龍隼爭鋒：趕超美F-16 Block50的梟龍04

來源:中華網 風孤獨    錄入時間:2006-5-8

　 技術的日新月異在梟龍04上確實得到了充分的體現，這款03年首飛時還看起來其貌不揚，性能平庸的戰鬥機經過一番高科技的細心修飾與包裝后，已經明顯開始展露出大家風範來，全世界的目光聚焦成都，國際上的各種猜測不斷，04到底已達到什麼水平，它是否已具備與F-16，JAS-39等高手在國際市場上一決高下的實力呢？筆者將根據所獲得的信息，與網友們共同探討！

一、氣動布局　
　
1.大邊條

梟龍04的氣動布局與F-16類似，都採用中等展弦比邊條翼正常式氣動布局，突出了較強的中低空和高亞音速機動性能，但在細節上，兩者又有很多不同，耐人尋味！
首先：梟龍04的邊條面積顯然比01架大的多，也大大超過了F-16。邊條翼設計可提高飛機一定迎角下的升阻比，改善飛機大迎角性能。但採用這麼大邊條設計的飛機則不多，估計也只有F-18E/F了。其邊條由C/D的5.2米2增加到7米2，增加了34%。它除了能提高飛機的最大升力係數，起降能力外，也極大的提高了飛機大迎角下的機動性能，強大的邊條渦極大的推遲了機翼氣流分離的發生和發展。F-18E/F絕佳的大迎角性能顯然與其大邊條翼的設計密不可分。同時梟龍04的後邊條/尾撐也較大，在大迎角時能提供低頭力矩，採用增大邊條的梟龍04其大迎角機動性能估計會有進一步提高！
但更為重要的作用是，梟龍04的增大邊條會明顯帶來氣動焦點的前移。我們知道，由於邊條位於飛機重心之前，邊條渦升力的貢獻以及邊條所引起機翼上洗氣流會使氣動力中心大幅度前移。因此大邊條氣動布局的飛機通常是縱向靜不穩，需要採用主動控制技術來加以解決。例如F-16便是典型的「放寬靜穩定度」設計：與常規布局相比，F-16機翼向前移動了40.6厘米，從而使氣動力中心前移，在M0.9時其靜穩定度略為負值，而在M1.2時為8%。

在增大邊條引起氣動焦點前移的同時，梟龍04重心可能也會有變化（筆者推測可能會稍微后移：因為DSI對於前機身的減重較為明顯，後部垂尾的電子艙則會抵消部分邊條和機頭增大的重量）。結合梟龍04氣動焦點、重心的變化，筆者推測梟龍04的靜穩定度較早期將會進一步的放寬。而其採用的「縱向全許可權四餘度電傳飛控＋二餘度模擬備份」系統則完全可以滿足靜穩定度放寬后帶來的控制問題！梟龍04的靜穩定度放寬不僅能進一步提高其機動性，更為重要的是會極大減小了其在跨，超音速下的配平阻力，有利於跨，超音速性能的提高，結合DSI的減重增推以及整機重量下降，04的最大M數可能會比原始設計的最大M1.6有所提高！
當然，增大的邊條誘導出的邊條渦強度也會引起較大的飛機俯仰力矩非線形問題，早期的機械-液壓操縱系統顯然無力解決，但對於梟龍04的飛控來說很好解決！

2.主翼

從主翼細節來看，梟龍04與F-16也有不同，梟龍04機翼前緣後掠角為42°，機翼複合彎扭，而後者前緣後掠角40°。展弦比約為3.0，兩者都有前後緣襟翼。F-16機翼無扭轉！
對比可看出，梟龍04主翼的前緣後掠角更大，展弦比小，根梢比大，翼型更接近於三角翼，這種翼型在大迎角下失速特性好，而在跨，超音速飛行阻力小！很可能是吸收了俄式三代機氣動的精華！
更值得注意的是，梟龍04與J-10一樣在有前緣襟翼的基礎上採用了機翼複合彎扭的設計，而F-16則沒有機翼複合彎扭。為什麼這樣設計呢，筆者認為，這可能與梟龍０４的翼型更接近於三角翼有關係，三角翼的最大缺點是誘導阻力大，容易產生氣流分離形成旋渦，使前緣升力喪失。採用前緣襟翼並配合複合扭轉，能提高整個速度範圍內的最大升阻比。

