惊天喜讯:万众期待的中国新歼10先进改型已首飞成功! ZT

26号下午一点左右试飞落地,之前晒了几天太阳,现在终于展翅飞天。据说新歼十B采用了DSI进气道、垂尾电子舱、台风机翼、红外侦搜系统、无源相控阵。


从航空技术发展试分析歼-10的后续改进方向


歼-10的公开和随后展现出的强大战斗力改变了国际上对中国航空技术水平的传统认识,正是这种飞机的出现使中国进入到能够独立研制第三代战斗机国家之列,而歼-10的批量装备带给国人振奋的同时也给各种对手以很大的震撼。

歼-10的现状和改进需求

歼-10战斗机是中国航空工业自行发展的世界第三代水平的先进战斗机,本世纪初期开始批量生产歼-10不但提高了中国空军的装备水平,而且从基础上为中国的航空工业建立起了系统化的先进战斗机设计经验。歼-10的研制成功和装备确实给中国的航空兵和航空工业带来了新的进步,但是歼-10出现的时候国外装备的三代战斗机早期型号已经处于退役状态,目前作为主力的第三代战斗机大都是经过现代化改进的改进型。歼-10要想在现代化高技术战争中具备与强大对手对抗的战斗力,那么必须在现有型号的基础上开发综合战斗力更加强大的改进型,而歼-10的改进在中国航空工业技术水平快速发展和国防压力不断增加的现在,也已经成为了在技术上和装备上都必须得到重视的关键发展项目。

气动布局方面的改进

航空技术的长期发展积累和基础科研条件是现代化战斗机设计先进性的保障,美国在70年代设计的F-16战斗机经过长达30余年的发展后仍然没有过时,F/A-18、F-15E/K和SU-27也都是第三代战斗机设计的经典和长青树,国外三代战斗机在整体气动布局和结构设计上的延续说明其在基础设计上具有很大的发展潜力。歼-10战斗机的气动设计基本达到了国外上世纪80年代初期的平均水平,虽然歼-10的气动设计放到国内来说确实是个了不起的进步,但是在15年前就已经基本确定的气动布局设计并没有达到真正完善的程度,很多当初设计时因为经验和条件限制所存在的缺陷还没有解决。中国近年来在航空技术上取得的收益已经克服了原有的很多技术瓶颈,歼-10改进设计中可以利用近年来完成的新技术来改善原始设计,通过新技术和新成果的采用来提高飞机的综合气动性能和发展潜力。

歼-10的气动设计代表着中国航空工业上世纪90年代初期的先进水平,但是目前看歼-10的整体气动设计还存在很多求稳保守的方面,尤其是传统的国土防空思想在飞机气动设计上的影响仍然存在,这就使歼-10目前的设计在气动与结构上还存在改进提高的很大空间。歼-10改进中的气动修形应集中重点来提高飞机气动和战术水平,通过对气动设计进行修整后的增升减阻来提高飞行性能和巡航经济性,通过改进的气动设计来降低歼-10正面的雷达反射面积,解决目前歼-10在雷达信号强度上略超过国外同规格战斗机的问题。


降低雷达反射面积是现代化战斗机提高战场生存能力和获得空战主动权的方法之一,作为在设计上没有考虑到隐身要求的第三代战斗机,歼-10的基础设计上存在很多难以彻底解决的强反射源。歼-10机身正面的主要雷达反射位置集中在可动前翼和矩形进气道,采用鸭式气动布局的歼-10想要改变前翼的位置和形状是非常困难的,但是通过必要的技术手段却可以削弱进气道的雷达反射强度,目前已经被应用于FC-1的是DSI进气道就是较为有效又比较可靠的方法。


FC-1第4号原型机开始应用与美国F-35类似的DSI无附面层隔道式进气道,应用DSI进气道的FC-1在性能上比早先的原型机有一定的提高,尤其是在减阻和减重方面的获得的收益更是促进FC-1飞行性能发展的关键。歼-10的设计中采用了速度适应范围较大的矩形多波系可调节机腹进气道,现有的进气道虽然在技术上完全能够满足歼-10战斗机所需要担负的作战任务,但是矩形进气道在阻力和结构重量方面确实在同类型飞机中显得过高。歼-10目前存在的结构重量大的问题也是影响飞行性能的主要因素之一,如果歼-10能够在改进设计中适当降低对飞机超音速飞行性能的要求,将飞机的最大飞行速度降低到M1.8就可以用DSI进气道替代现用的矩形进气道。DSI进气道设计的主要优势就是简化结构和降低飞机的结构重量,歼-10采用DSI进气道的效果如果是按照FC-1的标准来估算,那么可以初步判断出在结构方面能够降低重量约70千克左右,而且还能够使进气道的安装更加简单和更容易与前机身融合,为进气道下侧方的外挂点的挂物提供更加良好的尺寸空间。


