2009年3月18日星期三

龙传-中国新型第三代战斗机猛龙

  现代兵器2006.10
  张鸿滨 杜东冬

  本文仅代表作者个人观点,文中涉及的图片、数据以及型号均来自国内外公开资料。本刊刊登此文,不代表对文中内容证实或否定,仅供读者参考。

  十年浩劫后的中国航空工业已经远远落后于发达国家。没有苏联的援助,再加上"文化大革命"的破坏,让本来就根基浅薄的中国航空工业变得愈加嬴弱。歼-8自1969年首飞,费尽周折,十年之后才完成定型。同期开始研制的歼-9经过多次方案变动,终因设计指标过高,在国民经济调整时期下马。歼-11、歼-13等也没能避免同样的结局。即使是早先投入仿制和生产的歼-6、歼-7,也因为文革时期的混乱局面,性能和可靠性都不能令人满意。与此同时,苏联屯重兵于中苏边境,显出蠢蠢欲动之势。苏军拥有大量诸如米格-21、米格-23的前线战斗机,性能更好的第三代战机(苏联称为第四代)的开发已接近尾声,再加上"眼罩"、"逆火"这些突防能力出众的战略轰炸机,如果当时战争爆发,以当时只有少量歼-7A领衔、仍以歼-5、歼-6充当主力的中国空军,恐怕难以抵挡苏军凌厉的攻势。
  鉴于这种落后局面,20世纪80年代初,中国航空工业重新制定了"更新一代,研制一代,预研一代"的发展方针,即用较先进的歼-7、歼-8替代部分老式战机;研制歼-7、歼-8的后继改进型;以米格-29、苏-27为主要作战目标,预研能够满足2000年前后作战需要的先进战斗机。其中,第三个目标就演化成了后来的"猛龙"战斗机。这样一架新型战斗机需要先进空气动力设计、火控及航电设备、大推力涡扇发动机和空空导弹等多方面的有机结合,才有达到设计要求的可能。让我们把目光重新聚焦到那段时光,探寻中国的航空工业是否具备相应的技术基础。
  先进气动布局研究或许是中国航空科研部门开展比较成功的一个领域。中国自行开发的第一种喷气式飞机-歼教1就跳出了"米格思路",采用了当时十分先进的两侧进气布局。70年代初研制的歼-13在几乎完全独立的情况下,竟然与美国F-16殊途同归,都采用了"大边条翼+机腹进气"气动布局(歼-13有两种设计方案,另一种是"大边条翼+两侧进气"布局)。当今盛行的鸭式布局更是受到航空科研部门的青睐。鸭式布局,中国称为"抬式布局",前者取其外形,后者源自其工作原理。早在1969年,这种气动布局就被提出,到1975年国家正式立项支持此项研究,其间科研人员运用遥控模型进行广泛试验,取得了大量的实验数据和研究成果。中国航空界对这种非常规气动布局的特性从此有了理性的认识,为后来在实际型号中的运用奠定了坚实基础。最初成飞的歼-9方案就准备采用鸭式布局,可惜连原型机都没有造出来就下马了。于是,中国第一种投入实用的鸭式布局战机头衔就传给了一个新的希望-"猛龙"。
  电子技术方面,1965年开始研制的中国第一台自行设计的机载雷达SL-4(204雷达),用了整整17年时间才成功。它采用单脉冲体制,不具备下视功能,也没有采用频率捷变和脉冲压缩技术,平面搜索距离仅28公里,技术水平相当有限。此时,美国战机早巳装备了AN/APG-63/65/66等先进脉冲多普勒雷达,最大搜索距离都超过了70公里,具有完善的空空、空地作战功能。80年代初,生产工厂在204雷达的基础上发展了208雷达和232雷达,通过加大天线口径并应用低噪音声场效应放大器,增大了雷达作用距离,技术上采用了旋转调谐磁控管,以增加频率捷变能力,但仍不具备下视能力,甚至连基本的拦射距离都无法满足。另一方面,我国科研单位也开始了机载脉冲多普勒雷达(PD)和机载动目标显示雷达(AMTI)的研制工作。由于经济上得不到支持,后者没有继续下去,前者的研制工作也饱受阻碍,进展相当缓慢。当时,我国的航空电子设备不仅在单机性能方面差强人意,功能方面也比较单一,远未走上综合化、系统化、数字化道路,被先进的发展潮流远远抛开。可以认为,仅凭当时的科研实力,根本无法生产与新型战斗机设计指标相吻合的航电及火控设备。
  在发动机方面,当时中国空军最先进的喷气发动机还是涡喷-7,性能稍胜一筹的涡喷-13直到1987年12月12日才告定型。涡喷-7是为了配合米格-21的国产化工作而研制的,主要依靠中苏交恶前苏联提供的R11-F-300发动机资料仿制而成,1966年12月试制成功。它实现了中国航空发动机从单转子到双转子的跨越,与装备歼-6的涡喷-6相比,性能有很大提高,其改进型-涡喷-7甲还采用了当时十分先进的空心涡轮叶片,是技术上的一大突破。但是,通过横向比较我们发现,涡喷-7大大落后于当时典型的战斗机动力系统,单纯比较数据已经失去意义,因为这根本就是代与代的差别。中国研制涡扇发动机起步并不晚,早在60年代就通过在涡喷-5上加装后风扇,研制出了涡扇-5,其推力较涡喷-5提高超过40%,最终却因为没有装机对象等原因而终止研制。60年代中期开始研制的涡扇-6,后期改进型的各项性能并不亚于同期研制的M53。可就在它通过飞行前试车测试,准备进行飞行测试的时候,却随歼-9项目一起下马,近20年的艰辛努力付诸东流。落后的科研体制不仅扼杀了一个先进的型号,也打击了广大科研人员的满腔热情!如果没有"飞豹"的研制,十多亿元换来的"斯贝"发动机也许就永远被堆在仓库,中国战斗机到现在也装不上涡扇发动机!总的来说,在"猛龙"工程开始之时,中国已经初步具备了高性能涡扇发动机的研发能力。限于体制、资金、制造技术和研制周期等因素,这种能力在短期内还无法培育出具体型号。
  既有设计思想的原因,也受技术水平的限制,当时中国战斗机挂载的空空导弹只能以"霹雳"-2为主。"霹雳"-2是随米格-21同时引进的K-13空空导弹的仿制品,1967年11月定型并投入生产。受技术水平限制,导弹的机动性、抗干扰能力都很差,只能实现尾迫攻击。70年代,有关部门开始着手对其进行改进,其间改进型号众多,比较成功的却只有"霹雳"-2乙一种。由于"文化大革命"的原因,当该导弹通过定型之时,已是1981年10月了。稍后研制的"霹雳"-5同样受到冲击,直到1986年9月才定型,性能已经落后。此时,国外众多先进的第三代格斗空空导弹已经问世,AIM-9L则早巳名扬马岛和贝卡谷地战场。直到1986年引进仿制的"怪蛇"3格斗空空导弹,才终于在这一方面填补了空白。
  由此可见,我们与发达国家在大部分领域内都存在着明显差距。不仅如此,我们的科研队伍、生产能力等等同样与发达国家相距甚远。据说当初"猛龙"战机的研制目标就是:"研制一架满足战技要求的飞机;造就一支高素质、高技术、跨世纪的航空科技队伍;建立一个具有研制先进歼击机能力的航空科研基地。"显然,后两者是前者的保证。而上述语句则显示决策部门希望通过该机的研制来达到后两点目标,足见当时航空工业基础之薄弱。但是在那样的交叉路口,我们必须做出自己的选择:一蹶不振或足重新腾飞。作为一个大国,我们必须拥有强大的航空工业,虽然研制新机困难重重,但一万年也要研制出来!

