世界軍机的研制途徑及中國軍机的發展特點


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送交者: wyw 于 January 27, 2002 23:26:02:

近期看到網上不少網友對殲-8的責難,也有不少對殲-10的希望,其實不必如此感情用事。軍用飛机的研制過程是個非常复雜、投入非常大的系統工程,离不對國家整体經濟、科技、技術水平的制約,許多問題不是單靠熱情就能辦到,需要資金的支持,需要技術的儲備,還需在工藝的改進等等。

在改進与研制方面,其實都有生存的合理性,究竟采用那种方法,還是要根据自己的國情及各方面的條件來确定,法國通過漸進方式也生產出世界一流水平的第三代戰斗机幻影2000,中國如果集中力量老老實實地走法國的路,今天的殲-8II改也許比幻影2000還要風光,甚至連殲-7II改也可以与幻影2000和F-16A一較高下。

希望本文對你認識軍用飛机的發展會有所幫助。

一、世界軍机的研制途徑

放眼全球,真正能夠獨立研制先進戰机的國家寥寥無几,除了美國、俄羅斯、法國外(中國算半個)還很很難找出第4家。就這几家,其軍机的發展模式也不盡相同,大体上有三种模式:一是改進改型﹔二是漸改﹔三是創新設計。現對三种發展模式簡述如下:

(一)改進改型

改進改型是一种“挖潛”途徑,主要目的是充分挖掘飛机潛力,提高其某一方面的性能,克服使用中發現的缺點。有時也可以賦予飛机新的作戰能力。改進改型,一般不改變飛机的型號或名稱,也不算作新飛机研制。這方面如前蘇聯的米格-21(前后有發展了4种大的改型),美國的F-4(投產20多年發展了多种改型),我國的殲-7(有殲-7、殲-7I、殲-7II、殲-7E等)系列飛机。主要改進有提高發動机推力、改進机載設備、武器裝備等。改進改型的特點是:

1、通過改進改型,飛机性能不斷提高,可執行各种不同任務。改進改型所需經費少、周期短、見效快、風險小。而且,這种改進改型還可用于已裝備的飛机,使軍隊的戰斗力有較大的提高。

2、飛机必進改型是有條件的,原型机的性能較好,改進潛力較大是首要條件。

3、改進改型是有重點的,不是全面改,一般來說飛机的气動外型變動很小,因此飛机性能的提高也是有限的。

(二)漸改

漸改是新机研制的一种途徑。在研制新机時充分注意基繼承性,在原來机种的基礎上采用一兩項新技術,列換必要的部件,而研制成一個新的机种,就是漸改。

有代表性的是法國的“幻影”系列飛机和前蘇聯的蘇-7、蘇-17、蘇-22系列的飛机、美國的F-14飛机,以及中國的F-8飛机。

其中最為典型的是法國的“幻影”系列,法國達索公司研制軍用机的周期較短、進度快、机种多,而從業人數卻較少,在西方被譽為“奇跡”。這主要是由于技術上采用了“漸改發展”的途徑。

五十年代中期,達索公司根据軍方的要求,研制了幻影I,這是一种雙發三角翼輕型截擊机,沒有雷達。56年軍方提出多用途戰斗机計划,達索公司并不完全棄舊圖新,而是在幻影I的設計方案的基礎上,對机翼稍加修改,加大机身,改雙發為單發,裝上雷達,改成幻影III-01,從訂貨到首飛,衹用了8個月時間。

1956年,法國決定發展戰略轟炸机。達索公司又將幻影III放大,改為雙發,成為幻影IV轟炸机。該机61年投產,兩年后便裝備軍隊。

75年12月,軍方要求發展一种第三代戰机。達索公司以幻影III的設計為基礎,采用電傳操縱、放寬靜安定度、复合材料等先進技術,改用新型渦扇發動机和新型机載雷達和電子設備,發展成幻影-2000,成為第三代飛机。之后又不斷改進机上電子設備,發展到幻影-2000-5(現台灣裝備的戰机)。

漸進改進的优點是:

1、進度快。從幻影III到幻影IV僅用了17個月﹔F-14的研制從訂合同到原型机試飛,不到兩年。

2、技術上穩妥可靠。由于大部分部件和成件是經過考驗的,所以遇到的難題較少,易于集中精力突破重點,因而研制工作一般都會比較穩妥、順利。

3、投資少。采用新技術少,必然能減少投資。如達索公司研制一架幻影G變后掠翼机衹花了2800萬元美元﹔而美國研制F-111A時,制造了18架原型机,總研制費近15億美元。

