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沈飞四代机F60输给成飞歼20内幕:野心太大

(2012-01-16 14:38:37)
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军事

沈飞四代机F60输给成飞歼20内幕:野心太大

在几年前网上疯传一篇关于到沈飞参观调研的文章,这可能是外界得知中国4代存在的第一手信息。其中关于四代是这样说的:


    “第二日下午我们与601所气动室、总体室、隐身室、无人机室、远景飞行器室等6个研究室的主任设计师进行了座谈,收益颇丰。 讨论的焦点主要集中在四代机的设计和后续发展考虑上,601四代机项目“雪鸮”采用三翼面的鸭式布局,视野宽阔,较三代机歼十一B低可探测性(隐身性能)更好,雷达波散射面RCS<0.3, 还具有超音速巡航和过失速机动等能力,携带有先进的任务系统, 能同时攻击多个目标, 由于四代机的研制使用成本高昂, 设计还必须考虑基于价格因素的后勤保障系统。

 

为何601所的四代机选用带鸭翼的三翼面布局?以及有何优势进行了激烈讨论,隐身对于四代机是一个必须考虑的因素,机身机翼在同一平面内隐身性能最佳,但601所验证结果是鸭翼前向小偏角对隐身性能的影响是可以接受的,因为飞机隐身需要考虑的因素有总体、航电、材料、雷达、发动机尾喷管等多种因素,美国四代机的七个选型中没有一个是鸭翼布局,甚至有美国军方的官员嘲讽说“鸭翼最好安装在敌人的飞机上”,这一论断是美国整个国家战略和作战模式决定。美国作战强调进攻性,要在全球之内保持其优势,进攻的策略要求更多地强调隐形,超视距攻击,作战采用编队方式进攻,为了隐身的需要只在空中进行有限几次雷达开机,远距锁定敌方就进行攻击,然后发动攻击的战斗机撤出,由紧跟的后续机队瞄准敌方攻击,这样敌机当受到第一次攻击时进行规避动作,将自身完全暴露在随后编队的飞机雷达面前,这种完整的作战体系主要以中远距进攻为主。而俄罗斯则倾向于防御的态势,这样可以通过别的手段来进行探测,如地面的雷达系统,或空中的预警网络来发现这个隐身飞机,这样隐身飞机一旦靠近或被发现后,隐身就没有用了,作战优势就要依靠高机动性来打。 这就说明隐身飞机对一般传统意义上雷达针对的频段来看,作用还是比较大的。然而现在的战争在初期已经脱离了平台对平台对抗的模式,而是整个体系的对抗,这样如果有比较完整的互相弥补的传感器系统,不仅仅是雷达系统来看的话,发现、定位甚至是攻击隐形飞机也是很有可能的。隐身飞机正前方的雷达反射面积比较小,可以达到0.01平米以下,但从俯视、斜视就不是这么小,将来的侦查和探测手段可以不完全从正前方,不过目前应该说隐身飞机还是很难对付的。


    研发新战斗机的一个核心问题是取决于国家以及军队的战略,还要根据国力并与国家的利益相适应,这样才考虑配套什么样的空军装备,采用何种作战体系,最后601飞机研究所才能根据自身的条件制定其发展战略。采用鸭式三翼面布局也是基于我国目前的国情和研究水平进行的折衷考虑,因为我国还无法像美国一样去领导世界的航空技术发展,也不同于它全球打击的进攻性战略,我军的作战策略是“攻防兼备”,所以不能盲目跟从美国的军事发展,鸭翼与主翼进行恰当的配置后,对主翼能产生有力的干扰,形成附加的涡升力,尤其进行机动动作时优点更加突出,鸭式驱动的布局总体上是很好的布局,尤其是配以电传飞控系统就更能发挥它的优势,另外鸭式气动布局和矢量发动机配合的更好。我国的军事战略伙伴是俄罗斯,我航空工业基本上依靠俄的技术发展起来,美国的材料、电子信息技术特别是微电子、制导、隐身等拥有优势,而俄罗斯在空气动力学和发动机上有它的优势,所以选择这种布局也有利于在高新技术上与俄开展合作。目前隐身技术已经研究了多年,但至今没有发展一个型号来验证这些技术,关键技术的成熟度很低是目前我们发展型号的瓶颈。美军已经退役的F117战机集合了美国开发的各项隐身技术,其四代机F22也是作为它各种先进技术的一个综合平台,由于费效比问题,后又开发了“高低搭配”的F-35,所以如果考虑飞机装备部队的经济性则应该研制落实现有技术的产品。有美国研究机构研究证明:在大离轴角发射和头盔瞄准条件下机动性的意义不大。不过这是基于作战体系完备和进攻的情况下,而战斗后期体系遭到破坏或防御时,近距格斗能力则变得十分重要。


