殲-20小批量服役后，大家對于其發(fā)動機尾噴口的隱身效果十分關注。不少人認為殲-20采用圓形的三元噴口，天生不利于隱身，沒法像F-22的二元噴口那樣實現(xiàn)紅外和雷達隱身，而且其性能也比不上俄羅斯剛剛露面的第五代渦扇發(fā)動機“產品30”以及F-35戰(zhàn)斗機使用的F-135發(fā)動機，事實是這樣嗎？
殲-20發(fā)動機具備與F-35相似的隱身功能
殲-20的發(fā)動機尾噴管能不能隱身？很多人都注意到了其發(fā)動機外部與機身連接處的包覆部分，采用了一種奇特的結構——鋸齒形裙邊結構。大家很快就想到了F-35的發(fā)動機尾噴口，也有類似的鋸齒形裙邊結構，不過與殲-20少有不同的是，F(xiàn)-35發(fā)動機的鋸齒邊，直接出現(xiàn)在發(fā)動機尾噴口的邊緣處，那么，鋸齒形裙邊結構，是不是跟隱身有點關系呢？
F-35和殲-20兩種鋸齒形裙邊軸對稱噴管設計方案，可以看出鋸齒的具體位置和結構有所不同，但總體隱身思路是一致的。（資料圖）
實際上確實如此。所謂鋸齒形裙邊噴管技術，在三元噴管上又稱鋸齒形裙邊軸對稱噴管，在技術原理上與殲-20機身機翼以及起落架艙、內置彈艙開口的鋸齒或者平行線外形設計類似，最終目的是使得反射的雷達波能量不會集中在敵機最常出現(xiàn)的方向上，而是盡量集中反射向在敵機較少出現(xiàn)的方向。更具體而言，當雷達從前方小角度照射到機身與噴管時，會有一部份能量沿表面爬行而產生“表面波”。表面波爬行到電磁性質不聯(lián)機的邊界時，就會沿垂直于邊界的平面發(fā)出碟狀散射。將噴管后緣改成鋸齒狀可讓后緣散射往斜方向發(fā)展，降低前半球回波，使得雷達波向非重要方向散射。因此通過鋸齒修形，可以減少發(fā)動機正后方的雷達波反射信號特征，這會令尾追或者跟蹤的敵機、雷達制導導彈更難難于搜索跟蹤。也就是說，最大限度壓縮后向雷達散射截面積RCS。
與此同時，鋸齒形裙邊噴管技術還能實現(xiàn)很好的紅外隱身效果，能達到“一石二鳥”的目的。從技術角度來看，所謂降低發(fā)動機的紅外輻射特征，辦法無非就是降低發(fā)動機尾噴管噴出的高溫氣流的溫度，使其紅外輻射下降。怎么降溫？就是通過增強外界氣流與發(fā)動機噴流的摻混，降低噴流的核心溫度。而試驗證明，鋸齒形裙邊噴管，恰恰能起到這種效果，
我們雖然已經知道了殲-20的鋸齒形裙邊隱身修形是一種非常有效的紅外隱身設計，但它具體能起到多大的效果，沒有公開資料說明。不過與它采用相同技術的F-35戰(zhàn)斗機曾經有研究人員專門對其進行過仿真測量試驗。根據(jù)公開的仿真測量試驗結果，有鋸齒形裙邊的噴管計算模型在噴管出口環(huán)形邊緣100 毫米內噴管出口附近噴流的溫度普遍降低，分別取同位置、等距離的3 個截面，提取中間截面上的溫度分布數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在射流核心區(qū)域，有/ 無鋸齒形裙邊噴管溫度場的計算溫度基本相同，但當接近鋸齒形裙邊所在的徑向位置時，有鋸齒形裙邊噴管溫度場的計算溫度有所降低，平均約降低28 K，經過計算可知紅外輻射強度降低最大的角度為30°左右，降低幅度接近10%。