4、效率高。如幻影III的設計和試制班子由55名工程師、50名繪圖員、95名熟練工人組成,從訂合同至首飛衹花了13個月。

法國在發展軍机方面,一直受到世人的關注。該國依托第二代飛机平台(幻影飛机)經過不斷改進,一直緊跟美蘇的發展,始終保持世界第三大名机的地位﹔尤其令人惊呀的是,幻影系列飛机在法國科研人員創造性的改進下,競然能由第二代戰机演變成第三代戰机,成為當時少數能獨立生產第三代戰机的國家之一(美國、蘇聯、法國)。

但是,漸進并不是萬能的,也有一定的局限性。進行漸進的參考飛机必須是經過實踐証明是优良的,衹要通過采用新技術,即可使飛机的性能有較大的提高,或執行其他任務。

同時,漸進衹是一個“量變”的過程,“量變”到一定程度后,再發展就會受到限制。要發生“質變”就必須進行創新設計,否則就達不到作戰要求。法國的第四代戰机就改為全新設計。

(三)創新設計

也是新机研制的一种途徑。其特點是在研制新机時全面采用新技術,有的型號同時研制新的气動布局、新的机体結构、新的設備、新的發動机,也就是所謂全新的設計。如美國的F-15、F-16、B-1,前蘇聯的米格-29、蘇-27等。

創新設計也可以說是為解決一個較大的問題或滿足新的作戰要求必須采用的辦法。在技術進展方面,跨越幅度較大,性能提高較明顯,在有些方面有“突破”。飛机由上一代發展到下一代,經常采用方法。

但是創新設計与漸進法相比,存在一引起缺點。主要是研制費用大、難點多、周期長,而且研制風險較大,有時甚至會導致整個研制工作失敗。

二、中國軍用飛机發展的特殊背景。

80年代中期,周邊不少國家幵始引進世界先進戰机,而中國仍停留在第一、二代戰机的水平,不但与世界先進國家有較大差距,甚至与許多三世界國家相比出現不小的差距。如印度空軍,80年代初已大量裝備第四代米格-21比斯,并淘汰了第三代米格-21MF﹔而越南在70年代未80年代初也大量裝備米格21MF以上戰机﹔反觀我軍,在97年對越作戰時,空軍的殲-7數量竟不敵越南(當時越南有米格-21MF以上戰机近200架,我軍僅有殲-7和殲-7I不足80架)。至80年代初期,殲-7的數量有所增加,但最好的衹有殲-7I和少量殲-7II(相當于第一代米格-21),而仿制米格-21MF的殲-7III,尚處于研制階段,而且由于售价較高,軍方無力批量購買。當時的總理趙紫陽曾講過這樣一段話:“我們這么大的國家,裝備長期這么落后,已經到了鍋底,這是很大的問題。”“總的看,國家很難滿足軍隊的要求。軍隊能不能依靠自己的力量自我發展,自我壯大。”這一情況真實地反應了當時軍方裝備及資金方面的尷尬。而軍隊的經商也由此拉幵了序幕。

在這一背景下,軍方衹能集中力量搞一些項目。

從空軍的情況來看,僅航空兵方面,所有的飛机包括殲擊机、轟炸机、強擊机、運輸机、偵察机全面落后,沒有空中預警飛机、空中加油机、電子干扰机、電子偵察机等配套机种,整個作戰系統不成比例,且不配套,無法發揮最大的作戰效能。全面研制更新顯然是不可能的,當時衹能突出重點,發展1-2种新型作戰飛机。也就是現在大家知道的殲-10和FBC-1,這兩种飛机均是采用全新研制。

殲轟-7,由于70年代引進了英國斯貝MK202發動机的專利,省了不少時間,加之對該机的技術要求并不太高,主要是第二代的技術指標,因此研制周期稍短,90年代中期少量投入使用,但該机的試飛時間較為漫長,從88年幵始試飛,直到98年才真正完成全部試飛項目,具備批量生產條件。

殲-10飛机。由于飛机的气動布局、机体結构、操作系統、机載設備、武器系統、發動机全部是全新設計,因此盡管當時國家單獨立項,且投入相當大(**億元人民市),但是細分解下去后,資金依然緊張。除了資金方面的原因外,技術難點多和研究制造設備不足也是使研制周期延長的原因。所以從80年代初期論証,86年立項,至今已近20年(立項至今16年),仍未投入使用。

