中国台湾经国号战斗机

经国号战斗机英文名称:F-CK-1 Fighter

类 型:战斗机

所属国家:中国台湾

研发单位:空军航空工业发展中心

F-CK-1战斗机是中国台湾在美国技术协助下设计开发的一种轻型超音速喷射战斗机,具备视距外作战能力;在中华民国空军的规划中,F-CK-1与购自法国的幻影2000-5及购自美国的F-16A/B构成国军争夺台海制空权的主力,其中F-CK-1负责中低空防御。具备视距外作战能力。

中国台湾经国号战斗机



研发历程简介

“经国号”战斗机是中国台湾地区于20世纪80年代针对解 IDF战斗机放军开始大量装备的歼-7、歼-8战斗机和对地攻击飞机、依照“先进战斗机计划”在美国力量帮助下研制的战斗机定名为IDF计划总的目标是研究一种防御性的战斗机,力求在质量上取得优势。该机在服役之初曾领先于大陆空军的歼-6、歼-7和歼-8早期型战斗机,但随着解放军空军新一代战机全面换装,该机目前性能上已经落伍。进入21世纪后,台湾开始寻求改进IDF战机,重点提升其航电系统和对地攻击能力。改进后的战机称为F-CK-1C/D“雄鹰”。 研制历程 20世纪70年代末期,台空军现役的F-104、F-5日渐老迈,更新替换的机种一直没有着落。当时台方最佳的选择是美国刚研制成功,先进程度仅次于f15的F-16A/B战斗机,但美方拒绝出售。美国原本还有另外两种专为出口而研制的低档战机F-20“虎鲨”(F-5战斗机的改进型)和F-16/79(换装低性能的J-79发动机的F-16)。本来台方“退而求其次”也是挺好的选择,诺斯罗普公司的F-20堪称一款性能优异的战斗机,这得益于其采用先进的F404涡扇发动机,加力推力可达71.1千牛(约合7255公斤),为其赢得了当时“世界上紧急起飞最快,对地攻击最准”的美誉。可以看出,F-20是一种非常适合在台湾地区使用的防御性战斗机,很对台湾军方的口味。并且台湾装备了大量的F-5战斗机,对于换装改良自F-5的F-20来说也显得很便利的事。在同样是渴望大捞一笔的诺斯罗普和通用动力眼中,急于“消费”的台湾军方真好似一只“肥羊”。1980年,这两家美国军火巨头各自委派了一名副总裁抵台与台湾当局磋商售机计划。 但1982年中国与美国签订了8·17公报,美方因此暂时停止了向台售武。美国政府的这一政策对诺斯罗普而言不啻是一场灾难。由于4架F-20原型机中的2架相继坠毁,首席试飞员不幸身亡等一系列变故,F-20最终没能获得一份订单而于1986年无果而终,诺斯罗普为此投入的10亿美元巨资也一并付之东流。同时解放军空军的歼-8高空高速战斗机研制成功,歼-7系列进入成熟阶段,对台湾的威胁越发增大。眼见美国政府与中国大陆关系的变化,台湾当局深刻体味到了“世态炎凉”与“人情冷暖”。面对日益老化、破败的F-104、F-5机群,台湾当局一筹莫展。本想依靠“老美老板”实现“军事现代化”武力对抗祖国的台湾当局只好硬着头皮,咬定牙关在无奈与失落或许还多些愤怒和恐慌中面对国际政治形势变化的压力。出于对自身利益、出路及安全的考虑决定自行研制新一代喷气战斗机。当然美国当局及各大军火厂商在背地里承诺给予台方充分技术支援。 台先进战斗机计划1983年展开,战斗机定名为IDF(Indigenous Defence Fighter 自制防御战机)。计划总的目标是研究一种防御性的战斗机,针对目标为解放军大量装备的歼-7、歼-8战斗机和对地攻击飞机,力求在质量上取得优势。总研制计划称为“安翔计划”,内辖四个子计划,分别是空气动力和机体设计的“鹰扬计划”,先进发动机的“云汉计划”,飞行控制和航空电子系统的“天雷计划”,最后是自行研制空对空导弹的“天剑计划”。整个研制计划最终耗费超过10亿美元。 最早对IDF进行曝光的是美国合众社于1988年6月24日的一期报道。该报道称台湾工程师在位于得克萨斯沃思堡的通用动力F-16飞机制造厂学习设计高性能战斗机。同年底IDF正式公开露面,1989年5月28日完成了首飞。1994年首批生产型共20架IDF由汉翔集团支付驻防于台中清泉岗空军基地的第8飞行中队。至1999年底停产,IDF共计装备台军130架。