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發展背景 2010年起，中國的大西部日益繁榮，水壩，可說是大西部的命脈， 只要遭受潛在敵人的攻擊，將會產生無數個破碎的家庭，所謂的潛在敵人，最具威脅的就是再軍事上日益強大的印度以及一方面與中國友好但又擔心中國強大的俄羅斯，甚至包括美國等。除了印度較有直接威脅外，其他國家多藉由對企圖製造中國分裂的流亡政府提供資助來進行恐怖手段。為了保護這些地方，軍事手段是必須的•••除了西部，早在二十世紀末，印度就憑藉日益強大的海軍，與南海事務產生交集，換言之，南海問題一旦走道軍事手段解決之路，就會有許多強權介入，不論是提供武器，還是直接干預。論綜合國力，當然都不是中國的對手，但是此時的中國，如同美國一樣，已經不容許一點點的傷 害，毛澤東說的〝中國人死了十億還有兩億〞已經不合時宜。再這一連串的背景下，中國便憑藉強大的國力以及捍衛領土的正義性來發展各種先進武器，以達到〝不對偁武力〞的威攝力。在主力戰機部分，由總裝備部下轄的設計團隊偕同成飛、沈飛這兩大戰機生產基地的研發工程師進行新機發展。孤獨，是這個計畫的總設計師，一個以發揮科技黑暗面，創造毀滅性邪惡武器的狂人，獎難聽些，叫做變態。因為他以及其他狂人的存在，才讓一架〝邪惡〞的戰機問世。邪惡，是強大的代名詞！孤獨這麼深信著。2012年，這群邪惡狂人開始了一個邪惡的計畫--------殲二十一。 此時，美國F-22已經形成戰鬥力，並正在發展更強的F-22E超級猛禽。JSF也漸漸成軍，甚至，無人戰機也開始使用，這些以F-22為首的戰機隊伍總體戰力相當可觀。無人戰機的好處相當多，造價低廉、不必考慮人的體力、維修簡易•••等。在美國，無人戰機平時自動，到了要攻擊、戰鬥時再由位在地面的〝飛行員〞或長機飛行員遙控。在法國，Rafale飛行員則告訴無人戰機攻擊目標，無人機自行攻擊？無論是哪一種方法，都要無線通信，一旦衛星系統遭到破壞，那整個機對怎麼辦。美國早已有了龐大的衛星系統，並隨時有能力在幾天內發射新的衛星補充。加上美國即使沒有UCAV也有龐大的F-22及JSF機隊，因此中國還不適合跟進UCAV之類的計畫。除此之外，在逆縱的考量方面，美國的方法是在形狀下工夫，他們是最早有這種方法的國家，也可能有破解方法，美國在空戰方面還有一個〝大絕招〞那就是完整的預警、空中指揮體系。從這看來，匿蹤似乎不符合中國國情，中國如果跟著發展美式逆蹤戰機，效果可能不大•••考慮到總總因素，符合中國特色的性能要求被定了下來：也就是一架功能強大足以獨立作戰並指揮其他飛機的機種：〈1〉藉由優異的飛行性能、極為強大的航電、設控系統、武器系統來達到單機的絕對性能優勢。〈2〉有一定的逆蹤能力，要延長被F-22發現所需時間。〈3〉指揮殲十一、殲十等戰機甚至可能出現的無人戰機作戰。這一項相當重要，在小規模衝突當中相當好用，能不必考慮指揮機的安危，又能發揮集體作戰的高校果，甚至若將殲十改成無人戰機或有了全新的無人戰機，殲二十一都將可不經修改而指揮之。也因此，中國對外將新機計劃稱為〝先進不死指揮機〞計畫。正因為名稱很好笑，因此外界甚至相信者寡，直到後來J-21漸漸成軍，有了許多事件的發生，世界才開始相信這架飛機的存在。 千呼萬喚始出來，猶抱琵琶半遮面 在詳細介紹之前，我們先對殲二十一做一個蓋擴的描述，這樣雖然描述得不清楚，但確有其必要。就如同批著薄紗的美女，你不知道她長什麼樣，但若隱若現的，讓你知道她傾國傾城的樣貌：扁平細長的機身；類似YF-23的機頭形狀；大面積前翼搭配無平尾前掠翼，與機身高度融合；機翼面積大，接近F-22；三維向量推力；內掛武器艙，機腹可帶8枚中程飛彈，兩側共可帶2枚R-73；特殊的抗G設備讓飛行員能持續承受極大的G值；媲美JSF的人性化座艙；大量使用那米技術產品而讓飛機更輕、更智慧化；自動化程度接近無人飛機•••很攏統？很不清楚？沒錯，如果我在這裡寫太清楚，你就不會繼續看，不會繼續接受可怕的文字迫害。•••我要傳達的意思是，請你看下去•••哈！
高低速兼顧，重視穿音速纏鬥：機體 從F-22開始，戰機在運動性能方面，有個趨勢，那就是高低速性能兼顧且重視超音速空戰，像歐洲EF-2000以及俄羅斯MiG-1.44更強調在兩馬赫左右的優異機動能力。作為一架超級戰機，殲二十一同樣考慮了這些因素。但殲二十一並不以2馬赫左右高速機動為機動要求，因為只要進激烈纏鬥，速度會很快的降下來，在二十世紀中後期的戰機如F-16等再纏鬥時，速度大約在0.8馬赫左右，而項F-22這類的飛機具備及暴力的發動機，因此就算速度降下了，也可以很快的加速，但是若要加速到2馬赫那樣高的速度已達到最佳性能，花的時間總是會長一些，無形中可能會降低作戰彈性。此外，像F-22的巡航速度也大約在1.5馬赫左右而已•••