上世纪80年代中期确定初步设计要求的歼-10还保留传统防空战斗机的特点,在现代化战斗机开始强调多用途和多功能的情况下,歼-10在进行气动与结构调整的同时改善外挂条件,是在技术改进过程中提高歼-10多用途能力和扩展飞机应用范围的有效方法。歼-10在外挂条件上存在的问题首先就是用常规挂架携带的外挂物阻力较大,因此在改进设计中应该综合利用气动修形和弹射挂梁的方法,尽可能保证外挂物接近机身形成气动干扰和阻力最小的保形外挂,并且在减少外挂阻力的同时改善外挂点的空间条件以放宽对外挂物的尺寸限制。


歼-10的燃料系统采用了常规的内部载油和外挂副油箱组合的方式,这样的燃料系统中副油箱需要占据飞机的外挂点来保证燃料携带量。歼-10在设计上是采用单发动机的全天候超音速战斗机,中国早期战斗机设计思想和技术条件限制了歼-10的机载燃料相对不足,目前歼-10的机内载油量处于歼-7E和歼-8II之间,虽然涡扇动力系统提高了歼-10的巡逻经济性和作战半径,但是机内载油不足的问题在对地攻击和远程作战中却无法摆脱对副油箱的依赖,机翼下位置最好的两个挂点挂载副油箱对歼-10的载弹量和战斗力都带来了不利的影响。

国外目前在先进战斗机的改进设计上已经开始大规模应用保形油箱,F-15、F-16、"阵风"和EF2000都已经具备使用机身保形油箱的能力,尤其以"阵风"和EF2000使用的机身保形油箱对歼-10最具有参考价值。歼-10如果能够在机身侧上方两侧各安装一组保形油箱,按照国外类似装备的标准估算可以增加燃料载荷约1300~1400千克。歼-10采用机身保形油箱的燃料载荷虽然略少于机翼外挂副油箱,但是保形油箱阻力小的优点在综合效能方面并不比常规副油箱差,而且使用保形油箱后空出的2个机翼挂架能够增加约2000千克的有效载荷或2枚战术导弹。歼-10增加机身保形油箱后对提高载荷和增强多用途能力都有很大的帮助,只要歼-10能够基本上解决目前暂时存在的整机推重比不足的缺陷,那么增加机身保形油箱后将不会明显影响飞行性能和对空作战能力。

歼-10在机翼设计上采用了带复合弯扭的大后掠角正三角翼型机翼,这种与J-8II和"幻影"2000类似的翼形是为了提高飞机的速度性能,比较适合追求超音速拦截性能和发动机推力相对不足的条件。采用大后掠角的三角翼确实适合高速飞机的气动要求,但是因为三角翼外翼段的弦长较小和升力贡献较少,所以近几十年里发展的三角翼战斗机大都采用外翼切尖的翼形。取消外翼气动贡献有限的部分并适当降低机翼前缘的后掠角度,获得的收获是可以在机翼外侧安装导弹发射架的滑轨或吊舱,等于是在机翼上增加了一个不占用翼下空间的有效挂点。目前国外装备的F-16、"狮"、JAS-39、EF2000和"阵风"都采用了切尖三角翼,而这些战斗机全都是性能较为平衡的先进多用途战斗机。歼-10现在使用的机翼外翼的弦长较小的问题非常明显,从图片上可以看到机翼最外侧的外挂导弹前端明显探出机翼前方,外挂架和载荷的重量对机翼挂点的结构强度要求较高。歼-10如果在改进中适当降低机翼前缘后掠角以提高翼端弦长并增加翼尖挂架,那么飞机本身的高速性能虽然比现在的翼形要有所降低,但是却可以使歼-10外挂载荷的空间条件和外挂灵活性有明显的提高,而替代AL-31FN的新发动机所增加的推力也可以部分弥补改进所造成的影响。

多用途作战能力的发展前景

中国的空中力量已经逐步成为攻防一体化的现代化空中打击力量,多用途战斗机也开始逐渐取代早期的战斗机和战斗轰炸机,国内战斗机也开始采用与国外相同的多用途和多功能的设计思想。歼-10在有效载荷和外挂设置方面能够感受到多功能战斗机的基础,歼-10的现有外挂条件虽然可以达到与法国"幻影"2000类似的标准,但是相对同类型的F-16比较却存在有外挂灵活性差和载荷不足的问题,仍然还没有摆脱大后掠角三角翼战斗机在外挂形式上固有的缺陷。

