工业基础 科技储备 4代飞机

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导读:工业基础 科技储备 4代飞机


今年年初反卫星试验,美国的报告是中国具备拦截弹道导弹能力,因为该卫星行速度比洲际导弹更快而且轨道更高,而摧毁卫星采用了最先进的动能撞击,而且是正面撞击。可以说实验前,全世界估计没几个人相信中国有这种技术水平的,但的确如此。>行速度比洲际导弹更快而且轨道更高,而摧毁卫星采用了最先进的动能撞击,而且是正面撞击。可以说实验前,全世界估计没几个人相信中国有这种技术水平的,但的确如此。




中国军事科技在很多领域都处于世界领先地位,但总体水平离美俄还有很大差距,主要集中在生产环节上。但是在一些高端领域,我国却起步很早,所以在未来高技术军事领域我国不会吃亏,这也就是美国为什么认为我国在未来10-20年内将成为其主要竞争对手的原因。




曾经一个专家采访报道中讲到,中国科技水平不存在问题,要设计以目前科技水平世界上已经实现实用化的东西都设计得出来,但落后的制造工业使生产线根本无法满足我们(专家)的设计。比如中国在新型航空发动机上,采用了如对转结构,双转子结构等F-22的F-119发动机采用的先进技术,但是很多材料只能在实验室里做出来,工业水平根本满足不了加工要求,很多精密零件加工精度无法满足结果性能指针只好一降再降----比如典型的如太行发动机早就设计完成了,但为什么要到2005年才能投入生产今年年底才能服役呢?这就是工业水平的问题。




比如实验室里能用到的尖端材料是科学家们用尖端仪器手把手制作的,而我国的生产在线就根本没有生产加工这些材料的技术,更谈不上投产了。所以生产尖端武器,科学家们在实验室里制作出原型并不难,难就难在你的工业水平能不能生产这些武器上,实验室里甚至可以用纳米加工精度去加工零件,而中国大部分工厂甚至数控机床还处于仿真而非数字操控阶段,加工极其粗糙,制造一件尖端武器本身,远没有制造能加工这些尖端武器的机械设备和生产这些尖端武器的生产线的难度大。




中国可以把宇航员送上天,可以制造出中微子发生器可以搞出正负电子对撞机,但是却造不出一架第四代战斗机,整体工业水平是关键原因。只要肯投入资金,中国在高级实验室里搞出一架F-22水平的战斗机是可以的,但工业水平的限制会使其根本无法投入生产。比如第四代战斗机的有源相控阵雷达T/R模块芯片,中国早就有了技术,但却缺乏高精度剉洗机床等加工设备,使其迟迟不能大量生产-----------这也是一个普遍性问题,就在生产企业之间区别都很明显,比如苏联能制造航空母舰的船厂就一家:塞瓦斯托波尔船厂。 任何先进军事装备的投产,都与这个国家的工业水平息息相关,这不是看你实验室里有多少能耐,而是看你在生产环节能不能把简短科技完全发挥出来。






这里又用F-22举个例子,中国科学家们,可以在国家投入大笔资金的高级实验室里,用精密仪器去“雕琢”出一架来---可你让这架飞机投产吗?不能,实验室里能用到的材料是特制的,是科学家去利用尖端仪器制造的,而工厂得用生产线去制造,得由普通工人而不是科学家去制造出来,而工厂还得考虑量产和维护的要求,实验室里能用到的特制高级材料工厂里不一定能产得起,比如材料加工精度,生产环节是不可能达到实验室那种要求的-----就算达到了,也还有个维护问题,实验室里的高级东西得制造他们的科学家在实验室里去维护,而战斗机不行,得由普通士兵维护。对不起,工厂不是实验室,美国同样不能把每个工厂都弄的跟贝尔实验室一样。这也就是为什么新型战斗机分为原型机和生产型的原因,原型机是实验室里做的,而生产型是用于批量生产的,从原型机到可以投入批量生产,要走的路长得很。