在眾多的考慮以及孤獨等人被前掠翼所帶來的許多好處的吸引下，殲二十一便採用了前掠式主翼，由於中國長期與俄羅斯蘇或設計局合作，加上高薪僱請許多蘇霍、米格局工程師，因此降低了使用前掠翼的風險。根據理論估計，前掠翼特別突出穿音速性能，在0.9到1.3馬赫的速度範圍內具有比傳統機翼更低的阻力、更大的升力、機動力，從這裡大概可以推測，在具有相同推重比以及相當機翼負荷的情況下，前掠翼戰機由於穿因素阻力低，因此可 以更輕易的迅速達到最利於自己的速度範圍，在纏鬥時勝算更高。此外，起降距離也更短，也更容易加大航程。前掠翼先天上就具有優異的穿音速性能，在這裡要討論的是，殲二十一這架前掠翼飛機如何兼顧高低速性能。 首先，加大前掠角，以減少震波阻力，根據實驗，前掠翼的阻力有大部分是因為震波，加大了前掠角，加上大功率發動機，以及細長比相當大的機身，使得殲二十一較S -37更適合超音速飛行；〈2〉由於前掠角加大，因此將主翼後移以避免低速時過度不穩定。〈3〉接著，取消水平尾翼，將主翼根部延伸到機尾，如此，機翼面積增大 ( 接近F-22A翼面積 ) ，機翼負荷更小，中低速機動力更強，載油量也得以增加。〈4〉前翼面積相當大，主翼根部也有很大的控制面，以達到與水平尾翼同等的高攻角恢復能力以及提升運動性。〈5〉機翼與機身高度融合，再前掠主翼根部與機身之間的交界部分是一段高後掠結構，相當於機翼的一部分，再中低速情況下，前掠翼以及機身產生的升力讓飛機具備相當優秀的機動能力，在高速時，前掠翼的效果打折，但藉由向量推力以及機身產生的升力，使飛機在高速時仍具優異機動性。〈6〉在機身內側有小型氣動控制面，用以控制被前掠翼導引到內側的氣流，為了匿蹤的考量，因此作成整流罩的形式。〈7〉等離子效應的應用除了增加匿蹤能力，還減低飛行阻力。 這些氣動設計以及強大的發動機讓J-21具備極大的飛行包絡線，其不開後燃器包絡線涵蓋F-22A開後燃器包絡線，整體略優於F-22E不開後燃包絡線，但在穿音速區之包絡線卻大得多。 由於現在介紹的是一架假想戰機，而前掠翼戰機至今也只有X-29以及S-37兩個實驗機而已，所以我必須對以上的設計提出解釋，哪些是真實的，哪些是不確定的，如果你沒有興趣，就跳過這一大段灰色文字，從下一段開始。我要開始了：先提到前掠翼設計，這是二戰時德國人的構想，單單就機翼而言，前掠根後掠的特性幾乎一樣，但前掠翼可以將氣流導引到機身內側，而飛機失速通常是從氣流末端開始，因此前掠翼飛機會從機身內側開始失速，而機翼兩端還可正常控制，因為是兩端可以控制所以其控制力矩叫後掠是飛機大，這究事前掠翼飛機不容易失速的原因，再加上理論上前掠翼具備穿音速阻力小，機動力高等優點，因此前掠翼曾經是航空界的一顆星，美國以F-5修改成X-29實驗機，俄羅斯中央流體力學研究院也進行了前掠翼的理論研究，後來催生出蘇或設計局的S -37。但是，美國在X-29實驗後，放棄了前掠翼戰機，因為前掠翼的匿蹤能力不好，當時製造技術不足以量產前掠翼，以及前掠翼高速阻力突然增大，並且在高速時生利效果變差•••等幾大原因。在製造技術方面，前掠翼的製造需要用到複合材料一體成形技術，美國在與日本合作生產F-2後從日本那裡學到這項技術，所以說因為技術問題不用前掠翼也是個不算小的因素。
至於前掠翼高速阻力突增的部分，嚴格說起來牽涉到很複雜的空氣動力學，要用很多公式才能正確知道許多數據之間的關係，這些到許多bbs軍事版的精華區有時會看到，在百科全書中也可以找到。在這裡，我提供一個用簡易力學以及能量手衡的觀點來為這個現象〝定性〞，這個方法除了可以解釋前掠翼的現象，還可以解釋後掠角大小與滑翔性能、飛行阻力的關係：首先，前掠議會將氣流導引到機身內側，可想而知，這股末端氣流會與機身產生交互作用，因此不像後掠翼的氣流班單純的排放出去，從風洞實驗結果看出，這種交互作用讓該氣流在機背產生很強大的渦流，因此，在其他條件接近的情況下，前掠翼飛機比後掠式飛機具有更大的升力，從能量的觀點來看，這股渦流能在必要時可以迅速讓飛機升高或做動作••等等，可以當作是一種〝位能〞，所以說，單單考慮掠角時，前掠翼比後掠翼更具機動能力。但是，也因此有大阻力的問題，因為在空氣裡通常阻力與速度的平方成正比，F=k(v平方)，其中k取決於物體形狀、流體性質等等。同樣速度下，對流體的擾動越大，阻力就越大，想像一個速度v的冰箱以及一個速度v的平行版哪個阻力大就能理解這個現象，因此，前掠翼飛機可能會產生比較大的k值，因此速度越大，阻力就越顯著。從能量的觀點來看，那股渦流在機背產生摩擦也會產生很多熱量散逸出去， 由於越快阻力越大因此散失能量也越多，所以我們也能想像高速時前掠翼飛機將更耗油。從以上因素看來，前掠翼阻力大的原因，除了是前掠翼產生的震波阻力較大外，就是產生在機翼根部的種種現象。而事實上，美國事後分析X-29時就提出，由於X-29製造技術的問題，它的翼根突然變厚，因此產生一些不良影響，導致阻力突增。而X-29本身是一架由F-5改來的實驗機，F-5本身又只是一架低速飛機，因此，美國用X-29所做出的一些前掠翼特性有許多是可以解決的。 