实事求是:中新战机不足之处遭俄媒彻底曝光

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导读:歼-10战斗机的发展历程相当漫长,作为中国第一种自行独立发展的战斗机,毫无例外的受到众多的子系统的困扰,作为一种先进战斗机,它的指标需要一个系统的工业整体进步的成果。大量的先进子系统,比如发动机,雷达灯笼年个月微中国并没有制造研发的成功经验。在80年代后独特的国策环境下,轻工业,民用电子产业发展迅速,需要高级加工技术领域从西方引进技术的收益远没有想象中那么大,高水平元器件也始终匮乏,既不能生产,也不能购买。这导致配套系统有些组件发展顺利,有些组件严重滞后,特别是几个关键的核心部件的进度拖拉,导致飞机比预计的
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歼-10战斗机的发展历程相当漫长,作为中国第一种自行独立发展的战斗机,毫无例外的受到众多的子系统的困扰,作为一种先进战斗机,它的指标需要一个系统的工业整体进步的成果。大量的先进子系统,比如发动机,雷达灯笼年个月微中国并没有制造研发的成功经验。在80年代后独特的国策环境下,轻工业,民用电子产业发展迅速,需要高级加工技术领域从西方引进技术的收益远没有想象中那么大,高水平元器件也始终匮乏,既不能生产,也不能购买。这导致配套系统有些组件发展顺利,有些组件严重滞后,特别是几个关键的核心部件的进度拖拉,导致飞机比预计的服役时间晚了8年。



心脏病的烦恼



飞机的发动机目前我们已经知道是al31fn,照片上机尾的不锈钢隔热环是al31系列发动机高温部分的外部特征……歼-10计划从86年执行至今,飞机首飞到现在已经超过8年以上,并未有坠毁之类的消息传出,对比中国当时国内的一些对老旧涡喷发动机的改进装机却屡屡有坠毁的传闻,可见al-31fn的稳定对于歼-10意义非凡。以下摘选部分俄罗斯军刊对中国航空工业的评价:


按照最初的计划,中国人也许并没有打算采用俄国的发动机。回忆一下80年代的国际政治环境,80年代中期,中国和苏联的关系远没有象现在这样亲密,相反相互敌对的情绪相当高涨,歼-10瞄准的对手是苏联空军主力的mig-23/25,也在一定程度上瞄准了最新的mig-29/su-27.不过政治关系的转变往往吧一工程计划更有戏剧性。80年代末戈尔巴乔夫的主导下,中苏关系再度亲密起来,中国获得su-27战斗机的出口就是一个证明。在之前莫斯科是绝对不会出售这种当时极先进的大型远程战斗机的。因为这在帮助中国对抗西方的同时也使北京有能力威胁苏联腹地。


之前苏联曾要求中国不能将这种飞机(su-27)部署在北方,并关闭了相当多的对地攻击功能,使其只能使用火箭弹或者炸弹做前线临时支援功能,而不具备特别攻击能力。一切的担心没有成为现实,随之而来的解体使中国突然发现苏联的威胁不复存在了。俄罗斯的经济需要大量出售军事技术来维持,以前不能卖的东西现在是深恐推销不出去,俄国成为中国获得先进武器和技术的最佳伙伴。


90年代末,21实际初中国还愿意花费巨资购买英国60年代的斯贝发动机的设计生产技术资料,自此才让中国国内仿制斯贝发动机获得成功。可见中国发动机科研水平和工业水平的低下。正是在这种背景下,中国几乎所有新研制的飞机都受到发动机问题的巨大影响。雄心勃勃的歼-9战斗机的屡次延误和中国自称的ws-6发动机的拖延不无关系。中国的歼-8战斗机类似俄国的su-15,也是因为缺乏推力更大的发动机,飞机的性能仅仅与mig-21的改进型号相当,即使如此还花费了20多年才完成实际的设计定型工作。


如同歼-9计划一样,歼-10计划配套研制的发动机仍然是编号为航空部606研究所的沈阳航空发动机研究所。他们为歼-10计划准备了名为ws-10的涡轮风扇发动机,预计设计推力为120千牛,推重比为8.这个型号的发动机研制比飞机设计的时间早差不多一年,在80年代初期,中国引进波音737飞机的时候曾按照苏式飞机的维护标准,购买了一些作为备分的cfm56-3发动机,后来中国在使用中发现这种方式对于西方飞机并不适用,波音737终身都不必更换一台全新的发动机。


这个时候中国的发动机学者们考虑到cfm56-3发动机的核心机与美国通用研发的f-110涡扇发动机几乎是一致的,西方有瑞典利用普惠jt-8d民用发动机改进成为战斗机发动机的前例,中国也计划在这种发动机基础上研究下去,获得一种中国的f-110发动机,经过计算,利用这种发动机的核心机可以获得110-130千牛的推力,完全能满足飞机的要求。中国认为这样利用现成成熟技术完全可以比自己重新建立一套来的迅速和简单,可以满足新飞机研发的进度需要。


这一次作为曾经为歼-9研制ws-6发动机的母工厂,606所接受了这一推力相近的发动机的研制任务。新发动机理所当然放弃了在几乎完成的ws-6g基础上进行改进的打算,而是决定跟踪西方航空发动机的潮流,完全重新研制一款新型的发动机(官方语)。新发动机采用和模仿了美国通用公司的cmf56-3发动机的核心机,这种发动机大量装配在中国拥有的数量庞大的波音737机群上……


尽管选择了一条看上去的捷径,但是工业化水平的差距仍然需要花费十几年的工夫才使中国工厂达到能够生产先进涡扇发动机的水平。到目前为止还没有运用在歼-10上的官方消息……fws-10的外型尺度和al-31f发动机高度相似,中国考虑在歼-10和国产化的su-27上采用,形成类似美国的发动机通用战略……


当然如果一切象我们设想的那样美好,fws-10a发动机将很快影响我国飞机出口时常,中国已经计划在他们生产的su-27上安装它,歼-10作为原定使用客户反而落在后面。当留里卡-图萨恩的发动机出口停滞,说明中国的发动机已经进入状态。当然莫斯科也不再死板了,143千牛的al-31fm便是一个很好的继续使用下去的理由,还有更大推力或者装备推力矢量技术的发动机,这些都是中国所不具备或者不能很快具备的。


战斗机的设计上,发动机的重量是决定飞机重量的一个重要参数,我们可以通过参考设计上类似的飞机的设计比例参数,推测出一型战斗机的重量等参数。有经验的飞机设计师会选择一个尽量小的重量配制到飞机上,考虑歼-10的外型尺寸,它的空重将会在f-16和f-18之间,不过三角翼无尾布局可以获得较轻的结构重量系数,以动力装置的重量和设计常数来推测,我们推测歼-10战斗机的动力系统和飞机空重的比例大致应该在0.2至0.22之间,f-16a的这个参数是0.25,f-18是0.18,幻影-2000是0.2,而中国的米格-21是0.22。


以中国习惯上参考的米格-21的设计习惯为例,和歼10的机翼设计与幻影2000的相似度来看,我们推算出歼10战斗机的空重为7900公斤,从中国网站上流传的消息上看,大致上认为歼-10的空重在7800公斤和8600公斤之间,这对于上面的取值都是正常合理的。再根据结构效益上中国提出的更高的寿命时数和高过载要求,电子设备也大大增加,这足以抵消结构和材料上的设计,我们将歼-10的重量比值再考虑的高一点,大约0.21左右,空重在8300公斤左右比较合理。


考虑到美国f-16系列战斗机在安装f110发动机和增加电子设备以后,以及增加最大起飞重量4吨以后,重量从早期的6900公斤增加到8600公斤。目前的歼-10看上去还是以空优为主的飞机,最大起飞重量可能不会大于f-16c的水平,而三角翼飞机的结构重量也该大致相当。


推测飞机作战性能还有一个比较关键的数据,飞机的内部载油量,传统的战斗机设计机内载油时,都选择较小的比例,增大航程依靠携带副油箱,这样可以尽量减轻飞机的结构体积和重量,能够让飞机的推重比尽量的大,欧洲的台风和阵风都是这种设计概念的最典型表现,机内载油系数较小。而另一种设计思想以苏-27为代表,在机内设置足够的空间和载量满足飞机长续航时间和大作战半径的需求,甚至不需要携带副油箱,这在巡航时阻力和油耗方面的优势较佳,单发战斗机中f-16采用大内部载油系数,大航程的设计,而受制于落后的发动机的幻影2000则采用小载油系数,大副油箱的设计完成同样的要求。


歼-10战斗机的外型尺寸比f-16,幻影2000都大,机内的空间也相对而言大很多,燃油的载运量也一定会大于这两种战斗机,f-16和幻影2000的机内载油大概都在3100公斤左右在传统的飞机设计中,米格-21的选取燃油重量比为27.8%,f-16为27%,幻影2000为24%,其他飞机都在24%到30%之间。


曾经有传闻中国歼-20的机内载油为4600-4900升左右,那么飞机的内部载油量在3600-3900公斤之间,考虑到载油系数,3600似乎更值得相信,这样歼-10的燃油系数大约为29%,单发战斗机中米格较为接近,f/a-18也也较为接近。


另外也有传言飞机内载油为3吨,虽然对于这么大尺度的飞机来说有点偏小,不够考虑到尽量减小重量的因素也是有可能的,这样燃油系数为25.4%,取值偏小。对比歼-10和f-16,幻影2000的尺寸上的差异,这个3600公斤应该是相当中肯的。而照片上显示的转场飞行的副油箱挂载提供了1700+900+1700升的配置,大约3400公斤的燃油,总燃油量达到7000公斤,挂装符合设计风格和对其要求。


通过载油量和重量的分析,我们能够建立起一个合理的飞机作战性能评估,这种分析法则在冷战中发挥了巨大作用,也有相当的精确度。借助上面的参数,我们可以评估出歼-10的作战性能。以国际流行的空战重量估计(机内半油,两枚格斗导弹,机炮。这是根据设想飞机内满油,携带外挂如上,从机场最大加力起飞,并保持最快的速度赶到格斗区域这个作战条件形成的。),歼-10这个状态大约重10600公斤,飞机的推重比为1.18,翼载荷为260公斤/平米,这个作战指标已经高于原定作战对象f-16a,大大高于重点参考和考察的幻影2000战斗机,在以西方第三代战斗机衡量的标准看,这个指标在单发战斗机里也是异常优异的,考虑到留里卡萨图恩一度建议中国购买性能改进后的发动机,以及中国自行研制的发动机推力稍大,飞机的推重比还有上升的潜力。


定常盘旋的性能目前还不清楚,这个作为持续机动的指标,以歼-10的气动布局能获得较大的升力系数和较大的推重比来说,应该大大高于幻影2000。瞬时盘旋角速度方面,相似的机翼形状和更大的可用升力系数,歼-10至少不会低于幻影2000那非常高的瞬时盘旋角速度的指标。


这项参数对下一代的格斗作战意义更重要一些,它是占据导弹发射先机的一个保障,也是规避导弹的一个关键性机动指标。在和以高机动见长的第三代战斗机的空战中,依靠稳定盘旋那种微弱的差别来获得优势需要太长的时间,在目前导弹技术的支持下,尽量先将机头转到可以瞄准的角度获得胜利的几率远大于失去一点动能所带来的危险,瞬时盘旋受到阵风,台风这类新型战斗机的重视,包括f-22在内的新一代战斗机在这方面都被大大增强了。


中国空军长期使用早期的米格战机,歼-6,歼-7等都被称为“机场保卫者”,中国在引进su-27之前从未获得远程战斗机,他们对此相当渴望。尤其是在90年代台湾问题和南海领土争端都需要作战半径超过1000公里的战斗机。al-31fn是一种相当省油的发动机,这在su-27上获得严整,歼-10载油量相当大,su-27的重量大约是歼-10的2倍,而9000公斤燃油可以飞行3800公里,一半重量的歼-10保守估计也能带6000公斤燃油。