◆"猛龙"身世

  提起"猛龙"战斗机,恐怕很多人都会联想起以色列的"狮"(Lavi)战斗机,更有西方和港台媒体大肆鼓噪:"猛龙"就是中国版的"狮"。略加分析,好像这种观点还颇站得住脚:"猛龙"的外形酷似"狮",尤其是初期方案模型,简直是"狮"的翻版;以前中国航空工业基础薄弱,很难独立完成"猛龙"战斗机的研发,而且中以之间也确实存在军事合作的可能性及渠道。
  且慢!我们不妨再倒退上十几年,更加积贫积弱的中国航空工业依靠并不完整的资料,硬是"逆仿制"出了歼-7战斗机,并很快根据我军的技战术特点对其进行了相应改进。按照这样的思路,即使"猛龙"继承了"狮"的血统,也应该保留有许多自己的基因。从今天的角度看,"猛龙"无论从设计思想、作战用途,还是细节设计和性能指标上看,都与"狮"存在显著差异,甚至外形上的相似也不那么明显了。或许,只有希伯莱民族那自强不息的精神同样在"猛龙"身上获得体现吧!当然我们无法否认,以中国在80年代初的水平,现在展现在我们眼前的"猛龙"战斗机只能是海市蜃楼,或许能不能成功地仿制"狮"还要打上一个不小的问号。事实上,"猛龙"能够一步一步走到今天,最应该感谢的也许不是以色列,也不是俄罗斯,而恰恰是长期与中国站在对立面上的西方发达国家。正是过去被斥为"纸老虎"的美欧等国对"猛龙",乃至中国航空工业的发展产生了深远的影响。
  20世纪80年代前后,随着前苏联国力军力的迅速膨胀,其称霸野心也日益高涨。为了在远东制衡苏联,西方世界主动与中国修好,许多军事援助计划或者说军事合作计划便在这样的背景下展开了。正是通过这样的机会,中国航空工业接触到了西方先进设计思想、技术标准以及生产制造体系,并深刻体验了其技术的整体性、可发展性和前瞻性;实实在在地感受到了高度集成的综合航电火控、座舱显示、电传操纵等系统的强大功能。尽管中国梦寐以求的许多先进武器系统最终未能得到,但是这次千载难逢的机会使我们统一了认识:只有摆脱"苏联思路"的束缚,接纳西方先进思想和技术,才能赶上战斗机发展潮流。正因为如此,西式标准(包括参考美军标建立的国军标体系)得以贯穿"猛龙"战斗机研制过程始终,许多在役的国产战斗机和苏/俄制战斗机上从未有过的优良特性在"猛龙"战斗机身上显露出来。毫不夸张的说,西方发达国家就是中国研制和生产先进战斗机的"启蒙老师"!
  思想上的启蒙决定了"猛龙"的研发必定会在更高层次上层开,这显然需要更扎实的基础,也同样需要西方世界以及俄罗斯提供更实质性的帮助。有一些通过直接的军事合作途径进行,另一些则来自民用项目的合作,也许还可以算上解体后流向中国的前苏联军事技术人员。考虑到这些"外援"都是时断时续,彼此之间可能还存在不小的冲突,中国航空工业作为一个集大成者,所付出的艰辛和汗水足很难用言语来表达的。难怪许多为这个项目熬白了头发的专家在"猛龙"展翅高飞时不禁老泪纵横,难怪许多在这个项目中经受了考验的新一代技术人员承担起了更新更重的担子…
  写到这里,笔者心中也是颇多感慨:与其说"猛龙"是"狮"之子,不如说它是带有多种血统的混血儿!从根本上说,作为"猛龙之母"的中国航空工业,是"猛龙"的研制主体。没有"她"的博采众长,没有"她"的悉心融合,"猛龙"只会成为LCA那样难产的怪物!通过"猛龙"的研制,中国已经形成富有自身特色的战斗机设计思想,其优越性将在新一代战斗机上得到更显著的体现!任何认为"猛龙"是"狮"仿制型的说法,都是对中国航空工业在最近二十余年取得成绩的忽视和否定!

