隱身性造成影響,在視野上由於殲20和F35都有EODAS,自然不會造成多少影響,而EODAS是F22沒有的。另外安裝加強肋可以減輕了整個座艙蓋的重量,降低成本。採用了加強肋後,座艙蓋厚度相比原來會有所降低,成本和重量自然也降低了,由於有加強肋的存在,其抵禦外部衝擊能力並沒有降低。所以現在不光殲20採用這種設計,美國的F35也採用同樣的設計。

其次提升了飛行員的生存率。殲20飛行員在彈射時有兩種方式,第一種整體拋蓋彈射,同F22相同。第二種爆破索破蓋彈射,這種方式與F35相同。殲20綜合了F22和F35兩個彈射方式,更加保險,提升飛行員生存率。美國的F22曾經發生一次事故,戰機座艙蓋落地後無法打開,連拋射系統都失去作用,在被困了5個多小時後,最後不得不用電鋸鋸開,可見拋射這種方式也不是100%保險。

▲F22的一體式座艙蓋,採用拋蓋式彈射,注意看座艙蓋坐前面的白色拋蓋火箭助推器,現役的殲20有同樣的裝置

▲F22座艙蓋打開失靈,拋蓋系統失靈,可憐的飛行員被困幾個小時,看他那可憐的小眼神

▲不得已強力拆蓋,價值40萬美元的蓋子(不含邊框,架邊框100萬美元)就這麼廢了

而加裝爆破索的話,座艙蓋就不能太厚,太厚的話需要增加爆破索威力,這樣可能會傷到飛行員,畢竟頭頂上有炸藥看著都瘮得慌,要是威力再大點就更擔心了,現在殲20的座艙相比首批原型機薄了不少,爆炸索威力也更好控制,這也是為何F22一直未採用爆破索的原因。

▲F35和殲20座艙蓋的爆破索

綜上各種原因,殲20座艙蓋安裝了加強肋,既降低成本,有提升飛行員生存率,一舉多得,是目前最先進的座艙蓋系統,


軍備時刻


提問者想問的應該是中國的殲-20隱身戰機為什麼沒有采用無框整體座艙蓋。目前全球只有美軍的F-22A隱身戰機採用無框整體座艙蓋,F-16戰機的座艙蓋後部有加強框,所以屬於準無框。

無框整體座艙蓋的優點就是完全取消座艙蓋的隔框,整個座艙蓋沒有任何結構會影響戰機的隱身性能和飛行員視野,可以為飛行員提供最大範圍的無障礙視野,提升飛行員對空中環境的感知能力。

當初殲-20隱身戰機的首批兩架驗證機也是採用無框整體座艙蓋,外界對此給予很高的評價。但是,殲-20隱身戰機後來出現的原型機和量產型,都在座艙蓋的前部加裝一個加強框,引起外界的熱議,有說法認為這是因為中國無框整體座艙蓋技術不過關,質量不達標,所以不得不在後來生產中進行改進補強。

但這種說法其實是不成立的,要知道,美軍最新的F-35隱身戰機也取消無框整體座艙蓋,同樣在無框整體座艙蓋的前部加裝有一個加強框。這自然說明無框整體座艙蓋並不是最佳設計。F-22A隱身戰機的無框整體座艙蓋擁有視野好,技術水平高等優點。

但它也有缺點,那就是取消無框結構後,為滿足戰鬥機座艙蓋對強度的極高要求,它的設計厚度達到20毫米,整個無框整體座艙蓋變得非常笨重。而且因為過於厚重,所以F-22A隱身戰機不能採用穿蓋彈射技術,而是採用拋蓋彈射技術,後者在緊急彈射時要比穿蓋彈射耗費更多的時間。

而F-35隱身戰機在無框整體座艙蓋內增加一個加強框,加強框前部座艙蓋的設計厚度較大,可以保證座艙蓋的強度和防撞能力。加強框後部座艙蓋的厚度更薄,方便進行穿蓋彈射。

由於這個加強框是位於艙蓋內部的,沒有破壞無框整體座艙蓋的光滑玻璃表面,並沒有給戰機的隱身性能帶來太大影響,對飛行員視野的影響也微不足道。

這種改進設計減輕了無框整體座艙蓋的重量,方便進行穿蓋彈射,同時使得無框整體座艙蓋的設計製造難度、造價也有降低,可以說是一舉多得。殲-20隱身戰機基於同樣的考慮,才改進無框整體座艙蓋設計,那還有什麼理由懷疑它的技術水平呢!


科羅廖夫


首先,要糾正一下,殲-20的座艙蓋只是在中間加了一條加強筋,在外面看起來好像是兩半的,然而實際上殲-20的座艙蓋還是一體成型的。對比殲-20的早期型號可以發現,早期的殲-20座艙蓋上是沒有加強筋的,類似於F-22的那種水泡式的座艙蓋,顯得十分的科幻與帥氣。可是為什麼現在的殲-20要把座艙蓋換成現在這樣的呢?是技術不成熟而做出的妥協嗎?