根据歼-10粗壮的机身和大面积机翼估算的机内载油量约在3吨左右,对应的转场航程和作战半径应该在3500千米和1100千米左右,因此歼-10在执行半径较大的作战任务时要挂载副油箱来提高航程。歼-10的航程和作战半径指标与"幻影"2000和F-16C/D基本相当,对于担负国土防空或争夺制空权任务来说应该是完全够用的,但是要想满足现代化战斗机多用途对载荷和航程性能的平衡要求则还存在不足,尤其是外挂副油箱和机载武器载荷方面存在的矛盾更是需要解决。


歼-10战斗机在设计上较好的平衡了亚、跨音速格斗和超音速拦截的性能要求,因此在空战性能方面歼-10单纯比较飞机的综合性能相当于"幻影"2000和40/42批次的F-16C,但是在执行对地攻击任务和扩展使用范围的能力和潜力方面,歼-10只与"幻影"2000相当而与40/42批次的F-16C有一定的差距。歼-10在多用途能力上存在的问题主要集中在外挂点设置不合理和外挂载荷条件受限,外挂点不合理是因为歼-10机身侧下方和外翼挂点载荷低,而且这几个位置上的六个挂点的外挂物尺寸受限较大。法国设计的"幻影"2000-5在机身挂架形式上与歼-10基本相同,但是这几个挂点却可以挂载体积较小的MICA和300千克以下的常规炸弹/吊舱,能够在机身挂载4枚MICA的"幻影"2000-5得以解放机翼挂架。歼-10同样位置的挂点也可以挂载类似的炸弹/吊舱,但是国内现有体积较大的PL-11和SD-10中距空空导弹却无法使用这几个挂架,因此在执行作战任务时外挂武器将集中在机翼下的外挂架中,机载武器的条件导致歼-10外挂点数量多的优势难以体现。


歼-10机翼下外挂点的数量比"幻影"2000要多最外侧的一对,但是与"幻影"2000同样没有翼尖挂梁的歼-10在机翼外挂条件上却存在明显的缺陷,首先就是大后掠角正三角机翼外侧轴向距离过小,因此歼-10机翼最外侧挂点的轴向空间有限导致外挂物过于突出在机翼前,这样不但影响机翼挂梁和外挂物的强度也限制了机翼外侧挂点的外挂载荷。另外就是在单侧机翼有限的展向距离上布置三个外挂点的挂梁间距较小,这样就使机翼挂点上内侧挂架才能够挂载大尺寸外挂物,而外侧的两个挂点之间距离小的问题对外挂载荷的尺寸有比较大的限制,这样的外挂条件虽然并不影响飞机执行对空作战任务时的外挂条件,但是对于需要挂载各种导弹/炸弹进行对地攻击的多用途战斗机则有所不足,尤其是歼-10通常需要用机翼挂点挂载副油箱时更容易出现外挂点数量不足的问题。


歼-10机翼内侧两个挂架之间的间距目前看起来显得比较充裕,如果按照欧洲EF2000战斗机的机翼挂载条件来看,在机翼内侧增加一对挂点在技术上和结构方面应该都不存在问题。歼-10的改进型如果将机翼挂点增加到四个将使歼-10的外挂灵活性得到明显的提高,如歼-10在机翼挂架上挂载副油箱和自卫空空导弹的情况下,仍然可以留出机翼中央和新增的两个挂架来挂载机载武器。歼-10目前存在的问题是机身挂架缺乏类似EF2000那样挂载中距空空导弹的能力,因此要使歼-10挂载雷达制导空空导弹就必须占用机翼挂点。

中国空空导弹科研单位如果不发展类似MICA或"德比"的小型中距导弹,那么SD-10这样规格的导弹想挂在歼-10机身外侧挂架是非常困难的,而将机身侧方挂架改为两个却削弱了挂载吊舱和武器的灵活性。外挂条件的限制使歼-10在外挂条件上无法与EF2000和"阵风"相比较,是如果将外挂架的数量增加到13(增加两个机翼下挂架)~15个(增加翼尖挂梁)也可以明显改善歼-10的多用途能力。歼-10的改进型假设可以采用DSI进气道并部分降低对超音速性的要求,那么还可以通过降低机翼前缘后掠角的方法加装翼尖挂架并增加机翼面积,使歼-10在外挂载荷条件和挂载灵活性上提高到接近F-16C的标准。法国的"阵风"和欧洲良好的EF2000都是与歼-10类似的三角翼战斗机, EF2000的气动设计和外挂条件在对空作战方面有所优势,但是"阵风"合理的外挂条件和大载荷的优势却在多用途能力上超越了EF2000,歼-10与"阵风"和EF2000外挂条件上最大的差距就是机身挂架无法挂载中距空空导弹。