任何一项新的军事科技投入实用,都是一个从实验室走入工厂再最后走入军队的过程,目前人类早就具备使用激光武器的技术了,而美国实验室里电磁炮和激光防空设备都早已完成了实验,而电热化学炮甚至都实用化了---------但至少目前,这些技术无法提供给军队。






再来看一个例子,美国的JSF联合攻击战斗机,有F-22的经验其实大部分都是生产环节的问题,所以多数新技术不是用在飞机本身而是用在工厂的生产在线了,比如自动化数控编码技术,它能使设计者在初始设计时,就能把指令嵌入自动加工机床,以便进行毛坯切削和锻造,还能使一台机器同时加工两个完全相同的零件。在测试中,过去需要30天才能加工完的零件只用8小时就完成了。




新技术,中国有的是,气冷核反应堆96年就完成了,超导磁流体技术也掌握了,甚至未来潜艇的热离子反应堆(由于这个设备将没有原来核反应一回路二回路堆那些机械设备,所以潜艇失去了主要噪声源)都做出来了-------可生产呢?不可能在实验室里一件又一件得做出来送部队上去,出问题就送回实验室让科学家来修吧!所以更主要是是实用化的问题




xiamian一下是关于四代飞机


歼10服役后,网络各大媒体舆论都纷纷炒作中国“四代重歼”,仿佛一下子就实现了20年的追赶,中国军迷们对下一代战斗机的渴望,可见一斑,但舆论炒作下这些雾里看花未经证实的项目,更人感觉中国下一代战斗机如镜花水月一般,可望而不可及。


随着我国自行研制的歼-10战斗机和以俄罗斯苏-27为基础研制的歼-11B战斗机的相继服役,我国空军现代化建设完成了阶段性进步,真正建成了以三代战斗机为主力的空军部队,解放军空军的实力有了质的提高。而相比之下,我国与世界先进水平的欧美空军的差距,有所缩小,但仍然非常明显,我国空军第三代战斗机的全面换装的同时,美国于2005年开始装备第四代F-22战斗机,而2008年F-35战斗轰炸机也将大批服役。所以,中国并没有真正缩短与美国空军的差距,20年前我国第二代战斗机歼-8II战斗机服役的时候,美国早已完成了第三代战斗机的全面换装,而如今中国大量换装第三代战斗机的步伐与美国开始换装第四代战斗机基本同步,差距稍微有所缩小但仍然保持了20年左右的差距,所以,国内网络舆论对开始大肆炒作中国“四代重歼”,仿佛中国空军的第四代战斗机可以在第三代刚刚完成研制不久就投入实力,一步登天的想法蔓延整个互联网。


在网络媒体的炒作声中,中国第四代战斗机甚至连型号都定下来了,叫歼-14,虽然没有任何相关单位证实,但仍然成为中国网络胡夸风的一个风向标,仿佛凡事只要想象就会变成现实,而丝毫不考虑我国的工业基础,建军思想,研发能力和资金水平等实际情况。网上各种所谓“中国第四代战斗机效果图”到处都是,PS行家们大大施展了自己的本领,各种现实与不现实的射击充斥网络,中国第四代战斗机各种版本都有:鸭式布局的,前掠翼的,三角翼的........五花八门。那么面对国内网民对中国第四代战斗机的热切期待,本文就对中国第四代战斗机的可行性作一番分析。


首先,从世界战斗机设计水平的格局来分析:


从历史角度看,战后战斗机设计分为美俄两大派系,,另外欧洲算一“支派”,俄罗斯分了五代,而西方分了四代。由于冷战的因素,几乎美苏每一款战斗机,都可以在对方那里找一款相应的“对抗机型”,从米格-15和F-86开始就是如此,另外,如F-4“鬼怪”和米格-23,F-111对苏-24.....直到现在的F-16和米格-29,F-15对苏-27,F-15E对苏-30MK的对抗组合,这不能不说是一个冷战的奇迹,而由于“你有我也要有”的冷战思想,甚至两者都采用“高低搭配”的布局,比如美国高端的F-15与低档的F-16的组合,苏联高档的苏-27与米格-29的组合,直到未来美国F-22与F-35的组合。但由于技术水平的差距,往往是美国先出新一型战机,苏联再研制对抗机型,苏联新战机则一般要比美国同等级战机晚10年左右面世。


