歼20为何要不断升级？一文看懂战机改进的基本逻辑
在闭幕的第十四届中国航展上，歼20飞行员披露，此次参展的机型已经使用了全新的先进国产发动机。歼20总设计师杨伟也表示，歼20随着发展，会不断完善改进，有1.0、2.0、3.0等多个版本。
升级改造是保持战力的必由之路
为什么军用飞机要不断改进升级？
现代先进军用飞机的设计制造和服役周期较长。在几十年时间中，电子、电气、武器等领域的技术进展可谓“翻天覆地”。
应用新的技术手段和解决方案，不仅能够解决或规避其最初设计中的一些矛盾，更是全球军事装备进步的潮流所在。
一款全新的飞机平台，从探索其基本概念，到完成设计，到制造出样机并试飞，最终定型，开始批量化生产……期间不仅要耗费资金，而且通常要历经十几年甚至几十年时间。
面对巨大的经济和时间成本，考虑到气动外形/飞行控制和结构设计制造技术的进步周期，无论是型号设计师和用户都希望一款先进的产品，能够服役尽量长的时间，至少是二三十年或更久。
但另一方面，二三十年的时间跨度，也足以让各类机载设备、武器等技术和装备领域实现大幅度的性能提升——特别是对于一些偏重于电子功能的产品，这甚至意味着两到三代的性能差距。
不难想象，如果一款战机放弃了升级换代，将导致在探测/干扰/攻击等能力上大幅度落后，那么哪怕与其对手有着同等、甚至较优的飞行性能，实战中也必然处于下风。
如果早期版本的F-16（上图）碰上后期改进型F-16（下图），结局只能是一边倒地输掉，尽管二者的飞行性能高度相似。
要较为妥善地解决这个矛盾，合理、持续的升级改进是唯一的办法。
以F-16为例，该机最早只是一种既不具备全天候作战能力、也不具备超视距作战能力的昼间格斗机种；但通过不断改进，该系列中的最新三代半改型，至今依然具备相当的战场威胁性。
在大多数情况下，现代战斗机的改进一般不会对气动外形作出较大的改动。这主要是基于两方面的考虑：
首先，进入第三代战斗机的范畴后，飞机平台性能的总体规划思路和基本设计原则，通常都是成熟而清晰的。
经过试飞、修正设计后批产的飞机，气动外形上很少存在明显的缺陷，因此不存在那些通过进行局部修改，便能大幅度提升飞行性能的所谓“潜力”
其次，如果气动外形改变了，飞机的飞行力学特性就会变化。
这必然涉及飞行控制和结构承力，改动成本很大，需要做大量的试飞工作。相较于付出的成本，能获得的收益太少了。
因此现代军用战斗机的气动外形修改，通常是为了适应机载设备、配套武器等必须要素所做的“微调”。除此之外，能不动则尽量不动。
现代先进飞机多采用主动相控阵雷达。
这些涉及气动外形的“微调”包括：
为了装配更大推力的发动机，改为采用进气流量更大的进气道；
为了扩展观测和瞄准能力，在机身上安装凸起的光学窗口；
在机身内没有多余空间的情况下，为了安装新的机载设备，只好在机身上方布设隆起的“脊背”；
对于隐身飞机，还会根据电磁信号特征测试的结果，进行一些局部外形的切尖/拉直等调整。
而相较于外形的变化，内部的机载设备、配套的新型武器才是改进重点——特别是火控雷达、导航通信、电子战、机载任务系统、座舱显示交互系统等。
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20世纪八九十年代之后，以超大规模集成电路为代表，电子工业出现了爆发性的进步，而且产品性能升级周期越来越短。
与此同时，隐身飞机等设计使用空前复杂的全新产品也开始服役……这就带来了一系列问题。
其中最紧迫的问题有两个：
机载设备和武器的升级改进必须更快、更频繁、更灵活，才能保证战机的总体性能不落后于时代。
飞机的设计、制造和使用，都变得越来越复杂和昂贵。这种情况下，人们倾向于要求使用更少数量的飞机，来执行多种环境下的不同任务。
因此，近二三十年内设计的飞机在改进趋势方面，都在不断调整以往的总体规划和设计原则，这些原则中最重要的为以下两点：
首先，在最初的机体平台设计工作中，后续改进工作的便利性已经被放在了非常重要的地位。
譬如，在机身内部空间的保留和分布，液气电力管道线缆的接口布置、热管理等方面预留了大量改装余地；对各类机载设备，也多采用标准化、模块化的设计，使得后续升级工作能在一个基于开放化和通用化的体系中迅速完成。
F-35座舱已经高度模块化。
尤其是，在这些新平台的电子系统中，作战功能的定义很大程度上是通过软件实现的，这极大地降低了对于专用硬件的依赖。而相关性能指标的提升、新功能的添加，都可以通过计算器件的更换和添加、软件的升级来实现，达到了快速、灵活且成本较低的目标。
其次，通过升级改进，让战机从设计之初的少数性能指标占优，转向综合使用性能的增强。
现代军用飞机正变得越来越复杂，很多使用中的问题往往是设计之初所无法预见，或者在当时技术条件下无法满足和解决的。
这些问题的解决都有赖于后续的改进。当然，这些工作往往不会体现在最大速度、雷达最大探测距离等直观的主要性能指标中，但对于实际使用中的作战效能影响巨大。
比如不少飞机在设计之初，无法很好地满足“高强度连续出动”这一需求——设计师基于保守的传统设计原则，不重视战机在发动机运转状态下的热加油能力。
而现在，这已经是新一代飞机或者新改型飞机的重点改进方向。
在未来相当长一段时间内，有人机将作为指挥者与无人机协同作战。而对无人僚机或者无人机蜂群的指挥能力，将会是当下先进战机的重要改进方向。
最后，目前全球先进国家正处于从传统有人战机时代向无人战机时代的过渡阶段。这一阶段同时也是空战体系从传统中心节点式结构向“去中心化”结构过渡的阶段。
因此，现有的先进有人战机从改进趋势上来说还有一个重要方向：电子战节点与无人僚机指挥平台。
未来，先进战机平台将通过侦察、通信、干扰、任务计算能力的大幅度强化，依托高速数据链和通信网络相互协作，增加并强化信息侦察分发、战术指挥功能，从以往纯粹的信息接收和武器投放平台转化为空中信息指挥平台。
本文转载自公众号：看航空
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