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中國新戰機不足之處遭俄媒體徹底曝光 zt

(2010-02-24 17:03:03) 下一個
  殲 -10戰鬥機的發展曆程相當漫長,作為中國第一種自行獨立發展的戰鬥機,毫無例外的受到眾多的子係統的困擾,作為一種先進戰鬥機,它的指標需要一個係統的工業整體進步的成果.大量的先進子係統,比如發動機,雷達燈籠年個月微中國並沒有製造研發的成功經驗.在80年代後獨特的國策環境下,輕工業,民用電子產業發展迅速,需要高級加工技術領域從西方引進技術的收益遠沒有想象中那麽大,高水平元器件也始終匱乏,既不能生產,也不能購買.這導致配套係統有些組件發展順利,有些組件嚴重滯後,特別是幾個關鍵的核心部件的進度拖拉,導致飛機比預計的服役時間晚了8年.


  心髒病的煩惱


  飛機的發動機目前我們已經知道是AL31FN,照片上機尾的不鏽鋼隔熱環是AL31係列發動機高溫部分的外部特征......殲-10計劃從86年執行至今,飛機首飛到現在已經超過8年以上,並未有墜毀之類的消息傳出,對比中國當時國內的一些對老舊渦噴發動機的改進裝機卻屢屢有墜毀的傳聞,可見AL- 31FN的穩定對於殲-10意義非凡.以下摘選部分俄羅斯軍刊對中國航空工業的評價:


  按照最初的計劃,中國人也許並沒有打算采用俄國的發動機.回憶一下80年代的國際政治環境,80年代中期,中國和蘇聯的關係遠沒有象現在這樣親密,相反相互敵對的情緒相當高漲,殲-10瞄準的對手是蘇聯空軍主力的MIG-23/25,也在一定程度上瞄準了最新的MIG-29/SU-27.不過政治關係的轉變往往吧一工程計劃更有戲劇性.80年代末戈爾巴喬夫的主導下,中蘇關係再度親密起來,中國獲得SU-27戰鬥機的出口就是一個證明.在之前莫斯科是絕對不會出售這種當時極先進的大型遠程戰鬥機的.因為這在幫助中國對抗西方的同時也使北京有能力威脅蘇聯腹地.


  之前蘇聯曾要求中國不能將這種飛機(SU-27)部署在北方,並關閉了相當多的對地攻擊功能,使其隻能使用火箭彈或者炸彈做前線臨時支援功能,而不具備特別攻擊能力。一切的擔心沒有成為現實,隨之而來的解體使中國突然發現蘇聯的威脅不複存在了.俄羅斯的經濟需要大量出售軍事技術來維持,以前不能賣的東西現在是深恐推銷不出去,俄國成為中國獲得先進武器和技術的最佳夥伴.


  90年代末,21實際初中國還願意花費巨資購買英國60年代的斯貝發動機的設計生產技術資料,自此才讓中國國內仿製斯貝發動機獲得成功.可見中國發動機科研水平和工業水平的低下.正是在這種背景下,中國幾乎所有新研製的飛機都受到發動機問題的巨大影響.雄心勃勃的殲-9戰鬥機的屢次延誤和中國自稱的WS- 6發動機的拖延不無關係.中國的殲-8戰鬥機類似俄國的SU-15,也是因為缺乏推力更大的發動機,飛機的性能僅僅與MIG-21的改進型號相當,即使如此還花費了20多年才完成實際的設計定型工作.


  如同殲-9計劃一樣,殲-10計劃配套研製的發動機仍然是編號為航空部606研究所的沈陽航空發動機研究所.他們為殲-10計劃準備了名為WS-10的渦輪風扇發動機,預計設計推力為120千牛,推重比為8.這個型號的發動機研製比飛機設計的時間早差不多一年,在80年代初期,中國引進波音737飛機的時候曾按照蘇式飛機的維護標準,購買了一些作為備分的CFM56-3發動機,後來中國在使用中發現這種方式對於西方飛機並不適用,波音737終身都不必更換一台全新的發動機.