航程达到su-27的水平并不奇怪,这种战斗机应该具有或者超过f-16相似的航程和作战半径,飞机的最大航程至少可以达到3500公里以上,这是中国第一次获得这样的国产远程战斗机,如同照片显示的携带三副油箱2导弹的巡逻任务构型据说能够远至1270公里以外,这意味着凭借机内燃油,飞机至少能够飞行2000公里以上,这对于一种轻型单发战斗机是一个非常好的消息,与此相对的,中国空军的歼-8系列飞机机内携带4吨燃油仅能飞行1400公里,加上外挂携带6-7吨的燃油也只能飞行2200公里,作战半径小,大约只有700公里左右。而歼-10的大航程可以很轻松的提供远达900-1100公里的作战半径,或者能够在战场上停留更长的时间,例如比歼-8长2倍的战场滞空时间。这不仅仅意味着中国空军获得歼-10以后可以以较少的飞机就能大大扩展制空的空域,而且低燃油消耗对于减少飞机日常使用费用也是一个巨大的进步,大大减小了后勤供应的压力。


远程战斗机还给中国周边的军事压力带来影响,虽然目前歼-10战斗机还没有表现出对地攻击的能力,但是当年以色列空军轰炸伊拉克反应堆用的f-16也是类似的飞机。它的覆盖范围足以把韩国日本等涵盖在内,这对于东亚地区的政治和军事影响都相当深远。由于中国还具有空中加油能力,以前su-30因为数量问题还不被其他国家重视,自制的歼-10将因其产量而大量入役而引起极大的关注。


飞机节约燃油是一个很隐蔽的优点,首先是战斗机飞行一次使用燃料费用本身就是相当高的,一个战斗机飞行员一年至少会飞行100-200小时,俄罗斯空军因为军费的问题,空军始终处于油料紧缺中,即便拥有大量的战斗机,也不能保证飞行员的训练时数和作战时的出动数量。廉价省油的单发战斗机作为降低空军的使用成本的方法早就为西方空军所证明,只是俄罗斯一直无力发展几乎就要成为显示的轻型单发飞机计划。中国长期使用装备高耗油的涡喷发动机的战斗机,执行同样的飞行任务,油料上的费用非常高,新飞机可以在这方面大大节约,如果仅仅是节约油钱,那可能并不是很为人看重,但从作战能力来说,一个机场的补给能力是有限制的,以往支持一个歼-8中队作战3天的机场今天也许能支持一个歼-10中队作战5天,这就是不可忽略的优点了。以歼-10的远程巡逻的构型来看,起飞重量估计达到15800公斤,照片上看起飞的时候前翼的偏转角度较大,而机翼的襟翼下偏角度并不大,这似乎显示飞机还能够利用襟翼的增升能力以更重的重量起飞,尚未有显示歼-10重载能力的照片出现,估计其最大起飞重量可能会在17800-19000公斤之间,这时候还能保持约500公斤/平米的翼载荷,也算在合理范围内。


雄鹰利爪



这个时候我们再来回想一下中国对歼-9计划提出的远程护航的要求,今天的歼-10的设计完全满足了中国空军几十年前就迫切需要的能力。飞机远航能力的加强,载荷能力的增强,势必导致飞机执行更多更复杂的任务,这是早先对歼-9计划时不曾想到的。今天的多用途飞机,不仅仅依靠卓越的飞行性能,还必须装备复杂的电子设备才能获得执行多种任务的能力。中够空军长久以来就缺乏具有良好雷达性能的飞机,以歼-8发展起来的类似于su-15的截击机受困于中国自身薄弱的雷达电子工业能力,90年代中期以前一直无法突破相参脉冲多普勒雷达的的技术难点,以至于大量的歼-8ii在长达10年的时间里没有合适的雷达搭配。而80年代末的中美和平典范计划意图安装美国apg-66雷达的计划最终失败,这让中国人非常失望,在引进su-27战斗机时,其装备的雷达水平依然是较为老旧的,中国一度表示非常的不满,这个问题到了su-30mkk才获得一定程度的解决。