◆"猛龙"诞生

  "猛龙"项目于上世纪80年代初,最初设计目标是生产一种能够在国土防空作战中战胜苏联第三、四代战斗机、并具有拦截苏联典型战斗轰炸机和轰炸机能力的防御型战斗机。为了达到设计目标,"猛龙"必须同时兼备高空高速飞行性能和中低空格斗性能,同时要拥有完善的电子设备和空战武器。当时是否存在不同方案的竞争,笔者未从获知。可以确定的是,后来"猛龙"的设计和生产任务分别交给了成都飞机研究所和成都飞机制造厂。1986年,国防科工委任命曾担任歼-7C总设计师的宋文骢为"猛龙"总设计师。
  最早公开曝光"猛龙"的,应该是李鹏听取当时的航空工业部部长林宗棠汇报的照片。李鹏正在仔细端详的正是该型战斗机的模型。仔细观察可以发现:该模型进气道的横截面是类似于F-16的半椭圆形,带有可调式进气锥;垂尾较小,与"狮"有很高的相似性,不知道这是否能用巧合来形容。无论如何,"猛龙"早期防御型战机的本质在模型上得到了充分体现。
  进入90年代以后,世界局势发生了重大变化:一直虎视眈眈的苏联霎时分崩离析,中国得以从来自北方巨大的军事威胁中解脱出来;而海峡对岸的台独势力开始上窜下跳,南海岛屿争端,钓鱼岛问题也日渐尖锐,这些都对中国空中力量提出新的挑战。另外,现代作战飞机的一些新特性在80年代后局部战争,尤其是海湾战争中得到了充分体现-精确空中打击取得了空前的效果,超视距空战开始成为空战的主要样式,隐身化、智能化、多功能化…世界各国对战斗机提出了更高要求。以上种种变化,可能就是今天展现在我们面前的"猛龙"与最初方案存在很大差异的原因吧。所有这些要求"猛龙"具有更大的航程和载弹量,空战能力进一步强化,还要融入多用途以及隐身设计。
  根据官方提供信息,"猛龙"于1998年实现首飞,整个过程持续了21分钟。据称,该机在首飞中就应用了静不稳定技术,这显然是之前充分准备的结果。但不得不提的是,发动机仍然拖了"猛龙"的后腿。时任中央军委副秘书长的刘华清上将在回忆录中提到,发展新型战斗机,我们走了一条外国人很难相信的路子:发动机和飞机同时设计,而且方案很复杂,先用引进的发动机造出样机试飞,然后换用国产型号试飞。当时刘华清就提出异议:如果从国外买不到合适的发动机怎么办?如果自己的发动机设计制造不出怎么办?考虑到刘华清对成飞视察在1988年,当时的发动机来源只能是西方。很快,刘华清上将的担心应验了:突如其来的政治风波阻断了发动机来源,"猛龙"尚需十月怀胎…直到俄罗斯AL-31FN发动机的出现,才解了"猛龙"的燃眉之急。这从另一侧面也可以看出"猛龙"命运的坎坷和多磨。
  首飞后,"猛龙"的试飞倒是颇为顺利,至今没有出现重大安全事故,这无疑为其发展注入了一针强心剂。时光再流逝五年,《中国航空报》刊登一则令人振奋的消息:国产新歼东线开飞,18年磨剑终交部队!据悉,所谓的东线,指的可能是空军试训基地。这标志着空军已经开始让种子教官适应"猛龙",并编写飞行和训练大纲。而2002、2003年,也许是成都飞机研究所有史以来最艰苦的日子,不仅有"猛龙"的定型任务,"枭龙"的发图任务也与所谓"某型战斗机的双座型"挤到了一块儿。所谓"双座型",毫无疑问是"猛龙"的双座型。该机至少具备了单座型的全部作战能力,足以作为战斗教练机。如果技术条件允许的话,该机可能还在对面攻击能力上有一定的加强。从现有资料看,即使这种加强存在,也是比较有限的。更强大的对地对海攻击能力,还应该期待其进一步的改进型号。由于在新技术积累方面成都飞机研究所走在了前面,诸如无附面进气道技术的实践以及隐身技术的验证等,都不断勾勒出"猛龙"和下一代战斗机的美好未来,我们惟有拭目以待。

