超-10传说:国外媒体评估中国歼-10未来发展

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舰载型歼10战机航母上着舰想像图



☆“超-10”横空出世


英国《简氏防务周刊》2006年1月11日发表了由简防驻莫斯科记者亨利·伊万诺夫撰写的题为:中国研制“超一10”先进战机的文章。作者亨利·伊万诺夫称,根据莫斯科方面的可靠消息,中国成都飞机工业公司(CAC)正在研制一种升级版的歼-10多用途战斗机,称为“超一10”,它将具有更强有力的发动机、推力矢量控制技术、更加坚固的机身以及无源相控阵雷达。


已签约向中国设计机构提供技术援助的俄罗斯米格飞机公司的专家认为,对歼一10战机进行升级是一个合乎逻辑的必然结果,因为中方最初想采用以色列“幼狮”战机所使用的普一惠PW1120发动机,作为歼一10战斗机的一项基本配置。但是,美国出口限制的强制性要求迫使中国决定安装重量增加20%的俄制AL-31FN型发动机,这种发动机需要一个更大的进气口,因为它需要增加40%的进气量。


歼-10战斗机原本计划安装“稳相加速器”无线电研究院股份公司(Phazotron—State Scientific ResearchInstitute of Radio,简称NIIR)生产的RP一35“珍珠”(Zhemchug)机械扫描平板缝阵列雷达,这种雷达是由米格-29改进型战斗机配备的N010“甲虫”(Zhuk)系列雷达发展而来。尽管俄罗斯已经提供给中国3台此类型的雷达,并帮助中国的相关机构研制歼一10战斗机的火控系统,但到目前为止,NIIR还没有得到中国的额外订单。该公司的领导层表示,“珍珠”型雷达不可能被仿制,因为设计者无法获得它的某些关键元件,例如各种不可能被仿制的俄制芯片。


然而,另一家生产雷达设备的俄罗斯公司——季霍米罗夫机械设计局科研中心(简称NIIP)称,最近它已经重新开始与中国合作研制一种改进自“羽毛”(Pero)的无源相控阵机载雷达系统。该公司表示,早在上世纪90年代后期,他们就曾向中国提供过一台“羽毛”雷达改进型样机,但在经过短时间的测试后,它一直未被使用,直到最近中国才重启与该公司的合作项目。“羽毛”无源相控阵雷达最初是为苏-30KN多用途战斗机研制的,但该战斗机计划最后被取消。有充分的理由可以相信,“羽毛”可能作为超-10的试验型号。季霍米罗夫机械设计局科研中心之前已经进行过一个内部项目一一缩小尺寸型的“羽毛”雷达,为米格一29战斗机研制。超一10的外形尺寸与米格-29相似,因此,“羽毛”雷达稍做改动就完全可以安装在超一10上。


2005年岁末,中国签署了一份价值3亿美元的订单,用于订购第二批AL一31FN型发动机,它是由苏-27战斗机所配备的AL-31F型发动机为适应单发动机战斗机的需要发展改进而来。起初,人们认为该项合同采购的发动机与2001—2002年提供的、已经安装到歼一10原型机以及最初生产批次飞机上的第一批54台发动机相同。然而,AL一31FN的制造商莫斯科“礼炮”机械制造厂在2005年12月透露,该批订单订购的是AL一31FN M1型发动机,据称是一种新的AL一3 1FN型发动机改进型号。


该公司的总经理尤里-叶利谢耶夫说,新型AL一31FN M1发动机是为“中国超一10战斗机”专门研制的。4台该型发动机已经在“礼炮”厂完成装配。其中一台发动机已经进行过点火测试,它的矢量喷口在满功率以及加力推力的状态下可以上下左右旋转。


叶利谢耶夫称,AL一31FN M1发动机与以往的型号不同,它带有一个尺寸更大的风扇,进气口直径也从原来的902毫米扩大到924毫米。进气量的增加使得发动机的最大加力推力从大约122.6千牛上升到132.4千牛。该发动机的矢量喷口由莫斯科机器制造厂与设在圣彼得堡的Zavodimeni Klimova克利莫夫工厂共同研发。


