中國下一代航母艦載機會是FC31嗎？
J20上艦其實是一種必然
FC31不可能成為我國下一代艦載戰(zhàn)斗機，近日網(wǎng)絡上有傳聞，海軍已經(jīng)決定選擇J20作為艦載機，F(xiàn)C31已在艦載機選型中落選。傳聞的真實性無從考證，但是不妨礙我們來研究一下我國艦載戰(zhàn)斗機的發(fā)展現(xiàn)狀。雖說是傳聞，但FC31落選J20上艦有其必然性。
首選從需求來說，我國下一代艦載戰(zhàn)斗機必然是具備4S能力的第五代戰(zhàn)斗機，這一點是非常明確的。前海軍司令吳勝利也曾講過，下一代艦載機必須是具備4S的重型四代機。海軍為何會有這樣的要求，其實也很容易理解。我國航空母艦一出家門，遇到的五代機不光有F35，還有部署在第一島鏈上的F22。所以我們的下一代艦載戰(zhàn)斗機對標的就是F22而不是F35，而且4個S一個都不能少。從時間上來看，現(xiàn)在已經(jīng)逼近沈飛所總設計師孫聰所說2020年的時間節(jié)點，這個節(jié)點就是我國艦載戰(zhàn)斗機出現(xiàn)的節(jié)點，這是一個非常重大的時間節(jié)點，不會輕易推翻。全新研制第五代機艦載戰(zhàn)斗機需要的時間比較久，可能性不大，最大的可能是在J20和FC31這兩種戰(zhàn)斗機中選一個，然后改型上艦。
那么J20和FC31兩型戰(zhàn)斗機哪一個更適合上艦呢？很顯然J20會占據(jù)很大優(yōu)勢，因為J20發(fā)展比較早，現(xiàn)在早已服役，技術相對比較成熟，而且4個S一個都不少。而且作為空軍的天字一號工程，獲得的資源和支持是比較充足的。而FC31作為中航自籌資金的項目獲得的資源相對有限。
J20其實尺寸并不大
有人說J20尺寸比較大，上艦比較占地方，影響載機數(shù)量，這個觀點實際上是錯誤的。J20機長20.3米，翼展12.88米，其實尺寸并不大，比J15的尺寸還要小一圈。
J20和FC31在遼寧艦甲板上最大起飛和最大回收狀態(tài)下的載機分布
有觀點認為FC31上艦會有數(shù)量優(yōu)勢，這個其實是不存在。因為有人算過，以遼寧號航母的甲板面積為準，F(xiàn)C31也就比J20多載一架。就算航母排水量擴大一倍，也不過就是多裝載2架，數(shù)量上并無優(yōu)勢。
FC31被發(fā)動機拖了后腿
相反，F(xiàn)C31體型小帶來的弱勢倒是非常明顯。首先中型機的體型限制了FC31發(fā)動機的選擇范圍，只能選擇WS13及其改型WS13E來做動力。而這兩型發(fā)動機性能都比較落后，推重比在8左右，離五代機普遍要求的10個推重比相差深遠。而且采用的是比較落后的常規(guī)氣動布局，用8個推重比左右的發(fā)動機是無法超巡的。這和J20情況完全不同，雖然J20目前用的矢量版WS10B推重比也不高，只有8.8左右。但J20采用的是鴨式氣動布局，氣動阻力上的優(yōu)勢很大，仍然可以實現(xiàn)超音速巡航。（WS15三步曲）
為什么這么說呢？首先，J20和FC31兩者在氣動設計上有本質差別，兩架飛機的氣動布局完全不同，F(xiàn)C31和F22一樣都是常規(guī)氣動布局，J20是鴨式氣動布局。常規(guī)氣動布局中重心在前，機翼產生的升力在中間，平尾產生的升力在后。整架飛機要想保持平衡，平尾產生的升力一定是負的，為了產生負升力必然就會產生配平阻力。而對鴨式氣動布局來說完全沒有這個問題，鴨翼產生的升力是正的，重心在中間，機翼產生的升力也是正的，三者達成平衡，不存在配平阻力問題。
