IDF,中国人设计制造的第一款三代机,竟有人认为它是二代半?

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导读: [img]http://pic.tiexue.net/pics/2008_7_31_82716_7682716.jpg[/img] 机长:14.48米 机高:4.42米 翼展:8.60米 机翼面积:21.00平方米 使用空重:6486千克 机内燃油:1950千克 正常起飞重量:9525千克 最大起飞重量:12247千克 正常外挂载荷:907千克(对空) 3901千克(对地) 最大平飞速度:1296千米/小时 最大限制速度:M1.8 最大爬升率:254米/秒(海平面) 实用升


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机长:14.48米

机高:4.42米

翼展:8.60米

机翼面积:21.00平方米

使用空重:6486千克

机内燃油:1950千克

正常起飞重量:9525千克

最大起飞重量:12247千克

正常外挂载荷:907千克(对空) 3901千克(对地)

最大平飞速度:1296千米/小时

最大限制速度:M1.8

最大爬升率:254米/秒(海平面)

实用升限:16460米

限制过载:6.5G


IDF战斗机采用翼身融合体设计主翼根前缘的大边条一直前伸至座舱两侧,可有效的改善其起降性动及大迎角飞行性能。还可以显著提升机体的结构强度。IDF并未追赶八十年代鸭翼布局的潮流,却采用了相对保守的边条翼布局的主要原因有以下几点:1)采用边条翼结构,翼身融合程度高,可有效增加机体内部的载油量;2)采用边条翼结构,有利于隐身性能的提高;3)采用边条翼结构,可以避免产生主翼涡流,不至降低主翼效率(以色列自研的LAVI就存在这一问题);4)技术上难度小,可以捡美国人成熟技术的便宜。由此可见,IDF采用边条翼结构而放弃近距耦合鸭翼布局是一种较为明智的选择,看似保守的技术为IDF带来的是实用与有效。其实我们细心地观察一下美研战机,以F-16到F-22再到JSF,没有一种采用鸭式布局,就已经很能够说明问题了。IDF采用了平直的大展玄比(针对战斗机而言,其展弦比达3.8以上),变弯度设计的梯形中单翼结构,主翼前后缘装有全翼展襟翼或襟副翼。平直的主翼及大展玄比设计使得IDF在中、低空、亚音速的飞行状态中诱导阻力小,轻便,灵活、安全性高还可以降低耗油率,从而赋予了IDF较高的机动性能。


IDF的尾翼采用带下反角的全动水平安全定面和切角的大后掠角垂直安定面,这种结构不但可以减轻结构重量,还可以减少振动,提高结构寿命。IDF的两台涡扇发动机并列安装于机身内部的后侧,椭圆形的进气口紧贴在两侧翼根下方的肋部。从F-16采用腹部进气起,这一新颖的结构马上成为了一种新的潮流,并迅速取代了两侧进气的结构。腹部进气虽然具有大迎角进气效率高的优点,但也存在着挤占机腹空间,前起落架位置不易安排等先天缺陷。IDF的肋部进气形式实际上是对两侧进气及腹部进气的折中方案,很好地回避了这两种进气形式的缺点,实现了优化组合。采用肋部进气方案的成功案例还有美国的F-18和法国的Rafale(阵风)。IDF的水泡式座舱盖视野良好,在原型机上为向上向后开启,正式生产型号为向侧开启。起落架为前三点式,均为单轮结构,前起落架向前收入机身内,主起落架向被收入进气道侧面。


IDF战斗机在高速公路跑道上起降

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结构特点

IDF战斗机采用翼身融合体设计主翼根前缘的大边条一直前伸至座舱两侧,可有效的改善其起降性动及大迎角飞行性能。还可以显著提升机体的结构强度。IDF并未追赶八十年代鸭翼布局的潮流,却采用了相对保守的边条翼布局的主要原因有以下几点:1)采用边条翼结构,翼身融合程度高,可有效增加机体内部的载油量;2)采用边条翼结构,有利于隐身性能的提高;3)采用边条翼结构,可以避免产生主翼涡流,不至降低主翼效率(以色列自研的LAVI就存在这一问题);4)技术上难度小,可以捡美国人成熟技术的便宜。由此可见,IDF采用边条翼结构而放弃近距耦合鸭翼布局是一种较为明智的选择,看似保守的技术为IDF带来的是实用与有效。其实我们细心地观察一下美研战机,以F-16到F-22再到JSF,没有一种采用鸭式布局,就已经很能够说明问题了。IDF采用了平直的大展玄比(针对战斗机而言,其展弦比达3.8以上),变弯度设计的梯形中单翼结构,主翼前后缘装有全翼展襟翼或襟副翼。平直的主翼及大展玄比设计使得IDF在中、低空、亚音速的飞行状态中诱导阻力小,轻便,灵活、安全性高还可以降低耗油率,从而赋予了IDF较高的机动性能。