◆"猛龙"全剖析

  气动布局

  鸭式布局,简言之就是用主翼前方的鸭翼代替了后方的水平尾翼,这样做避免了正常布局的飞机在大迎角飞行时,水平尾翼舵面效率明显下降情况的出现。近距耦合是指鸭翼与主翼距离较小的鸭式布局,这种布局可以利用鸭翼前缘的脱体涡在主翼上翼面形成的有利干扰,产生涡升力,从而提高飞行性能,特别是大迎角飞行时的机动性能。同时,鸭式布局的飞机一般都采用大后掠角三角翼,普遍具有翼载低、阻力小的特点。由于这种布局在一定程度上兼顾了机动性能和超音速飞行性能,广为新一代战斗机所采用,尤其是EF-2000欧洲战斗机。如前文所述,"猛龙"采用这种气动布局更多缘自我国对鸭式布局的青睐和不懈研究,这让中国航空工业再一次抓住了先进气动布局发展的脉搏。"猛龙"采用鸭式布局也标志着国产战斗机彻底跳出了强调高空高速性能的有尾三角翼时代。
  此外,"猛龙"还在国产战斗机中首次实际运用了机腹进气方式。这种进气方式在F-16上取得了极大的成功,可以满足飞机在大迎角飞行、高速转弯等极端状态上的进气要求。这样一来,"猛龙"战斗机的气动布局就具备了第三代和三代半战机的典型特性,使得其飞行性能可以媲美任何一种第三代战斗机。
  前机身:图片资料显示,"猛龙"的前机身截面更接近于圆形,这显然是为了配合雷达罩截面。就前机身对气流进行整流压缩的效果看,这种设计确实不如F-16那种近似横椭圆截面的前机身。但是后者在大迎角时会提供一个上仰力矩,对F-16这种正常式布局飞机而言,由于平尾离重心较远,配平能力较强,问题还不大;对于静不稳定的近距耦合鸭式布局飞机而言,大迎角时鸭翼的配平负担已经相当大,再加上一个上仰力矩,无疑又挑上了一副重担。在推力矢量控制(TVC)技术出现以前,解决方法无非足加大鸭翼面积、使用升降副翼,但都会付出升力性能损失的代价。
  所以,采用近距耦合鸭式布局腹部进气的战机中,只有"狮"沿用F-16的前机身设计,但其鸭翼面积相当大,可以预料其对机翼的下洗也将加大,造成机翼升力损失。米格1.44验证机前机身设计类似于"狮",但已经确定采用推力矢量技术,可以大大减轻鸭翼的配平负担。而EF-2000则和"猛龙"一样采用了圆形截面前机身。笔者认为,"猛龙"采用圆形截面前机身设计,比套用F-16的设计更能够适合自身特点,至少在引入TVC技术之前足这样。
  进气道:"猛龙"采用了矩形进气道,与F-16和"狮"的椭圆型进气道完全不同。如前所述,由于前机身设计与"狮"并不相同,进气道设计当然也不能全套照搬。另外,"猛龙"的进气口上唇口明显向前延伸,形成一块面积较大的延伸板。这块延伸板不仅起到了隔离附面层的作用,而且弥补了圆形前机身整流压缩效率不高的缺点。这种设计在EF-2000上同样可见;但是这样的设计付出的是重量代价。为了获得优良的超音速飞行性能,"猛龙"估计采用了可调式进气道。
  座舱罩:"猛龙"是第一种从一开始就采用整体式前风挡的国产战斗机。对于座舱罩的外形,某些分析指出,"猛龙"战斗机座舱罩顶部的曲线接近于直线,"接近直线的设计会让飞行员坐得更矮一点,如同苏联米格-29战机一样,由于飞行员坐得太矮,所以西方飞行员试飞后的评价是:虽然有气泡状的形状,但真正的视角范围仍然远不如预期中那么好。"同时也指出:"这并不是说米格-29或‘猛龙’的设计者头脑有问题,故意让飞行员坐那么矮,而是外凸的座舱罩对于气动力学或是结构力学都有不利影响。外凸的曲线会让座舱罩更深入机身上方的流场,对于机身后段产生不小的影响。座舱罩越外凸也意味着它将承受更大的空气压力。"因此,这样的设计更可以看作一种折衷的做法。
  鸭翼:由照片可见,"猛龙"的鸭翼采用切尖三角翼。这种机翼升力特性较差,必然会增大鸭翼配平阻力;但另一方面,这种大后掠机翼的失速性能较好,失速迎角较大。为了保证飞机的大迎角控制能力,选择这种机翼也在情理之中。
  另外,与"阵风"和JAS39类似,"猛龙"的鸭翼后缘止于接近主翼前缘位置。而同为鸭式布局的"台风"和"狮"则分别走了两个极端,一个将鸭翼和主翼的距离拉得很开,另一个的鸭翼和主翼有很大一块重叠面积。决定两者之间的合理位置既要考虑配平方面的要求,又要权衡鸭翼在大迎角飞行时对主翼的有利干扰,以及鸭翼所产生增升效果的轻重(在鸭式布局中,增强一方就意味着削弱另一方),最终的拍板定案往往需要无数的理论计算和试验调试,相信会得到一个最优化的结果。
  机翼:"猛龙"战斗机的主翼是具有较大后掠角的小展弦比三角翼。这种机翼具有零升阻力系数小、失速特性好、从亚音速到超音速时焦点移动量小的优点。较大的机翼面积也使飞机获得了较小的翼载,从而提高了机动性能;另一方面为安装更大的机翼油箱提供了方便。缺点是诱导阻力较大、升力线斜率低。通过与鸭式布局和大推力发动机的配合,这些固有缺点在"猛龙"上得到了很大改善。机翼的内侧前缘为固定前缘,外侧前缘装有机动襟翼,机翼后缘装有升降副翼,从中间分为左右两块。
  垂直尾翼:作为鸭式布局战斗机的特征,巨大的垂直尾翼也出现在了"猛龙"战斗机的身上。"猛龙"的垂直尾翼又高又大,高是为了保证在大迎角飞行时,垂直尾翼仍能保持对方向的控制能力;大是为了保证飞机在超音速飞行是的方向稳定性。不仅如此,"猛龙"的尾部还安装了两块大面积腹鳍,显然设计师在方向稳定性方面留有充分的余地。
  垂尾根部有一个笔状的容器,减速伞就安装在其中。伞具由长期研制生产减速伞、降落伞、炸弹伞的宏伟机械厂负责研制,是类似苏-27的十字形结构。在此上方,则是常见的方向舵。
  起落架:"猛龙"运用了目前飞机普遍采用的前三点式起落架,前起落架为双轮,在进气道下方,向后收起。这样做的好处是:万一起落架破损,异物不易被发动机吸入。一般腹部进气的战斗机都采用这样的起落架布置方式,但是这样也使起落架所能承受的强度降低,这可能也是大多数舰载机都采用两侧或肋下进气方式的原因吧!
  主起落架为单轮,收起方向向前,但收起的方式比较复杂。由于后起落架的放置位置在机身中部,利用了进气道的内部空间,起落架张开时向外呈一定角度,呈外八字形,因此收起动作既要向前,还要向内。这使得起落架的动作装置相对复杂,但节约了翼下宝贵的空间,使"猛龙"具备了增加更多翼下挂架的潜力。类似的设计在F-16和"狮"上都可以见到。
  减速板:"猛龙"战斗机共有四块减速板,机身后部、机翼根部上下各两块。上面的两块分居垂尾根部下方的两侧机身,外形为矩形;下面的两块处在紧靠机翼的机身两侧,近似正方形,面积较上方的两块略大。

