法国专家评歼-10:超过苏--27

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导读:法国专家评歼-10:超过苏--27 在第46届巴黎航空航天博览会上发生的两起事件引起了西方情报部门的兴趣,头一件是负责与俄罗斯宇航部门进行技术谈判的SAFRAN集团属下萨热姆防务安全公司(Sagem Defense Securite)的负责人Alfonso Paredes告诉我(译者注:本文作者),俄国的技术人员和机师近来一直对搜集幻影战机的某些战术技能和结构工艺非常感兴趣。在与法方商谈利用法国先进电子技术改进俄制米格-29/29K和苏-27/30战斗机的过程中,俄国人一直有意无意地将话题转移到他们感
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法国专家评歼-10:超过苏--27


在第46届巴黎航空航天博览会上发生的两起事件引起了西方情报部门的兴趣,头一件是负责与俄罗斯宇航部门进行技术谈判的SAFRAN集团属下萨热姆防务安全公司(Sagem Defense Securite)的负责人Alfonso Paredes告诉我(译者注:本文作者),俄国的技术人员和机师近来一直对搜集幻影战机的某些战术技能和结构工艺非常感兴趣。在与法方商谈利用法国先进电子技术改进俄制米格-29/29K和苏-27/30战斗机的过程中,俄国人一直有意无意地将话题转移到他们感兴趣的范围,并多次试图利用其他方式从私人处获得这些资源。





Alfonso Paredes告诉我说,法方是以相当开诚布公的态度来处理这一事件的,法国人提出以透明公开的方式来解决双方感兴趣的问题是最为符合双方利益的。然而出乎法方意料的是,俄方承认他们之所以对幻影2000战斗机的某些战术技术问题发生兴趣并不是出于他们自身的原因。主要是负责生产苏-27(该机被称为歼- 11)的中国沈阳飞机工业集团在最近频频向苏霍伊设计局抱怨说,由他们生产的苏-27战斗机在与成都飞机工业集团生产的“龙”式战斗机的对抗演习中接连败北,尤其是在 04年于中国西北地区的“空中大比武”中,“龙”式战斗机向中国空军引以为傲的苏-30MKK和沈阳歼-11发起了攻击并取得了压倒性胜利!这使原本准备大量装备歼-11的中国军方转变了采购意向

考虑到“龙”式战斗机本身是在法国的帮助下发展起来的,在法国航空工业界内部该机有“推力增强版的幻影2000-5”之说,因此俄方才如此迫不及待地搜集有关幻影战机的资料和情报。当然这一事件本身对法俄两国在军机改装方面的合作并未产生任何不良影响。

另外在这次航展中,来自留里卡-萨图恩(Salyut)的代表叶甫盖尼&S226;马尔秋科夫对商业日报的记者表示,除了最新签署的向中国出口价值 3亿美金的100 台AL-31FN合同之外,Salyut最终还将获得中国空军另外150台改进型AL-31的合同。叶甫盖尼&S226;马尔秋科夫表示,这些 AL-31FN都将装置在中国自制的歼-10“龙”式战斗机上,而不是引进的俄制苏-27和30战斗机。叶甫盖尼& S226;马尔秋科夫还进一步表示,为中国生产的AL-31FN将是采用最新技术的推力增强型。

从后来暴露出的气动布局上的问题来看,以色列的设计并没有真正吃透和掌握近距耦合鸭(抬)式布局,他们将鸭翼的布局和机翼根部重合一半,这样可以产生最佳的近耦增升效果。但他们没有注意到这样设计的一些弊端,原型机暴露出飞机的操作有问题,不灵活,阻力大,航程远远达不到要求等等,需要对气动布局进行很大的修改才能满足要求,这无异于重新设计一款新飞机。很难相信这样一款极不成熟的飞机设计,可以作为技术输出而销售。