IDF的尾翼采用带下反角的全动水平安全定面和切角的大后掠角垂直安定面,这种结构不但可以减轻结构重量,还可以减少振动,提高结构寿命。IDF的两台涡扇发动机并列安装于机身内部的后侧,椭圆形的进气口紧贴在两侧翼根下方的肋部。从F-16采用腹部进气起,这一新颖的结构马上成为了一种新的潮流,并迅速取代了两侧进气的结构。腹部进气虽然具有大迎角进气效率高的优点,但也存在着挤占机腹空间,前起落架位置不易安排等先天缺陷。IDF的肋部进气形式实际上是对两侧进气及腹部进气的折中方案,很好地回避了这两种进气形式的缺点,实现了优化组合。采用肋部进气方案的成功案例还有美国的F-18和法国的Rafale(阵风)。IDF的水泡式座舱盖视野良好,在原型机上为向上向后开启,正式生产型号为向侧开启。起落架为前三点式,均为单轮结构,前起落架向前收入机身内,主起落架向被收入进气道侧面。



动力系统

在发动机“云汉计划”方面,IDF计划选择了与美国盖瑞公司合作研制TFE-1042-70发动机的计划。台方曾经非常渴望能得到当时极度先进的美国F-404涡轮风扇发动机,但是因为8·17公报的关系,美国极力压制对台军售技术水平,F-404的梦想也就泡汤。另外在初期的“鹰扬”计划中,曾计划仿制以色列“幼狮”战斗机及其J-79发动机。J-79是美国F-4战斗机的发动机,在当时性能已经比较落后,推重比仅1:4.5。因此美政府一批准盖瑞公司与台方合作,台方即放弃了原计划,转向了推重比达1:6.95的TFE-1042发动机。TFE-1042-70型发动机的前身是由美国爱理得西格诺公司的加雷特分公司与瑞典沃尔沃公司为争夺JAS39的动力装置在民用TFE731发动机的基础上发展的TFE1042型军用发动机。后来JAS39选择了RM12型涡扇发动机,使得TFE1042险些胎死腹中。1982年,加雷特公司与台湾航空工业发展公司共同组建了国际涡轮发动机公司,并以TFE1042为原本,开发了TFE-1042-70发动机。


TFE1042-70的涵道比由TFE1042的0.66降至0.45以适应战斗机的需要,并采用了模块式设计,先进的数字控制系统,使得该发动机的操作十分灵敏。由慢车到加力推动力只需要5秒钟,而由慢车到最大推力只需4秒。并且检测、维护方便,可靠性高。TFE-1042-70发动机的性能诸元如下:直径0.605米 长度3.404米 涵道比0.45 推重比6.95 单台推力42.95千牛(约合4383千克)。由以上数据可以看出,TFE1042-70的推力较小,与同代先进战斗机的动力装置相比差距较大。这一差距必将直接影响到IDF的机动性能。在其加工推力的工作状态下,IDF空战推重比只有0.919(空战起飞重量9534公斤),而在最大起飞重量状态下的推重比只有0.73。如果实际情况确实如此那IDF真可谓徒有其表了,广大军迷认为这正是IDF的最大垢病。其实,IDF在正式装备台军后对TFE1042-70进行了重大改进(改型编号是TFE1088-12),改进的结果是使TFE1088-12的加力推力提高到了54千牛(约5512公斤),提升幅度高达26%,如此一来,IDF的推重比得到了显著提高,空战推重比为1.16,最大起飞重量状态下的推重比为0.92,已经达到第三代战斗机中的较高水平。



最后研制成功的IDF战斗机满载燃油、无外挂时净重8618.4至9072千克,这样两台TFE-1042-70能使IDF整机推重比上到0.925。因为IDF主要用于对空防御作战,一般只携带重量不大的空对空导弹,总的来说,推重比还是够的。对比大陆方面的主力机型,例如歼-7、歼-8,IDF在动力方面还是不落下风的。“云汉计划”至此基本完成。


TFE-1042发动机

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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。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。


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“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(上图及下图)。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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IDF的气动和机身设计较为先进,总体布局为翼身融合加三角翼、单垂尾双平尾布局。在最初的设想中,IDF采用类似F/A-18的双垂尾布局,后因美国限制改为单垂尾,机动性随之有一定下降。机体采用全金属半硬壳结构,仅采用少量复合材料。最大过载9G。机翼边条和F/A-18相似,主翼为中单翼,尾翼带下反角,全动式平尾。机头有下倾,气泡形座舱,视野良好。进气口呈椭圆形,位于翼根边条下方,大迎角工作条件好。右图为李登辉视察IDF战斗机。


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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IDF座舱

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机腹半埋式挂点

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IDF三视图

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