我国最先进的战斗机歼20从我国最北方飞到最南方,需要多少时间呢?
这个问题看起来挺有意思的,但其实背后反映的是两个重要的性能指标:速度和航程。
(歼20是我国现役最先进的战斗机)
从地图上来看,从我国最北端黑龙江省飞到最南端的南海曾母暗沙,这一段飞行距离大约有公里。
那么,歼20飞完这一段路程需要多长时间呢?
1
最大速度和巡航速度
有的读者朋友可能会说了,只要知道歼20的最大速度,把路程除以最大速度不就可以得出结果了?
歼20的最大速度并没有准确的数据,根据各种报道的说法综合来看,歼20的最大速度大约是2到2.5倍音速,也就是每小时公里到公里。
那么按上面那个方法计算的话,歼20从我国最北边飞到最南边大约需要1小时50分钟到2小时15分钟。
(歼20最大速度超过2倍音速)
这个时间是不是短得不可思议?很可惜的是,这样的计算方法是不现实的,因为最大速度并不等于巡航速度。
最大速度如同字面意思,就是战斗机最大能够达到的速度。而巡航速度的意思是战斗机能够维持较长时间飞行的速度。
也就是说,最大速度虽然很快,但是这是一个无法长时间保持的速度,而巡航速度才是战斗机能够长时间飞行的速度。
所以我们要用最大巡航速度和路程去计算,才能够得出歼20从我国最北边飞行到最南边需要的时间。
歼20作为一款第五代战斗机,超音速巡航能力是一项重要的性能指标。一般来说,超音速巡航指的是在1.5倍音速下持续飞行30分钟。
(超巡能力是一项重要的性能)
要达到这么长的超音速巡航,意味着歼20需要在发动机不开加力的情况下飞到超音速。
绝大部分战斗机发动机都有一个加力燃烧室,这个燃烧室布置在发动机的尾部,其作用是往发动机喷出的气流中喷注燃油。
这使得已经燃烧过一次的气体进行二次燃烧,从而加大发动机的推力。
比如我们熟悉的俄制AL-31F发动机,它在不开加力的情况下推力只有8吨多,而开启加力燃烧室以后推力可以达到12.5吨。
不过这种增加推力的方法耗油率也相当惊人,因为发动机喷出的气体已经燃烧过一次,氧气含量大为下降,所以在加力燃烧室中进行的是不充分燃烧。
一般来说,开启加力燃烧室以后,战斗机发动机的耗油率会提高三倍到四倍,所以战斗机加力飞行时间一般只有几分钟。
(发动机开启加力的歼20)
而战斗机的最大速度都是在加力状态下才能够达到的,这也就是为什么我们前面说战斗机的最大速度没办法长时间保持,因为消耗的燃油太多了。
歼20有没有超音速巡航能力呢?早期批次的歼20使用俄制AL-31F发动机,这种发动机不开加力下的推力并不高。
歼20气动设计非常优秀,但是由于AL-31F发动机推力不足,早期批次的歼20很有可能是没办法达到超音速巡航的性能指标。
不过最新几个批次的歼20使用了国产WS-10C发动机,这是在WS-10B发动机的基础上为歼20量身定制的三代改发动机。
相比起军推(不开加力状态的推力)仍然是8吨多,最大推力13吨的WS-10B发动机,WS-10C发动机用降低使用寿命的代价达到了一个非常高的推力指标。
(新闻报道中换装WS-10C的歼20战斗机)
WS-10C发动机军推超过9吨,最大推力14.5吨,这个推力有多高?早期WS-15发动机的最大推力指标也不过是15吨。
所以使用了WS-10C发动机,也就是新闻报道中换装国产“太行”发动机的新批次歼20,是完全能够做到超音速巡航的。
假设歼20可以以1.5倍音速进行巡航,速度是每小时公里,飞完公里的路程需要大约3个小时。
这就是歼20从我国最北边飞到最南边需要的时间了吗?还不是,我们还需要考虑另外一个性能指标,那就是歼20的航程。
2
独步天下——歼20战斗机的航程
公里是一个非常远的航程,大部分战斗机就算带上副油箱也飞不到这个距离。
准确地说,目前航程超过公里的现役战斗机只有歼20一款,而且同样需要歼20携带副油箱。
我们可以看看其他几款大航程战斗机的数据,苏27“侧卫”系列战斗机中航程最远的就是苏35,其航程为公里,而且没有挂载副油箱的能力。
(“侧卫”系列战斗机历来以大航程闻名)
美国F15E战斗机和F18E/F战斗机在挂载副油箱的情况下也只有公里左右的航程,这是因为副油箱会带来额外的阻力,对航程造成不小影响。
美国战斗机中航程最远的是F35C战斗机,它在不挂载副油箱的情况下就能拥有-公里的航程。
而歼20在研制之初就提出了非常高的航程指标要求。根据一些资料显示,歼20设计指标中有一条是“内油作战半径覆盖周围国家首都”。
资料中还说明了这条指标要求的作战半径具体有多少:公里。
(该图来源于歼20论证时期)
根据作战半径约等于最大航程的三分之一,可以得知歼20在内油状态,也就是不挂副油箱的情况下最大航程有足足公里。
就算保守估计,歼20的最大航程也起码有公里。
而歼20还可以挂载4个大型副油箱,每一个副油箱都可以携带升或者说2吨左右的燃油,考虑副油箱带来的阻力问题,歼20在挂载4个大型副油箱后起码有公里的航程。
这个航程完全足够歼20从我国最北边飞到最南边。
当然,由于副油箱带来的阻力问题,在挂载副油箱的时候歼20是没办法进行超音速巡航的。
(歼20挂载4个大型副油箱)
这是战斗机普遍性的问题,F22也没办法在挂载副油箱的时候进行超音速巡航。
假设歼20从我国最北边出发,先以0.9倍音速的高亚音速飞行公里,然后抛弃副油箱,转入30分钟的1.5倍音速超音速巡航,最后剩余的路程再用高亚音速飞行。
那么歼20这一段公里的路程需要的时间就是4小时40分钟,这个时间相对来说比较接近现实的情况。
虽然歼20有超音速巡航的能力,但是超音速巡航对于发动机来说也是一个不小的负荷,按照设计指标保持30分钟超音速飞行时间已经是不错的表现了。
至于剩下的路程,那就只能在高亚音速下进行飞行,毕竟在现实中是要考虑发动机能不能正常工作的。
(大部分路程中歼20还是以高亚音速进行飞行)
这时候我们就可以回答一开始的问题了:歼20从我国最北边飞到最南边需要多长时间?
