近日，歼-20型战斗机首飞试飞员、中国空军“试飞英雄”李刚大校接受采访时，给该机提了“两个期望”：一是希望未来使用“二元矢量推力发动机”，从而提升战机的机动性；二是希望它可以向“多用途化发展”，也就是发展出可以实施对地攻击的改进型号。
相对于第二个期望，大多数军迷更关注歼-20能否矢量推力发动机上，而使用何种类型的矢量推力发动机，更是军迷们关注的焦点。从目前美、俄、中三国曾经试验过的技术验证机和实用的矢量推力发动机型号来看，结合矢量推力喷管外形，大致可以分为矩形喷管和轴对称型喷管两种；而如果从发动机射流偏流方向来看，又可以被分为二元矢量推力喷管和三元矢量推力喷管。
先说矩形矢量推力喷管。该型矢量推力喷管最早见于上世纪80年代末美国空军搞的STOL/MTD验证项目，验证目标是试图搞清推力矢量系统在战机短距起降和高机动性方面的作用，为此美国空军特地改装了一架F-15B型战斗机，除了更换矢量推力喷管还特地增加了一对前翼。经过试验，美国空军认为项目达到了预期目的，认为矢量推力系统对于战机机动性的意义非凡，故而在这一项目的基础上形成了实用化的、同样采用了矩形喷口的F-22A型战斗机的二元矢量推力喷管，这一矢量推力系统处于F-22A型战斗机的四余度电传飞控系统的控制下，可以与F-22A的水平安定面随动偏转20°左右，但不具备横轴偏转能力，矢量推力喷管成为F-22A型战斗机超强机动性的有效助力。
其次是轴对称型矢量推力喷管。相比矩形矢量推力喷管需要重新设计喷口外形、且容易对发动机推力造成损失，三元轴对称矢量推力喷管通过在喷管四周安装肘节式液压作动器，来控制发动机偏流板向任意方向偏转，可以在一定程度上降低推力损失，但却不可避免地带来了结构的复杂性。为此，尽管美国空军在1993年开始的MATV项目中，给一架F-16D型战斗机上的F-110-GE100型发动机更换了轴对称三元矢量推力喷管、且试验同样“取得了预期效果”，但在最后并未实际运用；与此同时，尽管俄罗斯航空工业在1994年也推出了基于RD-33型发动机的轴对称三元矢量推力喷管、并用来改装了一架米格-29OVT型战斗机，但最后这一项目也没有真正实用化。
目前，轴对称型矢量推力喷管真正实用化的，则是以俄罗斯的AL-31FP型发动机和著名的AL-41F1S（117S）为代表的两种二元轴对称型矢量推力喷管。二元矢量推力喷管虽然也是圆形的，但其只安装了俯仰转轴，结构相对比较简单，但给发动机带来的死重比较大。目前运用了这种喷管的机型包括苏-30MKI、苏-30SM和苏-35S三种飞机，其发动机喷管旋转方向与垂直面呈“内八”夹角，这样两台发动机配合便产生了全向矢量推力。
相对于美、俄两国的矢量推力发动机，中国航空工业的推力矢量发动机尽管研发时间不长，但研发起点却相对很高，一上来就达到了很高的技术水平：美俄两国都以矩形二元矢量推力喷管作为研发起点，其它一些小国还在倒腾早已落后的偏流板式矢量推力喷管，中国的矢量推力发动机一上来就做到了轴对称三元矢量推力。其系统设计和原理与俄罗斯航空工业上世纪九十年代搞过的RD-33OVT型发动机比较类似，但总体设计要更为精巧，设计水平也更高，而2018年第十二届珠海航展上，一架换用了三元推力矢量喷口的歼-10B型战斗机在航展现场奉献出的精彩表演，也已经证明，中国的推力矢量喷管已经走过了“工程研发”的阶段、走到了“实用化”的阶段，已经可以实际上机运用了。
在这种情况下，笔者认为，歼-20型战斗机作为中国空军综合性能最强、空战机动性要求最高的机型，其对于矢量推力发动机的需求应该是“水到渠成”、自然而然的事情，尤其是在矢量推力发动机对战机飞行包线左下角和右上角的机动性能改善最大的情况下：歼-20型战斗机在换用矢量推力发动机后，在亚音速速段可以极大地改善战机的可用迎角，为战机增加稳盘与瞬盘性能，也就是增加战机在实施格斗空战时的机动性；而在超音速速段可以为战机带来更强的控制力矩，甚至可以只使用矢量喷管来对战机的机动性进行控制、锁定所有的水平和垂直控制面，从而在提高战机的超音速机动性的同时优化歼-20的隐身性能。
当然，唯一的问题是按照李刚大校的说法，并没有说歼-20型战斗机预备换用的是曾经装在歼-10B型战斗机上、在珠海航展公开展示过的三元矢量推力发动机，而是“二元矢量推力发动机”。笔者认为，在这里存在三种可能性：一是李刚大校的口误，这没有什么好谈的；二是李刚大校在有意隐瞒一些技术细节，比如将三元矢量推力发动机说成了二元，这可能是出于保密因素做的选择也无可厚非；三是中国航空工业的确存在一种未知的“二元矢量推力发动机”，毕竟相比三元矢量推力发动机，二元矢量推力发动机的结构要更为简单、技术实现的难易程度要相对容易一些，且二元矢量推力发动机对于第四代战斗机最要紧的超音速机动性能来说也极其重要，此外，二元矢量推力发动机如果在使用矩形喷口的情况下，相比轴对称喷口更有利于战机的低可探测性能。如果的确如此的话，我们则有可能在不久的将来，见到长着跟F-22A型战斗机差不多的长方形“尾巴”的歼-20型战斗机。
其实，笔者更期待李刚大校对歼-20提出的后一个期待，也就是希望歼-20能够做到“系列化发展”，强对地攻击功能。毕竟，以歼-20这样一个机体平台来说，它有一个第四代战斗机的技术基础，且机体容积足够大、作战半径和载荷也足够大，在事实上已经具备了做“系列化”发展的基础条件。
试想，如果对歼-20的机体进行重新调整、增加弹舱深度和容积，其将具备作为“打击战斗机”甚至“前线轰炸机”的条件，尤其是它自身具备的隐身性能与超音速巡航能力，使得它在对敌方的战役纵深地域实施穿透式攻击时，其突防效率和打击能力要远远超过F-15E这种“打击战斗机”或者苏-34这种前线轰炸机。如果在它的弹舱内可以内置小型高超音速飞行器、小直径灵巧炸弹和新型反辐射导弹等武器，那么歼-20就有可能成为一型极其致命的遮断机型，不仅能够成为歼轰-7A型战斗轰炸机的换代型号，更有可能成为“中国版的F/B-22”。
再试想，如果将现有的歼-20改为双座型号，除了为后座增加对地攻击武器系统，还可以增加无人机、忠诚僚机控制设备，一架歼-20的双座型战斗机可以携带一架甚至多架忠诚僚机、会同数架单座型歼-20作战，那么就可以极大地增加这支歼-20“小机群”的战场态势感知能力、极大地增强这支小机群的战术灵活性、极大地增强这支小机群的对空对地火力、极大地增强这支小机群遂行部分高烈度高危险度任务的能力。而作为“无人机指挥机”的歼-20，同样有可能成为未来歼-20实施技术改进的另一个方向。
总而言之，在笔者看来，歼-20换用矢量推力发动机，只不过是这架第四代战斗机发展之路上的另一个起点、而远远未到终点。作为中国空军目前装备的性能最优良的战术飞机，歼-20的潜力依然巨大，未来无限精彩。
马妍 2021-05-04 0