    我国是一个幅员辽阔的国家,国土防御的任务重大,依靠购买发展先进的飞机是不可能的,首先是国外尤其美国对我们限制很严,另外财政上花费很多,而且还会损害我国航空科研力量的发展。尽管我国经济和科技创新能力不是世界第一流的,自己的研发形成自己的自主知识产权,这样我们才可能研发出真正先进的战机,这也是我国国防能独立自主的唯一出路。但是决不能否定引进,如果完全是闭门造车则水平会更差,与国外的差距就越大,也就说不能完全依靠引进来扼杀自身的创新能力,我们作为后发型工业化国家,我航空高科技行业需要的众多关键技术世界上许多国家已经突破或成熟了,所以要通过技术合作与市场化来吸收和引进先进的技术和经验,借此来培养我国航空工业自己的研发创新力量。”


    该文章是由兄弟工程单位人员编写的,当然其中的观点有一些可能并不符合中国空军实际研究的情况,有些需要我们商榷和讨论的地方,比如说美国的战术是一波攻击后脱离的远距离战法过于书面化,实际空战要复杂多变的多。但我们不必纠缠于此。


    601所项目始终没有公开,所有的细节保密,但是三翼面是他们的初期研究方向。沈飞显然在1990年代受到了俄国的影响。在1990年代,俄国先后公开了三翼面的SU35,SU37与SU30MKI,SU47。严格意义上说,SU35,SU37与SU30MKI的同Su33一样,前鸭翼提供了涡升力----但是由于不符合鸭式机主翼与前翼布局,脱体涡耦合作用很小,一般认为是为了弥补无源相控阵雷达的沉重重量。对于下一代战机,沈飞是有着自己的考虑的:三翼面战机对比常规布局和鸭式布局都有好处。对于常规布局来说,没有强力发动机很难达到F22的指标。鸭式布局前鸭翼涡对于发动机与大迎角飞行控制都有好处,但是近距和远距耦合鸭式布局对于配平和涡升力平衡不好解决,难以兼备各空域速度与机动的理想效果。


    沈飞中意的三翼面飞机在飞行中可以在前鸭翼和平尾同时动作更好地兼顾于涡升力与配平的平衡,还可以让主翼与平尾面积缩小。同时具备理论上更加完美的超机动特性。当然,越美丽的花园越需要清除杂草。

 

(题外话2:印度的Su30MKI是第一种矢量推力系统战机,同时也是三翼面飞机,但在相对于Su27上气动已经弱化的双座苏27UB上增加了鸭翼控制与配平重量,以及无源相控阵雷达重量,推力矢量喷管死重。重量大大增加,亚音速盘旋性能改进不大。另外,Su30MKI的前翼固然增加涡升力,但是SU30的主翼与前翼布置不符合鸭式机强烈耦合布局,不能拉出强有力的脱离涡耦合,难以大幅提高涡升力---许多人据此认为Su30MKI Su33,su35,su34包括T50都是假三翼面,可以说有道理。加上双座,死重,爬升力反而下降,推力矢量对爬升的有益作用很小,对瞬间角度影响大。


    尽管由于Su30MKI增加了鸭翼和推矢造成的设计敏捷性能,但是由于机体设计早已固定,原有的跨音速与超音速性能特点仍在,滚转能力一直是SU27系列的弱势,推力矢量喷管和前翼只是部分改善了纵向与横向机头指向性和敏捷度,跨音速与超音速阻力反而增加,爬升性能改进不理想,反而有下降的趋势,而滚转性能和瞬间指向能力难以发挥。


    从机动角度上说,Su30MKI在SU27UB双座上改进也许是个严重错误,对比Su30MKK综合气动有部分上升,但对比Su27的综合气动反而有所下降,俄国从不想装备Su30MKI,单座新SU35BM就是明证,中国也从不想把SU30作为超机动全能机,而立足于利用复合材料和电子化减重,增加机体强度,增加推力来提高综合气动能力---单座歼11B,某种意义上与老毛不谋而合。