俄國人或許做到了這點，1997年S-37公佈以來進行的幾次試飛中，就證實了S-37的高速性能接近他們的理論預計。 這也是因為在結構上，比較晚問世的S-37也比X-29先進許多，前者拜先進的材料科技之賜，再理論上以及實驗上據說都已經克服前掠翼在氣動力上的缺點。如何改善呢？由於前掠翼再飛行時空氣動力會有扭曲機翼的效應，因此在複合材料尚未問世之前，前掠翼飛機一進入轉彎狀態就容易折斷機翼 。而層層交織的纖維製成的複合材料足以承受這種扭曲力，所以才有X-29的誕生，但也僅僅是避免折斷，對於扭曲機翼而造成的結構問題以及氣動效應(專業名詞叫〝離散效應〞)卻無法解決。但在S-37中，用了所謂的〝柔性材料〞，採用這種材料製造的前掠翼，會根據飛行狀態改變自己的彎曲度，以達到適合飛行的姿態，而不會有扭曲現象。這樣一方面在結構上更沒問題，另一方面因為機翼不會扭曲所以也不會有攻角變大所造成的一些不良效應。 基於上述種種原因，我才在J-21中大膽用了那些想像中解決高低速問題的方法。 匿蹤
可別以為J -21只是架先進化的蘇愷三十七，他的逆蹤能力或許沒有F-22E好但與F
-22尬上時，他可以延長被發現的時間，而且再加上雷達及電戰系統的優異性能，使得J-21被F-22發現時，本身也可以攻擊F-22，這個稍後在細說，現在先來看看J-21的匿蹤設計。 〈1〉前掠翼與前翼的複合配置相當不利於戰機匿蹤，不過因為前掠翼需要用大量的複合材料製造以提高強度，因此由於大量複合材料的使用以及鳳係的特殊處理，使前掠翼的不利影響減至最低。 〈2〉進氣道部分，採用〝先外再內〞的S形進氣道，空氣進入後先經由躋身最外側再導引道內側供發動機吸入，這種做法除了讓進氣道更不容易被雷達照射到之外，由於進氣道靠近外側，因此內側有了足夠的空間配備內載飛彈，J-21可攜掛8枚PL-15中程空空導彈或RVV-AE-PD、AIM-120C、歐洲流星飛彈等等，加上兩側共2枚R-73等飛彈。 〈3〉扁平平滑的機身以及高度的翼膧融合，J-21由於大量使用那米科技，因此電子系統即使功能超出要求但體積都維持得相當小，因而飛機體積可以減小些，又為了運動性擬及匿蹤能力，J-21有了扁扁的機身，比F-22扁，再加上高度融合的機翼與機身，使殲二十一再某些角度酷似全翼機，這導致J-21不論是對於雷達還是肉眼都具有很低的可視度。再這，J-21外型平滑且流線，其機背除了發動機段稍微隆起一些外，整個機被相當平，除了減低阻力也提升匿蹤能力。 〈4〉發動機方面，J-21所用的WS-20由於技術先進，加上可變旁通比以及變面積進氣道之使用，而有相當高的燃燒效率，因此排放之可見微粒相當少，這對於肉眼方面的匿蹤有一定的效果。而前掠翼導引到機身內側的氣流對於發動機附近高溫氣體也有冷卻效果，而機背再必要時還可開口讓冷空氣進入以冷卻發動機，這些自然效果以及特殊科技的使用，讓J-21的熱匿蹤能力同等於F-22E。 〈5〉不論外型上如何具備隱形能力，以外型達到匿蹤的設計其原理都是一樣的，那就是發散雷達波並減低反射波的能量。到了近距離時，這種方式效果就大打折扣，此外，超視距作戰時，打開武器艙也會大幅增加RCS，對於科技等級差異很大的敵機，是不必考慮這個問題，但是，J-21的假想敵是F-22以及其整個機群，因而J-21必須有更好的作法。除了電戰系統之外，還應用了電漿匿蹤系統。利用電漿雲圍繞在飛機外，敵雷達波涉過來時，擾動外面帶電力子，因而產生電流變化以及磁場變化而導致電磁波變化以隔絕電磁波。這樣同樣也〝矇蔽〞了自身的雷達〈註1〉，關於這點J-21另有方法，待武器系統再介紹之。由於電漿系統必須產生大量待電粒子，相當耗電，為了避免過度消浩燃油，J-21配備一個內載電池，專供激烈戰鬥時電戰以及電漿系統之用電。當電戰加上電漿系統楚於最大用電量時，該電池可供電5分鐘，由於有額外供電系統以及很少有必要使用後燃氣的大推力發動機，因此J-21的纏鬥時間達數十分鐘之久。據估計，在遭遇3架以上的F-22E圍剿時J-21才需要用到供電系統以及發動機之極限值，再該狀態下之纏鬥時間約10分鐘。〈註2〉因此J-21不論遠近程都有很好的奇襲效果。 〈註1〉電漿匿蹤，根據已公布資料，係20世紀末俄國人發明之匿蹤方法，由於形狀式匿蹤美國已領先俄國數年，在這些情況下，俄國人另尋他法，作出電漿匿蹤組件。在20世紀末以新聞方式發布。根據公佈的原理，該系統係利用本身發射出的電將包圍戰機，以達到隔絕電磁波之目的。在上段中我所寫到的作用方式，是我用電磁波定義以及簡單的測不准原理觀念對電漿匿蹤的猜測。真正工作原理是否如猜測則不得而知。不過由於此猜測有些合理(如果相對論沒有特殊解釋，那麼蔽人的猜測就可能成立，而且不論如何，目前普遍的觀點仍然是，電漿匿蹤會很耗電而且除了矇蔽敵方雷達，也會矇蔽自己的雷達)因此在假設此猜測成立的前提下，將這猜測的理論科幻性的用在J-21這假想武器中。 