再从以下例子可以看出美苏之间战机研发水平的差距:美国第一款第三代战斗机F-14“雄猫”于1972年服役,而F-15战斗机则于1974年服役---------而苏联第一款三代战斗机米格-29在1983年才服役,而与F-15对抗的苏-27则直到1985年服役。所以一般情况下,苏联与美国同代战斗机服役时间往往差10年左右:


那么再来看F-22,F-22作为美国第一款第四代战斗机,是2005年服役的-----那么按照常理,如果苏联还存在,就将于2015年到2020年之间才能推出与之对抗的战斗机。那么俄罗斯在研发能力和经费保障水平都远不如前苏联的情况下,俄罗斯不可能还维持苏联与美国十年差距这一水平,目前俄罗斯研制第五代战斗机的资金严重不足,不得不邀请印度“联合研制”(当然就是让印度分担研发经费)。


所以即使苏联还在,也不大可能在2015年以前完成第四代战斗机的服役,那么俄罗斯呢?现在继续推理:以中国和俄罗斯航空技术的差距,中国不可能在2020年以前完成第四代战斗机的研制工作,就算直接购买俄罗斯研制的第四代战斗机(如果俄罗斯还能维持苏联的工业水平),也不可能在2015年以前得到地四代战斗机,而俄罗斯本身也不可能在2012年以前完成第四代战斗机样机试飞。这就是现实。


而欧洲则不同,欧洲没有一个国家有美国或苏联的实力所以往往采用合作方式研制一款通用性较强的战斗机,比如“狂风”和现在的“台风”战斗机,一机多用,大大节省了成本和技术难度。


由于随着战斗机技术的进步,需要投入的资金和技术力量越来越大,欧洲干脆地放弃了自行研制第四代战斗机,而选择了技术风险和成本投入都比较低的第三代战斗机升级版,也就是所谓“三代半”战斗机。中国与欧洲的航空工业也有相当差距,而资金力量和技术水平都不如欧洲,技术水平与俄罗斯又有很大差距,所以我个人认为我国不应该盲目和军费投入一年5000多亿美元的美国攀比,中国和欧洲一样,根据自身实际情况,选择适合自己的新一代战斗机似乎更为明智。


当然,现实的选择归现实,如果要实现跨越式发展,决心投入巨大的资金和技术研制我国第四代战斗机的话,就从另一角度分析


首先要搞清楚第四代战斗机的特点:


1. 发动机在不开加力时具有超音速巡航的能力;


2. 良好的隐身性能;


3. 高敏捷性和机动性特别是过失速机动能力;


4. 短距起落性能;


5. 目视格斗、超视距攻击和对地攻击的能力;


6. 高可靠性和维护性;


如此就针对各项对第四代战斗机的要求,举出一两例,探讨我国第四代战斗机研制的可行性:


超音速巡航能力:


超音速巡航要求不开加力燃烧室就能做到超音速飞行,那么战机就能长期保持超音速巡航(第三代战斗机只能保持几十秒的超音速状态,而F-22能保持四十分钟)。要达到这个要求,必须要有推重比超过10的顶级发动机,而世界上唯一能够达到这个要求的发动机既F-22的动力:F-119先进航空发动机。


发动机一直是我国战斗机研发弱项中的弱项,被我国航空界称为“心脏病”,英国的“斯贝”涡喷发动机我国仿制了20年才在“飞豹”战斗轰炸机上得到应用足以说明这个严重的问题,而如今的歼-10战斗机仍然采用“俄国心”既苏-27的AL-31FN发动机,而出口的“枭龙”战斗机甚至因为发动机不能国产而被俄罗斯卡脖子,险些导致巴方要求退费。


目前我国航空发动机大大滞后这一局面有了突破,随着WS-10A“太行”涡扇发动机机的投入使用,中国也有了推重比8一级的发动机,而太行发动机完全达到了第三代战斗机的动力指标,最大推力132KN,推重比达到7.5,并采用了双转子结构等很多具有前瞻性的技术:但WS-10太晚了!要知道美国同级发动机早在上世纪70年代都服役了,而苏联同级的AL-31发动机也在上世纪80年代中期投产并装备到苏-27系列上,我国第三代航空发动机,比美俄整整落后了20年以上!


