在所谓4S设计中,歼-20非常注重隐身和超机动性,将其作为设计要点,放在最重要的位置考虑。因此,歼-20与F-22一样,是五代机中隐身性能最优异的型号之一。歼-20的隐身性能为何出色?因为它的隐身是从每一个细节做起的。本文谈到的,就是其中细节之一——歼-20座舱盖的隐身处理。

F-22战斗机座舱盖上的色彩,来自于隐身金属镀膜,F-22采用的就是氧化铟锡膜
对于战斗机来说良好的视野非常重要。不管雷达和*器武**有多先进,目前都不可能在中远距离上彻底解决对手。一旦空战进入到近距离格斗时,全方位视野带来的态势感知能力很大程度上能够决定“狗斗”的输赢。因此五代战斗机依然得采用高高拱起的水滴型座舱盖,以保证近乎360度的环视视野。但是这样形状的座舱盖对隐身性却是一大挑战。座舱不但是一个凹入机体的巨大腔体,里面还装满了各种向外辐射电磁波的电子设备。无隐身措施时,座舱可以占到全机迎头RCS的20%以上,不对它进行遮蔽无疑是在隐身衣上留下了一个大洞。
要修补这个大洞,目前采用的方式就是给座舱盖镀上一层金属薄膜,以屏蔽座舱内外的电磁波辐射,隔绝紫外线、远红外线的射入。从F-16开始,美军自用的主力战机都有镀膜,俄罗斯的四代半战斗机以及T-50原型机中最新批次也开始采用镀膜。
美国用的是氧化铟锡(ITO)膜,以昂贵的真空层沉积法镀膜,薄膜的厚度仅有10-20纳米,透光性好,但比较脆弱,可维护性稍差,寿命不长。俄罗斯则用金(Au)膜,以等离子磁控溅射法镀膜,工艺简单,性能稳定,但透光性较差,每10纳米的厚度透光性降低10%左右。不论用哪种工艺镀膜,它们的电磁隐身性能是基本相同的,采用金属镀膜后可以令座舱盖的RCS降低90%以上,效果非常好。

歼-20 2017号和2016号座舱盖对比,2016号是透明的玻璃,2017号则镀上了一层“土豪金”
由于镀膜的材料不同,因此膜经太阳照射后显现出的颜色也各有不同,F-22的氧化铟锡膜,经阳光投射显现出淡淡的墨绿色,金膜和银膜则体现出金属色彩。其中氧化铟锡膜无色透明,透光率最高,化学性质稳定,还可增加座舱盖耐磨性,而且对有机或无机透明材料都有很好的附着力,在F-22战斗机使用之后,已经成为目前最为成熟的膜系材料之一。而俄制战斗机大量使用的金膜则出现得更早,尽管金膜透光率稍差,但制造工艺相对简单,同时金膜化学性能非常稳定,一旦镀膜之后可以保持很多年,可维护性比氧化铟锡膜要更好。但金膜也有缺点,当涂敷厚度超过10纳米后,透光率就会有很大下降,因此一般会与其它透明的氧化物薄膜一同使用,作为增透膜。透明的导电膜除了能起到隐身作用之外,还有一个重要作用就是可以实现电加热,起到除冰、防雾的功能,以保证飞行员在恶劣天气也具有良好的视野。
中国在歼-10B上曾经试验过金属薄膜,正式出现于歼-20的2017号原型机。从镀膜的颜色以及技术渊源来看,中国的金属薄膜属于俄系的金膜。当然中国正在发展更先进、更便宜的碳纳米管(石墨烯)导电镀膜,将来必定会大规模应用于新型作战飞机上。
2017号不但镀了膜,而且座舱盖的形状也有变化,风挡从侧面看近乎拉成了直线,整个座舱盖隆起更高,最高点从飞行员头部正上方前移了一个头盔的距离,而且隔框的倾斜度也更大。从圆滑的卵形改为凸起的鹰头形,我认为至少有三方面的原因。首先是优化了气动外形,增强了高速性。具体的气动原理我不明白,但看到这个构型我首先联想到的就是F-15A/C的座舱盖,外形相当接近,而F-15是四代机里高速性能最出色的机型之一。其次是增加了*爆索导**的起爆高度,给弹射座椅启动加速穿盖留出了更多的空间和时间,这肯定是经过实际弹射试验后得出的优化结果。第三就是增加了飞行员头部空间,提高了驾驶舱的人机工效。

据分析,歼-10B的座舱盖很有可能涂敷了金膜,它是目前一种比较成熟,使用时间较长的金属镀膜
驾驶舱座舱盖对于整个五代机机项目来说只占了非常小的比重,即使这样,它的技术含量、制造工艺和造价都是非常惊人的,可见五代机研发之难。目前座舱盖的工艺技术发展日新月异,F-22、F-35和苏-57战斗机在座舱盖材料技术研究上,都有了新的突破和成果。如何能以更快的速度造出更好、更便宜、更坚固、更耐用的座舱盖,为飞行员打造最好的座舱环境,是一个不容忽视的技术课题。