  动力装置

  之前已经提到,"猛龙"的动力系统采用了一个复杂的方案,为其项目发展带来了不少隐患,好在俄罗斯的及时介入挽救了该机。否则,很难想象无法解决动力问题的"猛龙"还能够走多远。
  留利卡.土星公司提供的AL-31FN涡扇发动机从AL-31F改进而来,为了适应单发战斗机而做了相应改动。根据《简氏防务周刊》的报道,改进包括将附件传动箱移到发动机下方,简化发动机附件以及拆除内外涵流道的分离隔板。从而发动机长度从4.99米减小到4.95米,重量从1570公斤减小到1547公斤,发动机的推力没有改变,耗油率略有增加,从0.683公斤/牛.小时增加到0.699公斤/牛.小时。总体来说,AL-31FN秉承了AL-31系列发动机的优良特性,工作泼辣、加速伶俐、喘振余度高。除了暂时填补了"猛龙"战斗机的发动机空缺外,也为其飞行性能提供了基本的保证。由于AL-31FN的改进主要致力于适应单发战斗机的要求上,其性能水平并没有得到有效改善,仍然停留在80年代初期水平,显然无法适应"猛龙"战斗机长期发展的需要。
  前文已经介绍过,AL-31FN只是暂时的替代品,真正与"猛龙"配套的动力装置另有其他型号。根据公开资料,上世纪80年代初期,我国获得了一批CFM56-3涡扇发动机。CFM56-3是一种广泛用于各类喷气式客机及其改型的大涵道比涡扇发动机,采用了与美国军用涡扇发动机F101相同的核心机(燃气发生器,即发动机上产生高温高压燃气的核心部件),著名的F110系列军用涡扇发动机也是在这一核心机的基础上结合F404发动机风扇和喷管等技术研制成功的。由于F110发动机技术水平先进,推力量级也接近"猛龙"的需要,当时的航空工业部门很可能希望以上述核心机为基础,瞄准F110涡扇发动机为"猛龙"研制一款性能相近的发动机。根据国内公开报道,在某引进核心机基础上研制的新型涡扇发动机具有较高的技术水平,其最大推力达到13200公斤,推重比为7.5,涡轮前温度为1747K,主要性能指标全面超过AL-31F发动机,总体性能水平与美军1991年投入使用的F110-GE-1291PE发动机基本持平,可以装备"猛龙"和某引进型号的国产化改型。
  2006年2月24日,传来了我国首台具有自主知识产权的大推力军用加力涡扇发动机-"太行"发动机定型的消息。笔者认为,"太行"发动机应该就是前面提到的某新型涡扇发动机。在为"猛龙"有望安上"中国心"备感欢欣鼓舞的同时,我们也应该认识到,一台发动机的成功定型并不意味着成熟,不排除投入现役以后还会出现各种各样的问题,因为这样的现象并不乏先例。可以预见,AL-31FN与"太行"发动机还将长期并存,前者的购买、维护、改进等不免受制于人,后者的完善和下一步改进也尚需时日。不管怎么说,冬天已经过去,丰收的日子还会远吗?

