从F-16到痛宰F-22,外国专家对歼-10战斗机的预测

2021-02-19 17:36:49 万乘之尊

前言:1985年,中国在甘肃鼎新附近的巴丹吉林沙漠建立了一个占地极广的国家级靶场,这个基地逐步扩建成类似美国空军位于内华达州拉斯维加斯「红旗战术训练中心」的三军联训基地,以测试河北沧州所研发出的各种空对空、空对面战术,1993年2月,美军卫星在成功拍摄到一架新式的战机,这架当时只知代号为8610的战斗机,其实就是正执行试飞的歼10战斗机。照片中的歼10战斗机,正在护航一枚型号不明的巡航导弹。美国随即全力对这个基地展开大规模监控,才确定歼10这个代号,歼10战斗机直到2007年1月5日才首度公开亮相,备受国际媒体瞩目,在歼10战斗机还沒公开之前,各国军事专家纷纷对其展开猜测,看看有多少是准确的。

一:歼10战斗机的往事

歼10战斗机是中国60年来第一种完全摆脱苏联风格的战机,其原始设计构想便是争取战役集团军空优,是一架战术性多于战略性的武器系统。最早源自沈阳飞机厂1969年提出歼9战机,但沈阳飞机厂专注于「歼8」,歼9战机始终只停留在风洞测试的阶段,最后则是因为缺乏关键性技术停止发展计划,成都飞机厂的歼7已经没有继续发展的潜力了,成飞认为需要一架完全摆脱苏系飞机的全新机型,1980年代初期,中国航空工业制定了用较先进的歼7战斗机、歼8战斗机替代部分老式战机,研制歼7战斗机、歼8战斗机后继改进型及以MiG-29战斗机、Su-27战斗机为主要作战目标,预研能够满足2000年前后作战需要的先进战斗机的发展方针。其中第三个目标最终即演化成为歼10战斗机。1988年,全新的「歼10」战斗机提案浮上台面,

这款预研一代的新式战机计划,由成都飞机公司负责执行,内部代号「十号工程」或「新歼」(XJ),研制费用达到100亿人民币,「10号机」计划非常庞大,由WS10涡轮风扇发动机到机载火控雷达一切都从零开始准备。后来随着国际关系的变化和军事科学技术的发展,军方不断对性能提出新的要求,飞机的名称也从歼10战斗机变成了歼10A战斗机,歼10A战斗机装备的是1473型国产化雷达,正当设计人员全力发展之际,高层的指示由原本的空优战机改为多功能战机,发展也因为许多的政治以及经济因素而一延再延。中国航空工业基础薄弱、底气不足,是妨碍J10A战斗机发展的主要原因

1996年7月,成都飞机公司通过了大规格鸭翼转轴梁锻件的装机评审工作,并且完成了从自由锻改为模锻工艺的过渡,第一架歼10(01)验证机在1998年2月安装完毕,三月进行了首飞,前5架使用涡扇10发动机,进气口为类似F-16战斗机的蚕豆形,2000年,歼10A战斗机取得了阶段性进展,2001年6月,俄罗斯与中国签署了提供300具AL31FN涡扇发动机系列合同,在引进俄造AL-31发动机后中后段机身结构必须大幅修改以符合歼10战斗机的机身尺寸外,进气口修改为更大的进气量梯形进气口,俄罗斯对AL31FN进行了重大的技术改进,包括移动变速器位置,AL31F的变速器位置在发动机顶部,J10的AL31FN变速器移动到发动机下方,长度由AL31F的4.99米缩短到4.897米,最大外部直径由AL31F的1.28米1.140米。重量由AL31F的1570公斤降低到1547公斤,