  這個時候中國的發動機學者們考慮到CFM56-3發動機的核心機與美國通用研發的F-110渦扇發動機幾乎是一致的,西方有瑞典利用普惠JT-8D民用發動機改進成為戰鬥機發動機的前例,中國也計劃在這種發動機基礎上研究下去,獲得一種中國的F-110發動機,經過計算,利用這種發動機的核心機可以獲得 110-130千牛的推力,完全能滿足飛機的要求.中國認為這樣利用現成成熟技術完全可以比自己重新建立一套來的迅速和簡單,可以滿足新飛機研發的進度需要.


  這一次作為曾經為殲-9研製WS-6發動機的母工廠,606所接受了這一推力相近的發動機的研製任務.新發動機理所當然放棄了在幾乎完成的WS-6G基礎上進行改進的打算,而是決定跟蹤西方航空發動機的潮流,完全重新研製一款新型的發動機(官方語).新發動機采用和模仿了美國通用公司的CMF56-3發動機的核心機,這種發動機大量裝配在中國擁有的數量龐大的波音737機群上......


  盡管選擇了一條看上去的捷徑,但是工業化水平的差距仍然需要花費十幾年的工夫才使中國工廠達到能夠生產先進渦扇發動機的水平.到目前為止還沒有運用在殲 -10上的官方消息.......FWS-10的外型尺度和AL-31F發動機高度相似,中國考慮在殲-10和國產化的SU-27上采用,形成類似美國的發動機通用戰略......


  當然如果一切象我們設想的那樣美好,FWS-10A發動機將很快影響我國飛機出口時常,中國已經計劃在他們生產的SU-27上安裝它,殲-10作為原定使用客戶反而落在後麵.當留裏卡-圖薩恩的發動機出口停滯,說明中國的發動機已經進入狀態.當然莫斯科也不再死板了,143千牛的AL-31FM便是一個很好的繼續使用下去的理由,還有更大推力或者裝備推力矢量技術的發動機,這些都是中國所不具備或者不能很快具備的.


  戰鬥機的設計上,發動機的重量是決定飛機重量的一個重要參數,我們可以通過參考設計上類似的飛機的設計比例參數,推測出一型戰鬥機的重量等參數。有經驗的飛機設計師會選擇一個盡量小的重量配製到飛機上,考慮殲-10的外型尺寸,它的空重將會在F-16和F-18之間,不過三角翼無尾布局可以獲得較輕的結構重量係數,以動力裝置的重量和設計常數來推測,我們推測殲-10戰鬥機的動力係統和飛機空重的比例大致應該在0.2至0.22之間,F-16A的這個參數是0.25,F-18是0.18,幻影-2000是0.2,而中國的米格-21是0.22。


  以中國習慣上參考的米格-21的設計習慣為例,和殲10的機翼設計與幻影2000的相似度來看,我們推算出殲10戰鬥機的空重為7900公斤,從中國網站上流傳的消息上看,大致上認為殲-10的空重在7800公斤和8600公斤之間,這對於上麵的取值都是正常合理的。再根據結構效益上中國提出的更高的壽命時數和高過載要求,電子設備也大大增加,這足以抵消結構和材料上的設計,我們將殲-10的重量比值再考慮的高一點,大約0.21左右,空重在8300公斤左右比較合理。


  考慮到美國F-16係列戰鬥機在安裝F110發動機和增加電子設備以後,以及增加最大起飛重量4噸以後,重量從早期的6900公斤增加到8600公斤。目前的殲-10看上去還是以空優為主的飛機,最大起飛重量可能不會大於F-16C的水平,而三角翼飛機的結構重量也該大致相當。


  推測飛機作戰性能還有一個比較關鍵的數據,飛機的內部載油量,傳統的戰鬥機設計機內載油時,都選擇較小的比例,增大航程依靠攜帶副油箱,這樣可以盡量減輕飛機的結構體積和重量,能夠讓飛機的推重比盡量的大,歐洲的台風和陣風都是這種設計概念的最典型表現,機內載油係數較小。而另一種設計思想以蘇-27為代表,在機內設置足夠的空間和載量滿足飛機長續航時間和大作戰半徑的需求,甚至不需要攜帶副油箱,這在巡航時阻力和油耗方麵的優勢較佳,單發戰鬥機中F- 16采用大內部載油係數,大航程的設計,而受製於落後的發動機的幻影2000則采用小載油係數,大副油箱的設計完成同樣的要求。