歼-10的机载火控系统和武器品种的改进是与外挂条件改进相适应的,缺乏多功能火控系统和有的适当的机载武器就无法发展多用途战斗机,而战斗机没有足够的外挂条件那么再好的火控和武器也难以有效发挥作用。歼-10作为采用单发动机的中型先进战斗机的基础条件是比较好的,但是中国航空兵目前不但需要更新的装备规模非常庞大,而且不同部队在战斗中所需要担负的不同任务对飞机的性能侧重也有不同的要求。中国空军和海军航空兵部队现在需要替换的装备数量和类型非常多,想要让歼-10改进型全面满足所需要的所有任务要求是不可能的,而且飞行员的训练和作战部队的组织也不适合全面采用多功能战斗机。


装备完全意义上的多用途战斗机是世界各国空军不变的追求,但是目前的技术条件虽然可以让战斗机获得不同作战条件的基础能力和性能指标,但是国外与歼-10技术水平类似的各型号的改进方法和技术特点来看,无论是F-16C/D、F/A-18C/D/E/F还是"幻影"2000都在设计上有所侧重,而国内在机载火控多功能系统、机载武器类型和指挥协调方面,短时间内仍然无法在技术和训练上满足全面装备和使用多功能战斗机的要求。歼-10的改进发展应该采用类似于法国"幻影"2000战斗机的思想,采用"一机多型"的方法发展不同侧重的机型满足不同的使用要求,如超音速性能好的歼-10可以装备战斗机部队用于对空作战,采用DSI和改善外挂条件的改进型则可以用来作为偏重攻击的战斗机使用,不同型号的歼-10根据装备不同分别完成各自的作战任务,而在必要时又可以依靠各自较好的多用途能力呼吸补充和配合作战,在装备条件和生产、维护成本上满足中国航空兵大规模和高效率的要求。

生产性能方面的改进方向

现代化战斗机采用复合材料减轻结构重量是普遍采用的措施,国内近年来在航空复合材料的技术和工艺方面发展很快,复合材料的使用范围已经达到可实用的整体机翼蒙皮和其他大型构件。歼-10通过改善飞机结构设计减轻结构件重量和改善生产能力的发展潜力非常大,尤其是在中国航空制造工艺和材料技术迅速发展的现在,通过对早期设计的完善了提高可以大幅度改进现有飞机的综合性能。歼-10的结构设计和材料选择方面与国外三代早期战斗机的标准基本相当,复合材料和钛合金材料的用量低于国外上世纪末期飞机的标准,而且在整体结构设计方面的技术进步也存在飞机减重和简化结构的条件。


歼-10的复合材料应用范围与国外先进战斗机的差距很大,即使和国内现有高性能战斗机相比也显得略有不足,这也意味着歼-10在结构设计和材料选择上还有很大的改进空间。歼-10增大复合材料的应用范围不但能够通过减轻结构重量来改善性能,复合材料的工艺优势还可以提高歼-10大量曲面结构的生产性,在提高飞行性能的同时还可以通过生产工艺上的改进来增加产量和降低成本。歼-10机翼的是制造飞机结构中比较复杂和工艺难度较大的部分,如果在改进中能够采用国内已经完成应用试验的带整体油箱的复合材料机翼,那么在降低结构重量、减少零件与标准件数量和加工工时的同时,采用整体结构油箱的"湿"机翼还能够增加歼-10的内部载油量。



现代化航空技术的发展为飞机简化结构和减轻结构重量提供了新的机会,如美国F-16战斗机的基本设计上上世纪70年代初期的标准,但是在最近生产的新批次F-16战斗机的制造过程中,通过在原始设计上采用大规格整体锻件和高速加工技术显著简化了飞机的制造工时和成本,如前机身座舱和机头件的隔框采用整体毛坯高速加工成型后,零件和工具的数量各由早期设计的46件和77件减少到各1件,原始设计中所需要的483件紧固件在新部件上完全取消,生产和装配工时与结构重量也由96.9小时和7.4千克减少到22.5小时和6.2千克。歼-10的基本制造技术、工艺和选择的材料标准与J-8II这型二代机的差别并不大,如果能够利用目前我国已经掌握的新工艺、新设备和材料技术上的进步,那么在对飞机结构不进行大改进的情况下完全有条件把歼-10的基本空重控制在不超过9吨,减轻飞机的基本重量和简化结构后的歼-10更加能够发挥FWS-10增大推力的效果。

中国航空制造方面一直存在有材料性能差和工艺水平不高的缺陷,这些与基础工业直接联系的问题在短时间内并不能完全得到解决,歼-10在飞机的材料和部分关键件的获得上还需要依靠进口供应,而国内工业制造能力上存在的缺陷也限制了歼-10结构设计发展的条件。中国航空工业但是如果利用国内现有条件加大技术成果向生产力方面的转化速度,利用新设备、新技术和新工艺保证实现歼-10的材料全面国产化的可能的,随着先进复合材料生产工艺的发展和大型承力结构件毛坯锻造设备的投产,歼-10在提高设计与加工能力的同时还有降低成本的空间,更重要的是保证歼-10成为真正能够由中国本身独立生产并发展完善的现代化战斗机。国内先进飞机结构材料技术经过近20年的发展已经得到了很大的提高,钛合金和复合材料的加工工艺问题基本已经解决,而且在技术发展过程中也取得了很多有应用价值的新成果和新发现,已经能够在不对整体设计进行大调整的情况下提高歼-10综合性能和战斗力,而在歼-10上所进行的全部改进都可以促进更先进的第四代战斗机的发展。

装备技术发展的必然趋势

歼-10在改进中最重要的基础条件就是提高发动机推力提高整机推重比,只有能够满足有效提高飞机整体动力性能的这个前提,才有可能在改进中采用可能造成增重或者提高飞机阻力的改进措施。美国的F-16能够从早期的格斗战斗机发展到现在的多用途战斗机,能够在空重和最大起飞重量由第5批次的6607和16057千克提高到50批次的8666和21772千克,发动机在重量和尺寸没有大变化的情况下推力由106kn增加到131kN是个重要的基础。


歼-10在发展过程中经受了中国战斗机发展中一贯的发动机问题影响,从最初采用引进仿制的FWP-15到国内参考设计的FWS-10都没有按计划实现,知道采用从俄罗斯引进的AL-31F之后才算初步解决了歼-10的动力问题。可以说SU-27SK和配套的AL-31F的引进是歼-10顺利完成的关键,但是歼-10现在采用引进俄罗斯的AL-31FN对中国空军来说却并不是长久之计。歼-10在型号改进和性能提高中更换发动机是必不可少是重要环节,这是歼-10现在采用的AL-31FN发动机并不能充分发挥飞机的性能,而这些问题主要集中在AL-31FN的推力和发动机可靠性不足方面。

AL-31FN是以SU-27SK使用的AL-31F为基础改进的型号,主要的改进特征就是为了适应单发战斗机的要求调整了部分附件的位置,发动机本身的技术性能和推力并没有得到改进。发动机推力不足现在已经成为限制歼-10综合战斗力的主要因素之一,歼-10虽然依靠先进的气动布局和电传操作系统获得了很高的机动性能,但是单纯比较与发动机推力和整机推重比相关的加速性和爬升率等指标,可以发现现在的歼-10与采用2台WP-13B发动机的歼-8D并没有明显的优势。歼-10的发动机推力目前看来并不能很好的满足飞机对动力系统的性能要求,而且这个问题在飞机进行改进改型后出现增重情况时将会更加明显,因此为歼-10改装推力和推重比更大的发动机刻不容缓。AL-31FN存在的问题还有发动机本身的可靠性与AL-31F存在差距,这是因为作为技术基础的AL-31F本身是为双发飞机设计的,在改进为单发飞机用的AL-31FN时所机械能的改进缺乏长时间应用的检验,很多在AL-31F上不存在的问题在改进设计后出现在AL-31FN的使用过程中。


俄罗斯近年来在AL-31F基础上开发了包括AL-31FM等多个改进型号,提高发动机的推力始终是AL-31F改进型的重点技术方向,俄罗斯发展的AL-31系列改进型发动机的最大推力已经比标准的AL-31FN增加了1500千克以上,这个推力标准不但超过了AL-31F也超过了现在装机使用的"太行"。歼-10如果继续采用俄罗斯新研制的改进型发动机在引进方面没有困难,不过中国空军和海军航空兵却不能始终将战斗机的心脏放到俄罗斯手中。AL-31FN所存在的技术问题在影响歼-10的可靠性、出勤率的同时还增加了发动机的维护工作量,中国依靠本身的力量改进和提高AL-31FN的可靠性和推重比需要投入大量的资源,况且歼-10作为国内现阶段的主力战斗机也必须要摆脱对进口发动机的依赖,因此歼-10改进型的发动机应该不会长期依赖从俄罗斯引进的方法。根据国内多次航展上俄罗斯企业所公开的消息进行判断,可以确定中国在大量引进AL-31成品发动机的同时,在国内只建立了AL-31F/FN的大修线而没有引进整机的生产线,这就说明AL-31F/FN对于中国来说只是自有型号完成前的过渡,最终提供歼-10和国产重型战斗机的还是国内开发的"太行"发动机。