可以讲,在整个IDF计划中,美国政府的立场起到了决定性的作用。美国人采取了一种既不“触怒”中国政府又可高效“协防”台湾的策略。不仅进一步武装了台湾,而且使得台湾拥有了设计、生产先进战斗机的能力,从而将台海局势引向“不统不独”的方向,最大限度地保障美国在东亚地区的利益,实属恶毒。 为了集中全台湾的科研力量完成IDF战斗机,台当局斩除户系派别阻挠,于83年将隶属空军总部的航空发展中心合并到中山科学院中。当时航发中心人员为此还有被“降格”的想法。 准备阶段的另一件大事是台方选定美国通用动力公司为主要技术支持提供商,主要参与“鹰扬计划”。当时通用动力公司研制了F-16战斗机,诺思罗普公司则研制了F-20。后者是台空军主力战斗机F5E的母公司,与台方合作是轻车熟路,性能不太先进的F-20在政治层面也较为容易躲过大陆方面的压力。但是,台方考虑到F-20当时一架都没有卖出去(至今F-20外销量仍为0),诺思罗普公司很可能为了F-20的前途考虑,在援助台方自行研制战斗机时留一手。用当时台军方决策人之一郝柏村的话说:“我不放心,因为没有人会笨到替买主设计新飞机,而扼杀自己产品的市场。”最终台方选定了通用动力,这使得IDF在很多方面有模仿F-16的痕迹。 通用动力公司在IDF计划中的角色不容忽视,可以说没有通用动力,IDF恐怕永远飞不上天。台方与通用动力85年签订的具体协议规定:研发经费及风险完全由台方负责;美政府同意通用动力公司人员以个人身份来台,按照F-16的研制模式与经验参与工作,技术出口许可由美政府分阶段核准;美政府和通用动力公司同意,IDF战斗机尽量采用F-16零部件;相关软件设计第一阶段由通用动力公司负责,再就台方维护能力转交台方,第二阶段再台方依台方武器系统自行深入发展。从上述条约可以看出,IDF从根本上来说是美国援助的成果,台方在其中起的是辅助作用。台方唯一真正的独立研制内容是相关软件开发的第二阶段。当然,这不是说台科研力量一无是处,但无疑美国技术力量起的是核心作用。 美方百余来台赴台技术人员中,有现职人员,也有退休人员。对于退休人员来说,IDF计划是天上掉下来的馅饼,为他们的退休金增加了不少数字。台方还在台中清泉岗营区,专门兴建了供美方人员和家属居住的符合美国生活习惯的社区,生活购物、体育娱乐设施齐全。 IDF在设计之初统共考虑过四种设计方案,而最终的结果是将四个方案进行了合理的整合,既考虑了气动、结构的先进性,又照顾到了研发的成本及技术风险。最终确定的IDF气动外形虽有妥协,但仍具备第三代战斗机的水平。采用了双发、翼下两侧椭圆形固定进气口、中等展弦比中等后掠角中单翼、单垂尾、翼身融合的布局。机翼前缘融有全翼展前缘襟翼,后缘为全翼展襟翼,外侧为襟副翼。机体大部分采用金属结构,计划逐步增用复合材料。可收放前三点式单轮起落架,前起落架向前收,主起落架向内收入进气道侧面。有着陆尾钩,可利用跑道上的应急阻拦索。增压和空调座舱采用航空研究公司的空调系统。数字式电传操纵系统用右侧驾驶杆,装抗高过载大倾斜角座椅,采用马丁·贝克公司Mk12零零弹射座椅。 各子系统研制成功后,89年5月28日IDF首飞。随后一架IDF原型机试飞失事坠海,试飞员伍克振上校死亡。94年IDF进入批量生产阶段。最初生产量定为250架,计划月产3至5架,持续生产五年。但后来台方获得了更先进的F-16A/B和幻影2000-5,IDF的定单随之减为130架,已全部生产完毕。目前IDF配备于台中清泉岗的第3联队和台南的第1联队。 作为台湾第一种“独立”研制的战斗机,IDF对台军方和科研机构固然有其特殊意义。IDF诞生在美国的支援和限制的矛盾统一之中,性能上有突破也有妥协。相对于其既定对手歼-7、歼-8而言,IDF在雷达火控、中距空空导弹、电子设备方面占有较大优势,在中低空机动性能方面能打个平手。但随着解放军战斗机性能的提高,尤其是苏-27SK和苏-30的引进,IDF就远远不堪重任了。当然台方一早就不打算让IDF独撑大局,F-16和幻影2000-5才是台空军的核心力量。总的来看,IDF作为台方一种防御性的战斗机,还是够用的。