  殲-10戰鬥機的外型尺寸比F-16,幻影2000都大,機內的空間也相對而言大很多,燃油的載運量也一定會大於這兩種戰鬥機,F-16和幻影2000的機內載油大概都在3100公斤左右在傳統的飛機設計中,米格-21的選取燃油重量比為27.8%,F-16為27%,幻影2000為24%,其他飛機都在 24%到30%之間。


  曾經有傳聞中國殲-20的機內載油為4600-4900升左右,那麽飛機的內部載油量在3600-3900公斤之間,考慮到載油係數,3600似乎更值得相信,這樣殲-10的燃油係數大約為29%,單發戰鬥機中米格較為接近,F/A-18也也較為接近。


  另外也有傳言飛機內載油為3噸,雖然對於這麽大尺度的飛機來說有點偏小,不夠考慮到盡量減小重量的因素也是有可能的,這樣燃油係數為25.4%,取值偏小。對比殲-10和F-16,幻影2000的尺寸上的差異,這個3600公斤應該是相當中肯的。而照片上顯示的轉場飛行的副油箱掛載提供了 1700+900+1700升的配置,大約3400公斤的燃油,總燃油量達到7000公斤,掛裝符合設計風格和對其要求。


  通過載油量和重量的分析,我們能夠建立起一個合理的飛機作戰性能評估,這種分析法則在冷戰中發揮了巨大作用,也有相當的精確度。借助上麵的參數,我們可以評估出殲-10的作戰性能。以國際流行的空戰重量估計(機內半油,兩枚格鬥導彈,機炮。這是根據設想飛機內滿油,攜帶外掛如上,從機場最大加力起飛,並保持最快的速度趕到格鬥區域這個作戰條件形成的。),殲-10這個狀態大約重10600公斤,飛機的推重比為1.18,翼載荷為260公斤/平米,這個作戰指標已經高於原定作戰對象F-16A,大大高於重點參考和考察的幻影2000戰鬥機,在以西方第三代戰鬥機衡量的標準看,這個指標在單發戰鬥機裏也是異常優異的,考慮到留裏卡薩圖恩一度建議中國購買性能改進後的發動機,以及中國自行研製的發動機推力稍大,飛機的推重比還有上升的潛力。


  定常盤旋的性能目前還不清楚,這個作為持續機動的指標,以殲-10的氣動布局能獲得較大的升力係數和較大的推重比來說,應該大大高於幻影2000。瞬時盤旋角速度方麵,相似的機翼形狀和更大的可用升力係數,殲-10至少不會低於幻影2000那非常高的瞬時盤旋角速度的指標。


  這項參數對下一代的格鬥作戰意義更重要一些,它是占據導彈發射先機的一個保障,也是規避導彈的一個關鍵性機動指標。在和以高機動見長的第三代戰鬥機的空戰中,依靠穩定盤旋那種微弱的差別來獲得優勢需要太長的時間,在目前導彈技術的支持下,盡量先將機頭轉到可以瞄準的角度獲得勝利的幾率遠大於失去一點動能所帶來的危險,瞬時盤旋受到陣風,台風這類新型戰鬥機的重視,包括F-22在內的新一代戰鬥機在這方麵都被大大增強了。


  中國空軍長期使用早期的米格戰機,殲-6,殲-7等都被稱為機場保衛者,中國在引進SU-27之前從未獲得遠程戰鬥機,他們對此相當渴望。尤其是在 90年代台灣問題和南海領土爭端都需要作戰半徑超過1000公裏的戰鬥機。AL-31FN是一種相當省油的發動機,這在SU-27上獲得嚴整,殲-10載油量相當大,SU-27的重量大約是殲-10的2倍,而9000公斤燃油可以飛行3800公裏,一半重量的殲-10保守估計也能帶6000公斤燃油。