J20借助鴨翼和機身邊條實現(xiàn)了非常高的升力系數(shù)和非常低的阻力系數(shù)
對J20來說，鴨式氣動布局還可以起到減小機翼載荷的作用，能夠進一步減小機翼面積，以進一步減小阻力。因為J20有兩個渦流發(fā)生器，一個是鴨翼，另一個是鴨翼和機翼之間的機身邊條，這兩者結合能夠產生更強大的渦流，因為鴨翼的展向尺寸比FC31的進氣道側邊嵴尺寸要大得多，導致鴨翼渦尺寸更大，連機身邊條產生的渦流都比FC31進氣道側邊嵴產生的渦流強大。而且鴨翼下方的氣流壓力大，在鴨翼渦流經(jīng)機翼和機身上方時能不斷向渦流補充能量，使渦流的強度遠遠超過FC31。在這方面FC31和F22情況類似。J20的小展弦比機翼翼根部分更長，可以更充分的利用渦流的力量。最重要的是機身也能夠獲得比FC31和F22更大的升力，相對而言J20的單位面積機翼載荷就會更小。這也是鴨式氣動布局的升力系數(shù)要高于常規(guī)氣動布局的另一個重要原因。這樣就可以適當減少機翼面積以減少阻力，以平衡發(fā)動機性能的不足。實際上F22的機翼面積為78平方米，J20為68平方米。J20的機翼面積更小一些，所以在氣動阻力上，采用鴨式氣動布局的J20是有很大優(yōu)勢的。在阻力系數(shù)上J20可能占據(jù)百分之十幾的優(yōu)勢。
而能不能超巡，一方面看氣動設計，另一方面還要看發(fā)動機。J20目前裝備的矢量版WS10B推重比只有8.8左右，但因為采用了高推核心機，中間狀態(tài)推力仍然可以達到10噸左右。關于WS10B的推力，2018年4月份，深圳衛(wèi)視在介紹J10C服役的新聞中曾公開過WS10B的性能，稱中間狀態(tài)推力超過90千牛，加力推力為144千牛。中間狀態(tài)推力超過90千牛，但是到底超多少呢？根據(jù)通常戰(zhàn)斗機中間狀態(tài)推力和加力推力之間的關系，WS10B的中間狀態(tài)推力在98千牛左右，也就是10噸左右的推力。這樣的中間狀態(tài)推力在加上J20優(yōu)秀的阻力系數(shù)，J20完全可以實現(xiàn)超音速巡航。而且WS15發(fā)動機目前也正在試飛，兩三年之后也會定型進入大批量生產，換裝WS15后，J20的技術優(yōu)勢會更加明顯。
對于FC31來說，氣動設計上沒有什么優(yōu)勢，跟F35差不多，雖然有所優(yōu)化，但優(yōu)勢不大，再加上現(xiàn)裝配發(fā)動機推力只有8左右，所以是無法實現(xiàn)超音速巡航的。FC31要想實現(xiàn)超音速巡航就必須等WS19發(fā)動機，WS19發(fā)動機加力推力在11噸左右，推重比可以達到10。但是WS19發(fā)動機的進度很慢，剛開始試飛，2020的節(jié)點是趕不上了，再加上還要修改FC31的進氣道來匹配WS19，這樣超巡至少要三到四年之后了。就目前的國際形勢和臺海狀況來說，海軍已經(jīng)等不及了。能超巡還是不能超巡，這就是到底誰能上艦的關鍵。