　　
F-16CJ比較典型的作戰方式:攜帶2枚「哈姆」反輻射導彈，2枚AIM-120和2枚AIM-9空空導彈，兩個副油箱
印度的LCA也有類似設計，筆者在查閱資料時看到方方在關於印度LCA的評論中對其有過解釋：他認為這種設計的目的也是用改善機翼升力特性，他認為由於機翼翼根迎角大，大迎角時首先失速，此時壓力中心后移，產生低頭力矩，同時翼尖仍未失速，因此具有橫向控制能力。即這種設計能提高飛機在大迎角下的橫向穩定性。眾所周知，單垂尾飛機垂尾較大的原因是其飛大迎角時，垂尾會被機身亂流遮蔽而失去橫向穩定性，從而限制了單垂尾飛機的大迎角機動性能。如果推測屬實，那麼結合大邊條設計的梟龍04飛大迎角的控制能力將增強，其大迎角機動性能將極為出色！
小的根稍比會帶來翼尖顫振，一般會切尖或帶重物來解決，梟龍每次試飛時都要在翼尖上掛導彈估計與此有關，而垂尾在加了電子艙後去掉了切尖，雖也能解決顫振，但在視覺上多少感覺有點彆扭！


3.進氣道

梟龍04採用了DSI進氣道(國內稱「蚌」式進氣道)，這種進氣道網上討論很多，筆者不再詳細介紹，總的來講是：與F-16的固定式進氣道相比，提高了進氣效率，減小了總壓損失（相當於一定程度提高發動機的推重比）同時也簡化了結構、降低了重量。對飛機的隱身性能也有好處！

二、發動機/推重比

戰鬥機的性能除了與氣動布局有很大關係外，與發動機的性能也有很大關係，例如戰鬥機的爬升性能和水平加速性能，在阻力係數相差不大的情況下，發動機的推力更大，推重比更高，飛機的SEP就更大，自然其爬升/加速性能就更好！
梟龍04目前使用的發動機是俄羅斯的RD-93/RD-33K渦輪風扇發動機，推力較RD-33增加5%，全加力推力8300 公斤，作戰推力5040 公斤。推比為6.62-6.7。從成飛網站上了解到梟龍01的機體空重為6411 kg，正常起飛推重比為0.915，但在經過04的減重200多公斤后，推重比估計有所提高（約為0.94左右），但依然沒有達到1。當然，在將來使用國產的推比8的WS-13A（泰山）后，飛機性能將增強。
而F-16 Block 50/52最新裝備的分別是增強推力的Fll0-GE-129和Fl00-pW-229，以Fl00-pW-229為例，最大推力增加到12890（daN），中間推力7918（daN），推重比由Fl00-pW-220的7.2提高到7.9，性能不俗。當然，F-16 Block 50/52機身重量也有所增加，空重由F-16A 的7 ，386 kg增加到8 ，472 kg（Fl00-pW-229）增加了約1噸的重量 ，因此雖然推力增大，但整機推重比較F-16A的1.15有所下降，據資料顯示為1.05左右。


