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歼-20是美国之外第一架采用无框整体座舱盖的飞机，无框座舱盖取消了前部隔框，整个座舱盖就像一滴水珠，呈现近乎360度的无障碍视野，对空中事态感知能力和近距离格斗是非常有利的。但是无框座舱盖的制作难度也是非常高的，在此之前，全世界投产的战斗机里只有F-16和F-22采用。
F-16座舱盖（准无框，后边有加强框，但不影响视野）
现代战斗机座舱盖不是普通防弹玻璃那么简单，它必须同时满足透光率高（先进的达到90%）、（曲面带来的）光学畸变小、防撞性强（四磅级别的鸟撞不被穿透）、强度高（机身整体的一部分）、重量轻、耐温性好（2马赫飞行时，座舱盖外部温度可以达到110°；高空低温环境又得有电加热除雾除冰功能）等诸多近乎对立的苛刻条件。对于四代机来说还要加上一条隐身性能。
以F-22为例，它的座舱盖采用了两种高分子聚合物：环境适应性更好的丙烯酸酯作为内外两层，抗候性差的聚碳酸酯作为中间夹层，使两种不同材料的优势互补。传统的多层有机玻璃结构采用压力成型法，一层一层压在一起，全套工艺耗时长达六周。F-22的座舱盖由英国GKN航宇公司生产，采用了新型的注射成型法，只需一小时。单一种类有机材料注射成型是很普通的工艺，而两种不同材料注射成型，还能层次清晰、质量均匀而且强度足够，这个难度是极大的，F-22一个座舱盖造价高达28.6万美元。
歼-20的头两架验证机采用了F-22同样的全无框整体座舱盖，一出场就引来了满堂彩，被认为达到了世界先进水平。而从2011号原型机开始，座舱盖前部又多了一个加强框，引来议论纷纷，有唱衰全无框座舱盖质量不过关，不得不补强的；有认为是为了省钱省重量而降低难度的。其实恰恰相反，这个变动正说明我国不但掌握了F-22这样的全无框技术，而且更进一步，和F-35一起达到了座舱盖设计的最高水平。
2001号验证机的全无框整体座舱盖，完全透明，没有任何覆膜
2015号原型机的内框整体座舱盖，带有S型爆炸索，也没有任何覆膜
F-22的座舱盖有一个相当大的缺陷，就是为了满足强度要求，无框设计使它的厚度达到了20毫米，重量达到了360磅。因为过于厚重，穿盖困难，只能采用传统的抛盖弹射技术，即弹射前必须先用火箭抛掉座舱盖，然后再弹射座椅。在四代机追求超音速机动的情况下，遇险时弹射救生的时间窗口越来越小，任何延迟都可能导致弹射失败。F-22曾发生坠毁事故，就因为舱盖故障导致飞行员无法成功弹射而丧生。2006年兰利基地那次著名的锯舱盖事件更是现身说法地展示这一缺陷的严重性。
2006年4月10号，隶属于兰利空军基地的F-22A 03-041号机在起飞准备时发生软件故障，导致座舱盖无法打开。在联系了制造商洛马和F-22系统软件办公室，进行了各种尝试之后仍然无法开启座舱盖。最终只好由消防队员用电锯简单粗暴地把时值18万美金的座舱盖锯开，救出了被困五小时的飞行员。
要采用整体座舱盖提高视野范围，又要保证弹射成功率，最佳方案就是采用无延时的穿盖弹射方式，在座舱盖顶部安装爆破索，启动弹射的同时引爆小当量装药，破坏座舱盖的完整性，依靠座椅顶部的撞角直接穿盖而出，缩短反应时间，提高救生成功率。当然穿盖弹射本身并不是新技术，英国飞机就偏爱这种方式，已经运用了几十年，但都是有框结构。
美国从F-35开始采用了变厚度的舱盖设计，在一体化舱盖内加了一个加强框，框前风挡区域厚度较大，保证强度和防撞能力；框后区域厚度变薄，利于穿盖弹射。这个加强框位于舱盖内部，外表面还是连续的有机玻璃表面，没有传统隔框在表面的接缝，不影响隐身性。这样的技术既减轻了重量，又降低了制造难度，延长了使用寿命，一举多得。歼-20是世界上第二种采用这一技术的战斗机。
2101号量产型的内框整体座舱盖，爆炸索排列方式有改变，可以明显看到带紫红色光泽的覆膜
小结：歼-20的座舱盖设计非常务实，将超音速弹射救生能力和隐身性完美结合，达到了世界最先进水平。

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