从中国自己公开的航空工业史资料来看,中国最早在一些未成功的型号上就开始接触鸭式设计,比如歼-9。有限的资料显示,歼-9计划早在1964年10月就开始策划了,当时中国沈阳飞机制造厂(现沈阳飞机工业公司)正在仿制从米高扬设计局引入的米格-21飞机。与此同时,在沈阳,当时中国唯一的战斗机设计研究所(第601所)已经开始计划中国的下一代战斗机了。为了稳妥起见,提出一个双发和一个单发的设计方案。它们都是在米格-21的基础上进行放大的型号。看来中国当时并不满足于米格-21这种在那个时代表现极其杰出的前线战斗机,希望拥有航程较远的远程截击机,满足其广大的边界上的国土防空的问题。装两台发动机的型号被命名为歼-8,而装一台发动机的战斗机被命名为歼- 9。这两个计划中,歼-8被优先考虑,并坚持发展下来,最后演变成为类似于苏-15那样的防空高速截击机。而歼-9计划一直隐藏在神秘的幕后,从诞生到终结,很少有什么资料被公开

1965年4月,中国军方要求在新飞机的研制中把作战对象设定为当时美军投入越南战争的主力战机F-4B,这是未来15年到20年内美国乃至西方世界的主力战机,实际上一直到40年后的今天,F-4战斗机都仍然在西方国家使用,这个战术目标的制定是相当合适的。受到第二代战斗机学术思潮的影响,高空高速能力需求被特别放大,新飞机要求有比米格-21更大的航程和续航时间。歼-9和歼-8 计划走了不同的路子,它不同于歼-8只是简单的将米格-21放大并采用两台耗油率较高的R-11发动机,歼-9打算采用当时非常先进的涡轮风扇发动机,由中国沈阳发动机研究所(第 606所)负责研制推力为8500kg的新型发动机为其配套。1965年1到4月间,中国空军经过思考后,提出第一次对歼-9计划的战术要求:

1. 突出歼击性能,兼顾截击性能。飞机的机动性在高空要比米格-21(中国称为歼-7)好,在低空要比米格-19(中国称为歼-6)好。歼击作战时,最大速度不小于马赫2.3,最大高度为18000到20000米。作战半径不小于450公里

2. 突出截击性能,兼顾歼击性能。这是所谓的双25指标,指飞机的最大速度要达到马赫2.5,最大飞行高度要达到25000米。作战半径为350公里;

3. 飞机总重量控制在14吨左右

1和2的要求实际上是两个不同的条件,空军希望研究单位可以选择达到其中的一个要求

上述要求于1965年4月12日下达。601所面对繁多的型号设计任务,于同年5月起,抽出约10%的设计力量对歼-9展开初始设计。考虑到在同一时期前苏联本身正在进行米格-23/25和苏-15飞机的研制,可以想象对于中国这样一个新兴的工业化国家而言,研制这样一种全新的高性能战斗机是多么的艰难。正是因为如此,在此之前601研究所对全国的技术实力进行了摸底,同时派遣专家仔细研究了在越南战场上获得的美国F-4残骸。经过一年的调查研究,601 所于1965年4月向上级部门提出歼-9的4个气动布局设计方案。这些方案都选择了两侧进气的正常布局。结构设计的经验则来自米格-21

Ⅰ.前缘后掠角为50度的后掠翼

Ⅱ.前缘后掠角为55度的后掠翼

Ⅲ.前缘后掠角为57度的三角翼

Ⅳ.双后掠角的双三角翼

根据早在米格-19时期的研究经验表明,速度如果要达到马赫2.0以上,后掠翼的前缘后掠角最好大于60度,这样大角度的后掠翼低速时的性能恶化剧烈,很大的气动弹性发散造成的扭动对结构强度上提出很大的难题。如同米高扬设计局在设计米格-21时所遇到的问题一样,Ⅲ号方案的三角翼看上去性能最好,既能确保高速性能,又有较长的翼弦和机体连接,强度处理较为容易,后来又因为机动性方面的要求,将机翼后掠角改为55度,重新命名为Ⅳ-Ⅰ。

非常有趣的是,这个设计方案和20年后中国提出的超七计划的布局几乎一模一样。当时认为这种方案的布局是在米格-21上进行一定的放大而成,结构和气动上把握比较大,不存在特别的难点,可行度非常高。于是决定以这个型号作为发展,从1966年9月到1967年2月,大量的风洞数据显示,歼-9Ⅳ的性能也不够理想,尤其是机动性较差,不能符合要求,沈阳飞机设计所在风洞的资料研究中,提出了新的大无尾三角翼设计的Ⅴ号方案,Ⅴ号方案采用前缘后掠角为60度的无尾三角翼,翼面积高达62平米,使翼载荷极低,提高了机动性,同时代刚刚出现的法国的幻影Ⅲ/Ⅴ都是机动性较好的无尾三角翼的成功范例,算是当时非常先进的布局方案,超音速性能和机动性结合相当不错。