爬升/盤旋性

由對比可知，由於發動機性能的限制，梟龍04的推重比較F-16稍低，在氣動布局相差不太大的情況下，既飛機的各種阻力係數差距不大的情況下，根據SEP公式可知，F-16 Block 50/52在爬升性和跨、超音速及最大M速等性能上可能會略有領先。
而穩定盤旋性能與發動機推重比也有一定關係，盤旋一般分為穩定盤旋和瞬時盤旋，兩者對飛機的要求各有區別，對於穩定盤旋來說，在不減小高度和速度的情況下，要想追求最小的盤旋半徑，飛機就必須同時滿足兩個重要條件，即飛機機翼的最大升力係數較大 、發動機的推重比較高。原因在於飛機作穩定盤旋時，飛機必須滿足推力=阻力（升力Y與重力合成的水平向心力），飛機要想盤旋半徑小，就必須能拉出大的升力，此時如果推力不夠，無法克服拉出的大升力，飛機就無法維持穩定，就會掉高度。同樣，飛機即使推力很大，但升力係數小，也無法提供較強的水平向心力，飛機的盤旋半徑也不會小，正是因為F-16有較高的推重比和較大的升力係數，因此其穩定盤旋性十分優異，梟龍04在最大升力係數上與F-16比即使有稍微優勢，但在推重比上的差距可能仍會導致其在穩定盤旋上遜於F-16。
而瞬時盤旋則對飛機的推重比要求不高，決定瞬時盤旋的主要是飛機的最大升力係數和翼載荷，雖然推重比上梟龍04與F-16 Block 50/52有差距，但在翼載上，梟龍04則優勢明顯，梟龍機翼面積為24.2 m2，比F-16系列的27.87 m2僅少3 m2，但空重卻較F-16 Block 50輕2噸，筆者推算了一下，梟龍04的空戰翼載應約380 kg/ m2，比早期的F-16A的394 kg/ m2還要低，而F-16 Block 50空戰翼載推算為430 kg/ m2，梟龍04比其低更多！
翼載荷與飛機的瞬時盤旋性能息息相關，在機翼升力係數相差不大的情況下（梟龍04 比F-16應該略高），翼載荷越低，單位重量下機翼產生的盤旋向心力就越大，角度改變的就越迅速。幻影2000的瞬時盤旋角度能達到30度/S與其264 kg/ m2的翼載是分不開的。雖然F-16也採用了邊條翼結合翼身融合體設計來減小翼載荷，其盤旋性能優異，但可以推斷，低翼載的梟龍04瞬盤性能應該會更好！
綜合氣動布局與發動機性能來看，F-16的氣動布局是極為成功的，以至於後來成為各國戰鬥機設計參考的對象，再加上強勁的發動機的支持，F-16的空戰性能是極為優秀的；梟龍04的氣動布局與F-16較為接近，但梟龍04在時間上推出更晚，吸收了東西方3代機氣動設計的經驗教訓，並結合了DSI等新的技術，因此在氣動上，梟龍04氣動應該是在F-16的基礎上進一步優化設計的結果，但在發動機性能上與F-16稍有差距，因此，總體飛行性能上梟龍04應該與F-16極為接近，難分伯仲！


三、航程/作戰半徑

成飛網站上梟龍01的最大轉場航程只有2037公里，與其宣傳時的3000公里數據不統一，差別很大，估計造成這個差別的可能是前者是在機內載油的情況計算的航程下而後者數據是在攜帶3個副油箱的情況下得出的，不過梟龍04的航程與半徑有所改變，在減重和增大200多公斤油量后，估算其載油係數為0.284，較01架的0.25增大不少，攜帶3個副油箱的航程應該會超過3000公里，其作戰半徑根據任務剖面不同應該在400~1200公里之間。雖然在航程與作戰半徑上與F-16還有差距，但完全能滿足各種作戰任務的需求！