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装备配置设计特点 IDF的总体设计具有典型的第三代战斗机的特征,采用了当时非常流行的边条翼正常式布局,肋部进气,翼身融合设计,单垂尾,双发。先进气动设计的优点就不再赘言了,总的来看,设计者追求机动性的意图非常明显。唯一不那么令人满意的恐怕就是双发设计了。对于这种轻型飞机而言,付出的阻力、重量上的代价都是得不偿失的。不过,对于设计人员而言,也确实是迫于无奈,因为美国人不肯提供大推力涡扇发动机,只能拿到小推力级的TFE-1042-70,比首选的F404差远了。这后来也成为后来IDF被抨击的主要靶子之一。 虽然有通用动力公司的人作顾问,也提供了F-16的设计图纸作参考,但IDF的机翼设计却不像F-16,反而和F/A-18类似,采用边条翼加中等展弦比小后掠机翼,其机翼1/4弦线后掠角非常小。这种设计意味着什么呢? 大迎角时,边条翼涡流对机翼产生的有利干扰随机翼后掠角呈驼峰形变化,在大约40度后掠角左右达到最佳。这主要是由于小后掠角机翼大迎角性能不好,失速迎角小,即使结合边条翼也效果不彰;而大后掠角机翼大迎角性能好,大迎角时其自身的前缘涡流同样可以起到边条涡的作用,边条翼虽然也起了作用,但相对作用较小。因此,第三代战斗机采用边条翼布局的多结合40度左右的后掠翼,以期获得最大的有利干扰。例外的迄今为止就是F/A-18和IDF。 中等展弦比小后掠机翼具有升力系数大,升力线斜率高的优点。对于要求从舰上短距弹射起飞的F/A-18而言,采用这种机翼设计可以理解。没有这种要求的IDF采用这种设计,就颇为耐人寻味了。这种机翼即使有边条翼有利干扰,失速迎角也不会很大。但在失速之前,它的升力系数较大。在亚、跨音速区,其诱导阻力较小,最大升阻比大(主要是诱阻的作用)。但另一方面,大展弦比导致其超音速零升阻力系数大,超音速时焦点后移量大,配平阻力也将加大。由于影响超音速性能的主要是零升阻力系数和最大升阻比,因此这种机翼的超音速性能并不好。 由此我们可以得出一个推论:IDF的设计性能优势区是中小迎角,亚音速范围。由于边条翼的涡升力作用不明显(很大程度上只起延缓机翼失速的作用),机翼大迎角升力特性相对较差,可以预计其典型的近距空战战术是基于常规机动。而对于超音速性能,IDF顾及不多。如果要执行高速截击任务,IDF就比较吃力了。 关于IDF的翼面积中有3个数据流传较广,一个来自台湾网站:24.26平方米,一个来自国外一英文网站:24.2平方米,另一个是大陆出版的1999年版《简明世界飞机手册》:21.00平方米。考虑到手册的权威性,这里暂时采信手册的数据21.00平方米。 这个翼面积相对较小,很大程度上是由于采用中等展弦比小后掠机翼所致。考虑到这种机翼的超音速性能不佳,笔者认为,机翼面积的选取有向超音速性能折中的意味。因为作为强调机动性的战斗机,低翼载是当时技术条件下追求的重要参数之一。只是飞机的零升阻力和诱导阻力都是和机翼面积直接相关的。为了降低翼载而加大翼面积,必然导致阻力增大,不利于改善飞机本来就不甚出色的超音速性能。不过这样一来,IDF的翼载明显偏大,正常起飞翼载即达453.57(千克/平方米),空战翼载也达416.43(千克/平方米)。即便按照最大的翼面积计算,也分别达到392.62(千克/平方米)和360.47(千克/平方米)。这将严重影响IDF的盘旋性能,特别是瞬时盘旋性能。 IDF的根梢比不大,这也是这种机翼的典型特征。根梢比变化对机翼性能的影响类似后掠角。此外,根梢比小的机翼,翼尖气流不易分离,有利于飞机纵、横向稳定;但同时也造成机翼弯矩大,结构重量增加。IDF原本采用全金属结构,这种设计对飞机重量无疑有不利影响。IDF结构超重,这也是影响因素之一。虽然后来在尾翼和襟副翼上采用了复合材料,但飞机重量依然居高不下。 直轴平尾是美式飞机的传统设计。台湾空军原来使用的F-5E就是直轴平尾,F-16也是直轴平尾,应该说,这对IDF的平尾设计提供了很好的参考和借鉴。这种平尾重量轻,受力简单,对机身结构设计有利。不过,由于后掠角不大,其颤振特性较差,一般都会采用切尖或配重方式来改善。只是,IDF的设计人员似乎对此太大意了。早期六架原型机中,平尾没有采用两种改善方式当中任何一种。结果很快就付出了代价——10002号原型机和试飞员武克振上校丧生。印象中,似乎是跨音速飞行时机翼尾流引起平尾颤振,造成一侧平尾结构损坏,导致飞机失控。事后IDF全部采用切尖平尾,并加大了平尾下反角。 IDF采用肋部进气的固定式正激波进气道。由于有边条提供预压和遮蔽,这种进气道的大迎角进气效率较好。只是,固定式正激波进气道的高速性能不好,超音速时阻力大增,发动机推力下降。IDF采用这种设计固然有简化结构、减轻重量的企图,但采用此类设计的战斗机一般都不强调截击能力,而IDF 却不能不考虑——在IDF之前,有F-5E和F-104G搭配,由F-104G担负拦截任务,IDF却没有可供搭配的机型。就笔者所知的皮毛,当初方案论证时似乎有可调进气道方案,为何最终放弃?是否有考虑到设计超音速可调进气道的技术风险问题呢?大陆造了几十年战机,真正自行研制的超音速进气道恐怕还是刚刚公开的歼-10——到目前为止还没听说有谁指出歼-10的进气道是仿制谁谁谁的。以汉翔和“中科院”当年的技术水平和设计经验,自行设计超音速进气道实在有点勉为其难了。F-16虽然设计出色,也同样是正激波进气道。以美国人的习惯,也不会轻易将进气道设计技术教给台湾。 说到底,其实是一个权衡取舍的问题。以IDF的情况而言,采用固定进气道是利多于弊。不过,对于可能是今后十几年内唯一的制空战斗机而言(以当时的形势来看确实如此),要牺牲相当的超音速性能来换取更好的亚音速性能和更高的可靠性,设计人员需要有相当大的勇气和魄力才行。