不过这个布局方案比法国的幻影Ⅲ/Ⅴ大很多,对设计和制造提出了很高的要求,首先是零升力矩的操作性问题,而后发现升降副翼的刚性和控制功率都是当时工业制造很难克服的技术难题。这种情况下在1968年4月,中国还是正式下达了批准歼-9总体设计方案的通知,要求正式按照Ⅴ号方案展开全面的研制。当时正处于中国历史上一个非常令人迷惑的时期----文化大革命,盛行献礼活动,有关部门甚至打算让歼-9计划全面提速,争取在1969年10月前就首飞上天,赶上对建国20周年的纪念。在前社会主义国家中,这一举动并非是什么新鲜事。但这在科技发展史上是一个不可能的速度----一个研究所仅仅分出10%的技术力量就想完成这样难度的工作简直就是天方夜谭.

Ⅴ 号方案所面对的技术难题一直没有得到有效的解决,而当时的中国人正处于歇斯底里的政治狂热中,正常的科研和生产完全混乱了,理所当然地,V号计划根本无法进行,甚至在 1968年7月就已经停止了对歼-9的研制。作为官方口吻,将责任推卸到一段不能明了的历史当中,显然是不理智的,考虑到当时同一研究所的另一个平行项目歼-8进行得非常顺利,在1968年中就完成总装,1969年中完成首飞,可以这样认为,当时中国的航空科研实力并不强大,即使以前苏联的标准去看都是非常幼稚的,很难想象一个小规模的研究所里同时可以完成两个完全不同的飞机设计任务。作为设计所,歼-8系列显而易见的是主力发展型号,在资源和技术实力不足的情况下,停下一个确保主力发展,是理智的选择。

可能是有鉴于此,中国决定在西南面的所谓的“三线建设” (类似于卫国战争中的乌拉尔战略生产基地)中将飞机的设计和制造迁移一部分过去。1969年,从沈阳飞机研究所分离了一部分人力物力迁移到成都,成立了成都飞机研究所(第611所),专门的负责歼-9计划的研制,以避免前期出现的并行型号的干扰。 1970年,中国空军重新审视了歼-9的发展计划,考虑到即将发展成功的歼-8战斗机的高空高速能力基本成形,不再急迫的需要专门用于高空高速的截击机,军方再度修改了对歼-9的性能指标。1970年6月9日下发要求如下:

1. 主要作战任务从截击转变为护航和歼击,机动性要好,机动能力要大于8g;

2. 为了确保能够对轻型轰炸机护航,作战半径要大,必须大于800~1000km;

3. 最大速度可以略低,应不小于马赫2.2,最好达到马赫2.5;

4. 静升限应达到25000米;

5. 重量控制在13吨左右为宜。

而在1970年11月短短不到半年的时间内,中国空军的主意又改变了,向研发单位提出双25太低,双28太高,双26刚刚好,要求最大飞行速度达到马赫 2.6,静升限达到26000米。在善变的中国空军面前,以前所有的设计方案都不能使用了。中国空军这一善变的特性一直被中国航空工业界和军工界所诟病,据说在歼-10的研制和歼-11的国产化进程中这一类的情况依然时有发生。这表明空军与研制单位之间始终无法就新型技术和工程运用达成一致意见,这一情况过去也出现在前苏联的航空和军工界。一直到1985年以前,阿尔巴特和空军以及防空部队与各设计局之间都需要一个更为强力的部门进行协调。

经过一段时间的研究,歼-9的气动布局重新进行了彻底的改变,在原有的V方案基础上选用了大量的模型进行风洞试验,其中最有希望的是采用鸭式布局的模型,其间大量试验了两侧进气和腹部进气的方案。最后的结论是,双26的方案要求太高,沈阳航空发动机研究所(606所)设计的910(后来的涡扇6)涡轮风扇发动机的工作性能无法达到那个高度。歼-9计划又一次面临无以为继的困境。此后不久,更雪上加霜的事情发生了。1972年中国从英国引进了斯贝Mk202 发动机技术,606所需要把全部精力投入到该型发动机的国产化工作中去,原定配套的910发动机暂停研制,歼-9转为课题性研究。有意思的是,由于引进斯贝Mk202,莫斯科曾一度认为中国将很快研制出新一代的战斗机。考虑到MK202是英国用于皇家空军装备的F-4战机的,前苏联认为中国将很快完成单发的轻型战斗机和双发的大型截击/攻击机。实际上成功运用Mk202发动机的中国FBC-1战斗轰炸机一直到1996年后才逐步具备作战能力。