而俄罗斯目前也没有研制出一款推重比10的发动机出来,2009年投产的新苏-35采用的117S发动机推重比也不过达到了9,无法支持超音速巡航,而发动机还要进口俄国货的我国,要想研制推重比10一级的发动机,其难度可想而知。


良好的隐身性能


很多网友以为这个很简单,把武器内置外形平滑一点就行了,所以才有网上PS高手们如此多的“四代重歼”版本。但这是一个严重的误区。


美国军方公布F-22的雷达截面积(RCS)仅相当于弹球,也就是一平方厘米左右,要使那么大的战机达到这种隐身程度,其技术难度不是非一般的概念,这也就是美国为什么禁止出口F-22的原因。绝对不仅仅是外形简洁平滑一点


关于隐身能力的技术难度,举个很典型的例子:当初美国的“HAVE BULE”计划,洛克希德的XST试验机在预计距离之外被雷达发现并跟踪,落地后检查才发现是因为一个螺钉伸出了机身3毫米,导致飞机RCS剧增。


外形上的隐身绝对不仅仅是平滑简洁那么简单,雷达波反射的每一个角度都要精确的计算,以求最大限度地将雷达波往不同方向散射,减少对方雷达接收到的雷达波反射信号。也就是,隐形外形上的简洁不过是为了减少能发射雷达波的物体而已,而更主要的是外形设计中,如何最大程度的散射雷达波,对方雷达照射到自己战机上哪一个部位的雷达波,将往哪个方向反射出去都必须计算好。


另外,外形上的隐身设计,以散射雷达波仅仅是隐身设计的一部分而已,更主要的是材料科技和吸波涂料,比如复合材料具有较低的雷达反射特征,如果应用得到,能够让战机的RCS减少75%以上,使对方雷达对己方战机的探测距离大大缩短,F-22就是大量应用高技术复合材料的一个典型。


而不改变气动外形就具备一定隐身性能的“部分隐形战机”如F/A-18E/F,主要隐身手段就是复合材料的应用(当然也有改变发动机进气道等外形上的雷达信号屏蔽技术)。歼-11B在并未对苏-27原有气动力布局有大改变的情况下,能让战机的RCS降低到原苏-27三分之一左右,也应该是在材料工艺上下了很大功夫。


当然,吸波涂料也是隐形飞机的一个关键,目前各国都在吸波涂料上大力投资研制,目前走在最前面的是美国,F-35采用纳米技术的吸波材料仅仅是几微米厚的薄膜,却能吸收95%的雷达波(美国国防部的说法,俄罗斯表示怀疑)。而一般的吸波涂料则每飞一次就要重新涂一次,比如B-2。


以上还仅仅是针对对方主动雷达的隐身技术,另外第四代战斗机还要求针对对方被动雷达探测的隐身技术(这一点F-22尤为突出),和红外隐身技术(应用的最好的是YF-23战斗机,特殊发动机喷口设计基本上消除了红外信号,但该机与F-22的竞争中失败)。而以上,则都是世界军事领域最尖端的技术。


而中国到目前,还没有任何隐身技术的验证机上天,只有概念模型,所以才刚刚起步。


关于超机动性能可以用优秀的气动设计来达到,但要才维持隐身性能的同时获得超机动性就需要相当工业设计水平,一般需要应用推力矢量技术,对于中国来说这一领域由于可以引进俄罗斯成熟技术,所以难度并不是很大。




以上是从技术层面讲中国研制第四代战斗机的可行性。再从更为根本的体制角度讲讲,如何看待中国研制第四代战斗机的困难性呢?