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武器系统 “天雷计划”产生了IDF的机载雷达“金龙-53”(GD-53)型。实际上该雷达是美国APG-67脉冲多普勒雷达的改进型。 IDF战机与GD-53机载雷达发现空中目标的距离约75千米(目标的RSC为5平方米),捕捉概率为80%,并可同时跟踪10个目标。GD-53雷达在采用边扫描,边跟踪的工作模式时,搜索角度为40度左右,这样小的搜索角度对于发现目标不利,也几乎谈不上空?空导弹的大离轴发射,但是GD-53的对地作战能力很强,对水面目标的发现距离可达148千米,跟踪距离为74千米。 GD-53机载雷达的15种工作模式分别为:1)下视搜索、同时测距;2)上视搜索、同时测距;3)速度搜索;4)边扫描边跟踪;5)空中格斗;6)单目标跟踪;7)状况观察;8)自适应搜索;9)真实波束地形测绘;10)多普勒波束锐化;11)空对地测绘;12)面动目标指示;13)面动目标跟踪;14)海面目标搜索;15)冻结。对空最大搜索距离为148千米,对地最大搜索距离为67千米,对5平方米目标的搜索距离40到50千米。GD-53雷达由天线、发射机、信号处理机和计算机四个可更换模块组成,其总体作战效能与俄罗斯费佐伦公司研制的ZHUK-8-2脉冲多普勒雷达相当(我国已引进该技术并应用于J-8IIM上),但是可靠性比后者高出许多,其平均故障间隔时间为235小时,峰值功率3.6千瓦。上述指标远远优于解放军早期的歼-8II所采用的雷达,即使与目前解放军最先进的战斗机雷达相比,至少是不分高下。 IDF的航空电子系统包括多功能平视显示器,两台多功能显示器,H423型激光陀螺惯性导航系统,雷达警告接收机,以及电子对抗装置。飞机控制系统采用美国爱理德-西格诺公司本迪克斯分公司的三余度数字式电传线控系统,采用模块设计,由三台计算机控制,尺寸小,全重仅20多公斤,维修方便。操纵系统为类似F-16的双杆式,座舱右侧为操纵杆,左侧为推力杆,飞行座椅向后倾30度,以提高飞行员抗过载能力。 “天剑计划”为IDF提供了天剑-1近距格斗空空导弹和天剑-2中距空空导弹。前者相当于AIM-9L/M“响尾蛇”导弹,具有全向攻击能力;后者相当于AIM-120,主动雷达制导,射程为70千米,采用了摩托罗拉的主动雷达制导头(该头于AIM-120制导头竞争中落败)。由于具有主动雷达制导能力,是国军目前最具有优势的空战武器。天剑II型采用冷发射方式,飞行初阶段惯型制导,距目标18千米时,弹上主动雷达开机。对直线航迹战斗机目标迎头射程为50千米,对大型目标达60千米。在这里有必要对中距导弹的制导、控制方式进行一点简短的说明,中距导弹的飞行初段共有三种制导方式,即惯性指令,惯性以及追踪干扰源。前一种方式要求载机对目标进行必要的照射,以修正导弹的航向,直至导弹雷达开机,此种方式虽不要求载机对目标进行持续照射,但采用该方式制导的导弹显然不具备“发射后又不管的”的能力,而且载机实施多目标同时攻击的能力也必将大打折扣。而采用后两种制导方式的导弹在其有效发射距离内却具备“发射后不管”的能力。这一点正是天剑II型的突出优势。尽管如此,天剑II仍存在造价高(每枚100万美元以上)、性能有限(与AIM120、MICA相比)的缺点,所以产量极低,只生产了区区40枚,用以装备IDF机群。 另外IDF上还装有一门M61A1 20mm“火神”加特林炮,安装在左边条根部,备弹400发。共有8个外挂点,两个翼尖挂架能挂天剑-1,两个机身腹部串列挂架可挂2枚天剑-2,或一枚“雄风”反舰导弹或一个1250升副油箱。左右机翼各有两个翼下挂架,外侧可挂空空导弹或反舰导弹,内侧可挂副油箱。可挂载的其它武器有航空炸弹、LAU-3A 70mm“九头蛇”火箭弹19联装发射器、CBU-20子母弹、激光制导炸弹、AGM-65“小牛”空对地导弹。