1975 年,正当莫斯科为中国即将从法国获得幻影III战斗机的消息感到苦恼的同时,当时的三机部(航空工业部的前身)上报中共中央国防委员会(类似前苏联部长会议军事工业委员会的机构)要求降低歼-9的部分指标,以使其变得更加现实。同年2月18日获得答复,同意在修改的指标上继续研制。新的设计要求如下:

1. 最大飞行速度确保在马赫2.3以上,尽量达到马赫2.5到2.6;

2. 静升限改为23000米;

3. 最大过载8g;

4. 最大爬升率220米/秒;

5. 机内燃油最大航程2000km,作战半径不小于600km;

6. 飞机重量控制在13到14吨。

这个结果就算以今天的眼光来看也很高,特别是静升限。在高度、速度就是一切的学术潮流下,封闭的中国人也深深受到影响。成都飞机研究所根据这一最新的指标,以原Ⅴ设计的无尾三角翼为基础展开深入的型号研究,根据前期的一些资料和决议,形成了缩小机翼面积,增加前翼的新Ⅳ-Ⅰ方案,其后经过一年多的风洞研究,不断的优化气动参数和性能,最后得到Ⅳ-Ⅲ的最终布局,确定了歼-9战斗机的最终气动布局,以此展开系统的正式设计,到1978年,完成了全机的打样设计,其间对飞机的航电,工艺,气动加热,动力系统等几十个难题进行了有效的协调和研究,并一一得到一定程度的解决。

当飞机的很多零件都被制造出来,第一架飞机开始准备总装的时候,另一场中国政治的巨变带来了对该项目毁灭性的打击,上层的一纸通令,歼-9永久性的下马了。文化大革命结束,中国调整思路,准备进入随后让世界震惊的经济腾飞“改革开放”时代,几乎所有军事工业计划都被搁置和放弃,倾全国之经济技术能力,转向民用工业系统的发展,这样的时代大变革以放弃绝大多数军事研究基础换取经济国力的增强是一个巨大的需要有胆识的赌博计划,它必须赌博苏联和美国在相当长的时间内都不会和中国开战或者出现摩擦。要知道当时中国军队刚刚结束其在越南的军事行动,阿尔巴特正在全力组织对越南的新一轮军事援助。同时前苏联对阿富汗的大规模军事行动正进入高潮阶段,从而使苏联军队从中国的西北方向进行合围成为可能。然而就在这个时候,中国领导人开始了号称“新长征”的改革开放运动,并取得了辉煌的成功。到今天,中国已经成功地发展成为经济大国,而莫斯科则拼命得将国力耗费在各类尖端的军事技术上,以致前苏联庞大的实力也不堪负荷,瞬间就瓦解。直到今天俄罗斯在很多军事技术上仍然领先,但在经济上恐怕花费更多的时间也难以追赶上东方邻国前进的步伐

前苏联的军事情报机构大约是在 80年代初期得知中国正在研制或者说研制过歼-9这一型号战斗机的。在中国北京航空航天学院(原属著名的清华大学)的一间简陋的陈列室里,来自日本和其他西方国家的学生和记者偶然间发现了该型号的风洞模型和木制1:72模型。通过在中央流体动力研究院进行的对比吹风测试后,我们的专家得出了该型号应该属于歼-8同一时代产品的这一结论。当时还有一种看法认为该机是中国新型涡轮风扇发动机的测试飞机,或者是为了测试新一代气动外形而制造的验证机。歼-9是一种采用无尾三角翼的飞机(根据前文应带有前翼),很多数据今天依然保密,稀少的极为简陋的三面线图通过一些史料零星的暴露,根据中国航空工业90年代初散发的图形资料,该机的基本数据是:

机长:18米

翼展:9.7米

翼面积:50平米前缘后掠角:60度

前翼:固定安装角3度的切尖三角翼,前缘后掠55度,翼面积2.53平米

进气道:两侧式斜板二元多波系可调进气道,外形类似于美国的F-4B。

动力:606所的910涡轮风扇发动机,正常推力71.3kn,最大推力122.4kn,后来这款发动机改称涡扇6型,在80年代初完成研制时推力高达132.2kn。发动机涵道比为0.93-1.0,重量2000kg。

飞机空重:估计约为9260kg

机内载油: 4200kg,系数约为29.3%

正常起飞重量:14230kg

正常起飞推重比:0.87(0.94,涡扇6G数值)

空战推重比:1.05(1.13,涡扇6G数值)

最大使用过载:8g

航程:机内燃油估计2100km

雷达:205雷达,最大探测距离75km,跟踪距离55Km,据估计来源于从越南获得的美国F-4战斗机搭配的AN/APQ-72和AN/APQ-120雷达残骸分析改进设计而来。而后似乎发展成为SL-5雷达,被另一个机型歼-8B所使用。

武器:霹雳-4导弹4枚,半主动雷达导引,似乎从没研制成功过,大约拥有18-28km的射程,类似于早期的麻雀导弹。





从上述的参数和歼-9的三视图可以看出,中国在60/70年代发展的这款单发轻型战斗机和同期出现的以色列的幼狮有令人惊讶的相似性,都是在无尾三角翼的基础上增加固定前翼的布局。考虑到从历史上来看,以色列在80年代以前和中国处于敌对的状态,并且中国当时处于极其自我封闭的状态,不大可能两者互通设计。而中国的歼-9计划所展现出的性能参数都略高于幼狮,三视图中大量的米格飞机的气息,更让人感觉到这种设计风格的苏式情调。尽管歼-9没有真实的样机可供品评,有些特征还是可以进行有限的分析。从涡扇6发动机高达1.0的涵道比可以看出,歼-9飞机的航程是非常被看重的,它肯定比同胞兄弟歼-8的油耗低,在相似的载油和重量下,歼-9飞机应该拥有远得多的航程,不过如此大涵道比涡扇发动机,应该并不适合高空高速的工作,马赫2.5的设计要求很有可能无法完成,而23000米的静升限恐怕也是镜花水月一般虚无缥缈。

这类涡扇发动机最佳的工作区域是在高度9000米以下的空域,充分体现出了歼- 9作为护航战斗机的本色。然而这就又出现了一个问题,在南昌强-6计划下马后,歼-9这样具有非常低的翼载荷和大的推重比的高速歼击机又去为谁护航呢?很显然高亚音速的轰-6(仿自图-16)不应该作为选择的对象。有人曾经断言歼-9将会是二代机中机动性最好的飞机,可问题的关键是该机首先要能够被制造出来并进行试飞。遗憾的是,如同那些淹没在历史河流中的默默无闻的未完成方案一样,这种虚无缥缈的战斗机将只留下中国空军刻意空出这个编号纪念外,无人再会记起。

费了大量篇章谈论和歼-10莫不相关的飞机,并不是打算喧宾夺主,而是为了让大家对本身就非常神秘的中国军用飞机研制体系有更深入的印象。从70年代中尼克松访华以后,中国和西方国家的关系日益密切,考虑到北约在欧洲面对苏联庞大的常规武器优势,美国特别重视和希望将中国当作在远东牵制苏联集团军事力量的重要平衡点,为紧张得欧洲缓减压力。而极端落后的中国军事装备是不可能负担起这样的任务的。苏联在欧洲拥有巨大的数量优势的常规武器和部署着强大的集团军,如果在远东苏联较为薄弱的腹部制造出一个军事威胁点,可以迫使苏联分兵,极大的缓减欧洲的压力.