由于新机研制周期長,風險高,難點多,甚至存在導致整個研制工作失敗的可能。因此,軍方不可能把寶全部押在新殲擊机上,為解決國防上的急需,改進改型和漸進就成為當時軍方唯一現實和有效的選擇。

(一)改進改型

主要体現在殲-7和強-5系列飛机上,其中以殲-7最為突出,這与中國軍方長期偏重于對空防御有關。殲-7在改進改型方面,先后發展了殲-7II、殲-7IIH、殲-7E等。其中又以殲-7E飛机的研制最為成功。

80年代中期,軍方根据現有裝備及航空工業情況提出對殲-7II進行改進的要求:主要是提高飛机中低空机動格斗能力,增大續航時間,縮短起飛滑跑距离,增強火力及電子戰能力。根据軍方的要求,成飛公司在殲-7II的基礎上,將原三角翼改為雙三角翼,安裝了前后緣机動襟翼,換裝WP-13F發動机(推力6560kg),更新机載電子設備(加裝平顯瞄准系統等),增加武器外挂架(共4個),最大外挂能力增至1600kg。該机87年10月立項,90年5月首飛,92年7月完成全部試飛,93年設計定型,前后不過6年,研制周期較短,是較為成功的一种改進改型飛机,經過改進改型,殲-7E的性能有大幅提高,穩定盤旋過載提高29%,最大航程增加17-44%,机動飛行性能已達到第三代戰机水平﹔但由于缺乏超視距作戰能力,被美方評价為改進最成功的過時飛机,暗指沒有超視距作戰能力,是過時的飛机(如果當時能將進气道移至机身下方或机翼兩側,并安裝超視距雷達,換裝WP-14發動机,即使未加裝電傳操作系統,殲-7E也可成為能与F-16、幻影-2000齊名的三大名机)。

(二)漸改

主要体現在殲-8飛机上。

殲-8飛机是65年設計,79年試飛成功,80年代中期少量裝備部隊。
 
殲8I型飛机。由于殲-8是白天型飛机,不具備在复雜气象下的作戰能力。為滿足全天侯作戰的需要,根据軍方的要求,沈飛公司從1976年起幵始研制殲8I型飛机,在殲8型飛机的基礎上安裝全天侯雷達等11項電子設備:新設計艙蓋、座椅、氧气系統和組合儀表:改裝了新型航炮,攜帶4枚空空導彈和4組火箭。1978年2月完成了全部設計圖紙。首架飛机于1980年5月完成總裝,因事故燒毀。1981提4月總裝出第2架殲8I型飛机,1985年7月設計定型。同年10月,獲國家科技進步特等獎。殲-8I采用單脈沖体制的204雷達,性能達到國內領先水平,而射瞄一8甲型航空瞄准具,是中國首次采用速陀螺作為殲擊机瞄准具的測量裝置构成的瞄准系統,性能好,射擊精度高。
 
  殲-8II型飛机。1979年,軍方提出在殲8I型飛机的基礎上改成從兩側進气,以提高性能。1980年9月,總參謀部和國防工辦正式批准空軍提出的戰術技術要求,并命名為殲8II型飛机。根据軍方的要求,沈飛公司在殲-8I的基礎上將進气道改為机身兩則﹔采用兩台WP-13AII型發動机、換裝裝新式雷達、瞄准系統增加環式快速射擊的攻擊方式(具備近距格斗能力和一定的离軸發射能力),加裝新研制的攔射火控計算机(可用于發射中距空空攔射導彈)、增裝自動駕駛儀、裝備了雷達制導的中程攔射導彈和空對地火箭。使殲8II型成為中國軍方第一种具有第三代超視距作戰能力的飛机,火控系統為國內最先進水平,基本上達到世界第三代戰机水平﹔但由于該机的气動外型未作大的改動,發動机還有較大差距(原定的WP-14未能如期換裝),因此飛行机動性能仍与第三代戰机有較大差距,被空軍評价為擁有第三代戰机特征(指超視距空戰)的第二代戰机(指机動飛行性能)。該机1984年3月總裝完畢,同年6月12日,完成首飛,1988年10月設計定型。研制周期17個月零12天。

殲-8IIM型飛机。1996年3月31日首飛。換裝兩台WP-13B雙軸渦輪噴气發動机(推力69千牛,7040kg),脈沖多普勒“甲蟲”-8II雷達(截獲距离70公里,跟蹤距离50公里,可同時跟蹤10個目標,并攻擊其中的2個),安裝平視顯示器、雙桿操縱,全球定位組合導航系統。外挂點增至7個,挂彈能力3000千克。經過以上改進,殲-8IIM的超視距作戰能力有更顯著的提高,但由于飛机的气動外型未作改進,也未安裝机翼前沿襟翼,發動机動力雖有提高,但与原計划安裝的WP-14還是有一定差距(推力少920kg),因此,飛机的机動飛行性能提高不大。

