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在近期熱映的國產科幻大片《流浪地球2》中，不僅出現了很多未來感十足的機械設備和航天器，同時也有不少各國現役主戰武器裝備登場，其中，最為引人矚目的是影片開頭頗為炫酷的垂直起降型殲-20隱身戰機，主創人員稱其為殲-20C。
既然科幻影片要具備一定的科學技術基礎，影片中的殲-20C又是基于現實中的殲-20隱身戰機而改進設計的。那么，我們不妨分析一下垂直起降型殲-20隱身戰機的技術可行性有多大？
《流浪地球2》中出現的垂直起降型殲-20戰斗機。
值得稱道的細節設計
從影片鏡頭以及諸多制作花絮，我們可以了解到主創團隊不僅完成了殲-20C垂直起降隱身戰機的方案設計和三維建模，甚至還打造了等比例的實體道具，特別是殲-20隱身戰機的雙人座艙道具，幾乎能夠以假亂真。在殲-20C垂直起降隱身戰機的很多細節設計上，可以看得出主創團隊確實非常用心，具備一定的專業水平。
首先，作為一架垂直起降隱身戰機，殲-20C最為重要的機載設備之一就是機身前部的升力發動機。很多媒體在對殲-20C的升力發動機進行分析時都認為其應當是與美國F-35B垂直起降隱身戰機類似的升力風扇。該機的升力風扇采用兩級對轉設計，直徑達1.27米，依靠與主發動機主軸連接的驅動軸來提供動力。不過，筆者認為，殲-20C垂直起降隱身戰機采用的應當是類似于蘇俄雅克-38以及雅克-141的2臺前后串列式渦扇升力發動機。
從總體設計布局和性能上看，雅克-141的串列式渦扇升力發動機與F-35B的大直徑兩級對轉升力風扇各有優劣。但是，對于殲-20C這樣一款最大起飛重量有可能超過40噸的重型戰機來說，升力風扇很難能夠滿足垂直起飛時的升力要求。
《流浪地球2》關于殲-20C垂直起降戰斗機的海報。
美國F-35B垂直起降隱身戰機的升力風扇可以產生9噸的推力，已經是當今世界最高的技術水平了。如果殲-20C要具備在最大起飛重量的情況下實現垂直起飛的能力，則升力發動機的推力至少要達到16噸，兩臺主發動機可以提供至少24噸的總推力，才可以滿足最基本的起飛推力要求。
而升力風扇在轉速一定的情況下，要大幅提升推力，只能進一步增大直徑，這又要受到機身寬度的限制。所以，采用2臺串列式渦扇升力發動機是殲-20C最為明智的選擇。按照2044年的技術水平，中國航發工業應當能夠研發出重量足夠輕、尺寸足夠小且可以提供8噸推力的渦扇發動機。
其次，筆者注意到，在殲-20C的2臺串列式渦扇升力發動機后部兩側，主創團隊還特別設計了垂直起飛時所必需的輔助進氣口，這也是幾乎所有垂直起降噴氣式戰機必備的設計。當戰機進行垂直起降時，為了避免向下噴出的高速氣流吹起來的異物被吸入機身兩側的主進氣口，通常都要利用設在機身背部的輔助進氣口來提供主發動機所需的空氣。不過，與F-35B和雅克-141采用的大尺寸輔助進氣艙口設計不同，殲-20C的輔助進氣口類似于魚鰓式設計，與米格-29的輔助進氣口很相似，應當是考慮到了隱身設計要求。
最后，影片還展示了殲-20C雙座型的座艙蓋采用了前后兩片開合式設計。這一設計在當今各型現役戰機中幾乎沒有被采用過，也就是座艙蓋分為前艙蓋和后艙蓋兩部分，分別在前部和后部設置驅動伺服機構。關閉時，前艙蓋向后，后艙蓋向前，在中部閉合。在筆者的印象中只有某些科幻電影中的太空戰機采用過這種獨特的設計。筆者分析，主創團隊之所以采用如此標新立異的艙蓋設計，應當是考慮到了座艙后部要安裝2臺串列式渦扇升力發動機，座艙前部要安裝雷達以及光電設備，能夠給驅動伺服機構預留的空間很有限。如果只在座艙蓋前部或者后部設置一套驅動伺服機構，都無法滿足使用要求，那么索性就將原來的整體式大型座艙蓋一分為二，各自設有一套驅動伺服機構。