〈註2〉目前的戰鬥機如F-16、F-15、SU-27等之纏鬥時間大約只有五分鐘，其原因主要有兩個。首先，纏鬥時必須用到後燃器(F-22那種新世代飛機因推力大所以未必使用)而後燃器噴出大量高溫氣體，通常噴嘴只能承受約5分鐘。再者，纏鬥過程相當耗油，因為後燃器極為耗油，再加上纏鬥時電戰系統等幾乎全開，用電量增加，也是耗油主因之一。因此通常戰機燃油使用的規劃方式是，1/3趕赴戰區，1/3回航，1/3戰鬥(台灣的F-CK-1比較特別，各1/4，剩1/4用於在機場遭受破壞之情況下能轉停其他機場)，由此可知作戰時耗油之快了。 〈6〉J-21使用的雷達具有被動搜索功能，即使沒有預警機協助，也可以關雷達作戰，避免因自身雷達而曝光。 超機動
超機動戰機有兩個基本條件：高推重比以及低翼面負荷，這兩個條件使飛機更不容易因超機動時之能量損失而失速。因為，高推重比代表加速較強 ，戰機較能改面目前運動狀態；低翼面負荷代表可用升力較大〈註1〉，使得機動性以及低速維持能力更好。J-21的發動機推力極強﹝另有專段介紹﹞，最大靜推力180千牛，最大後然推力240千牛，滿載燃油並採用全武裝掛載時，不使用向量推力也有1.5以上的推重比(空重13頓、武器1.8頓、燃油10頓)，由此可知，在正常狀態下，由於空戰時燃油並非滿載，加上武器未必全裝備，因此推重比會更高，使用後燃器之推重比甚可達2.5以上。在翼面方面，J-21主翼面積 (包含翼根後掠段) 接近採用近三角梯形翼的F-22A，因此翼面負荷可說是相當小，加上又是前掠翼設計，其升力效果事實上優於F-22者〈註2〉。因此從推重比以及翼面負荷這兩個基本指標來看，J-21都具備了身為超機動飛機之條件。除了基本要素之外，對於相當強調運動性能的戰機而言，優異的氣動設計也是必須的，例如說，如果機本身能夠在更遠離重心的地方產生特殊渦流如EF-2000的前翼設計，那麼在需要時，這股渦流將更能將飛機〝拉起來〞。在中俄專家協助下，J-21採用前掠翼以及大面積前翼設計，具備良好的氣動性能，大面積前翼除了增加總體升力，還大幅增加俯仰控制能力。對於J-21這種先天不穩定構型的飛機，通常只需要很小的控制面就能作出大動作〈註3〉，J-21卻使用大面積前翼，這樣，平常只要前翼稍微動一點點，飛機就可以作出不小的動作，前翼動作加大飛機就作出更劇烈的動作。再高速飛行時，也因為大前翼的作用使得J-21的高速控制力相當於一班飛機的低速控制力。此外，如同之前提到的，因為J-21捨棄水平尾翼，因此需要大面積前翼以獲得高攻角運動時之恢復平飛能力。在降落時，如同JAS-39，前翼可轉動90度，充當減速板使用。 除了氣動力產生的外在作用外，影響飛機靈活度的因素還包括質量分布。重心的位置以及氣動力作用之位置影響氣動力矩。為了在高低訴狀態下均具有優異的機動能力，理所當然，J-21採用先天不穩定構型，但因為前掠翼以及大面積前翼之搭配、翼前緣延伸等之搭配，其氣動中心位置距離重心較傳統不穩定飛機更遠，這似乎意味著，J-21機動性能更好，即使處於高速也能有傳統飛機次因素下之靈活性。同時也代表J-21必須有更強大的自動控制系統。拜於日新月翼的電腦科技之賜，其光傳非控系統每秒可校正90次(即使像EF-2000這樣不穩定的戰機，每秒約40次)。另外，J-21還用了可調節穩定設計。可讓飛機很不穩定，也可讓飛機稍微穩定。如此一來，再非戰鬥時期，飛機就不會作出不必要的大動作，而飛控系統也可以不必一直調整而導致阻力的增加。向上述的穩定度調節與自動調節都由飛控電腦控制。飛控電腦根據各種飛行數據決定飛機之穩定性並限制飛行員作出太過火的動作。要限制的原因是因為在非戰鬥時期本身就不太需要太大的動作，這只是為了操控上的方便而已。當飛行員要進入戰鬥狀態時只要用語音控制就可以解除限制而盡情發揮飛機極限。 綜合上列幾段所述，J-21掌握了超機動應有之基本條件以及優異的氣動設計，因而在運動性能上，擁有超越包括F-22E在內的所有飛機之實力，當然，我只寫了一半，因為飛機是具備了超機動能力，但坐在裡面的人如果適應不良，那還是沒用，關於這點，J-21有特殊之措施，由於篇幅頗大，因此稍後在加以介紹，現在，我要對上述文字作一些註解，同樣的，您可以跳過下列標楷體文字，如果你沒有時間，沒有興趣的話。 〈註1〉翼面負荷，係飛機空重與翼面積之比值。也就是單位翼面積所負擔的空重。翼面負荷是機動力的比較參考值之一，越小則通常機動能力越大。因為，對於同一個科技等級所製造的同功能戰機而言，例如F-16、F-15、SU-27等，機翼的設計不會相差太多，也就是說，再此狀況下同面積機翼在相同狀態下產生之升力是接近的，產生之最大升力也是接近的。因此，翼面負荷低的機翼，代表最大升力與支持重量相差較大，也就是有更多的〝剩餘力〞可使用。想像一下，有一架飛機的最大升力恰可支持重量，另一架的十分之醫生立即可支撐重量，思考一下兩機何者運動性較優就可以了解此一現象了。舉個現實中的例子好了，歐美新世代戰機出現隻前雞動力最好的飛機是SU-27系列，因為SU-27是當代戰績中翼面負荷最小，推重比最大的戰機。(從定義來看，su27翼負荷較F-15小一點點，但SU-27的機身也有產生升力的作用，因此其實際上之升力效果優於F-15) 〈註2〉〝翼面負荷低機動力高〞這句話是對〝科技等級相當時所製造的類似設計機翼〞而言成立。如果機翼之性質差異不算小，那麼就不能從這裡比較了，想像一下如果有AB兩種機翼，前者單位面積所能產生的升力事後者的2倍，那麼即使其異面負荷是後者之2倍，期升力效果理論上也是一樣的，這時，就不能用意面負荷來作主要參考值了。我們可以想像前掠翼造成的渦流比較複雜，因此升力可能比較大。事實上，前掠翼就具備類似的現象，而根據理論以及實驗，與後掠翼或三角翼相比，前掠翼的升力效果更好，因此可以用較小的翼面積達到相同的升力表現。所以說，如果前掠翼的面積加大，升力當然可以更大，也可增加燃料籌載量，因此筆者將J-21設計成具備大面積前掠翼就是這個原因，即使阻力會因此加大些。 〈註3〉飛行器的氣動力中心在重心之前，就是所謂的先天不穩定構型 ，反之，氣動中心為在重心之後就是先天穩定構型。前者當改變方向時，氣動力將使飛機無法回復原姿態；後者當改變方向時，氣動力就擔負一種恢復力的角色。這個現象，只要畫出簡單的力圖就可以看得出來。 因為先天不穩定的氣動效應不斷的讓飛機有〝脫離〞所在姿態飛行之傾向，因此只要飛機一往某個方向偏轉而非控系統沒有立即作調整時，飛機就會往該方向運動，這代表著，只要有一個很小的力矩，〝告訴〞飛機該往哪個方向〝不穩定〞，飛機就會朝該方向頗為劇烈運動，小翼面就足以擔負這個〝告訴者〞的角色，因此先天不穩定飛機如法國Rafale、幻象 4000、英國EF-2000的前翼面積都不算大，至於俄國MiG-1.44則可能是為了在高速下也有優秀機動性因此設計一對相當大的前翼。
J-21是載人戰機，就不得不考慮人的因素，當飛機在作大機動時，會發生幾個不利於駕駛員的現象，那就是昏迷、紅視、空間迷向。其中昏迷以及空間迷向是最危險的，昏迷讓飛行員無法操控飛機，而空間迷向則讓飛行原因生理現象而產生方向錯覺以致作出錯誤操作。這兩害不除，大概沒有保險公司敢保J-21飛行員了。 在空間迷向方面，其原因牽涉到人類的生理現象，係維持人類平衡感的三辦規管產生之錯覺，以至於飛機左轉時飛行員以為是右轉•••而產生種種錯誤的操作。J-21上如改善呢？J-21裝有一個姿態感測儀，能夠感測飛機現有姿態，並將感測到的飛行姿態畫出，投影在J-21的頭盔顯示器上，讓飛行員一直能知道現在的飛行姿態，這樣，就好像初學者在玩飛行遊戲一樣，用座艙模式時經常不知道自己到底處於什麼狀態，但是轉換到外部視野時，就能輕鬆掌握自己的現況。•••以上可說是最惡劣狀況，也就是產生空間迷向的飛行員在掌握飛機的狀況，而事實上，J-21的設計使得在很多情況下飛行員只要用聲控就能命令飛機作出基本的常用高機動動作，甚至飛行員還可只藉由下命令就讓飛機自動咬住目標。只有在很特殊情況例如自動系統損害或遭遇極強對手等才需要進行全程全人工操控，關於這裡提到的自動控制，留在內部系統一段再特別加以介紹。再者，因為J-21可在許多速度下作出〝法輪〞之類的零半徑迴轉，在很多情況下他可以不必像傳統纏鬥一樣非得繞大半圈或作一大堆機動才能進入攻擊位置，因此在J-21大部分的作戰情形下，也較少出現空間迷向的威脅。故即使空間迷向仍然對J-21飛行員產生潛在威脅，但至少，有更多保險公司敢保J-21的飛行員了。 在昏迷現象方面，先討論一下昏迷現象的原因：血液因運動時假想力的作用而產生之現象。當飛機作出上翻的動作時，對於在重心之前的座艙內有一個向下的假想力，導致血液有往腳部流動的傾向，因此腦部容易產生缺氧現象，此時飛行員就可能眼前一片漆黑甚至昏迷。為了對抗這種效應，目前的做法是利用抗G衣，在作機動時，抗G衣會充滿高壓氣體，壓迫下半身，讓血液難以下流。使用抗G衣的結果，飛行員已經可以承受最高平均達9G的加速，要多作說明的是，在新世紀戰機隻前的戰機如F-16等，其飛行員最大承受值是9G，但持續承受值則只有4到6G，新世紀戰機如F-22、Rafale等技術較為先進則要求必須能持續9G。這意味著，以現有技術能讓人類持續清醒於近乎垂直於身體的9G假想力場。那麼想像一下，當身體與假想力場夾角成為X度，那麼假想力場在平行於身體方向的分力場就成了原來的cosX倍(垂直方向暫不考慮，因為理想狀態下該力不太影響血流)舉個實際的例子，假設座椅跟假力呈60度夾角，那麼9個G的假力只產生了4.5G再影響血液流向，也就是說在不考慮身體結構問題時，此時飛行員就可以承受18個G的加速度了！J-21就用到了這個原理，J-21的座椅可根據當時之假想力場自動改變角度，讓飛行員隨時可處於最舒適狀態，因為座艙空間很大，因此容許座椅大幅度的轉動。再加以抗G衣的改良，使得J-21飛行員可以持續承受17G之假想力場。為了進一步讓飛行員更舒適，J-21座艙比傳統重型戰機更接近重心，這使得當飛機自轉時，例如作出大法倫等機動時，座艙所受的向心力較小，也就是飛行員能容許飛機座更大程度的自轉。至於座椅自動調整以及座艙後移帶來的視野不良問題，則由類似EF-2000的處理方式，由外部攝影機傳達目標資料。這個留待座艙一段在更詳細介紹。從上面這些介紹來看，J-21不但具備超機動能力，其設計也讓裡面的飛行員能夠輕鬆掌握他的超機動能力。拿個很簡單的比喻：美國F-22在空戰行為上的偉大設計，是藉由強大的科技而讓以往複雜的空戰操作變得很〝傻瓜 〞；而J-21更偉大的地方是，除了有上述F-22的能力外，他還讓以往需要更多訓練更多難度的超機動飛行變得很〝傻瓜〞。 接下來的一段，我要多對本段所提到的一些想法作解釋。例如旋轉座椅、17G假力場、座艙位置等等。 旋轉座椅的設計，事實上現在俄國已經在進行設計，本身設計已經相當優良加上多次米格二十九的〝彈射秀〞而更顯聲名大噪的俄羅斯K-36彈射椅的設計公司在90年代末透露他們正在研究新型彈射椅，該彈射椅可以 根據運動狀況自動調整角度，讓飛行員處於最舒適狀態，並具有更安全的彈射方法•••除了在座椅上動腦筋之外，根據全球防衛雜誌報導，瑞士的蘇黎士生命科學公司已經發明一種新式的抗G衣，歐洲國家計畫引進以用於可產生瞬間最大15G機動的EF-2000。傳統的抗G衣是藉由抗G衣充氣而產生壓力將血液壓回，但再充氣到施壓的過程中有一段時間差，對於瞬間產生的高假力場未必有承受效果。而這種新式抗G衣是生命科學家藉由觀察生物而設計的，他們發現，當蜻蜓振翅而飛時，其血管承受大約30G的負荷，根據對這個現象的觀察，他們設計一種內部充滿液體的抗G衣，據稱可以瞬間平衡大G值，不過目前沒有確定這種抗G衣的上限。 17G的假力場並非指整個飛機礎於17G，而是指座艙內部有17G之力場 ，因為向量推力的使用而使得在任何狀態下座艙內都有可能產生那樣大的假力場。物體運動時，其運動情況可分為質心運動以及相對於質心之運動 ，對於剛體而言，後者通常是轉動的形式。因此當飛機轉彎時，其運動可分為質心軌跡以及飛機相對於重心的〝自轉〞。向量推力就足以產生相當大的力舉讓飛機有高自轉角速度。先不考慮飛機因飛行產生的重心位置改變，那麼自轉角速度主要取決於發動機出力以及噴嘴角度等，因此不論在何種速度，向量轉向都足以讓飛機產生高自轉角速度，換言之，在座艙產生很大的假力場。這個假力場與機身大致平行。又飛機不可能單純自轉，他一定也有質心運動，就有質心加速度，座艙真正受到的假力場是前二者假力場之向量和，又如果不考慮飛機轉向時之切線加速度，那麼上述二甲力場應該戶垂直，故向量合大於任一者，所以在使用向量推力之後，要在座艙內產生一個17G的假力場的確有其可能性。 在上述的幾個力當中，有一個是可以用人唯去減少的，那就是自轉產生的假力場。在相同的角速度下，距離重心越遠，線速度越大，也就是假力場較大(a=角速度平方*半徑)，距離重心越小，此效應就越小，如果座艙就在重心，那就更感受不到此現象。由於J-21設定年代問題，因此不打算將座艙整個放在太接近重心，因為那樣的話，便要更大量使用外部攝影機傳輸畫面。J-21考慮到重量配置、飛行員習慣等問題，因此將座艙後移但也沒有太後面。只有再俯視時用到攝影機傳輸。 FDG-180-240可變旁通比向量推力發動機 FDG-180-240是一種避人耳目的代號，中國第一次使用這種命名方式，FDG是中文〝發動機〞發音字頭，180與240分別表示最大軍用推力與後燃推力。簡稱為FD-1824，制式代號為渦扇二十〈WS-20〉。 這個發動機的研製牽扯甚廣，首先，中國從與俄國的合作中得到AL-31製造技術，後來又得到最大後燃推力180千牛頓級的AL-41發動機技術，中國發動機技術至此跳上新的台階。有了這樣的基礎，中國又藉由自行研發的許多科技以及一些竊取自美國F-119的技術，發展渦扇二十，一個極度暴力且變態的發動機。 由於殲二十一體積龐大，因此發動機沒有小體積的限制。因此，渦扇二十利用與F-119同等的技術，加以放大改良，因此其推力基本上已經超越F-119。而中國又革命性的應用新的低摩擦係數材料，大幅減低因機械作用產生的能量消耗，因此FD-1824的推力更大，更省油。渦扇二十基本性能如下：最大軍用推力180千牛頓，最大後燃推力240千牛頓(加後燃器推力通常增加60千牛頓)，渦扇二十的後燃器是可變推力後燃器，可以根據需要決定後燃器推力以免過分浪費燃料。又來了，關於我這裡提到的〝低摩擦係數材料〞並非虛無，以下就對這個設想做一些解釋，如果你沒興趣的話，就跳到下一段開始，好了，我要開始為我用到的東西辯解了：一直到最進幾年電腦科技的進步，人類才有辦法從對世界的巨觀研究轉變到微觀研究，因為在以往，當我們要微觀這個世界時，所牽涉的運算以及技術讓我們望之卻步。