  航电及火控系统

  综合航空电子系统是通过中央控制单元的计算机和软件,用数据总线将各传感器和电子设备连接起来。这样可以简化系统间的连接、减轻设备间的系统干扰和电子干扰,并提高信息资源的共享度,有助于提高作战飞机的性能,是第三代战斗机的标志性特征之一。公开资料显示,中国的综合航空电子系统起步于上世纪80年代初,从某种程度上说是与西方军事交流的必然结果。在研究过程中,我国设计部门参考成熟的MIL-STD-1553B数据总线通用标准,建立了我国自己的数据总线标准-GJB-289A。同时,经过10多年的不懈努力,综合化航空电子系统的初步研究成果成功地应用于某型战斗机上。这为我国综合化航空电子系统的进一步发展以及在"猛龙"上的运用奠定了坚实基础。
  根据通常的配置,综合航电系统大致包括火控雷达、通信一导航系统、电子对抗系统、座舱显示系统、任务管理系统、数据传输设备等。关于"猛龙"火控雷达的传言颇多,包括俄罗斯的"珍珠"、以色列的EL/M-2032、意大利的Grifo2000/16以及国产的几个型号等。或许针对"猛龙"火控雷达的选型,确实展开过大规模国际招标。种种迹象显示,国产雷达的获胜几率可能略大一些。对比上述型号,大致可以勾勒出"猛龙"火控雷达的形象:它是一种全数字化多模态全波形脉冲多普勒雷达,采用了脉冲压缩技术和频率捷变技术,对战斗机类目标的最大发现距离不小于100公里,能同时攻击两个以上目标,具有丰富的对地对海功能,在抗干扰能力和数据处理能力上也应该明显优于早期第三代战斗机上的产品。
  通信、导航、敌我识别、电子对抗等系统一直是我们的软肋,长期以来,抗干扰能力差、体积庞大、可靠性差等问题一直伴随着这些系统。但是,随着自身的不断努力和有益的技术交流,近年来,中国在这些领域取得了长足进步,两年一度的珠海航展和其他一些相关展览就是这些进步的展示舞台。随着这些产品不断推陈出新、功能不断精益求精,可以想象,它们在"猛龙"身上所体现出的,也一定是更上一层楼的水平。
  有了FC-1战斗机的"一平三下",许多读者对"猛龙"的座舱水平一定有了更高的预期。笔者认为,"一平三下"已经可以满足"猛龙"战斗机的性能要求,更高的配置会增加不必要的成本。出于备份和便于飞行员适应的角度,"猛龙"应该会保留部分显示仪表。头盔瞄准具似乎是我国的强项,我国不仅迅速完成了某型头盔瞄准具的仿制,更在短短几年时间内就使其产品性能较原型有了大幅提高。如果能够获得以色列的技术支持,中国研究机构可能只要几年时间就可以制成与F-35战机头盔显示系统类似的装置。
  数据传输设备也就是通常所说的数据链,不仅是作战单位间信息传输的关键设备,也是军用联合战术信息分发系统的基本构成。这方面资料目前比较匮乏,但我国在这一领域并非无所作为,第一代数据传输设备早巳使用了,功能更强的第二代产品也在技术攻关中。
  综上所述,"猛龙"的航电系统在各关键设备上已经具备了相当的实力,保守估计,其总体水平应该可以超过F-16C/D Block40/42,与F-16C/DBlock50/52大致相当。
  这里有必要提一下"猛龙"的四大关键技术之一-数字式电传操纵系统。由于鸭式布局的先天特性,只有配备电传操纵系统才能实现飞机的稳定控制,并最大限度的发挥鸭式布局机动灵活的特点。细数我国电传操纵系统的发展,我们可以发现,从BW-1到歼-8ACT,再到歼-8ⅡACT,可谓是一步一个脚印逐渐走向成熟。然而,"猛龙"的电传操纵系统似乎游离于这一发展进程之外。笔者可以断定的是,这套数字式电传系统为"猛龙"战斗机全面提升性能提供了必要的保证,至今没有造成重大飞行事故。甚至有评论称,"猛龙"的操纵系统可以采用国际上在20世纪90年代发展的综合气动控制技术,对飞机操纵面进行优化控制,显著提高飞机的控制效率、响应速度以及气动效能,是一种典型的三代半战斗机技术。如果这种说法属实,那么"猛龙"的飞行性能就更让人叹为观止了。