答案當然是否定的,我們細心觀察一下F-35的座艙蓋就會發現,F-35也沒有沿用F-22的那種水泡式座艙蓋。而是與我國的殲-20如出一轍,採用的也是帶加強筋的座艙蓋。實際上兩種形式的座艙蓋無所謂哪個更先進,各有優缺點。

水泡式座艙蓋除了更好看之外,就是沒有任何遮擋物,不會影響飛行員視線。這可以大大提高飛行員的戰場感知能力,有助於飛行員在戰鬥中更快更準確的做出反應。不過由於現代戰機的飛行速度很高,因此座艙蓋就要在飛行中承受很大的力,而單單隻用透明材質整體成型的水泡式座艙蓋為了滿足強度要求,就要做的很厚。

這就帶來了兩個問題,一方面,厚厚的座艙蓋會增加戰機的空重。我們知道戰機的設計理念是為減輕每一克而奮鬥。任何增加飛機空機重量的設計都會降低飛機的飛行性能,因此加厚飛機座艙蓋的做法就很不討人喜歡。另一方面,由於座艙蓋被加厚,這使得飛行員在緊急時刻跳傘逃生變得十分麻煩。因為座艙蓋太厚,不好直接炸開,因此就不得不選擇先炸開座艙蓋與機體的鏈接機構,把座艙蓋拋掉,然後彈射座椅再啟動,帶著飛行員逃生。為了避免飛行員一頭撞到剛拋開的座艙蓋上,彈射座椅都是不能啟動的太早,要等座艙蓋完全拋開才行。雖說等待的這段時間也很短,可是在飛機出事 的時候,情況肯定無比緊急,即使很短的時間也完全有可能影響到飛行員逃生的成功率。

因此,類似於F-22的那種水泡式的座艙蓋式好看但並不太好使的,那麼怎麼辦呢?於是設計師們就想出了類似於殲-20的這種帶加強筋的座艙蓋。這種座艙蓋仍然採用一體成型技術,雖然加強筋在一定程度上會對飛行員的視線造成影響。但是相比於傳統的那種兩半式的座艙蓋來說,這種影響已經非常的小了。而且由於中間有加強筋,大大改善了座艙蓋的受力情況,這樣座艙蓋就可以做的很輕薄。從而減輕飛機的空重,提高飛機的飛行性能。另外,我們可以看到這種使用了加強筋的殲-20座艙蓋上都有彎彎曲曲的花紋一樣的東西,那就是導爆索,說明座艙蓋做輕薄以後,現在的殲-20已經不再採用拋蓋彈射逃生的方式了,而是採用穿蓋彈射逃生的方式。在緊急時刻,導爆索把座艙蓋的頂部炸成碎片,於此同時,彈射座椅啟動,帶著飛行員彈射逃生,不需要任何等待的時間。


雲端風火


其實,殲20的座艙蓋是另一種“一體成型”設計,是一種新的“高科技”。

從第一架驗證機開始,殲20一直就是如假包換的一體成型整體式設計;雖然其具體形態在研製過程中發生了一些變化,但是一體成型這一點卻始終都是毋庸置疑的。之所以有的網友會產生誤/解,主要是因為殲20在飛行員彈射逃生系統方面的改進給人造成了視覺上的錯誤偏差。

F22的土豪金無框整體式座艙蓋

目前在全世界已知的五代機當中,採用一體成型整體式座艙蓋的機型有F22、F35、殲20、鶻鷹2.0;另外蘇57採用的是滑蓋分體式座艙蓋,鶻鷹1.0採用的是翻蓋分體式座艙蓋。在整體式座艙蓋當中,又分為兩種類型,一是以F22為代表的無框架氣泡狀整體式座艙蓋。這類座艙蓋由於沒有金屬框架的遮擋,飛行員的視野非常良好,而且外觀效果科幻感十足。

殲20打破了“中國20年也造不出整體式座艙蓋”的預言

殲20在驗證機階段採用的就是類似F22的整體式座艙蓋,當然這種座艙蓋的加工難度也是顯而易見的。其由合成聚碳酸酯材料製成,具有很高的強度,同時還要兼顧保溫、透光、抗衝擊等特性,更重要的是大幅降低了雷達反射信號,被視為五代機不可或缺的關鍵技術。網上曾經有人信誓旦旦地宣稱“中國再過20年也造不出F22的整體式座艙蓋”,誰知還不到一年就遭到各種花式“揉臉”,實在是讓人歎為觀止。

F35帶內框的整體座艙蓋更加輕便實用

不過這種座艙蓋也存在很大的缺陷,那就是太厚太重了,飛行員跳傘逃生的時候只能先炸掉座艙蓋四周的連接結構,然後將座艙蓋整個兒拋掉,最後飛行員才能彈射出來,花費的時間又長,安全係數也大大降低了。因此美國在研製第二款五代機F35的時候,果斷放棄了這項看起來高大上的技術,改為帶有內框架支撐的整體式座艙蓋(從外面看上去跟傳統的分體式座艙蓋很像)。

殲20有樣學樣果斷效仿之

這樣一來,雖然戰鬥機的顏值的確受到了一定的影響,但是諸多的好處卻是更加地實惠。首先座艙蓋的厚度可以根據實際需求進行調整,比如前風擋位置最厚,又有內框架加強,既保證了飛行安全,又不影響隱身效果;而座艙頂蓋就比較薄,並安裝了導爆索,彈射跳傘的時候直接炸開艙蓋,飛行員迅速穿蓋而出逃之夭夭。其次減輕了戰鬥機的死重,降低了製造難度和製造成本。

飛行員可以從頭頂導爆索的位置穿蓋跳傘

如此一舉兩得的好辦法,我們不充分發揮“後發優勢”好好學習借鑑一番,實在是對不起鷹醬這塊讓我們摸著過河的好石頭。於是尚處於試飛階段的殲20,經過一番認真地對比權衡,很快就做出了果斷地調整,從2011號原型機開始,殲20也改用了這種輕薄實用的新型整體式座艙蓋,用最短的時間完成了美國從F22到F35的設計思路跨越。大家別看座艙蓋雖小,技術含量卻一點兒不低,因此五代機整體座艙蓋技術至今只有中美兩國才能掌握。


分享到:


相關文章: