2009年3月19日星期四

不畏浮云遮望眼-殊途同归的中国新型多用途战斗机与狮

  舰载武器2006.09   LIZIYU

  中国新型多用途战斗机从研制开始就一直笼罩着一层神秘的面纱,可以说是国产航空装备中最为神秘而又最易引起争论的型号。中国航空工业建i55周年庆典表彰结束之后,在公开发行的多家军事刊物上陆续出现了国产新型多用途战斗机的照片和介绍文章。

  根据公开发表的照片,新型多用途战斗机采用了腹部进气和近距耦合的鸭式气动布局设计,整体布局设计与欧洲的"台风"、法国的"阵风"、瑞典的JAS-59和以色列的"狮"(LAVl)式战斗机属于同类。JAS-39和"阵风"战斗机采用了机身两侧进气("阵风"为两侧肋下进气),"台风"采用的是远距耦合鸭式气动布局,而中国新型多用途战斗机在整体结构和气动布局上与以色列的"狮"式战斗机最为接近。

◆中以之间的军事技术合作

  中国在与美国建立正常外交联系之前一直在政治上支持中东的阿拉伯国家,这就使以色列政府与中国台湾地方政府在相当长的一段时间里保持着比较密切的军事联系(台湾的导弹艇、反舰导弹就是引进以色列的设计或者干脆就是直接从以色列购买的成品)。虽然中国和以色列之间的早期交往一直受到政治环境因素的影响,但中国作为一个有影响力的大国是不可能被以色列所漠视的,而以色列的军事技术和民用技术也是当时中国所欠缺的。在中美关系于20世纪70年代中期实现正常化之后,中国与以色列之间也迅速建立起了比较密切的联系。通过与以色列改善关系,中国继续保持着与阿拉伯国家之间的良好关系,几乎在一瞬间将台湾在中东的政治影响削弱到了可以忽略不计的程度。

  中以之间在军事技术上的合作非常广泛。20世纪80年代,中国开始引进以色列的"怪蛇"Ⅲ空空导弹、无人机、电子设备、坦克火控系统和105毫米坦克炮等军事技术,而且这一时期从以色列引进的技术大部分在国内完成了技术吸收和国产化,其中仿制"怪蛇"Ⅲ的PL-8型空空导弹和105毫米坦克炮已经在中国人民解放军作战部队中广泛装备。中以之间的军事技术合作在引进之外还存在互补,并且在后期还开始了比较广泛的技术合作和联合研制。中以之间的最大军事技术合作项目就是大型空中预警机项目。虽然该项目最终因美国政府的阻挠而半途而废,但也可以看出中以在军事技术合作上曾经达到的程度。正因为中以之间保持着较长时间的军事技术交流和合作关系,国外媒体和军事分析机构一直将中国新型战斗机的发展与以色列的技术输出相联系,但这些机构在强调中以之间军事技术交流的同时,恰恰忽略了具备独立军事战略思想和军工发展能力的中国对先进战斗机的设计和应用的特殊要求。

◆装备使用思想差别所产生的不同设计标准

  尽管中以之间曾经存在过比较密切的军事贸易和技术交流,但简单地将中国新型多用途战斗机判断为"狮"式战斗机的仿制型号,无论是从技术上还是从使用特点上来看都是错误的。中国和以色列所面对的国家安全形势和军事战略完全不同,不同的战略思想和战术使用要求使两国的国防装备在发展方向上自然也存在有非常大的区别。任何一个具有独立国防政策和军事技术发展实力的国家,在军备发展上都要尽可能地符合本国军队的战术使用要求。中国新型多用途战斗机是在中国空中作战力量的整体装备体系下发展的,对技术指标和性能特点的要求都与以色列发展"狮"式战斗机时存在很大不同。不同的设计要求和使用环境所产生的必然是不同的装备,因此中国新型多用途战斗机想要直接利用"狮"式战斗机的技术来满足中国军队的技战术指标要求是完全不可能的。

  以色列飞机工业公司(IAI)所研制的"狮"式战斗机是一种以对地攻击为主要任务的攻击机,其格斗空战能力与F-16A战斗机相当。以色列空军在发展"狮"式战斗机的时候所提出的技战术要求是,用较经济的方法具有较强对地攻击能力。按照原先计划,"狮"式战斗机服役后将取代当时以空军装备的A-4"天鹰"攻击机和"幼狮"(KFIR)战斗机。由于以空军本身拥有数量不少的F-4"鬼怪"Ⅱ战斗机,并且在设计"狮"式战斗机时已开始从美国引进高性能的F-15重型制空战斗机,而这两型战斗机的综合作战性能远强于周边阿拉伯国家空军的战斗机,再加上以空军是一支完全攻击性的作战力量,因此以色列在设计"狮"式战斗机时没有过多考虑防空作战,只强调亚、跨音速范围内的近距格斗能力,不要求具备国土防空和中距拦截能力。在实际争夺制空权的作战中,"狮"式战斗机将会与F-16A战斗机一起,与制空作战性能更加完善的F-15重型战斗机配合使用。