歼10战斗机的原型机数量一开始为5架,后来增加了2架修改型,因性能无法满足需要,增造的2架原型机改用AL-31F发动机,因AL-31F发动机直径较小,所以其后段机身较瘦。另外制造了2架地面测试,之后则生产了7架预产型机。整个2002年,歼10A战斗机处于紧张的试飞。空中测试主要由06、03号机进行,空中测试主要是发动机测试、武器系统的使用。常常挂载PL8和PL12空对空导弹升空,06号机与03号机使用了不同的雷达告警天线,歼10双座型战斗教练机也在2002年完成了设计,样机的制造工作计划在2003年完成。依然采用俄式AL31FN涡轮风扇发动机,歼10战斗机的量产计划从2003年开始启动,于2005年开始以每月10架的速度量产,直至2011年6月止,总产量已超过260架,随后逐步增加到年产50架,预计歼10战斗机未来将生产1200架,成为中国的防空主力。

歼10战斗机在使用初期量产型时发现在高攻角飞行时,只要达到一个临界角度,发动机的进气量及进气气流会导致失速现象,严重影响推力,测试飞行过程中,飞行员大G拉起歼10时,如果一开始就猛力地拉,飞机的反应虽然极为灵敏,但随即而来的发动机涡轮叶片失速现象,却一下子就让歼10战斗机变成失去机动力的活靶。在2010年3月,初期量产型的歼10战斗机出现第一种改型,那就是将进气道由原本的方形结构改为椭圆形,而下缘则向前延伸,主要就是要加强高攻角飞行状态下的进气量,并持续导入稳定的气流,

并大量采用先进技术及工艺,对垂直尾翼也进行了重新设计,此外还对腹鳍也进行了重新设计,更加大型化,极大地增加了航向稳定性,安装了有源相控阵雷达,这就是J-10B战斗机,配备2005年定型的第3代太行发动机,新一代的红外激光吊舱、更大容量的火控计算机的就是J-10C战斗机了,加装了矢量推进发动机命名为J10D战斗机,中国航空工业界的技术进步很快,这是歼10B战斗机产量不大的原因。

二:初期的歼10的外国军事专家预测

歼10战斗机的成功发展,让中国人感到无比雀跃,并对其技术与战力产生极大之憧憬,而歼10战斗机的实际战力如何、是否产生威胁,外国人也很关心,1996年,成飞厂一张歼10战斗机照片,拥有类似幼狮战斗机的垂直尾翼,但是机身设计以及主机翼的设计都相当的不一样。到了2000年曝光,又有另一个不同的歼10战斗机模型照片被香港媒体刊出,拥有一个与之前大不相同的垂直尾翼以及双三角翼的设计,机翼后掠的角度也较小,

之后歼10战机的众多小道消息与照片开始网络上流传,但众多疑似歼10照片不是以影像处理软件加以伪造,就是模糊不清,外国专家根据公开的资料推断,歼10战斗机的原型机并不只一种构型,不过由于资料有限,各方说法不一,不是过度夸张就是过度贬抑,部分外国军事专家认为歼10战斗机至少可与F-16C/DBlock50/52型战斗机相媲美,最差也是约略等同于F-16A/BBlock20型战斗机,也有部分外国军事专家认为认为歼10战斗机可以痛宰F-22战斗机。

真正的歼10战斗机首次曝光照在2002年1月出现,照片显示歼10战斗机大小约与F-16战斗机相当,前翼相当类似以色列的幼狮战斗机,最雷同的地方就是在驾驶舱的后方安装前翼以及在机身后段,发动机的下方安装垂直安定翼面,再加上三角翼的设计,3具大型的多功能显示器以及大型的抬头显示器如同幼狮战机的驾驶舱配置,让人不怀疑也难,军事专家就外型的特征认定歼10战斗机是以色列「幼狮」战斗机的放大版,机身尺寸要比幼狮战斗机大,

同时在翼端也没有武器挂点,垂直安定面也比较大,机身下方突出的发动机进气口则是方形的结构,而不是如同幼狮战斗机以及F-16战斗机半圆形的设计,这是因为发动机进气量的不同,以及武装挂载的各项气动影响,歼10战斗机的机首在设计上必须要缩短,后来西方报纸开始传说,当年美国停止对以色列所发展的I幼狮战斗机提供经费,强迫以色列暂停其发展计划。美国断后动作让以色列极度不悦,为了赚回发展投资,干脆将幼狮全系统研究成果,以10亿美元卖给了中国,歼10战机部分的机身及机翼使用复合材料来,先进的飞行控制科技部分与F-16战斗机战机属相同系统,这些装备以及技术均来自以色列。

三:外国军事专家对歼10的性能预测

歼10战斗机设计采用前翼加上融合之大三角主翼鸭式布局。歼10战斗机的前翼与三角主翼距离较近,属近距耦合的鸭式布局,这种布局可以利用前翼产生强劲涡流,在高攻角飞行时延缓主翼上缘气流剥离时机,产生涡流升力,从而提高飞行性能,同时歼10战斗机前翼及主翼前缘后掠角约45°,具备翼面负荷低、阻力小的特点,并使歼10在260km/h的低速下仍可稳定操作。因此推测其高空高速性能也有不错的表现,强调需能兼顾高空高速与中低速机动缠斗性能,一定程度上兼顾了机动性和超音速飞行性能,

在前段机身部分,与F-16战机的扁椭圆状机首不同,歼10战斗机的前机身截面更趋近于圆形,机首直径达710mm,可以容纳尺寸较大的雷达天线,但在进行高攻角飞行动作时,其整流压缩效率不如F-16扁椭圆截面前机身,所以歼10的进气口上唇明显向前延伸,形成一片面积较大的延伸板,其除可弥补圆形前机身整流压缩效率不高的缺点外,也可有效隔离边界层流。不过进气口上唇过度向前延伸会引发震颤与强度不足,为补强结构加装了6根肋条,

歼10战斗机气泡式座舱设计与F-16战斗机比较还是比较埋入机身内部,不像F-16战斗机飞行员整个肩部以上都露在机身之外,或许是可能会影响后段机身的气动力特性,中后段机身为符合穿音速时的面积率呈现玻璃可乐瓶状的凹陷。为了在进行高攻角飞行动作时仍有方向的控制力,以及超音速飞行时的航向稳定性安装了一片又高又大的垂直尾翅,机身尾段下方还安装了2片与F-16战机类似的大面积腹鳍,机尾两侧上下方设置了4片减速板,显示出设计者在维持歼10战斗机方向稳定性用心。

歼10机体用了相当比例的复合材料构件及钛合金。材料,AL-31FN发动机可让歼10战斗机获得约1.05~1.1的空战推重比,搭配良好的气动力设计,歼10战斗机可进行持续的7G回转动作,不过各方对歼10战斗机的飞行性能评价较高,认为仅推重比较低、低速性能与持续迥转率略逊于Su-27战斗机,但其飞控质量及瞬间迥转率则优于Su-27战斗机,中高空高速性能、相对较低的翼负荷、高机动飞行动作更优于F-16战斗机,面对F-16A/B战斗机时还拥有推重比优势,但综合AIFF先进敌我识别器、ALQ-184电战子舱、ALE-50拖曳式诱饵,则歼10在面对F-16战机时,并不见得能讨到便宜。

配备PL-12与PL-8导弹的歼10战斗机具备与西方第三代战机同等的战力,其100km雷达侦测距离比F-16A/BBlock20远,而且高速性能甚佳,在双方都配备主动中程导弹的状况下,歼10战斗机将在视距外作战小占优势。在近战部分,假设歼10A战斗机的正常起飞重量是10-11吨,那么配备AL31FN发动机的J10A的推重比将会达到1.14,F16A/B战斗机在无外挂情况下的推重比可能只有1或者1.1,此外J10A战斗机采用比F16A/B更大面积的主翼和两个全动式前翼,因此在作低空大迎角飞行时候可以获得比F16A/B更大的异力系数,低速性能同样较占优势,在空战中,歼10A战斗机与F16A/B战斗机在武器技术水平大致相当的情况下,机动性能的发挥将会起到决定性作用,

双三角翼可以改善超音速下所产生的诱导阻力,主翼外侧有可动式前缘襟翼,机翼因而具有「可变曲度翼剖面的特性,理论上也提供了歼10战斗机在低速操控环境下有较好的操控性能,F-16战斗机将明显不敌,在对地性能部分,歼10战斗机的初期表现远不如美军F-16战机,光是美军的全套远近精准弹药就使其望尘莫及,服役初期的歼10战斗机对地攻击性能较弱,而优先强调空优性能的发挥,预期歼10战斗机的对地、对海。远距精准攻击战力,会随着服役时间的增长而逐步建立起来。

