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大話:殲-10(ZT)

(2010-04-10 20:25:28) 下一個



(一)從外形看中國新殲-10的氣動設計變動:


  中國戰鬥機技術產品的發展在經曆了幾十年模仿和改進後,從上世紀80年代開始逐步過渡到自行研製的階段,這個階段的代表產品有殲轟-7、K-8和殲-10這三個主要的型號,其中在2006年公開的殲-10是中國首型自行設計的三代戰鬥機。殲-10在公開初期對飛機的發展和技術細節采取了嚴格的保密措施,各種回憶文章和圖片都集中在對生產型殲-10的簡單介紹,關於殲-10從論證方案到原型機的演變過程僅僅是有限的說明,這樣少的資料給了解殲-10的發展造成了很大的困難。

 最近在國家媒體上頻繁出現了關於殲-10研製的各種消息,其中有關於殲-10發展曆程的介紹不但透露了更多的信息,從影象資料上也可以看到早期殲-10氣動方案的模型,尤其是方案論證階段的模型對殲-10的發展更是珍貴的資料。對比殲-10的方案模型、氣動模型、金屬樣機和原型機,可以基本上了解殲-10整個方案完善過程中的主要演變過程。

  九下十上的新方案

  提到殲-10就不能不首先提到用時16年研製的殲-9。殲-9機長18米,采用單發大推力910發動機和鴨式布局,前緣後掠角60度的三角翼麵積為50平方米,前緣後掠55度的固定前翼麵積為2.6平方米,帶有3度安裝角的前翼安裝在兩側二元多波係進氣道側上方,前翼與主翼采用近距耦合方式以提高飛機的升力性能,殲-9除進氣道外的基本結構特點已經具備了殲-10的基本特征。

  殲-9計劃采用205火控雷達、PL-4空-空導彈、 910(WS-6)發動機,綜合飛行性能和機載設備都達到二代機較先進水平,但當時用於殲-9的絕大部分成品在短時間裏還無法完成,其整體技術需要對於 611所的實際能力也有過大的跨度,當1978年611所開始測繪米格-21MF仿製殲-7III後,為了集中力量就在1980年停止了殲-9的研製工作。殲-9研製項目停止一方麵是因為611所要集中力量仿製殲-7III,另外也是因為殲-9的技術水平隻相當於二代機標準,其綜合戰鬥力和技術水平相比同時期的殲-8II並無明顯優勢,過多的成品和設計問題使殲-9的研製進度存在很大不確定性,為了避免國內飛機研製中存在的一出生(甚至沒出生)就落後的局麵,下馬接近重複建設的殲-9是調整國防型號研製的合理措施。




  上世紀70年代美國先後裝備了F-15和F-16兩型三代戰鬥機機,70年代末期法國的“幻影”2000也初步完成,蘇聯的“拉明”係列三代機方案逐步開始接近裝備的階段,這些新機型在技術和戰術水平上相比殲-9都有跨越性提高。殲-9下馬後一方麵可以集中力量完善二代機的項目,同時也可以抽出力量發展具備三代機水平的先進戰鬥機方案,保證新機從起步階段就站在和對手同樣的起跑線上。611所新機方案采用了與殲-9類似的鴨翼三角翼布局,在總體設計上延續了在殲-9上取得的氣動和結構設計成果,從1982年開始正式投入論證和基礎開發的新機方案,某些程度上等於是對殲-9進行全麵技術改造的換代產品,其技術跨度和設計特點與法國在“幻影”III基礎上開發“幻影”2000類似。

  殲 -9的基礎和鴨翼布局的價值

  中國航空工業在度過60~70年代中期那段摸黑前進的困難階段後,從70年代中期開始恢複了對外航空技術交流,首先是通過各種渠道找到蘇聯較新型飛機來完善原有設計,依靠引進樣機完善研製了殲-8II、殲-7III和殲教-7這三個型號。參考蘇聯戰鬥機確實對解決國內的迫切需要有重要作用,但當時西方戰鬥機技術已經開始逐步過渡到三代機的標準,中國通過與西方的軍事交流了解到三代機的先進性,同時也跳出蘇聯的框框更廣泛的認識了世界航空技術的發展。西方航空技術先進性和交流活動影響了中國戰鬥機的設計方向,中國戰鬥機技術方向開始出現了由東向西的大幅度轉變,殲-11和殲-13都是參考西方戰鬥機設計思想的方案,而較早開始的殲-9 則是以蘇聯技術為基礎自行完善的二代戰鬥機方案。





  J-11和J-13的氣動布局總給人些似曾相似的印象

  鴨翼三角翼較好的平衡了飛機的性能、重量和結構條件,在中國當時的航空基礎條件下是比較好的措施,尤其是在航空動力裝置的推力和尺寸比較落後的當時,能夠縮小飛機的尺寸和長度對提高性能的作用是明顯的,也是鴨式布局新殲方案綜合評價超越常規方案的關鍵。殲-9的設計雖然最終因為各種因素沒有得到完成的機會,但是整個研製周期中國內獨立發展的技術途徑,卻使611所在鴨式三角翼布局上擁有了係統的基礎經驗,這些經驗在新殲研製中成為了技術方案的基礎,也在新殲對外交流合作的工作中爭取到了更多的主動權。

  先進航空技術對殲-10初步設計的作用

  殲-9的氣動設計雖然應用了比較有優勢的鴨式布局,但整體設計水平仍然是相當於“幻影”III和米格-23的二代標準,想用這樣的機體發展三代機顯然缺乏基礎條件和發展潛力。中國航空係統從70年代就開始跟蹤國外三代機的發展,在80年代初期利用與西方較好的軍事技術交流環境,通過技術交流和訪問體驗的方式考察了“幻影”2000和F-16等機型,吸收借鑒了西方國家很多較先進的飛機設計思想和技術手段。

  新殲方案利用電傳操縱係統取代了殲-9上的機械飛控裝置,這個進步可以保證飛行控製得到計算機的輔助,依靠計算機的作用改善飛機的控製精度和穩定性。殲-9 用作配平和渦升力的小前翼被更大尺寸的前翼替代,適應寬速度範圍的大後掠三角翼布局則得到了保留。新殲相對殲-9最大的結構變化就是采用了腹下進氣道,雖然相比常規兩側進氣的技術難度和結構要求更高,但采用同樣進氣唇口截麵尺寸時的結構重量更小,發動機工作條件較好也更適合大迎角或大偏角機動的需要,有利於提高新殲動力性能和機動飛行的動力穩定性。

  J-10最初設計方案中可以看到很多J-9遺留下來的痕跡,除進氣道外的細節與論證方案幾無差異

  圖象資料中公開的新殲最初方案論證模型的外部特征中,新殲采用了機身腹下進氣道和雙後掠大型垂尾,翼麵設計上應用了大尺寸前翼和中段帶鋸齒的大後掠三角翼布局,機體整體布局已經基本具備了現在殲-10的大概輪廓,尤其是機翼內側前端翼身融合部分的曲麵結構,可看出與現在的殲-10翼麵整體設計上所存在的直接聯係。新殲的方案綜合了殲-9的基礎和國外三代機的先進技術,殲-9的基礎是繼承了飛機的整體翼麵設計和結構特點,采用類似F- 16的腹下進氣道提高了結構效率和飛行員視野,機身外掛布局和翼麵氣動設計則參考了“幻影”2000,從基礎上保證新殲達到了西方同時期三代戰鬥機的較好標準。

  殲-10和LAVI的相似與差異

  新殲方案雖然具備較好的基礎條件和發展潛力,但當時國內在先進氣動和航空技術方麵的基礎非常薄弱,當時的611所在能力上還隻處於測繪仿製米格-21MF的程度,想要獨立完成在技術上存在這麽大跨度的新殲項目,至少在當時國內的整體航空科研條件下是無法實現的任務。中國並不缺乏先進氣動布局的構思和方案的能力,比如先後下馬的殲-9到殲-13的各種方案中,很多方案的氣動設計和布局都達到了較高的水平,但這些型號卻存在難以從方案演變到具體設計的問題。新殲的最初方案中我們可以看到很多意向性的設計,從基礎論證和簡單的模型過渡到真正可行的設計,是新殲研製過程中擺在611所技術人員麵前的最大的困難。

  J-10金屬樣機采用了與F-16和LAVI類似的進氣道

  新殲項目從開始就在積極尋找國外技術來補充和提高國內項目,從現在已經公開的各種相關文章的內容來看,雖然主要宣傳的是國內科研人員經濟努力發展的事跡,但在內容中仍然可以看到關於合作和交流方麵的內容。新殲的技術合作與當時國內其他型號的技術途徑類似,隻是全新設計的新殲項目在自主投入方麵有從頭開始的良好基礎。新殲方案在1984年最終確定後給予了殲-10的編號序列名稱,在新殲項目確定前後國內利用與西方國家的交流方式,從美國、歐洲和以色列等國引進了先進航空技術和成品填補空白,很多新技術和新成果都用來調整和修正殲-10細化設計中的不足。殲-9所遺留下來的最大遺產是讓我們獲得了較係統的鴨式布局研製經驗,殲-9的技術基礎和 “抬”式布局開發所取得的經驗積累,讓中國在殲-10的對外合作和引進中占據了比較主動的地位。正是因為有殲-9這個基礎才在對外談判中能夠拿出自己的東西,有了對等談判的底氣殲-10的對外合作才真正成為合作而不被外方牽製。

  參考學習還是抄襲模仿

  殲-10公開前就有國外媒體宣稱殲-10是模仿LAVI的產物,公開後確實也可以從殲-10身上看到LAVI的很多特征,但現代航空技術成果並不是簡單的靠模仿就可以獲得。殲 -10擁有自己的氣動特征、結構布局、性能指標和發展規劃,用某些相似之處就判斷殲-10模仿甚至抄襲LAVI是錯誤的,但用航空設計的趨同樣無法解釋殲 -10和LAVI的相似之處,要說殲-10在設計過程中沒有參考LAVI同樣是不客觀的。

  MIG-29和SU-27是按照同樣的氣動試驗結果和參考意見,在同時期研製的第三代超音速戰鬥機,這兩種飛機相同的基礎依據產生了類似的氣動布局,但對比卻可以發現這兩個機型的結構細節上竟然沒有任何相似之處

  殲-10是中國自行研製的具備第三代水平的多用途戰鬥機,但我們知道航空技術的發展需要長期的實踐經驗積累,沒有基礎的跨越式發展在曆史上根本就沒有成功的例子,中國航空技術發展同樣不可能擺脫這個基本規律的影響。611所在開始殲-10項目時還不具備二代機的獨立研製經驗,在1984年完成的殲-7III隻是測繪仿製米格-21MF的成果。新殲研究單位並沒有現代化戰鬥機的設計經驗和基礎,發展三代機時跨過二代機的階段有難以克服的困難,在殲-10研製過程中不參考國外技術和經驗根本就不現實。殲-10在技術上需要參考的主要是氣動、飛控和航電這幾大方麵。氣動上的參考份額不多但重要性很高。新殲的基礎設計已經基本規劃了殲-10的氣動布局,對氣動的參考主要應該集中在完善設計的具體細節,比如機翼的翼型設計和主翼可動翼麵的布置特點,後機身邊條和腹鰭的位置與氣動條件,垂尾的布置和機身結構的細節處理等,進氣道也經曆了從自行開發到參考再到自行完善改進的過程,但這些修正完善的結構和氣動措施都是依托殲-10的基礎方案進行,其發揮的作用隻是在我們走到門口後提供順暢進入的路標。

  航電係統是中國航空技術整體發展中的弱點,國內雖然先後發展有873和973兩大航電項目,部分技術成果在90年代中期就已經應用在國內型號中,但殲-10作為部隊迫切需要的跨代裝備,很難有足夠的時間等待國內技術的逐步完善和實用檢驗,事實上當國內首套先進航電係統完成係統飛行驗證試驗之前,殲-10原型機的綜合航電就已經達到了裝機實用的標準。按照最新公開的殲-10模擬器和實機座艙的儀表顯示布局,可以發現殲-10座艙儀表布局、外觀甚至按鍵的數量和位置都與LAVI相同,不但國內沒有任何機型采用類似的儀表布局,國外除LAVI外也沒有任何機型采用類似的儀表布局,將這樣的相似性用偶然來解釋顯然理由不夠充分,再考慮到在殲-10研製中提到的大量航電設備國產化的內容,可以認為至少在殲-10基本型的研製過程中參照了LAVI的航電係統

  飛行控製係統是否自行研製是關於殲-10技術上爭論最多的內容,從技術上說殲-10的飛控是獨立設計的並不能算錯,因為每種飛機都有自己特有的氣動條件和對應的參數設定,想拿到個成品電傳操縱係統直接用到殲-10上根本不可能。但是,以殲 -10氣動的特殊性判斷電傳全麵自研同樣不客觀,因為電傳操縱係統本身就是適應性很強的飛行控製係統,同樣的控製係統完全可以通過參數調整適應不同飛機需要,如美國的F-16XL相比F-16A的翼麵變化堪稱顛覆,但F-16XL和F-16A的電傳飛行控製係統仍然有技術上的延續性,再如中國自行研製的殲 -8IIACT主動控製驗證機,電傳係統就可以適應ACT靜安定、中立安定和靜不安定的不同構型(含常規翼麵和三翼麵),這些依據證明電傳操縱係統具備比較大的適應性和包容性。殲-10的飛行控製係統幾乎是在國內沒有任何儲備的條件下完成,當時國內數字電傳驗證機的應用技術與殲-10差異很明顯,從接近於零的基礎上一次完成殲-10這樣複雜電傳係統,在世界航空發展曆史上還沒有其他的例子可以類比。

  前文已經論述殲-10的整體氣動布局和結構設計由國內自行完成,這個基礎是中國在發展殲-10時保持自主性的最重要的核心,在這個基礎上才有參考和應用國外先進技術進行調整完善的條件。殲-10 項目中參考國外技術的關鍵是為了提高技術成熟程度,依靠參考國外技術和引進成品填補技術上的空白,在研製過程中避免在這些方麵的資金和研製時間的投入。通過引進吸收爭取到的時間可以提高飛機研製的進度和完善程度,避免出現因技術跨度大導致項目拖延影響到技術的先進性,回避中國戰鬥機研製中頻繁出現的進度趕不上技術更新速度的問題。