在这重大的战略背景下西方开始放宽对中国的军事技术出口管制,在整个80年代,甚至带有相当大的鼓励的程度去劝说中国政府采购西方的先进武器,一些先进的战斗机开始进入中国的视线。首先考虑的是美国的F-16战斗机,这种飞机在很早的时间就随雷鸟进入中国在政府高层人士面前展示。中国人非常惊讶F-16所展示出的第三代战斗机极其优异的性能,决定有条件的话将优先考虑采购F-16。就在中美就F-16的输出以及美国对台湾的军火输出讨价还价的时候,中国人发现他们还可以采购法国的幻影2000C型战斗机。中方于是派出大量的军事考察团前往欧洲,多次试飞和评估了幻影2000C型战斗机,英国的鹞式和狂风战斗机。

经过相对完整和周密的测试飞行后,在中国方面发现幻影2000C低空飞行性能颇为优异,但高空能力基本和国内现役飞机持平,电子设备先进可靠。美中不足的是其搭配的RDM雷达不及美国F-16的AN/APG-66雷达先进,没有后者所拥有的下视能力。综合性能比国内已经开始装备的类似苏-15的歼-8II 并不具备质的飞跃,且价格极其昂贵,以80年代的中国的经济实力根本无法达到足够的采购数量。中国人在认真考察了西方战斗机后,认为中国和西方差距最大的还不是在于飞行平台,而是缺乏先进的航空电子设备,尤其是性能优异的机载雷达,无法实现拦截高速目标急需的远距离攻击能力。于是中国和美国达成了利用歼- 8II平台安装美国APG-66雷达的协议,同时似乎也准备将这一雷达安装到较小的米格-21两侧进气版本的超级7型中去。

龙的腾飞

长期处于冷战对峙夹缝中的中国人明白,在新型战斗机上不能过度依赖别的国家,中国必须展开对下一代战斗机的研制工作,不然将无法保护自己的天空。1984 年,中国在考察了西方先进飞机以后开始在全国范围内进行自己的先进战机技术层面研究计划。通过几家研究所送交的初步设计方案的对比,1986年,新一代歼击机的计划正式确定。新飞机被命名为歼-10,交由成都飞机研究所(611所)负责研发,成都飞机公司(132厂)负责制造,发动机由沈阳航空发动机研究所(606)负责研制。

看上去,这和当初歼-9计划的班底一模一样。不过背景故事似乎并不那么简单,对于空军世界, 1982年的贝卡谷地空战具有非常特殊的地位,以色列空军面对对手强大的数量优势和看上去不可抵御的地空优势下取得完胜,这对于全世界军事领域都是一次极大的震撼。中国领导人非常惊异的发现,以色列装备的幼狮战斗机居然和中国自身开展的歼-9有几分相似,这型战斗机在两次战争中表现相当出色,而理论上歼- 9具有更优异的性能,这对中国高层的潜意识倾向无疑有巨大的影响。

80年代初,国际上已经开始了对第四代战斗机的构思,欧洲的法国和英国提出各自的阵风和 EFA计划,瑞典也展现了JAS-39计划,常常处于战争焦点的以色列也意外地提出自己的狮式计划。在中国,对先进战斗机的研制分裂成了两个派别,以沈阳飞机研究所(601)为主的一部分技术人员和美国接触较多,认为仿制F-16是中国最为需要的,力主自行研究模仿F- 16进行自己的轻型先进战斗机计划,测绘飞机可以通过特别的外交渠道从美国或者其他国家引进,和中国交好的巴基斯坦和埃及都先后装备了F-16。

而成都飞机研究所(611)则利用自己多年研究歼-9飞机的经验,配合研究当时的国际潮流,提出直接研制下一代战斗机,气动外形在早期的歼-9的基础上采用了更灵活的全动前翼的鸭式布局,和欧洲的新一代战斗机结构和性能类似。在航空部门的内部竞争中,611所的理念表现似乎更符合中国空军对先进战斗机的期待,而歼-9同幼狮的相似度在一定程度上影响了上层的好感,611所呈交的报告仔细地研究了法国在从幻影3到幻影2000战斗机中发展和进步的方式,提供了清晰的发展可行性路线图,而沈阳的计划更依赖于易变的外国采购,两条腿走路是中国保守思维的一种方式,也是一种在艰难环境自我保护的方式。于是中国高层挑选了成飞的歼- 10计划,而让沈阳进行和美国合作的歼-8II改进计划的平衡策略。歼-10迷雾般的大幕,从此正式拉开.

