歼10B改进分析:中国首型“后四代”机

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从最新公开的歼10B图片看来,可发现歼10B已安装了无源相控阵雷达,图中黄色雷达阵面上黑色的小点实际为天线,这是判断为无源相控阵雷达的主要标志。


采用机载相控阵雷达降低RCS


歼10B最明显也是最重要的一项改进就是使用了固定阵面的相控阵机载雷达,这从歼10B微微倾斜的雷达罩与机身结合线就能看出。由于来射雷达波会从透波的雷达罩进入雷达舱,在机扫雷达复杂的天线和底座结构之间反射、叠加和谐振之后,再反射回来射方向,雷达舱成为采用机扫机载雷达的战斗机的三大谐振腔之一,很大程度上影响了整机迎头RCS。


因而采用固定阵面的相控阵雷达之后,战斗机设计师一般将雷达阵面设计成倾斜的,这样就可以将进入雷达舱的来射雷达波通过倾斜的雷达阵面将雷达波反射到其他方向,从而大大降低了雷达舱对于飞机迎头RCS的贡献,改善了飞机的隐身特性。这也成为判断一型飞机是否采用相控阵机载雷达的特征。根据网络上最近曝光的歼10B雷达罩打开露出黄色固定天线阵面的照片,已经能够确认歼10B采用了相控阵机载雷达。


国产机载有源相控阵雷达已完成研制


对于相控阵雷达大家已经非常熟悉,相控阵机载雷达通过调整不同阵元发射的电磁波的相位差来实现雷达波束的电子扫描,相对于机械扫描雷达具有探测距离远、扫描快、多功能和抗干扰抗截获等等优势。目前,航空强国的主力战斗机依然主要装备的是机扫雷达,但是都逐渐开始相控阵雷达的改装。歼10B不管装备的是有源还是无源相控阵机载雷达,都可以说是跟随了战斗机机载雷达发展的最新潮流。


2008年,中航雷电院研制的具有完全自主知识产权的有源相控阵雷达就已经圆满完成了某飞机的验证试飞。因而歼10B采用有源相控阵机载雷达不存在任何技术问题,而只是一个效费比或者成本问题。因为中国并没有进行无源相控阵雷达技术的全面研究和工程研制,如果歼10B采用的是无源相控阵雷达,那很有可能是引进俄罗斯同类产品相移器和发射机技术基础上研制的。如果歼10B采用的是有源相控阵机载雷达,那无疑就是中国为五代机研制有源相控阵雷达成果用于改进第四代战斗机,综合性能应该可以达到西方同类产品的综合性能。





之前公开的采用了新涂装的歼10B,可清楚看到歼10B采用了DSI进气道。


中国已在多型战机运用DSI进气道


歼10B另外一个显著的特征就是将歼10A原有的可调多波系超音速进气道改为无附面层隔道超音速进气道,即DSI进气道。在歼10B之前,中国的枭龙04飞机已经在国内率先采用了DSI进气道,在歼10B之后,中国在五代机上也采用了该进气道技术。这既显示出中国对于DSI进气道机理掌握和工程应用的纯熟,也显示出中国对于DSI进气道综合性能的肯定。


歼10B强化跨音速超视距空战性能


DSI进气道是根据锥型流理论,采用乘波原理生成的:由于锥型流本身的特点,鼓包的压缩曲面上存在法向和横向压强梯度,二者的联合作用相当于存在可将大部分机身附面层吹出进气道口外;同时鼓包进气道通过鼓包产生的三维锥形激波面来将超音速进气流降低到亚音速,由于三维激波面更加缓和,导致激波影响发动机产生喘振的可能也随之降低;锥形流的特点还导致鼓包进气道对于飞机迎角和侧滑角变化比较不敏感,稳定性好。


根据相关数据,鼓包进气道在1.8马赫时仍能保证0.9以上的总压恢复系数。不过在马赫数达到2的时候,DSI进气道总压恢复系数会下降到0.87左右,性能不如总压恢复系数依然维持在0.9以上的可调进气道。虽然DSI进气道在飞行包线右端部分区域的总压恢复系数不如可调超音速进气道,但是要看到可调超音速进气道是在付出数百千克结构重量、系统复杂度和可靠性的前提。改为DSI进气道的歼10B虽然在超音速性能上略差,但是换来了整个亚音速和跨音速包线的性能提升。从这个角度上说,歼10B相对于歼10A强化了跨音速超视距空战机动性能。





