[原创]中型通用四代战斗机构想

首先说明,这里的“通用”指的是海空军通用,即在一种基础平台上发展出海军型(舰载)和空军型战斗机。


日前,世界上第二种具备四代机特征的战斗机——美国的F35A正式服役。如果说F22的服役标志着四代机时代的到来,那么F35A的加入则更加明确地肯定了下一代战斗机所需要具备的一些共同特点。环顾我国周边,除了可能部署于日韩基地及美国在西太平洋上的岛屿基地的美国空军四代战斗机外,俄罗斯及印度正在T50的基础上联合研制四代战斗机,美国已经原则同意在未来向日韩等盟国出售F35,同时诸如F15K、F15S、苏30MK2、苏30MKI、米格29K、台风/阵风等等多种三代或三代半战斗机已经或即将进入周边国家空军、海军服役,加上原本已经在役的F15J、F2、幻影2000-5、F16等三代机,可以说,我国已经被世界上最大规模的三代/三代半/四代战斗机所包围。


我军目前装备的主力先进战斗机是国产的歼10、歼11、歼11B,以及进口的苏27、苏30MKK,未来即将入役的新型战斗机有歼10B、歼11BS及歼15;在此之外,空军和海航还有大量的歼7、歼8等老旧飞机在服役。除了最早进口、相对老旧的苏27及早期国产的歼11以外,我军目前拥有的具有三代及三代半水平的战斗机基本上与周边国家的装备旗鼓相当,而在总体上弱于美军的F22及F35。我国已经在试飞中的四代机歼20是一款重型战斗机,较大的机体意味着更远的航程和更多种类及数量的内置机载武器,未来作为我军最先进的战斗机会成为空中力量的中坚。然而,重型战斗机的定位也意味着该机将具有较高的购置成本,从而限制其装备数量;同时,歼20项目可能未考虑海军对先进舰载战斗机的需求,并且重型战斗机较大的机体也会给海军在航空母舰上部署和使用带来很多问题。


在可以预见的未来,我军需要相当数量的新一代战斗机,用以替换早期型苏27、歼11及歼10,以及更早期的歼7、歼8系列战斗机。为此,这里提出一个研制中型四代战斗机的构想。


首先,未来的中型四代战斗机应该是海空军通用的,也即在同一个飞机平台上分别发展出海军用舰载型及空军用陆基型飞机。这样可以集中国内的技术资源,同时解决空军及海航的装备问题;通用的机型将会简化部队的后勤保障工作,降低地勤人员对于适应不同装备的培训成本;同时满足海空军需要的通用机型相比分别研制不同机型而言,可以借助生产数量的扩大降低成本,使有限的军费得到高效的使用。


其次,之所以将该机定位为中型战斗机,是希望做到兼顾性能与价格,以满足空军和海军对于制空战斗机数量上的需求——我们是一个大国,因此我军航空兵的战斗机部队必须要有一个合适的规模,单纯依靠少数高精尖装备是难以支撑起共和国的蓝天的。以歼20为代表的重型战斗机毫无疑问将成为我军航空兵部队未来夺取制空权的核心力量,然而成本将成为限制其装备数量的一个制约性因素;同时,在尺寸、重量上类似于歼11/歼15系列的大型战斗机在航空母舰上部署时,数量较少。以瓦良格号为例,其机库面积略小于4500平方米(改建以前,改建后约增加1000平方米),只能容纳歼15战斗机18架(改建前,采用效率较低的俄式机库调度标准;采用同样标准改建后为22架),即每架飞机占用的面积接近250平方米;而如果装备外形尺寸类似F18的中型战斗机,则即便按照效率较低的俄式标准,瓦良格号(或类似吨位的航空母舰)的机库(改建后)也可以搭载28架战斗机,如果采用效率更高的机库调度方式,则机库将可以容纳超过30架战斗机;若以尼米兹级的机库面积(6863平方米)来进行计算,则搭载重型和中型战斗机的数量分别是27架和35架(还是用效率较低的俄式标准)。因此使用中型舰载战斗机将大大提高航空母舰的战斗力。