中国国内研发机载雷达的单位较多,目前已知实力较为雄厚的单位是南京电子研究所,而原来中国的机载雷达厂(编号807厂)在80年代的军转民大潮中转向民用产品,以生产电视机为主,其产品被称为“长虹”牌,今天莫斯科的几大超级市场都能看到这个品牌的电视机。歼-10的雷达是中国国内最为保密的项目之一,它掩护在都个对老旧战斗机改进的简易型号背后。中国在引入su-27以后,费佐伦公司曾经提供旗下的每一种产品给中国空军测试,一只没有得到中国空军的青睐。在中国的采购习惯里,如果不是比国内相似的东西性能大大优越,那是没有什么获得采购的希望的。1996年前后沈阳引进一批当时还没有装备到mig-29m上的甲虫me雷达装载在歼-8iim上用于向外国推销,居然被客户以雷达性能不足为由而失败了。到了2000年以后的沈阳歼-8iim已经装备中国自己开发pd雷达了,倨称性能好于甲虫me.中国的雷达计划不容易理解,看上去很多厂家在同一时刻取得技术性突破,在中国至少有三家以上的单位在生产用于歼击机的pd雷达。


歼-10的机头直径接近圆形,从照片上通过比例计算直径接近一米,这样的头锥可以安装直径740毫米或者780毫米的天线,这样的天线直径比费佐伦提供给中国的甲虫me的天线大,甲虫me的天线直径只有680毫米左右,大约和美国的apg-66或者apg-68,探测性能也基本与美国的apg-66相似,对于mig-21类rcs3平米的目标,最大探测距离在74到80公里左右,下视距离40公里。2003年底,中国为巴基斯坦研制的fc-1战斗机试飞了。


其研制单位(歼-10的母厂)对外展示了一系列的航电组合,其中提供一种由中国国内生产的轻型脉冲多普勒雷达,具有全数字化多模态的脉冲多普勒雷达,这种雷达有着600毫米的直径,具备高,中,低脉冲重复频率,并且可以智能转换脉冲重复频率,采用脉冲压缩技术和频率捷变技术,重量轻,功能齐全,对3平米目标的探测距离达到80公里,对大型空中目标的探测距离达到120公里,对海面目标最大探测距离200公里,下视时最远42公里,基本性能和几年前的甲虫me雷达几乎一致,为了和西方雷达相竞争,尤其是和意大利的grifo-s200雷达竞争,中国提供了同样丰富的对地功能,真实波束测绘,大比例多普勒锐化等等,还具有时髦的边跟踪边扫描的能力,可以同时跟踪10个目标并控制两枚主动雷达制导导弹攻击两个不同的目标。这一型雷达被认为是歼-10雷达的缩小简化版。用于在出口fc-1的时候增加政治筹码的灵活性和争取最大利润,较大直径的改型出现在沈阳制造的新的歼-8ii上,取代了原有的甲虫em雷达。


由于性能和竞争对手相比毫不逊色,有不少地方还优于意大利雷达,特别中国还提供和aim120,r77类似的先进中距空空导弹sd-10以后,在火控的集成上,无疑占据很大的整合优势。有鉴于此,这一型雷达的价格并不比国外竞争对手便宜,甚至还稍微贵一点。我们相信中国用在自己的主力战斗机上的雷达,一定大大优于可以允许出口的装备,这一点完全是沿袭苏联时代的意识习惯。一些小道消息认为,歼-10的雷达性能相当强大,它的天线直径和美国的apg65差不多大,平均功率达到1500-2500瓦,而上面所列的轻型雷达的功率一般不超过350w,采用栅控液冷中央行波管,rcs=3平米的目标不小于100公里,有人说这雷达发现su-27那么大的目标大约在160公里左右。同样采用了脉冲压缩和频率捷变技术,雷达采用计算能力强大的powerpc类芯片的多余度数字计算机进行处理,计算机的处理能力远远超过法国rdy雷达宣称的每秒1亿次的能力,这是计算机产业进步的结果,