J20上艦的另一個優(yōu)勢是空中機動性能，對戰(zhàn)斗機來說瞬間盤旋角度是評價戰(zhàn)斗機機動性的一個重要指標，這方面鴨式氣動布局仍然占有很大優(yōu)勢。以J20和F22為例，戰(zhàn)斗機在快速轉彎時都會將機身側傾，這就是在利用整機升力在水平方向上產生的分量來提供更強大的向心力，幫助戰(zhàn)斗機獲得更小的轉彎半徑。既然J20的升力系數(shù)更高，產生的升力更大，那么就更容易獲得小的轉彎半徑。我們知道飛機轉彎時還要借助于垂尾來產生操縱力矩，雖然J20的垂尾相對于整機的氣動中心點要比F22的距離要短，也就是操縱力臂要小，但是仍然也通過盡量后置垂尾，加大垂尾后掠角度等措施進行了一定的補償，更重要的是J20采用了全動式垂尾，整個垂尾的面積比F22的方向舵面積大了一倍以上。所以最終，J20的垂尾能夠產生的操縱力矩要比F22大不少。然而事情還不僅如此，J20還有自己的獨門絕技，那就是鴨翼差動，鴨翼差動技術是從J10身上繼承過來的，如今已經(jīng)運用的爐火純青了。通過鴨翼的差動也能夠產生水平方向上的操縱力矩，這個力矩也是比較大的。因為鴨翼到整機氣動中心點的距離很遠，所以操縱力臂就很長，導致操縱力矩也非常可觀，而常規(guī)氣動布局是完全沒有這個能力的。
F22的矢量推力是兩維的
矢量噴管是另一項提高空中機動性的關鍵技術，F(xiàn)22采用了兩維矢量噴管，可以獲得強大的過失速機動能力，F(xiàn)C31連10個推重比的發(fā)動機都沒搞定，就別提矢量噴管了。
J20的軸對稱矢量推力是三維的
而J20則裝備了更先進的軸對稱矢量噴管，將矢量推力的空間從F22的兩維提升到了三維空間，可以獲得更加強大更加靈活的空中機動能力。
J20的格斗彈倉采用了一個簡單而又巧妙的設計實現(xiàn)了發(fā)射前鎖定還不用破壞氣動外形
對于重型五代機來說格斗彈倉是比不可少的，沒有格斗彈倉近距空戰(zhàn)能力就要打一個大大的折扣。J20和F22都有格斗彈倉，但性能上卻有很大差別，J20的格斗彈倉可以在進入近距離空戰(zhàn)前提前打開，將格斗彈掛架外置，然后關上艙門，這樣格斗彈可以實現(xiàn)發(fā)射前鎖定目標，還不會破壞J20的氣動外形和隱形能力。
F22的格斗彈倉在發(fā)射前要一直敞開著
而F22的辦法就要笨很多，要想發(fā)射格斗彈，就必須一直開著格斗彈倉，直到把格斗彈打出去，這樣既會破壞氣動外形增加阻力影響飛行穩(wěn)定性，又會影響隱形能力。J20用一個可以旋轉的掛架就輕松解決了問題。而對于FC31來說，因為機體尺寸的限制沒法安置格斗彈倉，如果要用格斗彈就只能外掛，但外掛會影響隱形能力。可以說FC31在近距格斗能力上和J20是有很大差距的。
對J20來說唯一不利的地方在于機翼的設計，J20采用的小展弦比機翼超音速機動性非常好，但低速性能不好。這對著艦有一定影響，但這不是無法克服的缺點。其實只要簡單調整機翼的后掠角度就能很好改善低速氣動性能，或許成飛所還有更好的辦法。
綜上所述，F(xiàn)C31在超音速巡航能力和空中機動性能以及近距離空戰(zhàn)能力上跟J20之間都有很大差距，這是FC31無法上艦的根本原因。造成這種局面是與FC31的定位分不開的，F(xiàn)C31是沈飛所競爭重型五代機失敗后研制的，一開始就定位在低檔五代機的位置上。和J20及F22這樣的重型五代機之間從頂層設計上就有差距，定位上就已經(jīng)輸了，還不要說具體的技術實現(xiàn)上的差距，這就導致了FC31必然無法上艦和J20展開競爭，這件事其實在競爭五代機失敗的時候就已經(jīng)命中注定了。