中型通用四代战斗机应该达到四代机标准的4S,具体来说,就是具备隐身能力、超音速巡航能力、超机动性及高信息优势。这就要求在航空工业的气动设计、材料、发动机、雷达及机载设备等方面相比设计制造三代机而言有突破性的进步。以我国目前的情况看,在研制高速隐身战斗机气动外形方面有自己独到的技术积累,在机载有源相控阵雷达系统方面有所突破,而在高效能大推力发动机及综合机载设备方面仍然需要相当时间的努力以取得实质性的科研进展。新的计划可以利用在歼20项目上所取得的技术进步作为基础,以在2022年至2025年进入服役作为目标。这样,在飞机服役时,将具备所有四代机的技术特征,从而实现质的跨越。


这一构想的一些指标如下:


机长17米,翼展12米(舰载型机翼折叠后翼展<8米),机高<5米,双发,正常作战起飞重量20~22吨(空战,武器内置,机内满油);

最大速度>2倍音速,在中高空具有以1.5M的速度巡航的能力;

机内燃油作战半径不小于900公里,外挂副油箱转场航程不小于3000公里,具备空中加油能力;

可以全内置至少携带4枚中距雷达制导空空导弹和2枚近距红外制导空空导弹,必要时可外挂携带中距、近距空空导弹及空地/空舰制导武器,最大总携弹量不小于6吨;

无外挂时至少具备正面、正上面及正下面雷达隐身能力(对分米波和厘米波雷达RCS不大于0.5平方米);

采用有源相控阵雷达,先进机载战场态势感知系统,具备在作战网络中与其他平台进行信息交换和协同作战的能力;


这样一种中型四代战斗机将在综合性能上能够全面压制F15系列、苏30/33系列、台风、阵风、幻影2000-5、F16C/D、F2等三代及三代半战斗机,对F35A及F35C这样的低端四代机形成优势,并具备与F22和T50等重型四代机相抗衡的能力。预计到2025年,我国周边国家的航空兵战斗机部队将普遍装备上述三代及三代半战斗机,并开始列装F35和T50等四代机。如果我们能够在这个时候以本文所表述的中型四代机列装空军及海航,替换早期服役的歼10、歼11及歼15,以及更加老旧的歼7、歼8、苏27,与先期服役的重型四代机(假设为歼20)一起构成战斗机部队的主力,辅之以歼10B、歼11B等三代半飞机,则我军航空兵将彻底摆脱过去“规模庞大,装备陈旧,少数新飞机+大群旧飞机”的状态,为我国积极防御军事战略的实施提供有力的保障。


另外,预计到2030年,在世界范围内会形成对于四代战斗机的有效军购需求,则这样一种中型四代机(经过适当的改造)可以作为我国军售的最高端产品,打破西方飞机对这一领域的垄断,支援友好国家的空军建设。

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7楼5v

 以下是引用qdlai228 在第4楼的发言:
然而这种飞机的研制却难度极大,做到4S的中型飞机,世界上还没有,F35也做不到。

具备超巡能力的飞机,其推比估计要在1.2以上,推比标称1.18的台风,事实上做不到超巡,但是非常接近这个能力。

武器内置的飞机,比武器外挂的飞机要更重,如F22和F15对空配置基本相当,但是F22比F15就重一些,保守估计,武器内挂会提高飞机空重10%。以台风为原型估算,内置武器的双发中型机,大约空重最少是12吨,可能达到12吨半,而这就已经和F15差不多重了。

结合以上两点,满足这种需要的飞机,发动机要求大......


在那4个S当中,我个人认为最重要的是代表信息及战场态势感知能力的那个S(即先进机载设备);其次是代表隐身能力的那个S;余下的2个S中,比较一下,超机动性的重要性略高于超音速巡航。


对于发动机性能的需求,达到不小于10的推比应该是必须的(美国的F119推比是11.7),按照国内目前的技术状态,如果以2020年作为项目阶段时间节点,我认为是可以做到研制出推比10一级的发动机的。如果将制空护航任务模式下的起飞重量(机内满油,导弹4+2)控制在20吨左右,那么整机推比至少可以接近1.2(如果在起飞时做不到,那么在到达任务空域时,考虑到已经消耗掉一部分燃油,应该可以达到在空战状态下1.2或更高的推比)。对于超音速巡航来说,发动机性能的要点是中间推力要大——台风不能做到超音速巡航恐怕就是因为其发动机在这一点上没有达到要求——还以F119为例,中间推力为105KN(10714千克力),中间推力时的发动机推比为7.8(这已经达到很多三代机用发动机的最大推比了,可见两代发动机之间的性能差距)。因此,我们所需要的用于四代机(无论是中型还是重型)的发动机,除了最大推比需要在10以上,中间推力下的推比应该达到7.5~8。具体来说,假如发动机重量1200千克,最大推比10,那么中间推力应该在9000~9600千克力。这样的话,基本上可以保证起飞重量在20吨或略多一点儿的飞机达到超音速巡航的能力。