中国第三代战斗机晚了西方和俄罗斯20年出现,发展过程中如此多的坎坷并非偶然,而是发展中国家试图在航空领域追赶航空发达国家时必然会遭遇的问题。摆正心态,实事求是,避免好高务远的心理以成熟的管理和加大对高等教育等基础方面的投入,能够缓和此类矛盾(当然不可避免),让我国航空工业真正走向正轨。


中国与以美国和俄罗斯为代表世界最高水平航空工业基础,差在什么地方呢?


首先,中国没有进行航空领域研究的权威机构。


美国能够成为今天的航空帝国,NASA的贡献有目共睹。ATF问世之前,NASA做了多少预研工作!更早一些,NASA参与FX计划提出的气动方案,分别奠定了海军F-14和空军F-15的基础。原苏联中央空气动力研究院,它的研究成果造就了几代名机。人们注意到的是几大设计局,却忽略了同一时代苏联飞机气动布局相似的原因——因为它们都是在中央空气动力研究院的成果上研制出来的,最典型的就是前苏联最后的颠峰之作——米格-29和苏-27。


中国航空技术的相关研究机构是有不少,但都是国防工科委旗下的国营设计所(如分管飞控系统的618所),特点是隶属行政机构与分散性,科研学术性不高,缺乏统一技术方向指导。这一现象在发展中国家并不罕见,但恰恰是这些国家试图进行航空跨越式发展的致命伤。


当然建立如NASA这类权威科研结构,不是能够一蹲而就的,需要好几代人的努力。


第二,军工体系问题


中国的各研究所都隶属国防工科委,与其说是科研单位倒不如说是机关单位。


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中国军事科研机构与美国如洛马公司等大型独立军工企业不同,发展规划受到行政部门的制约。而且中国各大军工企业只是隶属国防部,而不是独立的技术研究部门,无力为各种高技术装备提供技术支持。中国与西方资本主义国家,或者社会主义国家在技术竞争中与西方处于劣势,归根结底原因在这里。


西方的各大防务公司是独立和私营的,技术牵涉到利润,成本和公司的发展与存亡,防务技术研究直接与利益挂钩,所以有利于各大公司发挥出自己最大的实力,以争取订单:而中国的各研究所则是铁饭碗,国家用行政命令的形式让这些研究单位搞项目,搞出来也好,搞不出来也好,对这些研究单位影响并不大。而隶属私营公司的技术人员,其研究成果的好坏,直接牵涉到他们生活费,而一旦一个大项目的研制成功(如JSF),就会争取到千亿美元的订单,这也就是西方国家为什么在防务科技上走在世界前头的最根本原因之一。


第三,几乎没有技术储备。


这个并不奇怪,因为中国刚刚完成第三代战斗机,很多问题都还没有解决。而中国航空工业与西方国家和俄罗斯相比,起步晚,基础薄弱,没有相关技术储备很正常。


中国一切都是从零开始,日本和欧洲则可以利用美国成熟的技术,而美国的技术则是来自各权威机构不断的预研和技术积累,比如美国著名的“X”系列技术验证机,如X-31,X-45等等,都用于高尖端新技术的技术验证与储备并将成果应用到实用化的飞机上,为美国航空水平有不可估量的作用。而有仅仅以技术预研为目的就开发新飞机这种投资能力的,非超级大国莫数。


目前中国还没有一架隐形技术验证机上天,第三代战斗机也刚刚才完成,第四代战斗机的技术储备一切都从零开始,而这就需要相当大的资金投入和很长的时间。


第四,综合国力的问题


航空工业是最能体现一个国家综合国力水平的领域,其投资巨大而且长远,短期内难见效应。而基础薄弱的航空工业必然导致处处受制于人,中国目前就面临这一尴尬局面。


航空研究耗资巨大,必须要依靠国家支持。而美国的航空力量,就是美国超强综合国力的体现,而俄罗斯更多则是吃苏联老本,现在的俄罗斯早就没有力量再继续“暴风雪”航天飞机计划和原本苏联早就开始的T-60S隐形轰炸机计划了,苏联解体后俄罗斯并没有研制真正的新飞机,仅仅就是以苏联时期研制的苏-27系列一改再改而已,因为俄罗斯已经没有支持其航空工业的实力了,老本也终有吃完的一天。