中国空军目前在新型重型战斗机的生产中已经开始采用"太行"来替代AL-31F,而作战部队双发重型战斗机上使用的AL-31F也将逐步被"太行"替代,虽然国内自行开发的"太行"在部分技术性能和可靠性等方面相对AL-31F还略有不足,但是持续的开发试验与实际应用过程中的改进却能够逐步解决这些问题。中国目前生产的重型战斗机已经确定了用"太行"取代AL-31F的路线,随着"太行"的性能与可靠性经过双发重型战斗机使用实践后的改善,改进后的"太行"也将会具备满足装备单发歼-10战斗机所需要的可靠性标准。歼-10采用AL-31FN发动机确实因为与AL-31F结构接近而有利于维护,但是在使用AL-31F的重型战斗机开始逐步加/改装国产"太行"发动机之后,AL-31FN在后勤维护和装备补充方面的优势将会失去,曾经具有的优势在整体装备条件变化的时候反到成为了负累。


国产"太行"发动机在核心技术上与AL-31F处于基本相当的标准,国外采用与"太行"类似核心机的发动机经过技术上的改进,目前已经能够达到推重比9.5和加力推力15.2吨的较高标准,在综合性能上能够满足现役三代或四代战斗机试验型动力系统的需要。现在已经装机使用的"太行"和其未来的发展型在技术水平上和国外同时期先进发动机相比虽然还存在差距,但确实有条件为国内大型双/单发战术飞机的主动力系统于其他飞机动力的基础,在一定程度上改变中国高性能航空发动机技术水平低和应用范围小的缺陷,而歼-10和国产重型战斗机改装"太行"则是使"太行"系列化发展的起步。

现代发动机推力矢量技术的发展是提高战斗机机动性能和获得过失速机动能力的关键,获得推力矢量技术的歼-10确实能够明显提高飞机的近距离格斗性能,而且推力矢量技术的应用还能够改善飞机的起降性能与飞行安全性。单纯从技术的角度可以说推力矢量技术对战斗机的促进作用是确定无疑的,不过典型的第三代战斗机在执行对空作战任务时主要依靠导弹,常规第三代战斗机获得过失速机动动作的战术优势并没有四代战斗机那样明显,而且采用带推力矢量技术的格斗导弹比为飞机增加推力矢量技术更有效果。歼-10战斗机在设计时并没有考虑到机体气动布局与推力矢量技术综合的问题,因此在采用推力矢量后必须改变飞机后机身的气动设计和调整整体布局,单纯在现有机身上增加发动机矢量推力的实际作用比较有限,而且增重后代后机身对全机配平与飞行控制系统的综合都会存在困难。

中国航空工业现在已经投入力量开始发展自己的第四代高性能战斗机,具备隐身能力和高机动性的四代机在设计上就考虑到了气动与推力矢量技术的综合,歼-10增加推力矢量技术作为四代机的技术验证机还可以发挥作用,但是在实际装备的批生产型歼-10上增加推力矢量的效费比并不好。国外目前除了俄罗斯在出口型战斗机上大规模应用推力矢量技术外,在推力矢量技术上比俄罗斯更完善的美国和欧洲国家的三代战斗机,在进行技术改进的过程中都没有过多的考虑增加发动机推力矢量,而是通过提高飞机的航电火控设备和采用先进导弹武器来提高综合战斗力。