對於摩擦力，在以往，人類只知道有摩擦力這回事，不知道摩擦力的原因，也因此在減少摩擦力的方面只知道用潤滑油、滾輪等等。這幾年，科學家開始從微觀的觀點研究摩擦力，他們懷疑摩擦力可能跟物質粒子間的電磁力有關，因此他們藉由改變物質的一些電子組成等等來做摩擦力的實驗，初步證實，摩擦力跟電子有相當大的關係•••從這個事實我們可以知道，人類對摩擦力才真正要開始認識，而材料科技也正開始要發展。因此在未來，藉由特製的材料來減低摩擦力是可能的。而機械效率最難以提高的原因也是因為熱耗損，因此減低了摩擦力的作用，機械效率當然可以提高，也更省能源。 除了推力大，WS-20也考慮到後勤等多方面問題，整具發動機高度模組化，葉片一體成形，發動機甚至被〝切〞成數段，每一段又是一個模組。在裝備完善的基地，可以直接更換受損的部位所在的大段，例如壓縮機前段有部件損壞就更換壓縮機前段，這樣大幅縮短維修時間。如果在臨時基地沒有大模組可供更換，也可更換小模組如一體成形葉片等等。此外，藉由納米技術的幫助，發動機也很智慧化，可以自動偵測外還可自動修復輕微損壞，在翼受損部份還有備用線路，萬一線路受損便可自動用備用線路，增加戰場生存能力。又由於多少承襲些許俄系風格，WS-20被要求像AL-31F系列一樣，即使進氣不穩定也要盡量正常工作，即使熄火，也要再極短時間內再點火，因為有這樣的能力，再地面上殲二十一可以不必靠充電車自行發動並快速加速，在加以氣動佈局以及向量推力的幫助，其起飛距離小於200公尺，又由於機體結構強韌，不經修改便可在艦上起降，如此又增加殲二十一的使用彈性。 在其他特殊性能方面，主要有兩項：三維向量推力以及可變旁通比。 WS-20可以進行三維轉向，左右約15度，上下採用多段式轉向因此可大於65度轉向，可在0.9秒內由+65度轉向-65度。能達到這樣的轉向性能拜於獨特噴嘴造型，該噴嘴造型參考自吹風機噴嘴，基部圓形，末端扁平，藉由基部進行三維轉向，抹端扁平噴嘴可進行第二段轉向並達到匿蹤能力。可變旁通比是為了讓飛機在高低速下都有最佳的發動機效率，再搭配殲二十一的變面積進氣道，使殲二十一在高低速下都有相當優異的性能。美國在20世紀末F-22發動機競標案中的YF-120發動機就是可變旁通比發動機，後來因風險較高而遭捨棄，該公司就靠自己的經費繼續研發•••。 機載電子系統所用到的超高科技：納米技術 J-21大量採用那米技術製造的電子設備，那米技術可用相當小的空間做出跟現今電子設備同功能的產品，所以如果大量使用那米技術，將可做出比現在小得多但功能一樣好的飛機。然而，考慮到維持超大航程以及需要極度變態性能的飛機，J-21仍然被設計成頗大的戰機，就整體體積而言，大於蘇愷二十七小於F-22，因此，J-21的電子系統功能遠大於F-22這類的戰機，而機體體積較小，燃油卻差不多。重量也得以壓低。關於J-21電子系統的功能會有專段介紹，在這裡，我要先說明那米技術的可行性，以成立J-21強大電子系統存在的可能性與合理性。不多說，我要開始蓋了。 有人說：〝如果二十世紀是積體電路的時代，那麼二十一世紀將會是納米的時代〞。什麼是納米技術呢？一納米=十的負九次方米，也就是十埃，一種跟原子大小接近的單位。納米技術簡單的說，就是以納米為最小單位的技術。這將使得所謂的微機械成為可能。以今日的電子科技來說，自從基爾比首創將大量電晶體縮小在一個小空間，也就是所謂積體電路IC，以來，人類就不斷試圖做出更小的IC，也就是必須把IC裡的元件不斷縮小，要做出那樣小的東西，就必須要有能夠在那樣小的空間中製造東西的生產方式。目前台灣電子業最先進的是0.18微米製程，大概目前的許多晶片都是用這種製程製造，前鎮子，科學園區某公司公佈，已經與微軟公司簽約，引進0.17微米製程；大陸近年開始大力發展晶圓技術，就有許多外商打算用0.13微米製程打入市場。不論是0.18還是0.13，都已經是相當小的單位，但一微米=十的負六次方米，換言之這個單位甚至超過100納米，在這樣的技術下，目前一個不到一平方公分的晶片裡面就可容納數百萬個電晶體，試想，如果技術上突破的話，用了納米技術將可使同功能的電路體積縮為一百萬分之一！或是說，相同面積的晶片可具備現有晶片的百萬倍功能！這是多麼可怕的數字。當然，這只是個理想的理論值，以目前科技來看，我們無法縮到那麼小，目前最大的瓶頸，不是納米大小材料的製造，而是納米線路的製造，因為目前所知那米導線太細，會產生很大的電阻，目前科學家正試圖解決這個問題，甚至有可能透過生物或化學方法解決。不過，就算最悲觀的情況出現，也就是科學家解決不了這瓶頸，那也不代表納米技術無法實用化，大不了不要那麼小吧！是的，無論該瓶頸是否被突破，那米技術仍能讓我們做出遠小於現在的同功能晶片或功能遠超出現在的同大小晶片。就好像用石頭在地上排圖形和用米粒在地上排圖形，那麼米粒將可在遠小於石頭圖形的面積中排出一樣的圖形。美國已故物理學家理查•費曼就說過，未來會是微機電的時代。 