歼20隐身设计总师已退休，没评上院士：他才是中国隐身战机之父

在611涉及到歼20的公开论文和专著中，有两个人的著作是不可绕过的。一篇是歼10总师宋文骢老先生的论文，指明了歼20的核心气动外形设计思路；一本是桑建华副总设计师的专著，指明了歼20的隐身设计思路。

把这两篇公开的论文和专著联系起来仔细阅读，611在歼10时代之后，对于下一代战机的研究是如何发展的，其技术脉络便已经展示的非常清晰了。

宋文骢老先生在2001年公开发表了论文《一种小展弦比高升力飞机的气动布局研究》，其中提出了歼20后来的核心设计原则——采用升力体布局，用边条翼强化鸭式布局，采用较小面积的全动垂尾。

但值得注意的是，这篇论文反应的是611在90年代中期或更早的研究结果；它的结论和举例，和后来的歼20设计仍然有相当大的差距。歼20基本设计方向也是后来在宋的手上完成的，但其设计依据已经远超《小展弦比》一文所论述的内容了；只是此后的研究尚未有类似的公开论文发布，何时公开只能留待未来了。

《小展弦比》论文的时间背景非常重要，这直接决定了它展示的方案设计中的两个核心元素：Caret进气道，腹部进气布局。

一：当时为什么选加莱特进气道？最后歼20为什么又不用它？

90年代中期，F22的Caret（加莱特、卡尔特均为音译）进气道，依然是全世界最先进的设计，只有它能出色的兼顾隐身和高进气效率的要求。因此国内的下一代战斗机预研方案，在当时采用加莱特进气道也是必然的结果。

图：F22进气道

DSI进气道于1996年在F16改装的验证机上实现首飞，随后在美国的成熟非常快，而611的跟踪研究也极快。F35的原型机，X35在03年首飞；而611的枭龙04号机，在06年也实现了首飞。

图：歼10A/S与歼20进气道

DSI进气道的出现要比加莱特晚很多，它取消了附面层隔道，因此结构上比加莱特更轻；而且由于结构上少了一个凹陷的深腔体结构，因此在反射雷达信号的强度上也可以做到更低。

611内部对下一代战机进气道的选定，具体是何时从加莱特转向DSI的，目前还缺乏公开资料判断，较为可能的推断是90年代末期。

图：因为不同单位对DSI进气道的掌握程度不一，国内部分学术观点称“DSI不利于高速性能”，后随FC-31项目出现而销声匿迹

二：当时的新机方案为什么要采用腹部进气布局？

必须要强调的是，歼10直到1998年才首飞；在90年代中期，611的设计经验和能力依然有极大的局限性，腹部进气是他们唯一进行了大量深入研究和展开过详细设计的布局。此外采用腹部进气，可以避免进气道的上唇口也成为涡流发生器的一部分，大大简化气动和飞控的设计难度。

在《小展弦比》一文披露的研究进度中，带有尖锐棱边的机头所形成的涡流，已经对611形成了明显的困扰：或者机头涡产生的额外升力，会导致战机难以控制、甚至失控；或者涡流与涡流的干扰，不仅没有形成强化性的耦合关系，反而彼此内耗导致性能降低了。

图：三代常规战机靠边条拉出涡流增加机翼升力，强化机动性。F22把三代机的独立边条，分三段融入前机身的侧面棱边、进气道前沿、进气道侧面小边条；以大幅度提升飞控设计难度为代价，实现隐身的同时，大大减小了重量、阻力，还极大的强化了机动性。

图：F-22的涡流增升效果极为强悍，没有任何一种三代机能与之相提并论

这些问题，也正是多涡流发生器组合设计中的核心难点；如果再进一步复杂化，形成类似F22的三段转折、甚至更复杂的构型，在当时就完全超出611的能力范围了。

图：FC-1换装尖拱大边条不只是为自己提升性能，也是为歼20探路。在2006年之后，历经两个三代机研发的611，在技术能力上相比十年前是脱胎换骨的提升。

图：三代鸭式布局存在“鸭翼大/离得近=机动性好但高速阻力大”的矛盾，利用边条拉开鸭翼和主翼的距离，可以兼得高机动性和高速阻力小的优势

1996年的611和2006年的611，在涡流升力和飞行控制的研究水平是完全不在一个水平线上的。今天回头再看，歼20的涡流发生器组合设计，复杂程度远远超出了《小展弦比》一文的研究水平；这种能力上的突破，正是在90年代中期之后的十多年中完成的。

三：歼20为什么最终放弃了更简单的腹部进气？

这个答案可以在2013年公开出版的《中航工业首席专家技术丛书——飞行器隐身技术》一书中找到，作者桑建华是611的副总设计师，书中的论述可以直接作为611的官方结论。桑总师提出了两条重要的理由，而且都与隐身高度相关：

图：直通式进气道理论上可以获得最高的进气效率，但也注定绝不可能隐身

1、发动机的风扇和压气机叶片，是战斗机前向的三个最强信号反射源——另两个是雷达天线和座舱。因此隐身飞机一定要采用S型弯曲的进气道，通过弯曲结构实现对发动机的遮蔽。

图：同时从高度和宽度两个方向进行弯曲的S型进气道

图：F35进气道示意

图：F35进气道的部分结构实物

在腹部进气布局上，S型的弯曲结构只能布置在垂直方向上，因此受机身内部结构的空间限制特别厉害，要做出合格的隐身性能非常困难。但是如果采用两侧进气布局，则S型的弯曲，可以同时从高度和宽度两个方向进行设计，要实现合格的隐身性能就容易得多。

2、侧向隐身，两侧进气道的优势更明显。假设进气道隐身性能均合格、信号强度相当；对方的雷达从正前方照射战斗机的时候，不管腹部还是两侧的进气道，都会完全暴露；此时不同的进气布局，隐身表现上可以认为没有差异。

图：根据《飞行器隐身技术》的图示，侧向18度以后，歼20的一侧进气道就会被完全遮蔽

但只要雷达波的角度倾斜一定程度，那么总会有一侧的进气道，被前机身所遮挡住，其反射的信号会逐渐减弱、直到完全消失。而这种优势，是腹部进气布局所不具备的。

结语：

仅仅十多年过去，此前的研究结论，要么部分核心内容已经开始过时，要么部分核心内容已经可以不再受能力局限、可以选择性能更优越的设计。 

宋文骢老先生当年的论文已经不能完整解释后来歼20的设计，这并不是什么坏事；相反，它证明了宋文骢带领下的611在90年代中期以后获得了飞速的进步。

附注1：桑总已经退休，他虽然不是院士，但是比起某些学术成果来自引进俄罗斯电磁学理论和工具的科学院院士，无论是开创专业、还是搞出第一个真正的产品，桑建华、桑总，才真正有资格被称为中国隐身机之父。

附注2：中航首席专家丛书的规模很大，因此质量也稂莠不齐。在我读过的几十本中，611的《飞行器隐身技术》和606（沈阳发动机设计研究所）的《航空发动机机械系统常见故障》，是质量最高、学术态度最为严谨诚恳的代表作，值得反复精读、研读。