航空电子设备和机载武器是形成现代战斗机综合战斗力的主要条件,歼-10目前在机载火控系统和导弹武器方面虽然已经达到了第三代战斗机的标准,但是与近年来开发的三代改进型和三代半战斗机相比还有所不足,尤其是以美国新改进/生产的F-15/16/18为代表的三代战斗机改进型,都开始装备主动相控阵雷达来取代原有的机械扫描雷达。电扫描主动相控阵火控雷达在性能和可靠性方面远优于机械扫描的平板缝阵天线,而且采用电扫描的主动相控阵雷达系统在战术上的灵活性与多用途能力更有优势。歼-10目前采用的机载火控雷达在对空作战性能指标上与AN/APG-68相当,在执行国土防空和空中优势任务时与空/地基预警指挥系统协同,有条件采用半主动/主动雷达制导导弹与国外现役三代战斗机正面对抗。国内应用在现役战斗机上的迎头拦截火控系统的技术水平较高,从雷达搜索到目标到形成导弹射击条件所需时间与西方同类系统相当,比俄罗斯第三代MIG-29战斗机所需时间要提高2~3倍,火控雷达的有效探测距离和抗干扰能力也达到了国外三代同类型号的标准。歼-10的火控系统软、硬件水平在国内同类装备中的综合性能已较为完善,但是国外先进战斗机的机载雷达由机械扫描向电子扫描的技术进步,却在战斗机的雷达火控系统整体性能上出现了可称为革命性的进步。歼-10在服役的时候装备的是国内具备最先进水平的雷达火控和机载航电系统,但是随着国内航空电子设备和机载功能系统技术水平的快速发展,更新一代的高性能雷达火控系统已经接近实用化的标准。新一代综合航电与主动相控阵雷达(AESA)即将达到实用的标准,改装更加先进的机载雷达和综合火控系统成为提高歼-10战斗力的有效方法。


航空电子和精确制导武器技术的发展直接作用于战斗机的性能水平,优势的航电和武器可以部分弥补飞机性能上的缺陷,电子武器上的优势同样也会强化先进战斗机已有的技术优势,中国战斗机长期以来在火控和机载武器方面就存在明显的缺陷,基础工业和电子技术落后更是限制了相关技术的进步。中国航空和电子工业通过上世纪70年代后期与国外的交流,已经在总体上建立起了航空电子化和武器制导化的观念,以先进航空电子设备为核心的873与973工程的先后完成,使中国战斗机的机载综合航空电子设备缩短了与国外先进水平的差距,以现代化PD雷达、综合航电与先进导弹武器为代表的新一代航空装备,已经在JH-7改进型、歼-10和国产重型战斗机上得到了应用,有效的弥补了中国战斗机在航电综合化和自动化水平上曾经存在的差距。中国航空电子设备和机载武器在整体技术上已经大幅度的缩小了与西方先进国家的差距,而且从总体上说国内在先进战斗机的电子火控方面存在的空白很小,现在的工作主要是通过实践应用的过程来逐步完善硬件和相关软件,重点解决以数字处理系统为核心的关键元件的国产化,彻底摆脱中国战斗机高性能航电和新一代机载武器对进口元件和材料的依赖。


现代化战斗机的价值除了国防之外还体现在国际市场的竞争之中,先进战斗机的出口不但能够为国家和航空工业创造效益,而且还能够通过军工产品的销售使中国在国际环境与政治方面获得收益。歼-10后续改进中的系列化和规模化发展需要国家和科研生产单位投入大量的资源,而战斗机出口则是将这些投入转变为有形和无形的效益的有效方式,因此在保证技术安全的情况下发展歼-10的出口型是歼-10改进过程中需要重视的工作。歼-10出口型战斗机在作战性能上需要面对俄罗斯和西方国家销售的三代改进型,作为成本和使用费用明显超过FC-1的中等规格的高性战斗机,歼-10的出口定位应该摆脱中国传统战斗机市场上低成本的印象,而应该和西方战斗机同样依靠高效费比和强战斗力来吸引客户。


歼-10在出口中为了适应不同安全和经济条件客户的不同要求,有必要在飞机出口中学习美国和俄罗斯出口战斗机的方法,将歼-10按照技术和价格不同分为标准型和先进型这两个不同的类型。歼-10标准出口型采用与现有歼-10类似的机体、动力和火控系统,主要提供资金有限的国家以利用以J-7开创的传统市场。歼-10的先进出口型可以在保证可靠性的前提下采用更多的先进技术,通过在歼-10机体上改装DSI进气道、保形油箱、AESA和推力矢量等新技术,一方面通过发展高性能战斗机来与竞争对手争夺国际战斗机的高端市场,另一方面也可以通过灵活性较好的出口型的发展来带动国内型号的进步。中国军事技术发展中多次出现过出口产品促进国内装备进步的例子,利用其他国家的资金来改善本国的军事技术发展条件,也是高技术装备出口国在现代化军事技术发展过程中普遍采用的方法。

改进歼-10战斗机对中国航空兵的价值

歼-10的改进并不同于早期在歼-8与歼-7系列飞机上所进行的改进,歼-7/8长期改进的原因是为了解决飞机平台性能不足和航空兵对先进装备需求之间的矛盾,利用在现有成熟飞机上应用航空技术的新成就来提高飞机的综合战斗力,国内战斗机型号发展的滞后使这些改进型在整体性能上并没有取得很好的效果,即使是最新的歼-7/8改进型也没有弥补飞机本身性能上存在的固有缺陷。歼-10的改进与歼-7/8改进的最大区别是歼-10本身的技术性能属于三代标准,国外现在装备的先进战斗机主要还是以三代和三代改进型为主,所以在歼-10的基础上改进的最大优势是飞机本身的条件与国外比较接近。