四、雷達/航電

飛機的機頭空間對雷達性能的影響是很重要的，米格21的機頭進氣使其很難安裝大尺寸的雷達天線，嚴重限制了BVR能力！
在採用DSI后， 04機身前部有了明顯的變化，從01，03號圖片可看出梟龍前機身下部分是明顯內傾的，其截面近似V型，據說是為了對進入進氣道的空氣進行預壓縮。但在採用DSI后，此設計取消，從圖片看，04架的前機身其截面更接近於圓型，有傳言04的機頭雷達直徑由03的600MM增大到660MM，從圖片分析看來有很高的可信度。
如果梟龍04的機頭雷達直徑如果有660MM的話，將極為接近法國幻影2000的水平，法國幻影2000C和2000-5的RDI/RDY雷達直徑分別為674MM/670MM！梟龍04與其只相差10多MM，在機頭空間有保證的情況下，我們要做的就是提高雷達的設計生產水平了！
美國從F-16Block40/42批次開始到50/52批次，其F-16裝備了改進的APG-68（V）5雷達，改進的重點主要提高了雷達無故障工作時間（提高到100小時），同時保留了較強的對地解析度以及對地面移動目標的打擊能力，多普勒波束銳化比為64∶1。據查證：APG-68（V）5對於RCS=3目標探測距離能達到上視75公里水平，跟蹤距離為45公里。性能不俗，但公認要略低於幻影2000-5的RDY雷達水平！
而在2000年前後，新版的F-16Block50/52開始換裝APG-68（V）9雷達，其性能較早期的APG-68進一步提高，對空探測距離增加30%，對RCS=3目標探測距離估計超過100公里，並整合了SAR能力，機載計算機處理速度較早期提高10倍！但目前換裝此雷達的F-16Block50/52並不多，主要還是用於對出口土耳其，希臘空軍的F-16升級計劃以及以色列的F-16I「雷暴」！
中國在80年代開始接觸西方先進的雷達與火控系統，在「和平典範」項目中，中國領略了美國人在多功能雷達系統上的實力，理解了APG-66雷達中所體現出的系統綜合化的思想，而隨後接觸的歐洲及以色列的雷達都為後來我們自行研製國產先進雷達打下了堅實基礎。
梟龍04雷達的被選方案中，早期較受關注的是義大利FIAR的Grifo S-7雷達，巴基斯坦是Grifo系列雷達的傳統用戶，引進了生產線並廣泛被採用在殲-7P、殲-7PG等飛機上。Grifo S-7雷達性能不錯，最大探測距離推測為前65km(RCS=5),跟蹤距離38-40km，可以同時跟蹤10個目標（TWS，邊跟蹤邊掃描格式）並同時打擊其中的2個目標！而同時，法國湯姆遜-CSF公司和以色列埃爾塔(Elta)也提供了改自幻影2000-5的RDY雷達而成的RC-400和EL/M-2032，性能同樣出眾。但隨著國產多功能PD雷達參與競爭，出現了意想不到的情況，國產PD雷達因為性能和兼容性的優勢，巴基斯坦最終接受了我們的雷達系統方案。我們推薦的是什麼雷達能打敗眾多的國外雷達行家裡手呢？
據資料顯示，此國產PD雷達由中航607所研製，具有中距空中攔射、近距空戰格鬥、對地和對海攻擊、輔助導航等功能，可在嚴重的雜波環境下提供有效的下視下射能力。這套雷達具有高、中、低重複頻率的多種波形，以及自適應脈衝壓縮和自適應波形管理，在邊跟蹤邊掃描功能中能從40個目標中跟蹤10個，同時可以控制兩枚超視距導彈攻擊其中的兩個，該雷達對典型戰鬥機目標(雷達反射截面積為3平方米)發現距離大於75千米，下視距離大於45千米，對於海面目標發現距離大於135千米。 敵我識別器與雷達交聯，採用模塊化設計，並具有良好的電子對抗能力。
雖然給出的資料不是十分的詳細，還需證實，但可以看出，梟龍在裝備了此雷達后，其綜合性能能達到早期F-16Block50/52的水平！
除了雷達，筆者最感興趣的就是梟龍04採用的高度綜合的「集中分散式」的航電構架
我們知道，航空電子系統結構發展至今，經歷了分立式、聯合式、綜合式和高度綜合式4個階段：
第一代航空電子系統為分立式結構，雷達、通信、導航等設備各自均有專用且相互獨立的天線、射頻前端、處理器和顯示器等，採用點對點連接。
第二代航空電子系統為聯合式結構，使用幾個數據處理器完成低帶寬的數據傳輸交換功能,如導航武器投放、外掛管理、顯示、控制等，各單元之間通過數字匯流排交聯，資源共享只在信息鏈後端的控制和顯示環節。其簡化了設備間的連接關係，減輕了系統的體積和重量，解決了任務處理顯示控制的綜合問題，對航空電子系統綜合化起到了很大的促進作用，使飛機的功能和性能前進了一大步，並為F-15、F-16、F /A-18等普遍應用。
第三代為綜合化航空電子結構，以基於「寶石柱」計劃的F-22為典型代表。這種結構的綜合化程度進一步提高，其主要技術特徵是用系統共享的綜合核心處理器（ICP）來完成幾乎全部的信號與數據處理，把系統綜合層從顯示控制推到數據信息處理。該結構的特點在於綜合核心處理器綜合了火控計算、導航計算和管理、座艙顯示圖形發生、外掛管理、系統任務的調度、系統完好情況的監視等各種計算、調度和管理任務，綜合核心處理器調用各個模塊在不同階段執行不同功能。
　　第四代為高度綜合化航空電子結構，以基於「寶石平台」的聯合攻擊戰鬥機（JSF）為代表，是為適應未來戰鬥機戰技指標而研製的高度綜合化航空電子體系結構。在射頻和光電兩大領域中廣泛採用了模塊化、外場可更換設計思想，實現了飛機蒙皮感測器綜合。射頻功能的綜合，得以付諸實施。許多雷達、通信、電子戰功能從硬體的配置中消失，這些功能的獲取完全通過軟體實現。
根據《國際航空》2004-11期的介紹我們知道
「梟龍」飛機的航空電子系統在目前第三代聯合式航空電子系統的基礎步，實現了更高水平的綜合。其航電系統主要通過兩條互為余度的MIL-STD-1553B匯流排對各子系統和設備進行連接，其中兩台互為備份武器任務管理計算機（WMMC）作為「梟龍」航電系統控制和管理的核心，採用PPC處理器，通過運行系統作戰飛行軟體包（OFP）程序，完成整個航電系統的任務管理與操縱控制，以及火控解算、外掛管理、信息綜合、顯示控制、語音告警、數據傳輸等任務。通過了解我們知道，「梟龍」雖依然基於MIL-STD-1553B數據匯流排網路，在數據處理與傳輸速度，數據融合程度上與F-22有較大差距外，其綜合化的設計思想則已遠遠超過了第2代聯合結構系統的概念，與第三代綜合化航空電子結構理念極為接近，因此認為其設計水平達到歐洲「兩風」的標準毫不誇張！
而美國的模塊化任務處理系統（MMC）則是到01年8月才開始實驗，之前大多數F-16Block50/52採用的還是HUD顯示控制計算機/火控處理計算機/中心界面單元儲存管理計算機的3套獨立的系統，為典型的2代架構，與「梟龍」的（WMMC）有很大差別，而即使美國最新的F-16Block60批次，其任務計算機與顯控計算機還是分開的，信息融合程度依然有限！
先進的綜合航電系統的採用，將極大減輕飛行員在未來戰爭中的負擔，提高其對關鍵問題的判斷力和判斷速度，增強戰鬥機的作戰效能！
隨著先進中距空空導彈和紅外成象格鬥導彈的日益普及，因此有必要強調下梟龍」04的電子戰系統，據資料顯示，其由雷達告警接收機（RWR）和導彈逼近告警（MAW）組成，配合箔條紅外投放裝置（CFD）以及電子戰吊艙組成。具體性能都很先進。
但筆者認為最有賣點的應該是「梟龍」04垂尾上的內置應答式主動干擾機，採用了先進的定向干擾技術，利用偵測系統的精確定位，將干擾輻射功率集中對準威脅源，這套系統可干擾AIM-120一類先進空空導彈的雷達導引頭，同時，也能對抗戰鬥機的雷達鎖定和瞄準。據說，成都飛機設計所設計的這套電子戰系統主要還是著眼於未來空戰環境，特別是目標用戶巴基斯坦空軍所要面對的印度裝備的大量R-77導彈，並且這個能力在目前印度的飛機上是基本不具備的，巴基斯坦獲得的F-16也不具備。筆者認為這套系統可能直接來自於J10。
五、隱身/低可探測性
毫無疑問，這一點上梟龍04肯定佔優，除了DSI對隱身性能提高有重要幫助外，整機的外型較F-16更為小巧也是一個原因，雖然梟龍04不可能像F-35那樣實現全隱身，但在RAM塗料的幫助下，憑藉其外型優勢，梟龍04完全可以大幅度降低對手雷達的探測距離，抵消對手在雷達性能上的優勢。而在雷達性能相差不大的情況下，梟龍04則完全可做到先敵發現，先敵開火，實現低可探測性的梟龍將在BVR（超視距空戰）中獲得巨大優勢！