鸭(抬)式布局

当时国际上的新一代战斗机为什么都不约而同地采用了鸭式布局?这种自莱特兄弟第一架会飞的飞机的古老的气动布局在飞机发展史上几乎一直处于荒废状态,早期的空气动力学研究无法解决鸭式布局的稳定性问题和前翼气流对主机翼的有害干扰。但是鸭式布局最为引诱人的优点在于它的气动配平都是用升力来完成的,不像正常布局中的尾翼总是用下压力去保持飞机平衡,这一正一负带来很大的升力效率差值。不过前翼的有害气流干扰在很长的时间内让这个布局的优势仅仅停留在理论上。

60年代中期,瑞典的空气动力学家behrbohm教授发现鸭式布局的近距耦合现象,前翼可以通过选择一个合适的位置,利用前翼涡流结合主翼涡流形成有利干扰,飞机的升力系数和升阻比明显增加,还提供了更大迎角的飞行性能,这个研究的成果导致了瑞典SAAB-37雷式飞机的出现,进一步发展到JAS-39 鹰狮。这个气动成果公布后,引起世界各国的兴趣,法国,英国,美国,德国都展开了广泛的深入研究和试验。不过这些成果研发的时间都较晚,没有能应用在西方发展的第三代战斗机上。第三代战斗机大多都利用了大边条技术,这也是一种利用涡流增加机翼升力,扩展机翼使用迎角的技术,和近距耦合鸭式布局不同的是,边条翼是固定不可调节的,飞机利用的条件和产生的效果都比较单一,而鸭式布局的前翼是参与配平操作的,是动态的,可控制的利用脱体涡流技术,属于较深化利用脱体涡流技术的先进气动布局。现在被称为三代半的飞机利用鸭式布局都是看中了这个布局的优点。瑞典科学家曾总结如下:

1.提供正的配平升力

鸭式布局的所有气动翼面都对飞机提供正的升力,近距耦合可以克服前翼的不利干扰而转化为增加升力系数的有利干扰,总体升力系数效果仍然比正常布局高。

2.进一步利用脱体涡流,提高大迎角飞行能力

鸭式布局飞机最大的特点就是在大迎角时鸭翼涡可以缓减机翼失速,从而提供了更大的可用升力系数,扩展了可用迎角边界,提高了大迎角状态下的升阻比。

3. 可以提供大迎角时稳定的低头力矩正常布局的飞机,特别是设计成静不安定的飞机,机翼靠近重心,在大迎角机翼失速时,前机身和机翼的迎风面积导致飞机又不可遏制的上仰趋势,对于大多数飞机而言,这种上仰是不可恢复的,苏-27设计较为巧妙,它的普加乔夫眼镜蛇实际上就是飞机超过许可飞行的仰角以后不可避免的被甩到很大的角度,苏-27都机尾朝前了。苏-27飞机能从这种深度失速的迎角中恢复过来纯属偶然,这个动作中飞机必须限定进入速度,不然过于强烈的气流会瞬间就把飞机甩得翻个跟头,搞不好会被强大的过载解体。而动作完成可以达到120度的迎角,这并不是说苏-27可以在0到120度迎角都可以飞行,他的可用迎角限制还是28-30度左右,30度到120度这一段都是不可以使用的,既不能准确地进入,也不能从容的退出。

鸭式布局的飞机在大迎角方面有着天生的优势,他们可以把传统布局经由大边条技术提高到28-30度的可用迎角进一步扩展,有些验证机声称自己在45度以上都是稳定可控的。由于鸭式布局的飞机气动中心的投影往往在重心之后较远的地方,进入大迎角失速以后,飞机整体都处于强烈的低头趋势中,不易产生正常布局的发散现象。大迎角飞行的超极限的恢复安全性非常好。

4.鸭式布局的超音速阻力小,适合新一代飞机对超音速性能,尤其是超音速巡航性能的高要求。鸭式布局对超音速性能的适应性有两个方面,一方面是鸭式布局天生就便于飞机按照面积律布置,机体修形的能力强。另一方面鸭式布局的超音速气动中心后移很小,飞机不需要额外的配平,诱导阻力和配平阻力低很多。

5. 鸭式布局便于与先进的控制技术相结合。

鸭式布局的飞机基本都是静不安定的,需要电传操纵系统才能飞行,但这样也导致鸭式布局飞行灵活的特点,它的配平和控制升力的方向和推力矢量的方向一致,更容易和推力矢量形成合力,这是常规布局很难做到的,控制规律也大大简化,美国的X-31,X-29的飞行试验中充分的展示了这一点。