综合各种实际情况来看,需要4小时40分钟的时间,歼20就可以从我国最北边飞到最南边。
那么世界上其他五代机飞这段距离需要的时间和歼20相比如何?其他的战斗机有没有比歼20更快的?
如果说最大飞行速度的话,那比歼20快的战斗机不少,但是如果是在公里这种超长距离飞行的话,那没有一个战斗机能够比歼20快。
这其中的原因只有一个:歼20的航程比其他战斗机远。
3速度和航程实战意义不可小觑
假设一下,如果是苏35来飞这段公里的路程,以它公里的航程会发生什么事情?
很显然,没有超音速巡航能力的苏35在飞行公里以后,要么退出高亚音速降低速度进行空中加油,要么找个机场落地加油再起飞。
其他航程不够飞完公里全程的战斗机都得要这么做,包括其他几款五代机。
(受限于原始设计,F22的航程比较短)
F22战斗机作为航程最短的五代机,其内油航程只有公里,加挂两个副油箱之后也只有公里的航程。
也就是说F22在不挂载副油箱的情况下要进行两次加油,在加挂副油箱以后也起码要进行一次加油。
我们假设空中加油过程中要减速到0.7倍音速,空中加油时间需要15分钟。
那么F22整个飞行过程就是公里的亚音速飞行后,抛弃副油箱进行30分钟超音速巡航,然后高亚音速飞行完剩下的路程,其中包括两段空中加油的飞行时间。
(正在进行空中加油的F22)
之所以这里又要进行两次空中加油,是因为F22要进入超音速巡航就要抛弃副油箱,这使得F22在空中加油以后只有公里航程。
+=,还差公里的路程,所以还需要再进行一次空中加油。
综合这些进行计算,F22飞完公里需要的时间是4小时45分钟,比歼20多出来的这5分钟就是因为空中加油导致的。
其实这个计算比较理想化,因为空中加油不是一件简单的事情,对整个飞行时间的延误远不止5分钟,不过这里就不考虑这么多了。
F35内油航程有多公里,只需要一次空中加油就可以飞完公里全程。
(F35没有超音速巡航能力)
不过F35没有超音速巡航的能力,所以只能全程以高亚音速进行飞行,综合计算来说,F35飞完全程需要的时间大约是4小时51分钟。
有读者朋友这时候可能就会有疑问:这三个数字相差好像不是很大,没看出歼20和F22的超音速巡航,以及歼20的大航程有什么优势?
这里就要注意两个问题,第一个是超音速巡航的持续时间只有30分钟,这放在一段长达公里的超长路程中当然会显得优势不大。
如果只看这30分钟的飞行,歼20和F22都飞出了多公里,而F35只能飞出公里,相差接近一倍。
在五代机的作战中,奔赴战场和撤离战场的时候一般不会使用超音速巡航,而在战场进行大范围机动的时候,超音速巡航才真正体现出威力。
(机动占位对于超视距空战极为重要)
在战斗机空战中,占据有利攻击位置是一个非常重要的任务,即使是在超视距空战中,有利的攻击位置也能给空空导弹更充足的能量,扩大己方的优势。
所以有超音速巡航能力的歼20在面对F35的时候,抢占有利位置的速度更快,因为这种机动的范围动不动就是几十上百公里,恰好是超音速巡航最有利的范围。
这就是超音速巡航的优势。
至于航程有什么优势,看F22需要两次空中加油才能飞完公里就知道了。
空中加油是一件复杂的事情,一两架战斗机还好说,如果是一大群战斗机需要空中加油的话,那指挥协调是一件异常复杂的事情。
(空中加油需要复杂的协调和指挥)
而且F22即使在空中加油下作战,由于其公里的作战半径,加油机离前线战场也只有七八百公里的距离。
对于作战半径高达公里(事实上,这个作战半径可能只是对地挂载下的作战半径,在更轻的对空挂载下作战半径很可能有公里)的歼20来说,这个距离可不算远。
配合是有射程公里的PL15空空导弹,歼20甚至可以直接冲进敌阵打掉加油机,然后再以超音速巡航飞回来。
所以,在实战中,歼20的速度和航程将会发挥巨大的作用,而不单单只是能够从我国最北边飞到最南边而已。