叶利谢耶夫说,与特定角度喷口设计相比较,这种新型的矢量喷嘴“更适用”于单发动机战斗机,使它们在极低的速度下仍具有充分的控制能力。


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舰载型歼10战机在航母上起飞想像图

《简氏防务周刊》在报道中称,最新型的AL一31FN N1型推力矢量发动机是“超一10”战斗机最核心的部件,它将赋予“超一10”强大的过失速机动能力,并能显著提高其起降性能。采用推力矢量技术的飞机,通过喷管偏转,利用发动机产生的推力,获得多余的控制力矩,实现飞机的姿态控制。可以保证在飞机作低速、大攻角机动飞行而操纵舵面几近失效时利用推力矢量提供的额外操纵力矩来控制飞机机动。第四代战斗机要求飞机要具有过失速机动能力,即大迎角下的机动能力。推力矢量技术恰恰能提供这一能力,是实现第四代战斗机战术、技术要求的必然选择。装备了推力矢量技术的战斗机由于具有了过失速机动能力,拥有极大的空中优势。使用推力矢量技术的飞机不仅其机动性大大提高,而且还具有前所未有的短距起落能力,这是因为使用推力矢量技术的飞机的超环量升力和推力在升力方向的分量都有利于减小飞机的离地和接地速度,缩短飞机的滑跑距离。另外,由于推力矢量喷管很容易实现推力反向,飞机在降落之后的制动力也大幅提高,因此着陆滑跑距离更加缩短了。


早在2001年6月,《简氏防务周刊》就报道了中国向俄罗斯购买AL一31FN发动机的消息,《简防》声称,根据俄罗斯“礼炮”研究生产中心的权威消息来源,俄罗斯已经与中国签署了正式发动机出售合同,由莫斯科“礼炮”机械制造厂为中国提供新型发动机,这一型号属于AL一31FN系列。俄方声称这项合作计划将从2003年开始,一共将为中国生产300台AL一31FN涡轮风扇发动机,转移生产技术的谈判还在进行当中。报道强调为满足中方提出的要求,“礼炮”对AL一31FN进行了重大的技术改进,首先是延长发动机的使用寿命,AL-31F/FN系列发动机的使用寿命规定


达到900小时大修时间;此外为配合歼一10战斗机的机身尺寸,俄罗斯技术人员与中国技术人员合作对发动机进行修改。包括移动变速器位置,AL一31F的变速器位置在发动机顶部,歼一10 AL-31FN变速器则移至到发动机下方。尺寸的变化还包括缩短长度。尽管进行了上述尺寸缩小改良,但是发动机的功率并没有降低。而在此之前的2001—2002年,莫斯科“礼炮”机械制造厂已经向中国提供了54台非推力矢量的AL一31F系列发动机。据信,中国的CEC公司已通过谈判成功地从俄国取得了生产AL-3l发动机的许可证。


俄罗斯商业日报也证实了关于《简氏防务周刊》所报道的2005年末,中国与俄罗斯签订价值3{L美元的发动机采购合同。俄罗斯商业日报报道,俄国防产品出口公司(Rosoboroneksport)与中国签署了出口推力矢量发动机的合同,由莫斯科“礼炮”机械制造生产企业生产,合同总价值3亿美元,发动机将被安装在中国生产的某新型歼击机上。“礼炮”机械制造厂总裁尤里·埃里斯里夫在接受商业日报采访时称:“这是我们与中国签订的最新的一项合同。我们将向中国交付100台AL一3lFN发动机,总额超过3亿美元。这些发动机不是用来装备俄罗斯生产的战斗机,而是中国自己研制的战斗机。这一合同将扩大我们与中国方面的合作领域,不再局限于只为‘苏’系列战斗机生产发动机。而根据俄国《最高苏维埃公报》报道,这宗交易是俄罗斯国防产品出口公司2005年中最大一宗武器交易。