美國F-35B垂直起降戰斗機的動力系統，包括主發動機和升力風扇。
從科幻到現實的難關
當然，如果我們再進一步探討殲-20C垂直起降隱身戰機的具體設計以及技術可行性，就會發現很多矛盾和不合理之處，而且要面臨太多無法克服的難關。
首先，殲-20隱身戰機雖然外形尺寸較大，但是其內部空間設計還是相當緊湊的，可以說每一立方厘米都得到了充分的利用。在這種情況下，還要為安裝2臺串列式渦扇升力發動機空余出足夠的機身內部空間，其難度可想而知。按照影片中殲-20C渦扇升力發動機的安裝位置，這里不僅有前起落架艙，還有機腹主彈艙、兩側S形進氣道以及航電設備、油箱等部件。
所以，在保持殲-20隱身戰機原有尺寸和機身內部空間大小不變的情況下，還要為渦扇升力發動機留出空間則會產生以下比較嚴重的影響：前起落架艙要前移，很可能會與駕駛艙發生干涉；機腹主彈艙的大部分空間被占用，很可能失去掛載機載彈藥的功能；S形進氣道的一部分有可能被占用，影響進氣效率或產生流場畸變，導致發動機無法正常工作；原本座艙后部的航電設備、油箱等部件要移除，很可能影響戰機的作戰性能和航程。從影片中所展示的殲-20C總體設計布局來看，外形尺寸應當是與常規型殲-20基本保持一致的，那么，以上這些缺陷和矛盾之處是很難解決的。
目前垂直起降戰斗機均采用單發設計。
其次，我們應當注意到，從英國“鷂”式到蘇俄雅克-38以及雅克-141、再到如今的美國F-35B，這些真正實現服役和實用化的噴氣式垂直起降戰機全部采用了單臺主發動機設計，而殲-20為雙發重型隱身戰機，之所以國外噴氣式垂直起降戰機都采用單臺主發動機設計，主要是為了避免雙發設計的推力不平衡問題。
殲-20這樣的雙發戰機，盡管兩臺發動機的間距較小，但是也依然存在由于推力不相同而產生的偏航力矩問題。在常規飛行中，戰機的飛控系統以及控制發動機工作狀態的FADEC系統可以進行調節，保持戰機的穩定性。但是，在垂直起降過程中，戰機本身就處于極大的不穩定狀態之中，兩臺主發動機的一點點推力差值，甚至兩具旋轉矢量尾噴管任何細微的動作不協調性，都有可能造成致命的事故。
再者，殲-20C垂直起降隱身戰機還有一個非常重要的升力發動機與主發動機之間的力矩平衡問題，也就是說，以戰機的重心為中心點，以分別延伸到升力發動機和主發動機尾噴管中軸線的距離作為力臂，升力發動機與主發動機要不斷調整所產生的向下的推力，使得兩者所產生的力矩基本相同，從而保證戰機在垂直起降過程中的縱向穩定。
如果這個問題不解決好，那么戰機在垂直起降過程中要么“翻跟頭”，要么“拿大頂”。比如，去年12月15日，一架F-35B在美國德克薩斯州沃斯堡海軍航空站聯合儲備基地試飛垂直起降項目時，就因為升力發動機失效導致失穩而墜落。殲-20C作為機身長度超過20米的重型戰機，升力發動機與主發動機相距較遠，必須要更好地解決力矩平衡問題，才能保證垂直起降的穩定安全。
最后需要說明的是，影片中殲-20C的垂直起降過程中還有一個比較明顯的BUG：戰機的鴨翼始終保持在水平狀態，這是很不合理的。事實上，早在20世紀90年代，洛克希德·馬丁公司就推出了代號為C160的鴨翼布局單發垂直起降隱身戰機設計方案，并且制造了縮比例技術驗證機。該機在臺架測試中，進行模擬垂直起降時都是將鴨翼向前翻轉90度，呈垂直狀態。這樣，豎起的鴨翼既可以作為在起降過程中增強戰機穩定性的安定翼面，還能夠消除水平狀態時產生的氣動阻力以及紊流干擾。
