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全國產四代機成為可能:揭秘殲10真相

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藍藍的天 發表於 2010-4-9 13:01 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式



殲-10戰機01號原型機


中國戰鬥機技術產品的發展在經歷了幾十年模仿和改進后,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採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發展歷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,採用單發大推力910發動機和鴨式布局,前緣後掠角60度的三角翼面積為50平方米,前緣后掠55度的固定前翼面積為2.6平方米,帶有3度安裝角的前翼安裝在兩側二元多波系進氣道側上方,前翼與主翼採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的基本特徵。

    殲-9計劃採用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裡還無法完成,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后,為了集中力量就在1980年停止了殲-9的研製工作。殲-9研製項目停止一方面是因為611所要集中力量仿製殲-7III,另外也是因為殲-9的技術水平只相當於二代機標準,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)就落後的局面,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」系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下馬後一方面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所新機方案採用了與殲-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進行全面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。



J-9的氣動布局類似於MIG-23和「幻影」III的混合體

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后,從70年代中期開始恢復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。

    殲-9研製時選擇鴨式布局主要目的是提高飛機的升力特性和飛行性能,但為了避免鴨式布局在配平阻力和俯仰力矩非線形上存在的問題,同時也因為機械-增穩飛行控制系統的控制能力限制,殲-9採用了帶固定安裝角的小面積前翼和大后掠三角翼布局,作為固定氣動面的前翼作用是利用渦升力的效果,與「幼獅」C2、「幻影」4000的前翼一樣都不屬於控制面。殲-9的成功之處在於採用前翼完善了無尾布局的氣動效果,前翼加常規副翼的俯仰控制方式改變了飛機的氣動布局,能夠在發動機長度、重量較大的情況下明顯降低機身的長度和重量,如殲-9的18米長機體相比常規布局的殲-8I機體21.6米要短很多,這樣的特點非常適合中國航空動力和結構材料技術水平略低的現實情況,也符合80年代歐洲新型戰鬥機方案普遍選擇的氣動布局。

   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系統的基礎經驗,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。



J-11和J-13的氣動布局總給人些似曾相似的印象


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。中國航空系統從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系統取代了殲-9上的機械飛控裝置,這個進步可以保證飛行控制得到計算機的輔助,依靠計算機的作用改善飛機的控制精度和穩定性。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后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採用了腹下進氣道,雖然相比常規兩側進氣的技術難度和結構要求更高,但採用同樣進氣唇口截面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遺留下來的痕迹,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徵中,新殲採用了機身腹下進氣道和雙后掠大型垂尾,翼面設計上應用了大尺寸前翼和中段帶鋸齒的大后掠三角翼布局,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面結構,可看出與現在的殲-10翼面整體設計上所存在的直接聯繫。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面設計和結構特點,採用類似F-16的腹下進氣道提高了結構效率和飛行員視野,機身外掛布局和翼面氣動設計則參考了「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。

    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面的基礎非常薄弱,當時的611所在能力上還只處於測繪仿製米格-21MF的程度,想要獨立完成在技術上存在這麼大跨度的新殲項目,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所技術人員面前的最大的困難。

    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迹,但在內容中仍然可以看到關於合作和交流方面的內容。新殲的技術合作與當時國內其他型號的技術途徑類似,只是全新設計的新殲項目在自主投入方面有從頭開始的良好基礎。新殲方案在1984年最終確定后給予了殲-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系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佔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制。



J-11和J-13的氣動布局總給人些似曾相似的印象


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,公開后確實也可以從殲-10身上看到LAVI的很多特徵,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擁有自己的氣動特徵、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歷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只是測繪仿製米格-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面。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面的布置特點,后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,進氣道也經歷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託殲-10的基礎方案進行,其發揮的作用只是在我們走到門口后提供順暢進入的路標。

    航電系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系統完成系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錶顯示布局,可以發現殲-10座艙儀錶布局、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採用類似的儀錶布局,國外除LAVI外也沒有任何機型採用類似的儀錶布局,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的航電系統

    飛行控制系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系統直接用到殲-10上根本不可能。但是,以殲-10氣動的特殊性判斷電傳全面自研同樣不客觀,因為電傳操縱系統本身就是適應性很強的飛行控制系統,同樣的控制系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的翼面變化堪稱顛覆,但F-16XL和F-16A的電傳飛行控制系統仍然有技術上的延續性,再如中國自行研製的殲-8IIACT主動控制驗證機,電傳系統就可以適應ACT靜安定、中立安定和靜不安定的不同構型(含常規翼面和三翼面),這些依據證明電傳操縱系統具備比較大的適應性和包容性。殲-10的飛行控制系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這樣複雜電傳系統,在世界航空發展歷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面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,迴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。



殲-10和LAVI的相似與差異

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系統協調體系,在新一代先進戰鬥機的設計方面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面與殲-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改進后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的技術提高只是在蘇聯體系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。

中國航空工業從1980年到2000年期間所取得的技術發展成果,從裝備條件上保持了中國戰鬥機裝備的整體更新,同時也通過對自行研製和引進技術的吸收和再利用,在戰鬥機綜合技術上取得了跨越性發展的整體成績。隨著先進航空動力系統在新機型上的成功應用和實用,中國已經能夠完成真正具備全面國產化標準的第三代先進戰鬥機,更加先進的第四代戰鬥機可能成為真正意義上全國產的戰鬥機。中國航空技術發展已經完成從學生到夥伴的轉化過程,中國戰鬥機在整體裝備技術水平和性能指標上已經處於世界前列,而殲-10項目在這個發展和調整過程中發揮了難以估量的重要作用。


中國空軍殲-10戰鬥機機群[資料圖片]



中國空軍殲10戰機編隊



中國空軍殲10戰鬥機
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