歼10A战斗机的缺点是隐身能力有限,双三角翼设计增加了雷达反射截面,现有歼10战斗机的外型就无法符合反射雷达波的条件,就正面十度图锥量测,歼10战斗机的RCS与歼7战斗机战机相当。但超过十度圆锥,RCS立即大幅增加,尾部十度圆锥量测的结果,歼10战斗机仍然大于歼7战斗机。而且,歼10因正面截面积大,气导效应产生的热能明显大于歼7战斗机,对于热追踪导弹的反制有负面的影响,歼10战机的接战条件仍是相当有限,

隐形化的J10A战斗机似乎进行过概念设计,主要在气动外型上采用了前翼、三角翼机身融合技术。机头设计参考了F22战斗机的经验,放弃了传统的流线型方式,改用扁平、多边菱形设计方式,双垂尾翼,外倾角度大致与美空军F22战斗机相同。另一种轻型化隐形J10A战斗机,依然采用单发,双垂直尾翼,类似F35战斗机。其他基本结构不做太大的调整。双发隐形化J10A战斗机图片显示其设计概念依然采用了前翼、机腹进气方式,但隐形化J10A战斗机并非强调完全隐形,如果硬要在隐身能力性能上做改进,那还不如重新设计一架新战机较快,做大规模的修改来满足隐身能力性能效果是有限的,J-10B战斗机进气道设计,对雷达波而言可以达到一定程度的效果,但毕竟还是有限。

四:部署

外国军事专家对歼10A战斗机的定位一直有所争论,有人认为它主要是过渡机,不会过多装备。中国空军已经装备了100架Su30系列多用途战斗机、138架Su27SK/UBK战斗机,第二阶段还有可能生产一定数量的J11B战斗机改良型。苏式飞机在中国空军的定位当然是高级战斗机,接近300架的数量已经不是一个小数字,超过日本航空自卫队所拥有的F15J战斗机的数量,J10A战斗机航程较短只能作为一线区域防空战斗机,定位应该属于「中档」战斗机,在分摊庞大研发经费后,造价将高出歼11战机一截,整体性能表现却反而不如歼11,歼10战斗机战机部署后,外界一般认为其可与解放军既有的Su-27战斗机、Su-30战斗机形成「高低配」;但由于歼10战机的生产费用也不便宜,无法大量生产以替换现役歼7、歼8战斗机,

歼10A战斗机作为中档战斗机只是相对于苏式飞机而言,其实造价依然偏贵,更大推力的AL31FN在价格上比早期型RD93涡轮风扇发动机更贵。机载设备也使用了国产的1473系列新型雷达,应该是国产雷达中最为昂贵的。对于中国这样一支大空军而言,过多的「中档」战斗机的存在是高不成、低不就,反而更需要一批价格较低而性能能够满足国土防空要求的战斗机,造价较低的FC-1枭龙战斗机才是真正可能大量生产的低档战机。而另一方面,J10A战斗机毕竟是第三代战斗机,装备之初就面临即将改良的问题,而且美国即将开始装备第四代的F22战斗机,F22战斗机都能够至少拥有打击中国空军第4代战斗机的两次机会,然后以接近M1.05马赫超音速巡航的速度快速脱离战场,在这种情况下大量以10A战斗机换装中国空军的做法是否明智?

五:结论

无论外国军事专家的预测是对是错,歼10战斗机性能优异,能有效提高解放军空军之空中作战能力,对加快中国军队武器装备现代化建设及巩固国防具有重大意义,歼10战斗机让中国军机从第2代跨越至第3代,太行发动机,让中国军用航空发动机从第2代跨越至第3代,PL-12主动中程空对空导弹让中国空对空导弹技术从第3代跨越至第4代,使中国成为第4个能同时自主研发先进战机、高推力发动机和导弹的国家,缩短了与西方国家的航空科技差距,为之后的20系列打下坚实的基础。

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