目前許多國家都投入了那米技術的研究，包括中國、美國、日本等。 美國與日本在微機電領域有可觀的成就。日本的豐田汽車公司就利用微機電技術製造出一顆花生米大小的汽車；美國則做出機械螞蟻、機械昆蟲等等，在美國的機械昆蟲當中有的還裝有攝影機等監視器材。有個美國科學家幽默的說〝未來的美國人再打蟑螂時可能要多一層顧慮：他可能要賠國家不少錢〞。美國甚至還做出一種微型發動機，有多小呢，一個幾立方公分的空間可以放超過5000個這種發動機。中國則將納米技術視為國家重點科學研究項目，2000年再中國一場全國性的科學研討會中，就公佈了若干項那米技術領域的成就如那米金屬粉等等。•••由上述的事實得知，微機械的製造已經不單單是實驗室科學家的事，他已經一定程度的成為工程師該煩惱的問題，此外，中國的那米技術也有一定的成就，加上政治體制的因素，使重點科技的發展會更加有利且快速，因此，在J-21中我大膽用盡了那米技術電子元件等等。 補充一下，那米技術的用途當然不只在電子科技，因為有了那米技術，我們將可能可以製造幾個原子大的微機械，人類可能可以自造比細胞小的機器人，進入人體製造藥物、抗體、或是進行外科手術•••那米技術與生物科技結合，將可能可以為人類帶來另一場科技革命。 航電系統 大量使用納米技術的J-21，因為機體頗大，因此空間限制少，在航電系統上得以盡情發揮。對於如雷達等戰鬥系統則加強戰力，對於其他次系統如機械制動機構等，則為了提升生存能力，而讓各控制電路有承受多次戰損之能力。例如其飛控系統之晶片，就做得稍大，已擁有數顆傳統晶片之功能，足以承受多次戰損。此外很多系統也加以整合，讓一顆晶片擁有一個系統的功能。如此一來，J-21整體航電性能不但先進而且體積小、生存能力高，因而J-21有很大的燃油空間以及加強結構用空間。 在飛控系統上，設計團隊得到情報，得知美國發展出干擾線傳飛控的方法。美國最新的F-22E就有能力干擾線傳飛控系統。為了與之抗衡。J-21用光傳飛控系統，因為傳輸過程用光而不用電，因此不會受到一般電磁干擾的影響，在光纖與轉接處上，則有特殊抗電磁干擾裝置，以避免光訊號轉變成電流後受到干擾。操作方式是由飛控電腦經由光纖指揮位在控制面的制動機構，這種像JSF一般的捨棄液壓系統的設計，省去維護中央液壓系統的麻煩。但是為了避免大量用電子控制的制動機構遭蹈干擾等傷害而失去作用，其飛控系統有多套備用裝置，又因為納米技術的使用而仍保持極小的體積，在這樣層層保護下，J-21的飛控系統幾乎無法以正常電磁干擾方式干擾，而且還有很頑強的生存力。在飛控電腦方面，也是一樣，具有超強運算能力的飛控電腦使得飛機能每秒自動修正高達90次，得以駕馭這個相當不穩定的飛機，此外，飛控電腦能承受相當多次損壞，已經不是什麼〝X餘度線傳飛控系統〞可比擬。簡單的說，在戰鬥中，飛機還沒整個報銷之前，飛控系統幾乎都能在可用狀態，J-21生命力之頑強可見一般。當飛機受到嚴重雷擊，一般飛機控制系統失靈而必須棄機的情況下，J-21卻可自動切換至備用系統，繼續正常飛行。 雷達方面，招集全國各大航電公司以及私人高科技公司進行技術攻關，研製出一種具有多頻道、雙接收方式的超級雷達，殲雷-21/JL-21主被動相位陣列雷達。可主動發射雷達波偵查，也可以被動偵查。使用主動偵查時，JL-21可以發射高低能雷達波，並能辨識低能量雷達波，因此平時可利用低能量波探測以減低被發現機會，有時又可以用高能波探測，一方面增加發現逆蹤飛機的機會，一方面可以反干擾，不過此時自己也將暴露位置，因此也可以一直切換偵查方式，其他方面就像一般戰機一樣，不加以贅述，比較特別的是她的被動探測以及聯合探測方式。設計團隊為了讓J-21可以適應美國高匿蹤科技進步所帶來的衝擊，例如遇到極難偵測的匿蹤飛機或俄羅斯藉由電漿匿蹤而幾乎無法發現的飛機，因此也讓雷達具備被動搜索功能，可以接收敵機發射的雷達波，也可藉由飛機飛行時對自然界電磁波之擾動來發現敵機。使用聯合搜索模式時，由被動雷達發現敵機概略位置後，主動對該區域發射不同能量不同頻率的雷達波，對於美國式的形狀匿蹤，往往只針對戰機雷達進行隱形，對於JL-21這種能發射普通飛機所沒有的波段的雷達，將使許多匿蹤戰機無所遁形。此外，主被動可同時使用，也可獨立使用。這麼多複雜的方式使得敵機難以進行反制，而本身則藉由超高速電腦輕易運算並自動選擇操作方式或由飛行員手動選擇。 殲雷21基本性能如下：
可追蹤30個空中目標並導引20枚飛彈攻擊。
座艙配置方面仍列為機密，只知道他的操作相當人性化、簡單化、自動化，可以由一個飛行員執行兩人任務。詳情預計2001年6月前公開。 其他特殊項目 J-21為了確保制空能力，除了在本身設備上有相當大的突破外，還有一些額外戰法所引出的新武器，搭配這些武器，J-21更能在敵人科技進步的情形下確保空優。詳細情形目前為機密，預計2001年6月前公佈。
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