留里卡“土星”科研生产联合体的AL一31F涡轮风扇发动机是俄国现代战机的主力发动机。AL一31的设计工作始于1963年,第一台原型发动机于1974年试车。AL一31F是留里卡设计局在1976—1985年间研制的加力式涡轮风扇发动机。在研制中曾遇到极大的困难。一是超重。发动机的原始设计方案有4级风扇、12级高压压气机、2级高压涡轮和2级低压涡轮共20个级。结果发动机超重,达1600公斤,而最大推力仅110千牛,不得不进行大改。改进后的方案,风扇仍为4级,但高压压气机减为9级,高低压涡轮各为1级,总级数降到15级,于1976年将重量降到1520公斤,但故障很多。为排除故障重量又有增加,约增加了10%,后来采用每减重1公斤奖励5个月工资的办法,减轻了70公斤,实现了原定的重量目标。二是涡轮效率比设计值低4%,后来决定接受这个现实。但为了达到性能,只好将涡轮前温度由1350摄氏度提高到1392摄氏度。结果涡轮叶片出现裂纹,为此改进了冷却流路,流路十分复杂,采用了旋流冷却,用了新的工艺和好的材料,表面加钴、镍、铬、铝涂层。为此曾撤换过5名领导。在1976—1985年期间,共解决了685个难题。AL一31F设计中共获得128项专利,使用51台发动机,总运转22900小时,其中台架试车16625小时,试飞6275小时。1986年,一架安装了两台AL一31F发动机的P一42飞机(苏一27原型机的改型)创造了32项时间一高度纪录。AL一3lF发动机重量约1740公斤,结构上采用带可变弯的进口导叶片的涡扇发动机,进口导叶片有23片,前缘固定后缘有调整片,叶片上有从压气机第7级引气的除冰结构,4级全钛合金风扇,前三级叶片为长弦带防振凸肩的叶片,压比3.6,涵道比0.6。9级高压压气机,压比6.6,总增压比23,环形燃烧室,高低压涡轮都是单级的,涡轮前温度1665K,发动机空气流量112公斤/秒,军用推力76.2千牛,最大加力推力122.55千牛。耗油率0.0695公斤/牛/小时,加力耗油率0.198公斤/牛/小时。AL-31FN在苏霍伊飞机上的出色表现证明了这种发动机异常优异的工作稳定性,对各种恶劣工作条件下的适应性,它能在“眼镜蛇”那样的超过90度大迎角下正常工作,“法轮机动”的360度旋转更是进气条件恶劣到极点,而AL一31F发动机都表现完美。


AL一31发动机系列的最新型号是AL一31FN TVC(推力矢量控制)涡扇发动机,由苏一27上安装的AL一31F双轴涡扇发动机全新改进而来。它也是世界上第一台带推力矢量喷口的超音速喷气发动机。诞生于1992—1994年间,它是一种后燃加力式发动机,燃油经济性大为提高。苏一37安装了两台AL一31FN TVC(推力矢量控制)涡扇发动机。该型发动机采用模块化设计,带加力燃烧室,每台发动机提供83.36千牛推力,使用加力燃烧最大推力142千牛,尾喷口可操纵上、下一15一+15度偏转。推力矢量控制完全进入数传飞行控制系统之内被整合。两台发动机的推力矢量控制尾喷口在两对液压式装置作用下能同步和异步偏斜。推力矢量控制没有冲角限制在速度接近零允许机动操纵,能被驾驶员通过专用的侧部手柄来手动控制或自动地被飞行控制操作。苏一37战斗机的超强机动性能依靠的新型双向推力矢量控制发动机和全权数字飞行线控系统,允许飞机在几乎任何的高度从旋冲和失速状态中迅速恢复。