  中国空军和海军航空兵对战斗机的需求一直是以传统的防空拦截和空中优势为基础,多用途战斗机的设计出发点仍然是一种能够完成国土防空和争夺制空权任务的战斗机,所以中国新型多用途战斗机是一种在对空作战性能上类似"幻影"2000和"台风"战斗机的机型。

◆气动设计上的类似与不同

  中国新型多用途战斗机和以色列的"狮"式战斗机虽然在设计要求上存在明显差别,但是作为同样能够完成对空和对地作战任务的现代化战斗机,它们在设计上也有很多相似之处。两型战斗机除了在整体气动布局设计上基本相同之外,在翼面的布置和机翼、鸭翼的翼型设计上也非常相似-都采用带有固定弯度的翼型剖面设计,机翼前缘可动部分的设计也基本相同。可以说,这两型战斗机采用了基本相同的设计手段来满足各自不同的性能要求。

  "狮"式战斗机大面积的机翼所带来的低翼载荷确实有效提高了其空战机动性能,但在进行低空高速突防时,战机较低的翼载荷却对飞行性能存在着一定的不利因素,翼载荷越低,飞机对气流的扰动就越敏感,而低空高速飞行时遭遇的不稳定气流会对飞机的飞行姿态和稳定性造成很大的影响。"狮"式战斗机应对这个问题所采用的方法非常简单,那就是通过在飞机上挂载大量外挂载荷来提高翼载荷,依靠外挂载荷的重量对抗低空乱流干扰的能力。在完成攻击任务之后,轻载的"狮"式战斗机则迅速转变为低翼载荷的空中优势战斗机,能与任何一种先进战斗机在近距格斗中放手一搏。中国新型多用途战斗机的机翼面积比"狮"还要大,在低空突防作战时存在与"狮"式战斗机类似的问题,而解决这个问题所采用的方法也和"狮"式战斗机基本相同。不过,根据气动外形设计上所体现出的技术细节来分析,多用途战斗机对执行对地攻击任务的重视程度要低于"狮"式战斗机,这也在一定程度上表现出多用途战斗机以对空作战为重点的设计思想。

  中国新型多用途战斗机是一种具备全面对空作战能力的现代化战斗机,为了使其满足亚、跨、超音速对空作战的性能要求,中国的飞机设计师对飞机的整体设计进行了大范围的优化和平衡,更大面积的机翼和可调节的进气道都是为了满足高速飞行性能的要求。为了满足空中优势和防空作战的要求,多用途战斗机在结构重量、系统复杂程度和生产成本上付出了一定的代价,但是这些代价从最后所得到的收获来看却是非常值得的--能够满足更大飞行高度和速度要求的多用途战斗机,在整体对空作战能力上比"狮"和F-16战斗机都更为全面和完善。

◆雷达和电子技术

  中国新型多用途战斗机和以色列"狮"式战斗机的机载航电设备都采用了由总线联接的一套由雷达、电子战、导航、通讯等系统组成的综合航电系统。"狮"式战斗机所采用的先进多功能机载雷达和电子设备以及中国新型多用途战斗机所采用的雷达和综合航空电子设备都应用了以色列和中国在飞机完成时可以拿出的最好产品。中国多用途战斗机完成的时间较晚,所以机载雷达和航电设备要比"狮"式战斗机更加完善,综合性能也远优于"狮"式战斗机。在确定了中国新型多用途战斗机航电设备整体先进性的同时,也不能忽视"狮"式战斗机的电子战系统代表的只是以色列上世纪80年代中期的技术标准,无论是在技术上还是在性能上都有很大的发展潜力和提高空间。从中国和以色列机载雷达的技术和应用水平来看,目前中国与以色列仍然存在一定差距。