六、武器系統

由於「梟龍」04採用的是MIL－STD－1760匯流排，因此，在使用國產的SD-10和PL-9C的情況下，也完全可以使用各種其他武器，其中有意思的是巴基斯坦在南非R-Darter基礎上研發的射程120公里的H-4，採用主動雷達制導，據說性能也不錯，考慮到巴基斯坦與南非的關係，而南非丹尼爾公司在研製各種精確打擊武器上的實力，而梟龍也可配置國產的前視紅外以及紅外搜索與跟蹤（IRST）系統，因此，只有出口后的梟龍應該不存在缺乏精確對地攻擊武器的問題！
至於飛控，座艙等水平，網上資料圖片也很多，筆者就不在贅述了！
在極短的時間裡，成飛為了適應市場環境的改變，迅速拿出??意義在於其達到F-16 Block50水平時，價格卻不到F-16 Block50的一半吧，這對於國際市場甚至是國內市場，肯定會產生極大的衝擊！
風孤獨
參考資料
《中國航空信息網》
《綜合化航空電子系統發展歷程及重要支撐技術》
《飛機操作系統設計與分析》
《從試飛錄象看LCA》
《航空世界》
美國F-16.net網站等其他資料

說半天, 發動機得買俄羅斯的, 沒有發動機, 飛機哪怕採用F22的技術, 也上不了天.