歼10B在座舱前增加了光电传感器,这使得它能够在强干扰情况下实施无源探测,对机载雷达形成了补充。


座舱前增加光电传感器


歼10B在座舱前面增加了光电传感器,布置方式与苏27的光点传感器类似。光电传感器相对于机载火控雷达有三个明显的优势:能够实现无源探测,能够通过成像识别目标以及能够在高强度电磁干扰下工作。也同样存在几个缺点:探测距离有限,性能受气象影响较大,所使用的激光测距装置作用距离很有限。


笔者认为,歼10B增加歼10A原本没有使用的光电传感器主要意图是在与世界最先进战斗机对抗的复杂电磁环境条件下,当机载雷达因为干扰效果不佳时,能有一个完全不受干扰的传感器能够作为补充。


光电传感器虽然较难实现目标的大范围搜索,但是根据雷达无源探测模式给出的干扰源粗坐标精确跟踪和识别敌方释放干扰的战斗机或者电子对抗飞机,然后为中距空空弹装订目标数据,实现复杂电磁条件下的静默攻击。从这一点看,歼10B在论证阶段,对于作战对象的性能设定是非常高的,起码是要求对于普通第四代战斗机形成较大性能优势,而且能够与目前最先进的第四代改型战斗机进行正面对抗。




歼10B在垂尾和翼下增加了电子舱和电子吊舱(图中红圈处,与歼10A可作对比),这显示歼10B重点增强了在高强度电子作战环境下的空优作战能力。


垂尾电子舱和翼下电子吊舱


歼10B在垂尾顶端和翼下增加了电子吊舱,更加反映出该机在复杂电磁条件下作战的考虑。尤其是翼下的一对电子吊舱,尺寸较大而且应当是固定或者是半固定设计,并且占用了翼下最“黄金”的挂载位置,因而除非特别对于电子对抗能力有很高要求,否则不会付出这么大的代价。歼10B飞行的仰视照片中并未发现翼下的吊舱有导轨或者挂弹机构设计,因而安装吊舱之后很可能就无法在对应位置挂弹或者要想挂弹需要在吊舱上加装专门的兼容系统。


在照片中,翼下吊舱和垂尾电子舱前段呈灰色与雷达舱颜色一致,而吊舱体其他部分与机身的防锈黄色底漆颜色一致,因而基本可以认为吊舱前段灰色部分存在天线。如此布置的天线工作在被动模式下,可以与垂尾顶端的天线一起构成三点无源探测,能够比传统雷达告警器更精确的测定敌方雷达的坐标、频率和波形,大幅度提高飞机的电磁频谱感知能力;工作在主动模式下,可以通过垂尾、左翼和右翼吊舱配合的方式实现闪烁式有源欺骗干扰,能够有效的导致敌方雷达测角能力下降和雷达制导空空导弹脱锁。


结合歼10B换装的相控阵机载火控雷达、光电传感器和电子对抗吊舱来综合判断,歼10B是着眼于未来高强度、高频谱密度作战环境,并且要与世界最先进战斗机直接对抗的空优战斗机,而并不是外界一直猜想的加强对地打击能力的多用途改型。这一点与F-16战斗机的改进思路大大不同。


歼10B仍然使用了俄制AL-31FN发动机,不过歼10B可能不久后将装备太行发动机。


AL-31F性能已处于“垫底”水平


根据歼10B照片基本可以判断出该机依然采用歼10A使用的俄罗斯AL-31FN发动机,这不能不说是歼10B的一大遗憾,也会很大程度上影响歼10B先进性能的发挥。AL-31F发动机虽然声名鹊起,但是实际上性能在世界第三代大推力涡扇发动机中性能处于“垫底”的水平。AL-31F加力推力达到了比较大的12.5吨,苏联标准推比8一级,但是按照与法国国军标同样严格的中国国军标计算,AL-31F在300飞行小时首翻期时的推力大概在10吨-11吨左右,推比更是只有6.9。


这与同时代美国F100和F110发动机基本型推比7.5左右,改进型推比7.8左右的性能相去甚远,与中国自主研制的太行发动机训练推比7.1/作战推比7.5的性能也存在较大差距。


太行发动机不久或将装备歼10B


由于太行发动机处于研制成功向批量装备的关键时期,暴露了一些可靠性问题,以至于歼10B现阶段还没使用上更先进的国产动力。不过装备太行发动机的歼11B,歼11BS的照片越来越多,尤其是强调可靠性的舰载机歼15也在最近的照片中被发现采用了太行发动机,相信歼10B的动力问题不需要太长时间就能解决。




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