由于F-35被公認為具備相當?shù)碾[身性能，其RCS雷達反射截面積在0.1平方米左右，很顯然，殲-20由于采用了與其原理一致、結構類似的發(fā)動機隱身技術，其后機身隱身效果應該與F-35相當。
無獨有偶，俄羅斯“產品30”也采用了鋸齒形裙邊設計
此前網上有一種觀點，認為蘇-57是一款“不怎么隱身”的戰(zhàn)斗機，那么從其發(fā)動機“產品30”來看，蘇-57真的不隱身嗎？
從此前俄羅斯媒體報道中展示的一張很可能是“產品30”發(fā)動機的矢量尾噴管的特寫圖來看，其尾噴管邊緣也采用了鋸齒形結構，即在F-35和殲-20發(fā)動機上得以應用的鋸齒形裙邊設計，俄羅斯人也從善如流予以采用，其尾噴管的鋸齒形裙邊結構與F-35的F-135發(fā)動機尾噴管結構極為相似。
俄羅斯新曝光的新型發(fā)動機及三元矢量噴口，被認為很可能就是“產品30”發(fā)動機，其尾噴口一樣采用了鋸齒形裙邊隱身設計。（資料圖）
由此可見，俄羅斯在蘇-57和“產品30”上，采取了與美國F-35相同的隱身技術思路。
鋸齒形裙邊隱身技術分析
從殲-20、F-35和蘇-57三款五代機的發(fā)動機尾噴口結構設計我們可以得出結論。
首先，有F-35的試驗和實踐結果在先，足以表明鋸齒形裙邊隱身技術的確是一種行之有效的隱身技術。
其次，當然從雷達隱身效果角度講，殲-20、F-35和蘇-57發(fā)動機所使用的鋸齒形裙邊軸對稱噴管技術要比F-22采用的二元隱身噴管技術隱身效果稍差，這雖使隱身性能有所降低，但由于鋸齒形裙邊軸對稱噴管相比二元噴管推力損失小、結構簡化、成本低、質量減輕顯著。加上三元矢量噴管技術在超機動性方面相比二元矢量噴管的壓倒性優(yōu)勢。綜合衡量，可以說蘇-57和殲-20在隱身和超機動性上取得了較好的平衡，綜合效能甚至比F-22稍優(yōu)。
第三，殲-20、F-35和蘇-57系中美俄三國獨立研發(fā)，在技術上不存在誰抄襲誰的問題，三者在三元矢量噴管的隱身結構上不約而同選擇了鋸齒形裙邊結構，很顯然都經過了大量的研究和試驗，結果就是三者殊途同歸，三個國家的發(fā)動機技術專家們一致認為“鋸齒形裙邊技術是處理三元矢量噴管雷達和紅外隱身的最佳方案”。
渦扇-15未來不比F-135和“產品30”差
有一點必須強調，目前殲-20戰(zhàn)斗機雖然在發(fā)動機上使用了鋸齒形裙邊隱身設計，但目前的第一階段殲-20戰(zhàn)斗機，使用的并非是渦扇-15新一代大推力發(fā)動機，而是經過國產改進的一款現(xiàn)役發(fā)動機。但由于在殲-20第一階段方案上鋸齒形裙邊隱身技術已經得到了很好的應用，所以雖然渦扇-15尚未有官方圖片刊出，我們依舊可以大膽推測未來渦扇-15也將會繼續(xù)使用“鋸齒形裙邊隱身結構”這一設計。從這一角度來看，渦扇-15和俄羅斯“產品30”以及F-135同為推重比10一級的第五代軍用小涵道比渦扇發(fā)動機，又采用了同樣原理和結構的尾噴管隱身技術，三者的性能很顯然十分接近。起碼在隱身性能這一領域，我們的渦扇-15絕不比俄羅斯“產品30”和F-135落后分毫！不久之后即將問世的渦扇-15，肯定將會是一款能夠與F-135、F-119和“產品30”分庭抗禮的新一代發(fā)動機，它也將會是殲-20逐鹿藍天的堅實基礎和保障！