  航程達到SU-27的水平並不奇怪,這種戰鬥機應該具有或者超過F-16相似的航程和作戰半徑,飛機的最大航程至少可以達到3500公裏以上,這是中國第一次獲得這樣的國產遠程戰鬥機,如同照片顯示的攜帶三副油箱2導彈的巡邏任務構型據說能夠遠至1270公裏以外,這意味著憑借機內燃油,飛機至少能夠飛行 2000公裏以上,這對於一種輕型單發戰鬥機是一個非常好的消息,與此相對的,中國空軍的殲-8係列飛機機內攜帶4噸燃油僅能飛行1400公裏,加上外掛攜帶6-7噸的燃油也隻能飛行2200公裏,作戰半徑小,大約隻有700公裏左右。而殲-10的大航程可以很輕鬆的提供遠達900-1100公裏的作戰半徑,或者能夠在戰場上停留更長的時間,例如比殲-8長2倍的戰場滯空時間。這不僅僅意味著中國空軍獲得殲-10以後可以以較少的飛機就能大大擴展製空的空域,而且低燃油消耗對於減少飛機日常使用費用也是一個巨大的進步,大大減小了後勤供應的壓力。


  遠程戰鬥機還給中國周邊的軍事壓力帶來影響,雖然目前殲-10戰鬥機還沒有表現出對地攻擊的能力,但是當年以色列空軍轟炸伊拉克反應堆用的F-16也是類似的飛機。它的覆蓋範圍足以把韓國日本等涵蓋在內,這對於東亞地區的政治和軍事影響都相當深遠。由於中國還具有空中加油能力,以前SU-30因為數量問題還不被其他國家重視,自製的殲-10將因其產量而大量入役而引起極大的關注。


  飛機節約燃油是一個很隱蔽的優點,首先是戰鬥機飛行一次使用燃料費用本身就是相當高的,一個戰鬥機飛行員一年至少會飛行100-200小時,俄羅斯空軍因為軍費的問題,空軍始終處於油料緊缺中,即便擁有大量的戰鬥機,也不能保證飛行員的訓練時數和作戰時的出動數量。廉價省油的單發戰鬥機作為降低空軍的使用成本的方法早就為西方空軍所證明,隻是俄羅斯一直無力發展幾乎就要成為顯示的輕型單發飛機計劃。中國長期使用裝備高耗油的渦噴發動機的戰鬥機,執行同樣的飛行任務,油料上的費用非常高,新飛機可以在這方麵大大節約,如果僅僅是節約油錢,那可能並不是很為人看重,但從作戰能力來說,一個機場的補給能力是有限製的,以往支持一個殲-8中隊作戰3天的機場今天也許能支持一個殲-10中隊作戰5天,這就是不可忽略的優點了。以殲-10的遠程巡邏的構型來看,起飛重量估計達到15800公斤,照片上看起飛的時候前翼的偏轉角度較大,而機翼的襟翼下偏角度並不大,這似乎顯示飛機還能夠利用襟翼的增升能力以更重的重量起飛,尚未有顯示殲-10重載能力的照片出現,估計其最大起飛重量可能會在17800-19000公斤之間,這時候還能保持約500公斤/平米的翼載荷,也算在合理範圍內.


  雄鷹利爪


  這個時候我們再來回想一下中國對殲-9計劃提出的遠程護航的要求,今天的殲-10的設計完全滿足了中國空軍幾十年前就迫切需要的能力.飛機遠航能力的加強,載荷能力的增強,勢必導致飛機執行更多更複雜的任務,這是早先對殲-9計劃時不曾想到的.今天的多用途飛機,不僅僅依靠卓越的飛行性能,還必須裝備複雜的電子設備才能獲得執行多種任務的能力.中夠空軍長久以來就缺乏具有良好雷達性能的飛機,以殲-8發展起來的類似於SU-15的截擊機受困於中國自身薄弱的雷達電子工業能力,


  90年代中期以前一直無法突破相參脈衝多普勒雷達的的技術難點,以至於大量的殲-8II在長達10年的時間裏沒有合適的雷達搭配. 而80年代末的中美和平典範計劃意圖安裝美國APG-66雷達的計劃最終失敗,這讓中國人非常失望,在引進SU-27戰鬥機時,其裝備的雷達水平依然是較為老舊的,中國一度表示非常的不滿,這個問題到了SU-30MKK才獲得一定程度的解決.


  中國國內研發機載雷達的單位較多,目前已知實力較為雄厚的單位是南京電子研究所,而原來中國的機載雷達廠(編號807廠)在80年代的軍轉民大潮中轉向民用產品,以生產電視機為主,其產品被稱為長虹牌,今天莫斯科的幾大超級市場都能看到這個品牌的電視機.殲-10的雷達是中國國內最為保密的項目之一, 它掩護在都個對老舊戰鬥機改進的簡易型號背後.中國在引入SU-27以後,費佐倫公司曾經提供旗下的每一種產品給中國空軍測試,一隻沒有得到中國空軍的青睞.在中國的采購習慣裏,如果不是比國內相似的東西性能大大優越,那是沒有什麽獲得采購的希望的.


  1996年前後沈陽引進一批當時還沒有裝備到MIG- 29M上的甲蟲ME雷達裝載在殲-8IIM上用於向外國推銷,居然被客戶以雷達性能不足為由而失敗了.到了2000年以後的沈陽殲-8IIM已經裝備中國自己開發PD雷達了,倨稱性能好於甲蟲ME.中國的雷達計劃不容易理解,看上去很多廠家在同一時刻取得技術性突破,在中國至少有三家以上的單位在生產用於殲擊機的PD雷達.


  殲-10的機頭直徑接近圓形,從照片上通過比例計算直徑接近一米,這樣的頭錐可以安裝直徑740毫米或者780毫米的天線,這樣的天線直徑比費佐倫提供給中國的甲蟲ME的天線大,甲蟲ME的天線直徑隻有680毫米左右,大約和美國的APG-66或者APG-68,探測性能也基本與美國的APG-66相似, 對於MIG-21類RCS3平米的目標,最大探測距離在74到80公裏左右,下視距離40公裏.2003年底,中國為巴基斯坦研製的FC-1戰鬥機試飛了。


  其研製單位(殲-10的母廠)對外展示了一係列的航電組合,其中提供一種由中國國內生產的輕型脈衝多普勒雷達,具有全數字化多模態的脈衝多普勒雷達,這種雷達有著600毫米的直徑,具備高,中,低脈衝重複頻率,並且可以智能轉換脈衝重複頻率,采用脈衝壓縮技術和頻率捷變技術,重量輕,功能齊全,對3平米目標的探測距離達到80公裏,對大型空中目標的探測距離達到120公裏,對海麵目標最大探測距離200公裏,下視時最遠42公裏,基本性能和幾年前的甲蟲 ME雷達幾乎一致,為了和西方雷達相競爭,尤其是和意大利的Grifo-S200雷達競爭,


  中國提供了同樣豐富的對地功能,真實波束測繪,大比例多普勒銳化等等,還具有時髦的邊跟蹤邊掃描的能力,可以同時跟蹤10個目標並控製兩枚主動雷達製導導彈攻擊兩個不同的目標.這一型雷達被認為是殲-10雷達的縮小簡化版.用於在出口FC-1的時候增加政治籌碼的靈活性和爭取最大利潤,較大直徑的改型出現在沈陽製造的新的殲-8II上,取代了原有的甲蟲EM雷達.


  由於性能和競爭對手相比毫不遜色,有不少地方還優於意大利雷達,特別中國還提供和AIM120,R77類似的先進中距空空導彈SD-10以後,在火控的集成上,無疑占據很大的整合優勢.有鑒於此,這一型雷達的價格並不比國外競爭對手便宜,甚至還稍微貴一點.我們相信中國用在自己的主力戰鬥機上的雷達,一定大大優於可以允許出口的裝備,這一點完全是沿襲蘇聯時代的意識習慣.


  一些小道消息認為,殲-10的雷達性能相當強大,它的天線直徑和美國的APG65差不多大,平均功率達到1500-2500瓦,而上麵所列的輕型雷達的功率一般不超過350W,采用柵控液冷中央行波管,RCS=3平米的目標不小於100公裏,有人說這雷達發現SU-27那麽大的目標大約在160公裏左右.同樣采用了脈衝壓縮和頻率捷變技術,雷達采用計算能力強大的POWERPC類芯片的多餘度數字計算機進行處理,計算機的處理能力遠遠超過法國RDY雷達宣稱的每秒1億次的能力,這是計算機產業進步的結果,


  今天我們用於打字的桌麵電腦都具有超過每秒15億次的計算能力,較晚出現的係統自然會有更佳的處理能力,強大的計算處理能力和存儲能力可以幫助雷達在邊跟半掃模式中處理更多的目標,根據法國RDY雷達的電能裏,我們相信如果真的如同描述的那麽強大的計算能力,同時跟蹤15-25個目標,攻擊其中4-8個是完全可能的,費佐倫為SU-30開發的雷達計算能力還沒法國雷達那麽誇張時就宣稱可以跟蹤15個而打擊其中4個.