6. 鸭式飞机前翼的布置很容易获得一个力矩较大的位置,可以大大减小前翼的面积,而且在飞机的俯仰配平上,并不一定需要前翼的参与,它可以和机翼的后缘襟翼副翼一同形成综合气动配平的效果,允许进一步减小前翼的面积,同时也减小了飞机的配平阻力,提高了飞机对气动操纵的容伤性。

优秀的气动布局是一架好飞机最重要的基础,鸭式飞机如此的优点对新一代战斗机的诱惑是致命的,甚至当时的ATF计划也提出很多鸭式布局的飞机,最后都是因为考虑到隐身性能才一一放弃的。中国敢于选择鸭式布局作为新战斗机布局,是和早期歼-9计划中获得的鸭式布局的气动资料有很大的关系,歼-9战斗机曾一度被称为做不完的模型吹不完的风,据说使用了数百个不同气动布局,进行了十几年的风洞探索,无形中完善了中国在空气动力学上的基础研究。

最初的计划估计和今天的歼-10没有多少相似的地方,当时中国的国际环境不同,进一步融入西方是全国的倾向,新的歼-10计划恐怕和中国曾经花费很多精力研究的F-16有很大的关系,当时中国非常有希望采购美国的雷达和发动机,因此,早期的歼-10设计类似于F-16,并期望直接采购F-16的一些部件。这使前苏联军事情报当局在很长一段时间内,都认为中国的新一代主力战斗机将是引进的美制F-16或F-16的本土仿制版。一直到80年代中期,有一张时任中国总理李鹏视察航空工业的照片被总参情报部获得,其中赫然出现了一个极其类似于F-16的战斗机模型照片,依稀显示有前翼的存在,进气道并不是F-16 那般简单的皮托管,而是可移动的半圆锥多波系设计,看来高速方面的要求高于F-16。外形上再一次表现出和以色列设计的狮式计划有着高度相似性。正是这样一张照片,西方几乎认定这架飞机和以色列脱不了干系了。实际上,以色列一直到1992年才和中国正式建立外交关系,而以色列的狮计划进行到1987年底都是高度保密的,这张照片的拍摄大约是80年代中后期,是一个较为完整的方案了,很难相信从狮这样一个不成熟的方案可以在中国那么迅速得到实际化的转变。除非一开始以色列不是和美国联合研制,而是和中国联合研制的。

进气道模式的选择,中国一反歼-9、歼-8上采用的两侧进气,改用了腹部进气道,这一模式,中国早在歼-9的研究中就曾经采用过,获得一定数量的数据,而同期开展的歼-13,强-6计划都有进一步深入的研究腹部进气的方案,到了歼-10的计划阶段,这个模式的技术特点和设计要素在中国已经被掌握的很熟练了,大量的关于腹部进气模式的风洞数据分析,和气动设计的论文在中国的学术刊物上发表,这表明中国人已经很熟悉各种各样的腹部进气道设计了,至于为何早期的模型特别像F-16,那只能说,中国的设计人员自信心较差,总是认为自己是落后的,设计上有所谓的背景机和参照机的习惯,估计歼-10计划的最大目的就是全面超越F-16。最小目的是不差于F-16,在这种技术氛围下,早期的外形和背景参考型号有一定的相似是中国的习惯。而西方人总是认为别人的东西都是从他们那里盗窃的,米格-29刚刚在西方曝光的时候还居然有人说米格-29是仿制F/A-18而来的,连瞎子都能看出米格-29和F-18的差距,而西方那些大嘴巴则可以肆无忌惮地在公开的媒体上胡说八道,由此可见西方某些冷战斗士可笑的习惯思维。

中国在70年代末到80年代初,进行了大量的鸭式布局的探索,仔细研究了这个气动布局的一些特点,并且深化到非常细致的地方,比如鸭翼的位置和大小,后期主要重点在于优化布局的精细位置,这一点从中国自身的学术刊物以及大学教材中对鸭式布局的认识中可以得到证明,其中并没有时间断档或者跳跃性的成果出现,这表明歼-10的出现,是中国人自己利用基础研究获得的成果。中国人研制歼-10 花费了18年的时间,这个研制速度和西方相比是比较慢的,而和苏联研制苏 -27的经历相比,也算差不多。


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