  成功的開始和跨越的起步

  殲-10研製過程中充分的利用了當時中國與西方國家的合作環境,從技術引進、參考研究到材料、工藝這些技術的吸收和借鑒,很大程度上促進了殲-10的研製過程和飛機的技術戰術性能。殲-10定型證明依靠國內基礎設計和國外引進技術綜合的成功,隨著殲-10技術完善的推動和改進改型的發展,說明中國已經消化吸收了從殲-10研製上得到的各種技術,這些來源、途徑、方式和程度不同的技術已經融合成了自己的能力。611所通過殲-10的研製從仿製二代直接進步到了研製三代,通過殲-10研製建立的綜合設計和係統協調體係,在新一代先進戰鬥機的設計方麵也發揮了非常關鍵的作用。

  殲-10在國內技術和引進技術的平衡方麵與殲-8II比較接近,雖然殲-10和殲-8II 在技術水平上有代的差距,殲-10在1998年首飛的時間也比1984年的殲-8II要晚14年,但與殲-8II在殲-8I的基礎上參考米格-23改進後具備完整二代機性能類似,殲-10也是在殲-9和新殲方案基礎上利用引進技術進行提高完善,通過自行研製和引進吸收的綜合獲得相當西方三代的性能。殲 -8II的技術提高隻是在蘇聯體係內完成了從二代到三代的進步(米格-21到23),殲-10則通過研製過程的推動整體轉變了技術發展的方向,由蘇聯米格 -23等級的殲-9進步到“幻影”2000和F-16C標準的殲-10,整個研製過程正好驗證中國航空技術跨越時代前進的關鍵階段。


(二)一位軍迷眼中的殲-10:

國慶以後,殲-10被炒的很熱,很多軍迷拿它和F-16C/D、Su-27/35、F-15係列、歐洲戰鬥機2000、法國陣風,甚至是F- 35相比較,這讓我非常詫異。就我個人觀點來看,殲10雖然是我軍航空史上,一個劃時代的重要機型,但其並非像媒體與軍迷們所普遍認為的那樣,是一架完全的“三代戰機”。先不說它的雷達、火控、發動機等等核心性能,單單是製造工藝,就遠遠不是三代機的工藝水準——大量的鉚接件、幾乎全鋁的機身蒙皮,這些都是F-4鬼怪、米格25/31等70年代二代半戰機的製造水準。

  再說啟動外形,這回被炒得很熱的鴨式氣動布局和所謂“翼身融合”技術,基本上都是瞎掰。鴨式布局其實早在60年代,美國、前蘇聯就都有驗證機使用過,而瑞典薩博係類戰機更是在40年前,就已經裝備了鴨式布局的戰機,這並不是什麽新技術。而在空戰性能上,這種氣動布局所帶來的突破,甚至不如F-14 所使用的可變後掠翼來的實際(可變後掠翼技術,中國始終沒有突破)。而所謂翼身融合,對比一下F-16C/D、Su-27/35、F-15係列這些三十年前裝備的三代機,就可以很容易的發現,殲-10基本上還是下單翼設計,充其量隻是將機翼與機身的結合部,做了圓弧處理,較小的機翼厚度不利於增加機內燃油和降低雷達反射麵具,這一點,同樣暴露了中國製造工藝水平落後的問題——沒有能力生產整塊的翼身符合件。現在掌握這一技術的,恐怕隻有美、歐、日三家,特別是日本的F-2,更是將左右兩片機翼和主機身組建一體成型,技術水平已經超過美國(美國史左右兩邊分開製作,然後再組裝)。這種一次成型的技術很大程度上加強了機身強度,並減少了機身表麵接縫,我國要達到相應技術,至少還需要20年時間。

  最後,殲-10隻不過是一架輕型、單發、單垂尾的輕型製空型戰鬥機,所謂多用途,也隻是能在戰役層麵遂行防區外對地或對海攻擊任務,並不能像A- 10或者蘇24那樣,對地方裝甲部隊或者建築物事實低空大強度持續攻擊,原因很簡單——沒有裝甲。

  就戰鬥力來看,殲-10最多與F-16C的早期型號接近,遠遠不是F-15或者蘇27的對手。況且,這個機型的發動機、雷達等核心部件還需要依賴進口,或者國產替代品還很不穩定,充其量是CKD準三代戰鬥機。中國距離真正的第三代戰機,還有很長的距離,這主要決定於中國的製造加工能力而不是航空器設計能力。
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