  今天的雷達和計算機技術發展的很快,戰鬥機同時打擊的目標的能力很快就會是飛機攜帶的武器數量的問題,而不是飛機電子設備的問題了.前跟幾打幾的風潮很快就會過去,就實戰而言,戰鬥機一次控製過多的導彈攻擊不同的目標會大大削弱自身的機動和應變能力,不便於自身及時的機動,雷達的工作狀態也不是最佳精度的模式,邊跟邊掃模式會對雷達的探測距離有一定影響,由於需要搜索一個較大的角度,不能使用京戲的波束進行高精度的探測與分辨,波形的重複率隻能以中等重複率或高重複率為主,對運動方向不一的目標效果較差,一打多的攻擊導彈的命中率會大大降低.邊跟邊掃這個模式的重要意義並不在於具有多少同時打擊的能力,


  而是讓飛行員在攻擊的同時具有了掌握一定的戰場狀況的信息能力,而不像以前必須使用單目標模式進行跟蹤,還必須照射目標到導彈命中,那種情況飛行員實際根本無法通過雷達獲知其他飛機是否對他造成了威脅,以及及時的對付最具有威脅的目標.從目前的實戰記錄來看,尚未出現同時發射控製擊落2個以上目標的.不過可以認為這是一個趨勢,它需要掃描速度更快的相控陣雷達的支持.


  殲-10以今天的標準來看,是典型的輕型戰鬥機了,這類戰鬥機一般最多攜帶4枚中距導彈加兩枚近彈,參與較遠距離的作戰時往往隻掛兩枚中距彈兩枚近距彈, 從這個角度看,過於遠程的雷達和複雜的同時射控技術安裝在這種機體上並不劃算,同時也會極大的增加飛機的造價和複雜程度.有一張在地麵展示武力的照片非常有趣,殲-10戰鬥機掛載了6枚3種不同型號的導彈.最外冊是較為常見的PL8導彈.緊挨著PL8是PL11,外型和麻雀導彈一樣,和原形阿斯派德和麻雀的廣泛應用不同,中國空軍即使執行截擊任務的殲8也隻帶4枚PL8導彈,並不攜帶這一型導彈.這種飛機是當時唯一可以攜帶和使用該導彈的平台.


  一般國際觀察家都認為中國空軍已經放棄了這一型號的導彈,這中半主動導引的導彈低空能力差,作戰樣式呆板.JANE\'S認為中國在克服這種導彈的缺陷花費了太多時間,當投入使用的時候更先進的導彈已經達到可用狀態,作為過度可能生產和裝備過一些,數量應該不多,在殲-10上再次看到,表明殲-10的雷達和火恐具有發射這類半主動導彈的能力,說明殲-10的雷達應該比外界預測的複雜很多.


  最內冊的導彈沒有完全展示出外型,但是彈頭部沒有導線肋條,中部彈翼固定,這應該就是外界猜測較多的PL12先進中距空空導彈了.它的外銷型號SD-10 的照片顯示它采用了流行的尾舵控製.從照片上看,PL-12的彈翼比PL11小很多,大致相當於AIM120A的尺度.采用主動雷達自導頭,結合慣性和指令中繼修正能力.


  值得注意的是,這種導彈的彈體尺寸和麻雀係列一樣大約200毫米,中國並沒有采用國際流行的減小彈體直徑減阻的方式,擔換言之,這種導彈擁有更大更重的發動機,較大的戰鬥部,說明中國導彈設計者對美國和俄羅斯擁有大量大型轟炸機和大型作戰飛機有相當都的考慮.更大的直徑可以容納更大直徑的引導頭天線,美國的AIM120彈徑178毫米,使用直徑114毫米的平板天線,而中國在96年珠海航展上展示的主動雷達引導頭的天直徑達到 140-150毫米,可以預期中國的製導頭擁有更大一點的作用距離,據航展上稱,該型引導頭的有效作用距離在25-30千米左右,比AIM-120的略遠。
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