  中国新型多用途战斗机和"狮"式战斗机都采用了先进的数字式电传操纵以及综合化座舱显示系统,多余度的数字式电传操纵系统为飞机带来了前所未有的高机动性能,而座舱显示系统则成为辅助飞行员观察和作战的重要系统。"狮"式战斗机采用了非常先进的一平(平视显示器)三下(多功能显示器)座舱布局。在与先进的头盔显示系统结合之后,"狮"式战斗机座舱显示系统的整体技术水平即使到现在也还具有相当的先进性。中国新型多用途战斗机的座舱显示系统同样由平显、多功能显示器和头盔显示器组成,这种以综合航电和综合显示为核心构成的系统在目前国内战斗机整体技术标准中处于较先进的水平。中国战斗机综合显示系统近年来虽然有了更新的技术进步,但无论是从控制软件、硬件还是系统综合化程度等方面来看,多用途战斗机在国内现役飞机型号中仍然占据着一定的整体优势地位。

◆对两种飞机的综合评价

  "狮"式战斗机在对空作战中是作为高灵敏性的格斗战斗机来使用的,其设计思想和美国F-16A战斗机基本型的作战使用要求大体相同。以色列为配合"狮"式战斗机所发展的武器系统也是以格斗空空导弹为核心的,雷达和火控系统以满足混战格斗中迅速瞄准目标为基础,基本上没有考虑到配合中距雷达制导导弹进行视距外作战的要求。"狮"式战斗机实际上并不具备超视距空战能力,这除了因为在飞机使用定位上没有提出相应的需求之外,也和当时多功能火控雷达系统在尺寸、重量上所存在的限制有关。

  "狮"式战斗机的设计体现的是上世纪80年代初的战术思想,主要以F-16A战斗机为参考标准,作为格斗战斗机无疑非常先进而高效。但由于缺乏中距拦射能力,而且超音速飞行性能略差,"狮"式战斗机却不适合作为主力制空战斗机来使用-脱胎于F-16A战斗机初期技术标准的战斗机设计思想,在雷达制导导弹技术迅速发展的上世纪80年代后期就已经被基本淘汰,缺乏全天候视距外拦射能力的战斗机在现代化战场上是没有生命力的。"狮"式战斗机虽然可以通过改进雷达系统和加装高性能导弹来获得超视距拦射作战能力,但是飞机本身的飞行性能特点决定了这些技术改进所存在的局限性,例如F-16C战斗机在改装了AN/APG-68火控雷达和AIM-120先进空空导弹之后,美国空军用来执行空中优势作战任务的却仍然是F-15战斗机,而F-16C战斗机只是用来执行对地攻击任务和作为F-15战斗机的补充力量来使用。

  中国空军在设计新型多用途战斗机时所处的整体环境与以色列完全不同,极其缺乏高性能战斗机来执行国土防空和争夺战区制空权任务的中国空军和海军航空兵,对于战斗机的性能要求比以色列对"狮"所提出的要求更高也更加广泛。中国空军和海军航空兵的战斗机在长期的国土防空作战中一直处于装备劣势,战斗机部队历史上所出现的以弱胜强的战例,不过是在装备性能与对手存在差距时的无奈之举,每次这样的胜利都是建立在指战员的勇气和不惜牺牲的基础之上的。随着现代化航空电子技术和精确制导武器的发展,使得上世纪80年代的空中战场上已经实现了用先进技术压制单纯的飞行技术和勇气。贝卡谷地上空的叙利亚空军和海湾战争中伊拉克空军所遭受的屠杀式打击,更是用事实证明了军事技术上所存在的差距会对战争的结果带来根本性的影响。中国新型多用途战斗机所瞄准的对手是国外当时已经批量装备的第三代战斗机,而要与具备高机动、全天候、超视距、多用途性能和完善航空电子设备的第三代战斗机进行正面对抗,就必须拥有足以抗衡的技术实力。新型多用途战斗机除了需要具备与国外先进战斗机相当的航电设备以及拥有高机动、全天候、多用途的作战性能之外,超视距拦射能力更是必须具备的性能指标。在上世纪80年代末期为满足中国空军和海军航空兵战术需要而设计的新型战斗机,缺乏必要的国土防空和全天候迎头拦射能力是完全不可想象的,尤其是在中国空军批量引进苏-27战斗机之前更是如此。

  从整体性能上来看,"狮"式战斗机是比中国新型多用途战斗机更好的战术对地攻击机,甚至在一定程度上比F-16C战斗机还更加适合执行近距空中支援和战场遮断这样的战术攻击任务。中国新型多用途战斗机在对空作战的综合性能上超过"狮"式战斗机,在执行对地攻击任务时也具有较完善的作战能力,虽然比"狮"式战斗机更大,更重,系统也相对更加复杂,但其整体作战性能能够对抗国外第三代战斗机,足以跨入世界先进作战飞机的行列。

◆对中国新型多用途战斗机的性能估测

  通过对中国新型多用途战斗机与以色列"狮"式战斗机进行的基本对比,再按照国外类似的第三代战斗机的基本技术和战术水平为参考依据,可以对中国新型多用途战斗机的性能进行简单的估算和分析,从中可以看出中国航空工业在20年的积累之后所获得的巨大成就。