  武器系统

  "猛龙"的固定武器是一门6管23毫米机炮。这种机炮属"加林特"型6管旋转炮,其工作原理与美国M61A1"火神"相同,但其具体结构有所差异。全炮系统由某型6管23毫米机炮、液压驱动装置和射击程控箱构成,全重115公斤。该炮主要特点是射速高,射速达6000发/分,初速820米/秒。由于每根炮管工作负担减轻,工作寿命得以大大延长。该炮安装在进气道下方,起落架的左侧。
  根据早些时候的图片分析,"猛龙"只有7个外挂点,1个位于机腹中线位置,两侧机翼各3个。外挂点数量只与轻量级的JAS-39相等,少于其他三代/三代半战斗机。当"猛龙"战斗机为了到达更遥远空域而不得不携带三个副油箱时,留给其他武器的就只有四个挂载能力最弱的翼下挂点了。这种外挂状态下,"猛龙"只能承担基本的防空巡逻任务。如果要腾出挂点增加武器的挂载量,则航程就会受到影响。
  新近出现的"猛龙"战斗机地面展示照片显示,设计人员在"猛龙"进气道/发动机外部整流罩的前部和后部分别增加了两个外挂点,一定程度上改善了"猛龙"缺乏外挂点的问题。图片显示,这些挂点由于位置等原因的限制,只能提供有限的挂载能力,比如低阻航空炸弹和各类吊舱等,甚至精确制导炸弹也会因为控制面过大而无法挂载。当然,这种粗糙的改良对于只具有有限对地攻击的"猛龙"初期型号来说已经够用了。但是仍有不少问题值得思考:让"猛龙"投放航空炸弹攻击地面目标,效费比军方是否能够接受?为什么不动翼尖挂点的脑筋,而在空间局促的机腹部做文章?
  试飞阶段,"猛龙"主要挂载的是PL-8格斗导弹和某型中距导弹。PL-8是以色列"怪蛇"3的国产仿制型号,性能优良,目前已经装备许多国产战斗机,并已推出若干改进型号,是目前我国的主力格斗导弹。某型中距导弹同样有一定的外来血统。若干年前这种导弹已经研制成功,因为研制周期过长,性能方面也无法令人满意,估计很难看到其大量服役。从长远来看,PL-8导弹虽性能尚可,但经不起时间的考验。随着新一代格斗导弹如AIM-9X、ASRAAM等不断问世,对PL-8的改进必然无法满足长期性能要求。好在PL-8并非后继无人,多篇关于空空导弹研究院的公开报道指出,该院已经突破了红外焦平面导引头核心技术。珠海航展上也传出信息:新型红外焦平面导引头的离轴发射角可以达到±90°。随着相关技术的成熟,相信新型红外空空导弹很快可以成型。
  最新地面展示照片显示,在传统PL-8和某型中距空空导弹内侧,"猛龙"还挂载了一种新型中距空空导弹,其外形酷似近年来频频在珠海航展上亮相的SD-10中距空空导弹。如果说SD-10主攻出口市场的话,那么这种导弹很有可能就是其国产自用版本,其各项指标没有理由低于出口型号。另外,俄系的R-73、R-27、R-77等先进空空导弹也可以成为"猛龙"的选择。不过笔者认为,在国产型号性能和产量能够满足要求的情况下,"猛龙"选用俄制导弹的可能性并不大。
  地面展示照片同样显示,"猛龙"除了上述几型空空导弹外,还可以携带250/500公斤级航空炸弹以及90毫米航空火箭弹。这与苏-30MKK形成了鲜明对比,后者不仅对空、对地、对海武器一应俱全,甚至囊括了各种制导方式的制导武器,阵容十分强大。这个现象并非偶然,作为侧重空优性能的初期型号,相信设计师会尽可能地将所有的飞机重量用在提高空战性能上。多余的能力可能会限制关键性能的发挥,也会延缓全部战斗力的形成。从"猛龙"战斗机的功底来说,它具有国产战斗机少有的挂载能力,完善的火控和电子设备也是以支持其功能扩展。假以时日,伴随着国产对地/对海攻击武器的进一步成熟和公开,相信多功能的"猛龙"改型一定会让世人刮目相看。
  此外,"猛龙"战斗机功能的扩展还需要各类吊舱的支持,这一方面,无论是外形还是量级都与"猛龙"颇为相近的F-16可以提供许多参考依据。国内在飞行吊舱领域的成绩也是有目共睹,这里就不详细展开了。

◆总体评价

  根据前面诸多分析,我们可以认定,"猛龙"是一种突出空战能力的新型战斗机。由于采用了大面积三角翼,该机可以获得较小的翼载,加上近距耦合的增升作用和大推重比发动机的贡献,其盘旋性能不可谓不佳;低展弦比大三角翼还具有从亚音速到超音速时焦点移动量小的优点;大推力的涡扇发动机足以提供在空战最频繁发生的跨音速段的优良加速性能;如果能够换装"太行"发动机,"猛龙"还能够获得更强的垂直机动性能;哪怕高速性能,"猛龙"也不甘落后。虽然结构复杂的进气道构型增加了一定重量,但是其与大面积垂尾和腹鳍遥相呼应,充分保证了"猛龙"的高速性能。
  另一方面,"猛龙"战斗机的火控系统与空战武器的质量也得到了空前的强化。就单机空战能力而言,"猛龙"已经步入了"强者"的舞台,在面对亚太地区的一些假想敌时,也可以拥有自信的本钱了。
  同时,"猛龙"也具有巨大的改进潜力,先进的综合化航空电子系统可以通过更换个别的电子设备,有效提高系统的整体性能。"猛龙"的机体空间也比较充裕,方便安装更多的传感器和电子对抗设备,有助于进一步提高在这些领域的能力。该机挂载能力也属出众,如果能够更合理布置外挂点的话,其任务弹性和作战效能相信不会输给F-16的最新改型!
  此外,"猛龙"还一改国产战斗机腿短的毛病。由于机体结构丰满,机内空间充足,"猛龙"可以容纳大量的机内燃油,使用了相对省油的涡扇发动机以后,航程较之前辈必然有大的提高。保守估计,"猛龙"应该拥有与F-16接近的航程,这对于中国空军来说绝对是一个好消息。因为即使以较小的交换比把老式飞机替换为"猛龙",其控制的空域面积、所获得的滞空时间都会大大提高,相应的燃油消耗和使用成本可能还会有所减少。而且机内燃油的增加可以使战斗机的外挂点更多地解放出来,丰富攻击能力和手段。这样,"猛龙"就可以到达以往只有苏-30MKK、"飞豹"、轰-6才能达到的作战空域,既可以作为补充力量,也可以以更大的效费比替代它们执行作战任务。F-16的强大生命力一定程度上也来自这一点。
  总的来说,"猛龙"在气动布局和整体设计(或许还有火控系统)上已赶上了欧洲水平,空战武器、动力系统和其他电子系统等尚有一定欠缺,综合性能已经跻身三代半战斗机的行列,还具有相当的发展潜力。难怪有人惊呼,一旦"猛龙"投放世界战斗机市场,许多战斗机制造商都要为之头疼。