中国空军和海军航空兵目前装备中大量飞机都是较为落后的歼-7系列机型,而国内生产的歼-7战斗机虽然经过了多次改进改型,也出现了采用PD雷达的歼-7G这样性能改善较大的型号,但是歼-7的基础设计条件限制使该系列飞机完全不适应现代化战争的需要。歼-10的综合性能和发展潜力在国内战斗机型号中是比较出色的,利用国内技术发展成功和适当引进国外先进技术对歼-10进行改进,将能够使歼-10的综合战斗力接近或达到与国外同类型三代后期改进型相当的标准,有可能使中国战斗机技术与国外同类飞机的差距缩短到5~7年左右,与美国战斗机的技术差距基本上保持着发展一代飞机所需要的10~12年之间。


中国航空兵装备更新上的迫切需求带给航空工业生产系统很大的压力,国内目前能够稳定供应的战斗机只有歼-8、歼-10和重型战斗机这三种,其中歼-8因为综合作战能力和发展潜力有限而缺乏进一步发展的价值,而重型战斗机则在生产成本和使用、维护工作量上存在比较大的困难。中国的经济条件不可能支持航空兵战斗机部队全面采用重型战斗机的要求,因此战斗力均衡并在成本和生产条件上较好的歼-10就成为唯一的选择。歼-10目前在生产成本和产量上看起来并没有体现出足够的优势,但是随着歼-10产量的增加和国内相关企业对生产条件、设备的改善,歼-10战斗机的生产成本在批量生产过程中可以得到明显的下降,如果能够利用出口市场扩展歼-10的生产规模,那么在几年后歼-10的成本就会达到与其生产规模相适应的可接受范围之内,成本的改善有利于加速歼-10向大规模装备的主力战斗机发展的过程。

战斗机的改进改型在提高飞机性能的同时必须考虑到成本与效益之间的比较,超越飞机战斗力需要和成本效益的改进往往得不偿失,如与歼-10同一个厂家生产的FC-1是作为低成本的轻型战斗机设计,因此目前技术先进成本却比较高昂的大型复合材料结构和主动相控阵雷达就不适合作为FC-1的改进项目,再如为只能外挂2枚中距导弹的歼-8IIM改装可同时打击4个目标的火控雷达同样是对装备的浪费。正如歼-10无论怎么样提高生产性也不可能将成本降低到相当于FC-1一样,通过改进使歼-10在综合战斗力上达到SU-27SK的国内改型同样标准绝无可能,况且大量超越飞机基础设计的性能指标既无必要又会增加不必要的成本投入。国内战斗机技术改进目前主要是利用现有技术的发展提高综合作战性能,国外战斗机的现代化改进项目中同样可以感受在性能与成本之间的平衡,所以说战斗机的改进并不是采用越多先进技术就越合适,而是要在战斗机的发展过程中根据技术与成本的考虑来满足必要的需求。


国外航空技术强国目前只有美国开发并装备了第四代高性能战斗机,以欧洲的英、法和瑞典为代表的国家则将发展重点集中于三代半战斗机,美国和俄罗斯在发展第四代战斗机的同时也非常重视三代机的改进。国外第三代战斗机的改进型号中最有代表性的就是美国的F-16,在三代机中完成时间较早的F-16在美国雄厚航空基础的支持下,先后发展了A/B、C/D、E/I等几个技术跨度很大的型号,目前的F-16已经具备与目前的三代半战斗机相抗衡的能力。战斗机在获得先进性能的同时也伴随着高成本的压力,即使是经济实力最强的美国现在也难以全面换装四代机,大部分国家未来相当时间里的主力仍然是现有的三代及其改进型。歼-10是具备典型三代机性能标准和较大发展潜力的现代化战斗机,由国内自行设计和生产的歼-10在改进改型方面完全能够独立自主,因此有针对性的改进以提高歼-10的综合战斗力,应该能够保证歼-10在国产四代机批量装备之前满足国防安全上的需要。


改进后歼-10性能数据设想(依据F-16和"幻影"2000改进型估算)

基本重量:8800千克

正常起飞重量:13900千克

空战重量:11800千克

最大起飞重量:19800千克

外挂点数量:13个

最大载油量:8400千克

最大载弹量:7000千克

作战半径:850~1300千米

转场航程:3900千米




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