值得庆幸的是,中国一直重视航空工业的发展,随一些无知的人怎么以“形象工程”对中国的巨大航空投入说三道四,中国也没有动摇继续以巨大的国家资源投入到航空工业的建设中,从宇宙飞船到登月计划,再到大飞机---------航空工业的投资肯定是巨大的,修几万所希望小学没问题,但对航空工业的投资,绝对不是能有“小贩思想”,斤斤计较眼前利益的,是一个为国家前途利益作的长远打算。


航空工业结构上的问题,其实才是中国第四代战斗机最大的障碍,当然这些问题是任何一个发展中国家赶超航空大国所必须面对的,无法回避,只能迎头战胜。


上图:F-35战斗攻击机,其项目是成熟航空工业运作体系的典范。


中国第四代战斗机的成败得失与航空工业:


就中国目前航空工业水平而言,现在就讨论第四代战斗机的服役,实在是为时过早了。无论是中国军费投入水平,还是中国科研体系与工业基础,都不可能做到近期内完成对第四代战斗机的研制。


苏联与美国在同级战机的投入时间上往往有10年的差距,而两国航空工业水平的差距,大概也就是十年。而就算俄罗斯能保留苏联的研发能力,并提供了足够的资金的话,俄罗斯的第五代(相当于美国第四代),也难以于2015年以前服役。而中国与俄罗斯战机设计水平的差距,就目前来讲,恐怕也不止十年。


所以哪怕最乐观的看法,中国第四代战斗机也难以在2020年以前投入使用,而中国军队未来20年内空中主力仍以苏式战机为主。


当然与世界上大多数国家,乃至周边日韩等发达国家相比,中国以苏式战机搭配歼十的组合并不落后,如果算上数量优势的话,在不面对美军的情况下中国空军完全能够在未来二十年内保卫祖国的领空--------而话又说回来,欧洲的“台风”也不见得就比苏-27系列的改进型有多大优势,仍然属于同一级别的战斗机。


而中国到底值不值得要2亿美元一架的F-22那种战斗机,也值得打一个大大的问号,要知道中国一艘新驱逐舰或者潜艇都没那么贵,是否值得花如此巨大的资金去买少量根本超出需要的战机而极大耽误其他装备的换装,也是不得不考虑的一个问题。


所以要攀比,不一定非要和美国比,本来国力就不如人,在这些问题上要好高务远,的确很不现实。


中国选择的道路仍然是很明智的,未来十年内中国歼十等第三代战斗机必将大批服役,彻底代替歼八完成中国空军的现代化,而世界各大媒体也基本确认了中国空军将来十年的“三大主力”阵容:歼-11B,歼十和苏联-30MKK。而完成了这一套阵容的中国空军,也真正成为了一个空中强国,虽然并不能和美国相比,但足以完成保家卫国的任务,更重要的是:保持了强大战斗力的同时,合乎实际。


而中国未来十年的战机研发方向该是什么呢?


笔者个人认为,应该坚实事求是的原则,避免不切实际一步登天的幻想。所以欧洲放弃第四代战斗机的研制转而发展适合自身需求的战斗机为我们提供了很好的范例。


所以未来十年,中国战机领域,应该以改进现有第三代战斗机为主,使其达到“三代半”水平,巩固台湾海峡的空中优势,基本赶上欧洲大国的空军水平。


而另一方面,也要早做打算,在资金允许的情况下,同时进行一些对第四代战斗机的技术储备与预研工作,争取早于周边国家率先研发出国产的第四代战斗机。


简单的总结,就是不要不切实际,盲目攀比,只需要作出符合自己国情和实际需要的选择,



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