在经过了20余年的大批量生产之后(期间没有经历大的改进),2 1世纪初,AL一31F涡扇发动机终于进行现代化改进。该计划涉及两家公司:留里卡一土星设计局(NPO土星集团的子公司)和莫斯科“礼炮”机械制造厂(MMPP Salut)自己的设计局KBPR。在两个计划中,“礼炮”制造厂在2003年莫斯科航展上展示了新发动机的部分细节,因此计划的目标相对明确。AL一31F发动机的现代化改进计划被分为3个阶段,最初分别被命名为AL一3lF—M1、M2和M3。后来为避免侵犯NPO土星集团的知识产权,“礼炮”厂删去了“AL一31”前缀。接受了第一阶段升级的发动机在苏一27 37-11“595”号飞机上进行了飞行测试。首飞时间是2003年1月25日,此后又进行了20次试飞,用于研究在飞行包线内某些关键点处的发动机稳定性。第一阶段的升级项目包括安装一个新的增大直径KND一924—4型低压压气机(KND为低压压气机的俄文缩写,924为直径尺寸,毫米,4为4级)和SAU一235数字式控制系统。“礼炮”厂宣称新控制系统的可靠性是旧系统的3倍而重量却节省了40公斤。新压气机使最大非加力推力由75.21千牛提高到了81.49千牛,最大加力推力则由122.58千牛提高到了129.80千牛。然而发动机的重量也由1547公斤微增至1557公斤。在第二阶段现代化改进期间,采用了新的涡轮盘冷却系统,因此能把加力推力进一步提高到138.26千牛。在第三阶段,采用了一个全新的、具有3级宽弦叶片的风扇(低压压气机)。这种名为KND一924-3的风扇采用整体式叶片盘技术,与老的4级风扇相比具有更大的增压比和更高的效率。一个KND-924-3型风扇已于2003年莫斯科航展上作了首次公开展示。

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双发歼10战机空中编队飞行想像图

根据《简氏防务周刊》的报道,歼一10战斗机原本计划安装“稳相加速器”无线电研究院股份公司生产的“珍珠”机械扫描平板缝阵列雷达,这种雷达是由米格一29战斗机配备的“甲虫”系列雷达发展而来。尽管俄罗斯已经提供给中国3台此类型的雷达,并帮助中国的相关机构研制歼-10战斗机的火力控制系统,但“稳相加速器”无线电研究院股份公司并没有得到中国的额外订单。而与此同时,季霍米罗夫机械设计局科研中心称,最近它已经重新开始与中国合作研制“羽毛”无源相控阵雷达,该公司表示,早在上世纪90年代后期,他们就曾向中国提供过一台改良过的“羽毛”雷达,但在经过短时间的测试后,它一直未被使用,直到最近中国才重启与该公司的合作项目。因此,目前“超一10”采用的雷达型号尚无定论。


N010“甲虫”雷达是一种X波段(8—12.5GHZ)多功能多普勒雷达。这种雷达最早是为米格~29战斗机研制的,并于90年代早期在米格一29M战斗机原型机上进行了机载飞行实验。“甲虫”雷达可以兼容的武器包括:Kh-31A、R-27Rl、R一27T1、R一37E和RW-AE导弹。新式型号的“甲虫”雷达,比如“甲虫一F”型,可在200公里外探测到雷达反射面积为5平方米的目标,探测范围为正负70度,能跟踪24个目标并攻击其中的8个目标。根据型号不同,雷达重量在180公斤至300公斤之间。


“甲虫”系列雷达采用了嵌入式检测能力,并且按照空一空模式以及空一地模式标准细化的如下15种可靠的操作模式:


空一空:上视/下视搜索能力;边扫描搜索边跟踪能力(Tws),可以跟踪10个目标并同时打击其中的4个(多目标打击能力)。


空战模式:垂直搜索;平视显示仪搜索;大角度搜索;在低空空域战斗飞行状态下的精确瞄准以及自动的地形规避能力。


空一地:实时波束扫描地面成像;多普勒波束锐化;合成孔径测绘;同时打击4个目标的多目标打击能力;地面活动目标跟踪指示功能升级空地测距和导航能力.


