歼-20的内埋式弹舱设计有多难？真相在这里

四代机的“4S”技术标准大家都听说了，指的是超机动、超音速巡航、超视距作战能力和隐身能力等，这四项技术标准说起来容易，要真想全部实现，难度是相当大的，至今也只有中美俄三个国家真正研制出了四代机，这其中4S技术标准全部实现的恐怕只有美国的F-22和中国的歼-20，美国的另一款四代机F-35和俄罗斯的苏-57并没有全部满足。

自从中国的歼-20四代机诞生以后，许多国家都认为自己也能研制出四代机，并出现了很多的方案甚至是验证机，比如日本的“心神”，还有土耳其和韩国，甚至在航展上还展出过模型，包括印度也在研制自己的四代中型机，可是截止目前，这些国家中没有一家能成的，连老牌的欧洲航空强国，像英国、法国等，至今也没有研制出四代机，全都是玩的概念，大部分从外形一看就是抄袭美国F-22的。
在四代机的“4S”技术标准中，隐身是一个绕不过去的坎，隐身已经成了四代机的代名词。
而隐身设计中，除了外形之外，另一项主要的设计就是内埋式弹舱。

内埋式弹舱是未来高速隐身飞机的必备，这主要是因为传统外挂式武器装载具有较强的气动干扰、增大雷达反射面积（RCS），存在附加气动阻力（约占总阻力30%）等缺点，严重影响着战斗机的高机动性与敏捷性。
目前的四代机中，内埋式弹舱几乎都是选择的机腹部的主弹舱和进气道外侧的侧弹舱，机腹部的主弹舱是用于携带中距空空导弹和空地导弹的，而进气道外侧的弹舱则用于携带近距空空导弹。

美国F-22内埋式弹舱的图片很早就对外公开了，而且连内部的结构都能看得清清楚楚，尽管如此，别的国家想仿制仍然是难度极高。
最典型的例子就是韩国的四代机，在2019年的首尔航展上，韩国KAI公司展示了自研四代机的全尺寸模型。当时的这个模型，是以全幅挂载的形式出现的，6个翼下挂点，2个用于挂载副油箱，2个用于挂载激光制导炸弹，2个用于挂载IRIS-T近距空空导弹。机身下方装有4枚“流星”超视距空空导弹，机腹两侧还挂载了两个吊舱。

注意看，机身下方挂载的4枚“流星”超视距空空导弹，采用的是半埋式，明显能看到导弹。由此可见，韩国在四代机的内埋式弹舱研制方面遇到了难题，只能先采用半埋式，待以后问题解决了，再采用真正的内埋式弹舱。
那么，四代机的内埋式弹舱究竟难在什么地方呢？
其实，内埋式弹舱早就有了，比如一些大型的轰炸机就有内埋式弹舱，但这跟四代机的内埋式弹舱要求不一样，四代机要求在超机动、超音速飞行的状态下仍能投弹，而且还要考虑到外形隐身的问题。

东方老师查阅了一下，目前真正能讲透四代机内埋式弹舱的科普文章还真寻不到，为此，只能查阅专业论文了。
在仔细研究了几篇专业论文之后，东方老师总结了以下几点：
1、内埋式弹舱会挤占机内空间，在布局上要综合考虑与发动机通道及其他机内设备的匹配，内埋式弹舱的长度与深度，及舱内结构的设置，必须与飞机的总体设计一起通盘考虑，绝对不是我们想的那样在机腹部开一个大口子就完事了那样简单。
尤其是对于像歼-20这样的鸭式布局飞机而言，难度相比常规布局的F-22难度更大。常规布局飞机的操纵系统部件和大量管路基本集中于飞机中后部，中前机身有更充足的空间布置弹舱；鸭式布局决定了机身中前部也有不少操纵系统部件和管路，弹舱长度和宽度可接近常规布局，但深度较小。
2、内埋式弹舱具有典型的空腔流动特性，当高速气流流过内埋武器舱时将出现边界层分离与再附、舱口剪切层运动不稳定、激波与边界层干扰等复杂非定常流动现象，这些复杂的非定常流动现象会引起内埋武器表面压力剧烈变化，导致武器在与载机分离的过程中产生抬头、翘尾、横向滚动等不稳定状态，甚至碰撞舱壁或舱门，严重威胁载机的安全性。有时即使能安全分离，但当武器到达一定安全分离距离后姿态角变化太大导致无法控制。

3、不同参数对内埋式弹舱的影响。这些参数包括载机马赫数、攻角，弹舱长深比、舱内武器剩余数量、弹射力等参数，对内埋弹舱的机弹分离都有着不小的影响。所以，在飞机设计中必须把这些都摸透才行。
4、地面试验的难度。内埋弹舱投弹的地面试验手段主要有风洞网格测力、捕获轨迹和投放试验三种。其中，前两种是定常或准定常试验方法，不能真实反映机弹分离过程的非定常动态运动效应。所以，还需要采用非定常的风洞投放试验。这些，都需要研制国具有各种用于测试的风洞设施，比如高速风洞等。这个试验条件，一般国家很难满足。

自上世纪90年代以来，我国在空气动力研究方面取得了长足进展，比如外挂/内埋武器分离、级间分离、头罩分离、子母弹抛撒分离等，以及动态稳定性的非定常风洞试验技术领域（风洞自由飞和风洞投放试验技术）等，取得兼具学术和工程应用的研究成果。近年来，我国研究团队还将研究方向扩展到高超声速领域，并在研究手段上取得突破性的进展。
所以，我们有理由相信，我国不仅能研制出像歼-20这样的隐身四代机，下一代可用于空天作战的飞行器更值得可期。