殲-8III。90年代初期,蘇-27尚未引進,殲-10進展不順,超-7計划受挫。針現役殲-8II中低空性能不良的問題,軍方要求大幅提高近距格斗性能, 強調多用途性,加強對地對海的攻擊能力, 并考慮到作為未來航空母艦的艦載机。根据軍方的要求,沈飛在殲-8II的基礎上,進行了全新的改型設計:加裝鴨式小翼,机身總長縮短40厘米,机身相應加寬,并加大了机身內部油箱,安裝以色列的多目標攻擊射控雷達, 紅外跟蹤瞄准系統,頭盔瞄准系統,并大量采用复合材料,發動机估計為WP-14(推力7500kgX2)或WP-13FII(推力7960kgX2),外挂架增至9個。

殲8III可攜帶8枚空空導彈(4枚中距,4枚格斗導彈),起飛滑跑距离不超過300米。 最大外挂已提高到5吨,在對海攻擊時,可攜帶4枚C801/C802 /C803空艦導彈及2枚近距格斗導彈。在對地攻擊時可攜帶多种制導武器,并能在机身下的挂架可挂1枚重約1.5-2吨的空地導彈,以執行戰略核轟炸任務,該型導彈与執行戰略核轟炸任務的轟6使用的相同型號,彈頭當量5-100萬吨。

殲8III綜合性能較殲8II提高了30-40%,特別是近距格斗性能大幅提高。初步實現了從第二代戰斗机向第三代戰斗机的轉變,為中國的新戰斗机的研制積累了寶貴的經驗。

(三)測繪仿制

80年代初,測繪仿制了米格-21MF,國產机命名為殲-7III。 該机1981年幵始設計,重新設計的部分占82%,衹有18%保留原設計,1984年4月26日原型机首飛。該机的主要改進有:采用新的全天候雷達設備,提高了飛行控制系統的性能水平,改裝IV型彈射座椅,增加机內燃油量,以及改裝新的WP13型發動机(推力6600Kg)。改進后的殲-7III飛机,表面上看起來象米格-21MF,如起落架處的凸包、迎角傳感器和冀刀相同,机頭進气道和中心錐整流罩加大了也一樣,但實際上有較大變化。該机在冀根下安裝 了兩門机炮,代替了以前安裝在机腹短艙內一門23毫米机炮。飛机上還裝有“附加扦”式的敵我識別天線,在座艙內加裝了后視鏡。該机在我國仿制机种中雖然屬于比較快和成功的﹔但從空軍裝備發展戰略的全局上講卻是一大敗筆。

在80年代初,中國空軍的主力机种是殲-6丙、殲-7、殲-7I、殲-7II及少量殲-8,均是未安裝机載雷達的白天型戰机,在全部5000架戰机中,裝有机載雷達的殲-5甲、殲-6甲等全天候作戰飛机极少,超視距作戰飛机還是一個空白。為改變這种狀況,軍方在80年代初提出二种全天候飛机的計划,即殲-8II与殲-7III。殲-8II由沈飛研制,殲-7III由成飛研制。空軍從寶貴的科研經費中撥出數億人民幣,由成飛根据友好國家提供的一架米格-21MF進行測繪仿制,當時空軍一位副司令親自抓這件事,可見空軍是极為重視的。

這一切与97年對越作戰時,空軍因衹有少量殲-7和殲-7I,無力對抗越南較先進的米格-21MF和米格-21比斯不無關系。由于空軍裝備在質量上与越南相差甚遠,加之越防空部隊有丰富的對空作戰經驗,至使空軍采取了保守的方針,在整個對越作戰中毫無建樹,几次少有的戰机,也因無机載雷達無法在云中攻擊,至使毫無防護能力的越方伊爾-14飛机得以利用云層逃脫。在整個對越作戰中,空軍最勇敢、最有作為的行動僅僅是獨立偵察第二團的一次敵后偵察,該團出去4架殲偵6飛机,對老街、保河、柑糖、安進行了航空偵察照相,深入越境內達160多公里,獲取大量地面情報。

戰后,面對陸軍的赫赫戰果,面對全國人民的熱情慰問,空軍將領及參戰人員感到前所未有的尷尬。盡管新聞媒体多方宣傳中國空軍以強大的聲勢震撼了越南空軍,使其不敢輕舉妄動﹔但所有空軍將士都寢食難安,都有一种無法面對國人的慚愧。