  先进的传感器是现代化战斗机的战斗力核心,只有具备了先进的机载传感器,战斗机才能够在现代空中战场上有效地作战和保存自己。新型多用途战斗机的传感器是以先进的脉冲多普勒雷达为核心组成的,根据国外同类战斗机机载雷达的技术标准进行估算,新型多用途战斗机的机载火控雷达应该是一台全波形、数字化的多功能火控雷达,具备较好的抗干扰与多目标攻击能力。根据多用途战斗机的机头空间、外挂载荷的条件以及用美国F-16C战斗机使用的AN/APG-68机载火控雷达作为参考依据,多用途战斗机机载雷达对典型战斗机目标的探测距离应该在100千米左右,跟踪距离大约可以达到70~75千米,雷达可以同时跟踪探测10~12个空中目标,并且可用主动雷达制导的先进空空导弹同时攻击其中的4个目标。

  根据机体规格和战术使用环境来估计,多用途战斗机在对空作战中可以同时携带6枚空空导弹,其中用于中距攻击的雷达制导空空导弹在正常条件下只有4枚。多用途战斗机的雷达系统具备同时打击4个目标的能力,已经完全可以满足对空作战的要求。在机载导弹挂载数量有限的前提下,战斗机雷达系统具备同时攻击更多目标的功能不但没有实际意义,反而会在不必要的情况下增加机载雷达的复杂性和成本。现代战斗机之间所进行的空战已经不再是大机群的混战,能够在一架战斗机的雷达探测范围内同时出现4个可攻击目标的几率非常之小,没有哪个设计师会为了一个实用价值不大的要求而让系统更加复杂和昂贵。国外发展的先进战斗机的多目标攻击能力同样也是以机载武器数量为标准的。目前高性能机载雷达的技术水平完全可以满足同时打击12个目标的数据解算工作,但让只能携带6枚导弹的战斗机具备同时打击8个目标的能力,无论是从技术上还是战术上都是毫无意义的浪费。

  由于国内的复合材料应用技术与国际先进水平之间存在较大差距,致使多用途战斗机结构材料构成中复合材料的比例远低于"狮"式战斗机的标准,这个缺陷增加了多用途战斗机的机体结构重量,对飞机的性能也造成了一定的影响。随着国内航空材料技术的进步和应用的发展,复合材料今后将大幅应用在多用途战斗机的改进设计中。通过增加复合材料的用量和采用更加先进的结构设计,多用途战斗机的综合飞行性能一定会进一步提高。

  目前,世界上战斗机技术的发展已经相当成熟,不同国家具有相同使用要求的战斗机在设计上也越来越接近。欧洲在同一时期发展的三种不同的战斗机采用了基本相同的整体布局就是战斗机设计上逐渐接近趋势的一个直观表现。以色列"狮"式战斗机比中国新型多用途战斗机早完成12年,其设计思想和性能指标都要受当时飞机设计思想的局限,而且以色列航空工业在飞机的整体设计技术上也存在一定的缺陷。但是应该看到,"狮"式战斗机并不代表以色列航空工业所能够达到的最高水平,所以不能简单地按照多用途战斗机和"狮"式战斗机的性能差距而进行简单的量化对比。

  前面讲过,"狮"式战斗机是作为重视对地攻击性能的战斗机来研制的,整体设计指标要求与多用途战斗机存在明显的差别。如果以色列在不受外部条件干扰的情况下,在上世纪80年代末以空中优势为目标设计一种高性能战斗机,那么这种战斗机也许会非常类似于法国的"阵风"和中国的新型多用途战斗机。不同的机型采用类似的设计并不意味着存在有直接的技术联系,真正重要的是这种飞机所要符合的是哪种作战系统的要求。只有符合整个军事作战系统使用要求的装备才可被称为是好装备,否则不过是事倍功半的技术堆砌而已。

◆多用途战斗机作战范围分析

  载油系数的大小直接关系到现代战斗机的航程和作战半径,一般情况下战斗机的载油系数越大则作战半径就越大。但在机体内部空间一定的情况下,燃料和机载设备在需要的空间上就会存在一定的矛盾。根据目前已知的多用途战斗机的照片资料来看,作为一种强调制空和防空拦截能力的空中优势战斗机,多用途战斗机的机体内部载油系数并不算大,这就使多用途战斗机必须依靠外挂燃料箱里的附加燃料来满足对飞机作战半径的要求。通过对多用途战斗机照片的分析可以发现,其外挂燃料系统由三个副油箱组成,按照国外同类型战斗机通常的标准进行计算可以确定,多用途战斗机使用机内燃料和外挂油箱的转场航程大约可以达到3500千米左右,采用高-高-高飞行剖面的对空作战半径应该可以达到1000千米的标准。

