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超级大揭秘,盘点歼10的缺陷和遗憾2017-10-27 19:11战斗机/中国/俄罗斯

歼10从2004年服役到现在,进入了寿命的中期,作为中国第一种完全独立开发,自主研制的战斗机,歼10经历了中国航空工业和中国经济从蛰伏到腾飞的特殊历史阶段,在这个特定的历史阶段,很多思想,技术,经济限制实际上都对歼10的研制造成了影响,今天,更新的改进型歼10C已经进入现役,新一代的歼20也开始批量生产,回顾过去,我们总结发展过程中的经验和失误,对我们发展未来可以起到非常重要的作用。

歼20战斗机从设计师的角度来看,就是歼10的双发精装隐身改进版,相似处极多

歼10计划虽然开展于80年代中期,但是,它的气动布局技术,其实还是70年代末奠定的,1966年瑞典科学家发现鸭式布局的近距耦合现象,被视作为漩涡空气动力学中又一伟大的发现,瑞典通过JA37,法国通过幻影3米兰,幻影3改等实际型号验证了在战斗机方面的潜力,鸭式布局和边条翼常规布局被作为70年代以后先进战斗机的主要发展方向。

瑞典JA-37战斗机是二代机里面气动布局的革命者,鸭式布局第一家,起降性能好,机动性强,速度快

中国从60年代末开始研究的歼9计划中涉及到鸭式布局,但歼9的主要研究方向还是放在无尾三角翼上,70年代中后期,发现单纯采纳无尾三角翼无法解决歼9的性能指标,才重点转向带固定前翼的鸭式布局。初建的611所在这个布局上积累了至少5个不同的模型和不下2000次吹风和自由飞模型研究。

计划使用12.5吨涡扇发动机的歼9,外形其实很接近后来的歼10了,最初采纳的两侧进气,后来也研究了腹部进气的模型,歼9的前翼不能动,采用静安定布局,空重9.8吨,正常起飞重量14吨,基本航程大于2000KM,最大飞行速度2.6马赫,高度23000米,作战半径大于600KM,安装探测距离60-70KM的205雷达,主要武器是2枚PL-4中距空空导弹。

歼9战斗机,由于指标过高,无合适发动机而流产,实际为后续的歼10歼20提供了鸭式布局的关键数据

尽管歼9设计的主要针对性是为了满足飞机高空高速的需求,但是,611所在研究过程中逐渐发现鸭式布局的高机动的潜力,特别是当1976年中国结束文革,开始重新与西方联系,中国的航空工程师们看到欧洲提出发展90年代先进战斗机时,感觉到欧洲战斗机与我们研制的方向有许多地方重合,欧洲设计鸭式布局先进飞机的研究经验更值得让我们学习。因此,在这种心态下,尽管1978年611所已经停止对歼9的继续设计工作转向设计歼73战斗机,但是设计所自身并没有放下对先进战斗机的研究,基于国外获得的信息,和其他单位带回的多次出国考察的见闻,611所象拼图一样,利用歼9的方案做了一个按欧洲90年代先进战斗机设计需求的飞机方案,并利用歼9剩余的经费和风洞时间进行了基本性能的探索性研究,也正是这些研究促成了歼10的诞生。

歼10真正的气动布局完善是在1983-1986年间完成的,当时的国家技术条件和经济条件都很有限,工业水平也不高,所以,给歼10整个计划提出的要求也并不高,整体上空军希望歼10是一种类似于幻影2000一样的全能的飞机,一种飞机就能身兼空军海军的需求,在能充分完成国土防空任务的同时还应具有高于当时对地攻击的强5强击机的攻击能力,如果没有意外,歼10将是我国空中唯一的防空作战飞机。

幻影2000是中国空军80年代梦想的女神,颜值高,速度快,飞控好,用途广,就是身价太高,追不上

设计是一个诸多矛盾的综合体,需要反复在各项指标的限制下做出种种退让,在歼10研制的过程中,EM(能量机动)理论逐渐展现了全貌,作为三代机设计的重要理论依据,611所也花费了非常大的精力来学习和钻研,但是由于在总体设计的气动优化早期阶段,没能完全掌握和理解这个理论,歼10并不是一个能量战机,按照EM的设计观念,歼10应该更紧凑,前翼与机翼的高度差更小,前翼面积也应该更小,机身要更尖细,机翼后掠角还需要适度减小,也许还需要在机翼前缘增加小边条。现在的歼10,特别是歼10A,机身正投影面积偏大,而且机头直径远超幻影2000和F16,所以超音速阻力较大,本来采用可调进气道的歼10瞄准的速度应该是马赫2.2到2.4,最后实际上只达到了马赫2.0.