◆"猛龙"服役以后

  十九年精心磨砺,宝剑终出鞘。"猛龙"的服役对于中国空中力量和航空工业都有着深远的意义。首先,二十多年前航空工业三步走的战略终告实现,我国在大量淘汰旧式飞机的同时,终于可以换装国产最新型的战斗机。换装新机的意义不仅在于武器战斗力的提高,更在于对军队建设思想、军队作战方针之转变的巨大作用力以及强有力的装备支持。其次,当年"研制一架满足战技要求的飞机;造就一支高素质、高技术、跨世纪的航空科技队伍;建立一个具有研制先进歼击机能力的航空科研基地"的目标也已圆满完成,整个科研、生产体系日渐完善,结构日趋合理,能力逐步提高,正逐步走上航空强国之路。而且我国第四代先进战斗机的研制工作早巳展开,抛开技术水平的差距,至少在战斗机研制的步伐上已经赶上了大部分航空发达国家。至于科研队伍和制造基地,其实在二代战机的改进过程中就得到了充分锻炼,成绩也是有目共睹。
  但是,我们也应该看到,任何改变也不是一蹴而就的。"猛龙"的研制成功和装备部队只是一个开始,之后的路还很长。从战斗力的形成到机队的扩大再到新改型的衍生,都需要一个很长的周期去实现,这其中需要跨越的障碍数不胜数:比方飞行员对"猛龙"的适应问题。"猛龙"的机动性能极强,座舱中又完全以彩色液晶显示器为主,现役歼教-7显然不能满足训练的需要,新研发的JL-9和L-15进度都落在"猛龙"之后。如果仅仅依靠模拟器来完成"猛龙"的飞行员训练,肯定是不够的。所以说"猛龙"的战斗力的形成可能会受到与之匹配的高级教练机匮乏的影响。
  另外,由于几十年来中国的战斗机一直缺乏大功率火控雷达,航空兵早就对在地面引导下所进行的截击作战模式驾轻就熟了。而对超视距作战、在预警机引导下作战、对地打击等具有现代战争特点的作战模式,绝大多数中国战斗机飞行员都还十分陌生,也缺乏相应的作战体系支持。想要改变这种局面,恐怕也不是一天两天能够做到的。
  不过我们也不必过分担心,如此先进的战斗机已经造出来了,物质基础已经具备了,其他问题就取决于人的主观能动性了。在航空强国精神的激励下,在打赢具有现代特征的局部战争要求的指引下,相信我们的航空工业、相信我们的人民军队是能够克服重重困难,取得一个又一个光辉胜利的。笔者祝愿,随着"猛龙"的茁壮成长,中国空中力量也能够不断提高。总有一天我们能够自豪地喊出:"谁主苍穹,唯我中华!"

-End-


描述:图01 猛龙正面图
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描述:图02 "猛龙"战机腾空
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描述:图03 在相当长一段时期内,歼-7战机与PL-2空空导弹担负着我国防空主力军的重任
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描述:图04 以色列"狮"式战斗机最终夭折于美国人之手
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描述:图05 艺术家笔下的"猛龙"战机威风凛凛
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描述:图06 最早出现在公开媒体上的"猛龙"早期设计方案模型
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描述:图07 研制和生产"猛龙"这种典型的第三代战斗机,对于中国航空工业来讲,无异于一场艰苦而严峻的挑战
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描述:图08 不同涂装"猛龙"战机的想像侧视图
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描述:图09 "猛龙"战斗机平面六视图
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描述:图10 "猛龙"战机前机身特写
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描述:图11 "猛龙"战机机腹进气道采用与EF-2000类似的矩形设计
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描述:图12 "猛龙"战机的座舱罩属于折衷设计的结果
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描述:图13 "猛龙"战机的鸭式布局走得是较为中庸的方案
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描述:图14 "猛龙"在气动布局上承袭了中国战机"三角忆翼情结"的传统
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描述:图15 高大的垂尾为"猛龙"战机提供了足够的气动稳定性
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描述:图16 "猛龙"的起落架设计在国产战机中较有特色
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描述:图17 注意"猛龙"战机降落时发动机尾喷管的状态
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描述:图18 国产JL-10A火控雷达
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描述:图19 俄制AL-31F涡扇发动机
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描述:图20 "猛龙"战机挂载某型中距空空导弹和PL-8格斗空空导弹,颇有"白马银枪赵子龙"的风采
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描述:图21 地面测试中的"猛龙"战机
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描述:图22 PL-8格斗空空导弹
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描述:图23 传说中的双座型"猛龙"战机
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描述:图24 地面展示中的"猛龙"战机及其配备武器弹药
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描述:图25 改进型"猛龙"战机
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描述:图26 艺术家笔下不同涂装的"猛龙"战机侧视图
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描述:图27 我们企盼着"猛龙"战机在保卫祖国领土完整中建功立业
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描述:图28 艺术家笔下的"猛龙"战机改进设想,其思路与F-16I或F-16F相似
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“猛龙”解密续七 _ 龙腾苍穹

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