武器内置主要是基于隐身的考虑。以目前的技术来看,如果武器外置,即使可以对武器本身进行修型,而外挂点及外挂点与机翼/机体之间形成的反射结构也很难消除,最终还是会影响隐身性能。而如果不具备隐身性能(对分米波和厘米波雷达的RCS>1平方米),基本上就不能称之为四代机了。实际上,由于中型战斗机的定位,本构想中的飞机所能内置携带的武器是少于F22的(F22内置空对空武器的能力是6+2)。


把这些总结一下,大概是:一架空重在11~12吨的飞机,装备两台最大推比为10、加力推力110~120KN、中间推力77~84KN的发动机(考虑到国内发动机工业的技术水平,这个指标在2020年之前应该可以达到),制空作战起飞重量20~22吨,武器配置为空空导弹4+2全内置。这样计算下来,具备超音速巡航能力是没有问题的。

本文内容于 2011/9/1 16:57:12 被5v编辑

 以下是引用5v 在第14楼的发言:
 以下是引用蓝色海狼 在第10楼的发言:
双发的中型??

中型机的尺寸不可能太大,而两台发动机布置相当占据机体空间;要在主要武器系统内挂的情况下实现大挂载,大内油量这是几乎是无法调解的

看看MIG29 两台中推推力不小,近似于F404。但是显然这么小的机体装备了两台发动机的直接后果就是“机场保卫者”的荣誉称号;同样的也可参照IDF,更何况弹仓耗费了大量机体空间


按中国目前的发动机进程看来,WS13基础型比RD-33也未必强多少,推重比10以上显然不是短期能实现的,即便是拥有了EJ200这样的先进发......


单发飞机我个人认为会存在两个问题,第一是单台大推力发动机对于我们的基础而言(即使到2020年)是一个相当大的挑战。要达到四代机水平的推重比,发动机推力至少要不低于F135/F136的水平。这个可能没有安装两台发动机的解决方案来得容易。


我有一个想法,就是双发飞机将两台发动机拉开距离(当然相应地,中机身也会加宽),这样在中、后机身形成的空间可以用来设置内置武器舱及燃油箱。这样做的结果是飞机会比类似米格29或F18那样的中型战斗机明显增重,但是有希望解决隐身及超音速巡航的问题(如果武器外置,不仅隐身性能会大打折扣,而且外挂武器所形成的巨大阻力会使不加力超音速飞行变成几乎不可能)。由于机体大小的限制,武器内置仅限于空空导弹(或者是尺寸上可以兼容的空地/舰导弹、小直径炸弹),数量4(中距)+2(格斗)。机翼下设计可以在外场快速安装、拆卸的外挂点,用于外挂武器及副油箱。


如果采用武器全内置、仅机内燃油的模式出击,则飞机的起飞重量可以控制在20吨以内(我前述帖子中的估计有些不准,数值太大了),会大于目前的三代中型机(主要是结构增重及机内燃油量增加)。这样,如果装备两台推比10、加力推力在110KN左右的发动机,则(考虑到飞向战场途中的燃油消耗)可以达到与敌空战时1.3的推重比,明显优于所有三代机。


由于中型机的定位,因此该机仅使用内部燃油及武器全内置的情况下不能做到大挂载及大燃油量。空战模式下全内置武器载荷只有1吨左右(6枚导弹加一个基数的炮弹),机内燃油6吨,可以使作战半径达到不小于800公里。

风传WS15进度较快,核心机的推力水平在150KN以上,而且多种拓展型号也在积极研发中(绝不是简单YY) 估计在5-10年发动机领域将迎来爆发,迎头赶上世界一流水准。