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最新升级 据台湾今日新闻网报道,“IDF经国号”战机为台军研发的骄傲成果,由于多数“经国号”战机已服役将近20年,已达性能提升寿限。台“国防部”委由汉翔公司进行“翔展计划”,将现役大多数“经国号”战机进行性能提升,首批将于2013年底交机。 1月2日台“立法院外交及国防委员会”将邀请“国防部副部长”高广圻进行“经国号战机性能提升案执行情形”并列席备询。 生产与服役 原先中国台湾空军订购了250架F-CK-1A/B战机,1989年后,成功向法国采购60架幻影2000-5,和向美国采购150架F-16喷射战斗机交易,于1991年减为130架F-CK-1A/B战机。生产工作规划为自1992年始而至1999年生产线终止,共计8年度以每月4架产量生产。其部分后续维修零件和生产零件,由引进多方民间资金和技术的官民合股公司台翔航太工业生产,随减产和生产线中止,2000年后该公司变卖厂房,日后变成纯投资控股公司。 初期生产10架先导量产型机,供空军执行作战测试评估与训练换装之种子教官使用。第一架先导型为F-CK-1B双座机,而后陆续完成4架双座与6架单座机之生产。1994年开始运交第一架生产型(双座机)给空军427联队第一中队。量产顺利后逐步运交给空军其它联队。

媒体评述 台军为IDF战机配远程子母弹 拟打击大陆机场 据台湾《亚太防务》杂志最新一期报道,台湾军工业近况“喜忧参半”,台空军的第二批“经国”号战机升级计划已趋明朗,而海军两项造舰计划也已动工,但两项陆军车辆装备更新计划进行得跌跌撞撞。

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