歼10正面看真是很肥,一头肥硕的小鸭子,性能受到了不小的影响

腹部进气道的设计选择很难说是对还是错,腹部进气道进气效率高,大迎角时不易诱发发动机异常,但是腹部进气总体阻力高,F16为了腹部进气,必须极度压缩机身的高度,最后迫使飞行员半躺下来,那个高倾斜角的座椅设计之初根本没考虑什么高过载的好处,只是纯粹减阻措施,更为恶化的是歼10采用的3波系斜板可调超音速进气道,远不如F16的正激波皮托管进气道那么简单轻巧,斜板还不能做成曲面贴紧机身,反而因为腹部附面层堆积厚距离机身较远,所以,同样作为2马赫级的飞机,歼10的进气道设计效果是不如F16的,如果当时采用歼9的两侧进气布局,飞机就很有可能速度超过马赫2.2.。

F16战斗机,设计很精巧,机头小,进气道很扁,机身瘦最后阻力非常小,加速和爬升在三代机一流水平

雷达是当时最不可琢磨的一个部件,中国在PD雷达上困扰了15年,由于担心自己造的雷达性能落后,所以雷达研究所用美国F15搭配的APG63的重量和天线规格要了位置和指标,歼10飞机被迫采用一个巨大的机头,它机头截面积大概是幻影2000和F16的1.5倍到2倍。

歼10的弹射座椅其实已经比中国其他飞机倾斜的多了,但是歼10的机身还是很高的,同样是腹部进气模式,歼10的座舱位置比F16高了1/4.这么多粗笨的地方,导致了飞机跨音速阻力也必然比较大,所以,在EM战机最重视的SEP(最大爬升率,等于剩余功率)方面,达不到F16那么高的水平,同样高度至少比F16低10%左右,不过幸运的是,正是因为在设计阶段611开始掌握了这个理论,尽力在后期优化,歼10的SEP在整个三代机中属于中游水平,比幻影2000和F/A-18C要好。

歼10战斗机机头太粗造成从进气道到座舱盖顶端尺寸巨大,阻力剧增,给整机性能带来了不利影响

即便如此,我们仍然说歼10还是不是一种EM战机,主要是这些粗笨的地方带来的阻力还影响了另外一个性能,跨音速加速性,或者说从马赫0.8加速到1.2,1.6的时间,这项性能是飞机在剧烈机动后补充能量的指标。歼10的盘旋性能特别是角度性能在三代机中出类拔粹,但是加速性差就迫使飞行员必须慎重选择角度战术,国内演习中歼10和苏27交手过程中往往能先击落对方,但是如果持续机动一段时间,歼10就会落入下风。这个缺陷原本可以用大推力的发动机来弥补,可惜这方面本来也是我国的弱项,在歼10A生产和服役的全过程中,都没有合适的发动机升级,到了歼10C才略微提升了一些推力。

歼10最痛的痛点还是在发动机上,国产的太行发动机长期达不到使用要求,俄罗斯AL31性能虽然还可以,但是一直受制于人,AL31设计比较早,有个抱轴的顽固疾病,它是AL31的涡轮中介轴承润滑设计有问题,一抱轴发动机就卡死,立刻停机,而且很难再次启动,俄罗斯自己使用觉得没啥问题,双发机,即便停车也能安全返回,但是歼10则因为这个问题屡屡摔机,90%的事故与发动机抱轴有关,我国花费巨资请俄罗斯改进,俄国人并不接受这个要求,所以我们歼10就一直长期被这个问题所困扰。

由于各种原因,被迫采用可靠性差的俄罗斯发动机,大大限制了歼10架构性能的发挥

另外歼10的研制过程,在我国军机史上虽然并不算长,但是还是长的超出人们的预料了,它最初服役的飞机所采纳设备的标准太古老,还是80年代末定下来的,其实明明就已经有成熟的更好的产品了,但因为军标的制订标准没变,不能采用,这是一个遗憾;另一个遗憾是,这是一种高度复杂的飞机,也是一个高度电子化的飞机,在设计时虽然考虑了非常多的维护需求,但是歼10仍然不算一架好维修好维护的飞机,特别是内部空间小,设备多,现代化改进和中期改进比较困难。

歼10和F16的设计路子不一样,很多设备和功能都内置,而F16则能裸奔就尽量裸奔,所有的功能大多靠附加的电子吊舱来实现,对于一个小飞机而言,要实现小而强大,势必造成价格昂贵,飞行性能受一定影响。歼10如今也像F16一样开始了改型发展,新的歼10C在很多方面都得到巨大提升,性能接近最初期盼的90年代先进战机的目标,整个家族都算非常成功,我们正视歼10发展过程中的问题,继续为改进飞机,设计新一代飞机,积累经验。

结束语:所以远程战机从歼十C开始重新设计歼十的气动布局,彻底解决了歼十所有气动布局的问题!

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