缺少全天候作戰能力,是中國空軍的最大弱點。80年代,一個戰斗机師,衹有一夜航大隊,裝備了10余架老舊的殲-5甲、殲-6甲飛机,机上的截擊雷達為201型,理論上發現距离12公里,跟蹤距离5-6公里,但在實際使用中的發現距离衹有4-5公里。軍方在對越作戰后,對于越南擁有先進的米格-21MF(雷達發現距离為21公里)、米格-21比斯(雷達發現距离30公里)极為羡慕,而想擁有這种飛机的愿望也非常強烈,一旦有了這种机會,就會不欲余力地去爭取。這种因某种事情的刺激而產生的欲望,往往帶有一些非理性的因素, 這种非理性因素常常會影響正确的判斷和決策。正是這种因素的影響,軍方對于殲-7III的可行性以及空軍整個作戰飛机的總体构成缺乏深入的調查研究,就匆忙決定仿制。事實上,當時空軍總部一些有遠見的軍官就曾指出,殲-8II的作戰能力全面涵蓋殲-7III,在科研經費极為緊張的情況下,搞毫無意義的重复研制,是极不合理的,衹會造成科研經費的浪費。但是這种理性的呼聲,對于那些急于擁有米格-21MF的作戰人員來說,是不能接受的。

現在來看問題十分明顯,相信誰也不會否認當時進行殲-7III的研制是個明顯的錯誤。

從机動性能來看,殲-7III不如殲-7II,雖然殲-7III換裝了WP-13發動机,推力由WP-7乙的6100kg提高到6600kg,但由于為了加裝机載雷達,加大了前机身的直徑,飛机凈重也增加約600kg,使飛行阻力增大,至使飛机的机動性能有較大的下降(下降幅度,平均在20%-30%)﹔而另一方面,由于机頭截面限制,所安裝的机載雷達探測距离极為有限,遠低于殲-8II机載雷達的發現距离,同時飛机航程与留空時間也小于殲-8II。事實胜于雄辯,由于殲-7III的机動飛行性能(近距格斗能力)不敵殲-7II,而遠戰能力(超視距作戰能力)及作戰半徑又遠不如殲-8II, 与第三代戰机F-16和幻影-2000相差更遠,因此成為最不受飛行員歡迎的飛机,其處境可想而知。

當初如果能聽進不同意見,將這筆寶貴的科研經費用在更需要的方面,例如:

----部分資金資助WP-14的研制(當時國家撥給研究WP-14的研制比空軍撥給成飛研制殲-7III的經費要還少),使WP-14發動机能夠早日投入使用(如果空軍投入部分經費,相信完全可以在80年代中后期達到批量生產)。

----對殲-8II气動外型的改進(研究類似殲-7E的雙三角机翼和前沿机動襟翼),換裝WP-14發動机,大幅改善殲-8II的机動性能。

----對殲-7II進行類似后來殲-7E、殲-7FS的改進,換裝WP-14發動机,預留安裝机載雷達的空間(而現在加裝“甲蟲”雷達或JL-10雷達應該不是夢想),加裝PL-10導彈,改善殲-7II的机動性能和遠戰能力。

經過上述改進會達到什么效果?

1、殲-8II改的机動飛行性能將全面超過幻影-2000,并与F-16各有所長﹔而遠戰能力則与幻影-2000和F-16不相上下。而且將在90年代初期大量裝備軍隊,對于壓制台灣92年引進的F-16A將發揮更大的作用。

2、殲-7II改的作戰推重比可達到1.04,如果加裝了“甲蟲”雷達后,無論在机動性能還是遠戰能力方面都可以与幻影-2000和F-16一較高下。

如果沒有錯誤的決策,今天的台海局面又會如何呢?

很明顯,大陸空軍擁有的殲-7II改与殲-8II改在數量上將數倍于台灣空軍,而質量上將不相上下,加上一定數量的SU-27,中國空軍將穩操台海上空的制空權。

可惜,一個錯誤決策所付出的代价是可怕的,它不僅使空軍失去性能先進的戰机,更重要的是使去了空軍發展极為寶貴的時間,這對空軍發展造成的影響是無法估計的。

在90年代初,如同法國人一樣,中國完全可以通過漸進而擁有自己的第三代戰机,但由于空軍領導層的錯誤決策,我們失去了這樣的机會,与第三代戰机擦肩而過,而這一拖延就是10年之久。




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