今天我们用于打字的桌面电脑都具有超过每秒15亿次的计算能力,较晚出现的系统自然会有更佳的处理能力,强大的计算处理能力和存储能力可以帮助雷达在边跟半扫模式中处理更多的目标,根据法国rdy雷达的电能里,我们相信如果真的如同描述的那么强大的计算能力,同时跟踪15-25个目标,攻击其中4-8个是完全可能的,费佐伦为su-30开发的雷达计算能力还没法国雷达那么夸张时就宣称可以跟踪15个而打击其中4个。


今天的雷达和计算机技术发展的很快,战斗机同时打击的目标的能力很快就会是飞机携带的武器数量的问题,而不是飞机电子设备的问题了。前跟几打几的风潮很快就会过去,就实战而言,战斗机一次控制过多的导弹攻击不同的目标会大大削弱自身的机动和应变能力,不便于自身及时的机动,雷达的工作状态也不是最佳精度的模式,边跟边扫模式会对雷达的探测距离有一定影响,由于需要搜索一个较大的角度,不能使用京戏的波束进行高精度的探测与分辨,波形的重复率只能以中等重复率或高重复率为主,对运动方向不一的目标效果较差,一打多的攻击导弹的命中率会大大降低。边跟边扫这个模式的重要意义并不在于具有多少同时打击的能力,而是让飞行员在攻击的同时具有了掌握一定的战场状况的信息能力,而不像以前必须使用单目标模式进行跟踪,还必须照射目标到导弹命中,那种情况飞行员实际根本无法通过雷达获知其他飞机是否对他造成了威胁,以及及时的对付最具有威胁的目标。从目前的实战记录来看,尚未出现同时发射控制击落2个以上目标的。不过可以认为这是一个趋势,它需要扫描速度更快的相控阵雷达的支持。


歼-10以今天的标准来看,是典型的轻型战斗机了,这类战斗机一般最多携带4枚中距导弹加两枚近弹,参与较远距离的作战时往往只挂两枚中距弹两枚近距弹,从这个角度看,过于远程的雷达和复杂的同时射控技术安装在这种机体上并不划算,同时也会极大的增加飞机的造价和复杂程度。有一张在地面展示武力的照片非常有趣,歼-10战斗机挂载了6枚3种不同型号的导弹。最外册是较为常见的pl8导弹。紧挨着pl8是pl11,外型和麻雀导弹一样,和原形阿斯派德和麻雀的广泛应用不同,中国空军即使执行截击任务的歼8也只带4枚pl8导弹,并不携带这一型导弹。这种飞机是当时唯一可以携带和使用该导弹的平台。


一般国际观察家都认为中国空军已经放弃了这一型号的导弹,这中半主动导引的导弹低空能力差,作战样式呆板。jane's认为中国在克服这种导弹的缺陷花费了太多时间,当投入使用的时候更先进的导弹已经达到可用状态,作为过度可能生产和装备过一些,数量应该不多,在歼-10上再次看到,表明歼-10的雷达和火恐具有发射这类半主动导弹的能力,说明歼-10的雷达应该比外界预测的复杂很多。


最内册的导弹没有完全展示出外型,但是弹头部没有导线肋条,中部弹翼固定,这应该就是外界猜测较多的pl12先进中距空空导弹了。它的外销型号sd-10的照片显示它采用了流行的尾舵控制。从照片上看,pl-12的弹翼比pl11小很多,大致相当于aim120a的尺度。采用主动雷达自导头,结合惯性和指令中继修正能力。值得注意的是,这种导弹的弹体尺寸和麻雀系列一样大约200毫米,中国并没有采用国际流行的减小弹体直径减阻的方式,担换言之,这种导弹拥有更大更重的发动机,较大的战斗部,说明中国导弹设计者对美国和俄罗斯拥有大量大型轰炸机和大型作战飞机有相当都的考虑。更大的直径可以容纳更大直径的引导头天线,美国的aim120弹径178毫米,使用直径114毫米的平板天线,而中国在96年珠海航展上展示的主动雷达引导头的天直径达到140-150毫米,可以预期中国的制导头拥有更大一点的作用距离,据航展上称,该型引导头的有效作用距离在25-30千米左右,比aim-120的略远。


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