中推的WS13目前推比在8左右,最大推力也未超过90KN,比之F414,EJ200都也有相当大的差距,问题也未必少多少

加大机体尺寸(如你言,加大机腹空间)这代价还是比较大的。至于担心单发能力,其实四代机由于武器内挂,即便空战时整机推重比只有1左右,也完全不惧所有三代机(三代机的机动性等在外挂了武器后恶化的很大,而且SU27这种高机动飞机空战重量推比也就1.1左右)四代机只要空战时的推重比能达到1.1以上,加上先进的航电,头盔瞄准具,完全可压制任意一型三代战机。何况追求隐身相对三代的优势就是为了不陷入近距格斗,这不要要求妖孽级的全方面超越(F-35A的机动性就拥有完全不惧任意三代机的机动能力,F35B为追求垂直起降导致超重是个例外)

个人觉得,作为低档水平的战机,可以在前期对性能稍微放低(如全向隐身,和超巡能力)。重要的制空任务还是依靠全面的重型战机,低端的是个补充,追求较高效费比更好一点。

至于对地/海攻击,目前更合适的还是继续使用三代机,弹仓空间不足和弹药尺寸对目前已知的任意一款四代战机都是难以调和的:只能采取外挂或者小尺寸弹药,这需要的是新一代的战轰,轰炸机才是大空军的王牌。。(呵呵,扯远了)


然而这种飞机的研制却难度极大,做到4S的中型飞机,世界上还没有,F35也做不到。

具备超巡能力的飞机,其推比估计要在1.2以上,推比标称1.18的台风,事实上做不到超巡,但是非常接近这个能力。

武器内置的飞机,比武器外挂的飞机要更重,如F22和F15对空配置基本相当,但是F22比F15就重一些,保守估计,武器内挂会提高飞机空重10%。以台风为原型估算,内置武器的双发中型机,大约空重最少是12吨,可能达到12吨半,而这就已经和F15差不多重了。

结合以上两点,满足这种需要的飞机,发动机要求大概是两台10500公斤级发动机,最好能到11000公斤推力,而且要求不开加力推力能达到7吨左右,超巡应该就没问题了。

这个估计还没计算海军型有可能的增重,只用台风为原型进行估算的,因为它是最接近于具备超巡能力的双发中型机。

反正不管怎么算,一架所谓中型飞机,想达到4S的话,忽然就变成一架重型飞机了,因而35搞来搞去搞成个所谓单发重型战斗机,也是没法子,如果还要求通用,我看这个太难了。

如果想控制住重量,那么必须在性能里进行取舍,35就果断去掉了超巡能力,放宽了设计上的局限性,这个新中型如果不准备放弃超巡,那么就必须放弃其他性能,个人感觉内部弹仓是可以拿来做文章的。果断放弃武器内置,在导弹修型外挂上做做文章,恐怕也能兼顾隐身。

 以下是引用qdlai228 在第4楼的发言:
然而这种飞机的研制却难度极大,做到4S的中型飞机,世界上还没有,F35也做不到。

具备超巡能力的飞机,其推比估计要在1.2以上,推比标称1.18的台风,事实上做不到超巡,但是非常接近这个能力。

武器内置的飞机,比武器外挂的飞机要更重,如F22和F15对空配置基本相当,但是F22比F15就重一些,保守估计,武器内挂会提高飞机空重10%。以台风为原型估算,内置武器的双发中型机,大约空重最少是12吨,可能达到12吨半,而这就已经和F15差不多重了。

结合以上两点,满足这种需要的飞机,发动机要求大......


所以呀,发动机是大问题,有了推力大油耗小推重比超强的发动机,什么超级飞机都能捣鼓出来,如果有超小体积的核动力反重力发动机一块板砖都能搞出超巡+超机动。


现在的技术来看,欧洲的还在研发中的EJ200第三阶段改进型倒是最符合你的技术要求——加力推力12吨,发动机推重比达到12,不加力推力接近8吨,而且还有诸如省油、可靠性好、皮实耐用、寿命长的梦幻般特点,结合保形空空导弹挂架以及优化的外形设计,达到超巡+一般程度的隐形还是有可能做到的


可惜的是TG可预见的时期内是得不到EJ200的。。。。。

严重同意你的观点,你说的太对了,F35就是你说的中型机啊,单发动机的,可以不要跑道,平地起飞,无需跑道,弹射器,航母的机载量大升,维护费用大降,该机在空中可悬停,可上下机动,机动性顶顶,作战时可谓空中堡垒,而且海陆空都可用啊。

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