  多用途战斗机目前所采用的外挂可弃式常规副油箱需要占用飞机的有效外挂点,目前国外已经开始在F-16、"台风"、"阵风"这些战斗机上采用不需要占用外挂点的机身附加保形油箱。不过,保形油箱虽是平衡战斗机作战半径和有效载荷的有效手段,但也使战斗机的阻力和重量增加,空战机动性能将会受到一定的影响。作为以空中优势为主要作战任务的多用途战斗机来说,采用与F-16战斗机类似的保形油箱在对空作战时的作用并不明显。而对面临艰巨的对空作战压力、同时又拥有苏-30MKK和"飞豹"这类远程攻击机的中国空军来说,为多用途战斗机增加保形油箱以提高对地攻击任务航程的要求并不急迫。

  多用途战斗机的作战半径与国外第三代同类型战斗机基本相当。作为一种与远程重型战斗机配合作战的机型,多用途战斗机并不需要承担过于繁重的远程打击任务,通过外挂副油箱或空中加油的方式,多用途战斗机已经可以基本上满足绝大多数作战任务的要求。在所装备的空中优势战斗机规模达到一定程度之前,中国空军和海军航空兵在技术和战术上都不需要赋予多用途战斗机更多的纵深对地攻击任务,更不可能为了提高多用途战斗机的对地攻击能力而承担降低对空作战性能的风险。

  中国现在面对的最大军事威胁是在沿海方向可能爆发的战争,由日本、台湾和菲律宾构成的第一岛链横挡在中国面向太平洋的方向,部署在这条岛链上的海、空军基地也是封锁中国海军和空军向外发展的前沿阵地。中国空军和海军航空兵的战斗机部队目前最主要的任务就是压制住岛链上的敌对空中力量,配合我海军和陆军部队完成统一国土和维护国家海上权益的任务。按照中国空军目前对作战飞机部队的指挥和情报支持条件来看,在未来相当长时间里还难以保证对岛链以东太平洋上空作战的飞机提供有效的信息支持。因此,在中国空军有能力在太平洋上建立起有效的指挥和情报支持系统之前,将空中作战力量的作战范围延伸到岛链以东的太平洋上是困难而又危险的。

◆多用途战斗机和"狮"式战斗机对中,以两国的意义

  以色列能够将"狮"式战斗机发展到一个比较完善的程度可以说是创造了一个奇迹,表现出了犹太人的聪明才智和创新精神。"狮"式战斗机虽然在发展过程中因为技术定位问题而使设计存在有很强的对外依赖性并最终导致项目发展失败,但是以色列通过"狮"式战斗机的发展得到了很多收获。以色列在"狮"式战斗机的发展项目中将大部分机体结构设计和机载系统包给国外企业,从而使本国有能力将科研力量集中到航空电子设备等核心系统的研制之中。根据"狮"式战斗机项目所发展的航电系统、机载武器系统、电子对抗系统和先进制造技术,都在以色列军事工业后来的产品发展中得到了很好应用。以色列现在虽然已失去了独立研制先进战斗机的基础实力,但在战术飞机分系统的技术水平上已经接近或者达到了美、欧的先进水平,而"狮"式战斗机项目发展中取得的技术和经验在这些技术的发展中处于非常重要的地位。

  中国多用途战斗机的发展经过近20年的时间终于完成。通过对引进技术的吸收与本身航空技术发展的综合,国内的航空设计和生产单位已经学习并掌握了先进气动布局设计、数字式电传操纵系统、综合航空电子系统、计算机辅助设计和制造等方面的技术,走完了现代化战斗机发展的整个过程。与此同时,通过型号研制,国内培养出了一批熟悉和掌握先进作战飞机、机载系统设计原理和思想的设计人员,这个成就对国内航空技术的发展比单纯引进技术或完成某个型号更加重要。国内航空技术由多用途战斗机发展开始时与国外先进水平落后近两代发展到现在的只有一代差距,引进技术的吸收和独立自主技术发展的作用都是十分重要的。多用途战斗机的研制成功与引进的某型先进重型战斗机的国产化,使国内战斗机技术突破了最困难的瓶颈。多用途战斗机在研制过程中所获得和掌握的先进技术目前已用来对多种机型进行技术发展和改进,已经成为国内战斗机技术进一步发展的基础。

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描述:歼-10正面图
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描述:歼-10战斗机武器展示
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