在2001年底和2002年早期,“甲虫”家族又增加了“甲虫一8-II”、“甲虫一27”、“甲虫一F”和“甲虫一M”这一系列新的衍生成员。分别是针对歼一8IIM、苏一27、米格-23、米格-29改进型等飞机发展出的衍生型号。其中“甲虫一M”采用了直径为680毫米的平板槽式阵列天线(亦即平面缝隙阵列天线),它的系统组成包括1个信号接收机、1个先进的数字控制器、1个数据和信号处理器、1个同步器、1个雷达电源供应装置、1个雷达辐射器、1个发射机和电视成形单元。相比早期型号,“甲虫一M”采用了“巴吉耶特”计算机处理器替代了原来的基线雷达C.90处理单元。极大地拓展了其空地模式的范围:包括有波束扫描地面成像、地面固定目标探测、地面活动目标指示(MTI)、地形规避以及多普勒波束锐化。


最新型号的“甲虫”雷达的特点是:上视/下视警戒一搜索和追踪一扫瞄10个目标并同时与多达4个目标交战(“甲虫一8一II”只能同时与2个目标交战);垂直搜索;抬头式搜索显示屏;大视场搜索;低空作战用的自动地形回避功能;地形测绘实时传送;多普勒波束锐化技术;合成孔径技术;图像放大和冻结功能;同时跟踪处理4/b目标;地面移动目标指示/追踪仪;升级了的空对地搜索和导航系统。


根据《简氏防务年鉴》的报道,中华人民共和国于2001年6月订购了100台“甲虫一8一II”雷达样机用以对中国人民解放军空军的歼一8II的机载雷达进行翻新改造。而且,中国人民解放军的苏一30MKK也装备了“甲虫一M—S”雷达。作为祖克家族的一员,祖克一MF已被选定作为俄罗斯联邦第5代先进战机的机载雷达候选者之一。


“稳相加速器”无线电研究院股份公司的RP一35“珍珠”雷达是一种带数字化火控传感器和相控阵电子扫瞄天线的X波段雷达。它有一个液体制冷的行波管发射机,1个激励放大器,l部有3个频道的微波接收机和l部可编程的信号及数据处理机。“珍珠”雷达的关键控制部分都被整合到飞机的油门开关和操纵杆上,雷达数据则显示在上视和下视显示屏上,以便干单人作战。该型雷达增强了空对地性能,并能兼容种类广泛的俄制空对空和空对地弹药。美国《空军月刊》指出,“珍珠”雷达的探测距离为160公里,可以跟踪10—15个目标并同时攻击其中的4-6个。曾经有消息表明,以色列试图向中国推销埃尔塔公司生产的EL/M-2035型机载火控雷达,但由于此前发生的美国禁止以色列向中国出售预警机一事,无疑表明以色列生产的机载火控雷达不可能被这种为中国寄予厚望的战斗机所采用。而《简氏防务周刊》则报道,他们从俄罗斯军工界获得消息说,2005年10月中国派遣了一个12人的代表团访问俄罗斯,主要任务是验收“珍珠”雷达。简氏的消息指出,今年中国还将接受20套类似的雷达系统。


季霍米罗夫机械设计局科研中心的“羽毛”无源相控阵雷达具备同时跟踪15个目标、同时接战8个目标的能力,并将显著提高对目标的跟踪距离。由于配备了TKS一2(R098)加密数据链,多达16架的苏一27战斗机能被整合成一个集群使用。“羽毛”相控阵雷达能使长机在较远的距离上跟踪较多的目标,并把目标信息传递给其他战斗机,从而使它们能隐蔽接敌。“羽毛”雷达由具有与“甲虫”雷达相同的机电界面和电力消耗,但是仅重85公斤,节省了30公斤重量。




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