    Su30MKI到现在也不能说技术稳定,但是印度决非傻瓜,Su30MKI加强了信息搜索与指挥交联能力,推矢对大迎角性能有所提升,双座的负担分配满足他们的需要:对于从下向上进入中国西藏高原与克什米尔高原来说,双座战机飞行员可以减少对复杂地形的负担,同时沉重的无源相控阵雷达可以加强对复杂地形的分辨率,在高原采用的更多是掠袭战术。而中国的SU30MKK主要针对东面的糟糕形式,属于快速达到威慑力。在青藏高原上,中国战机面对的是稀薄的空气,对于起飞时重量和推比有更高的要求,不可能采用SU30MKI的形式,同时,由于高原地形居高临下,中国中远程雷达探测系统具有天然的优势,印度战机一起飞即可跟踪探测,足以承担Su27,J8-2,歼10的引导指挥任务。近年来,中印双方都开始加大对边境的战备投入,2008年台海缓和后,中国在此开始投入的资源和兵力远大于印度,印度近年的高调增兵很大部分出于对此的忧虑,只不过中国一直习惯只做不说罢了。印度占领中国藏南一部分,中国同样占领了印度克什米尔高原一部分,藏南处于平原,土地肥沃,人口较多,但是在攻守与探测的军事意义上,难以比之后者。


    三翼面搞不好,沈飞下一代三翼面战机也容易发生一样的悲剧,不过由于上舰需要,歼15采用与SU33一样的基本设计。


    Su30MKI在对F15C,以及台风的对抗中表现表明了Su30MKI的优势性能依然在SU27一直良好的亚音速盘旋,在2008红旗演习盲目利用推力矢量比垂直机动性,被F15C“钻出脑浆”。在对抗台风时也曾吹的天花乱坠,但是英国空军的总结是:“台风的敏捷性远在Su30MKI之上,但是Su30MKI的稳盘和亚音速能力很强,在对抗中,台风总是先敌取得攻击机会,但如果对抗继续进行,Su30MKI会有越来越多的机会。”同样,中国空军歼10在对抗su27也发现,歼10总是能够利用跨音速与超音速优势,敏捷性,瞬盘和滚转优势先“击落”Su27,形式不利时可以利用不亚于后者的爬升能力结合更强的敏捷滚转能力脱离,重新占据良好攻击位置。只要不在对抗中跟着对方节奏走,将速度盲目降下来玩稳定盘旋,胜利者基本都是歼10.当然,到歼11A时,对手拥有了同歼10一样的良好雷达电子设备感知能力,就可以用多种战术“磨”到胜利---只要机动不差到太大。以色列空军幻影5比幻影3机动差一些,但是航程远,结果拥有交战的选择主动权,反而最后是胜者。相比之下,体积巨大的SU27像二战日本的零战机;小体积,推比相对小的歼10战术倒像德国的Fw190战机,利用瞬盘或滚转优势---但是这个“零战”有巨大的多用途,挂载,航程优势,也实在让中国空军爱不释手。


    英国空军对SU30MKI的推力矢量和无源相控阵雷达很感兴趣,但只限于印象深刻,它们并没有为Su30MKI取得什么彻底优势。同理,美国空军人员也认为,Su30MKI与F22相比,仅仅是推力矢量和相控阵雷达“看上去相似”而已,如果想取得一架下一代战机,那就不能只在三代机体上用花哨的东西修修补补。印度,马来西亚等国SU30MKI倒并非完全是受了俄国忽悠,而是他们想用双座型来达到加强指挥,空中优势,对地能力都能优秀,想用推矢和三翼面补足双座型的气动不足罢了,不过该思路并不适合中俄,中俄有大量的战机各分其职,攻击的攻击,空战的空战)


 
    相比成飞的想法,沈飞的野心也很大,但是他们并不是盲目的,沈飞的意图有其精明的一面,4代机项目是一个浩大冒险的工程,很难说以后国家和军队会怎么想,他们一定会是谨慎的。沈飞无疑想拉俄罗斯成为技术上的平等伙伴。


    不过沈飞也肯定意识到:三翼面战机具有理论上更完美的性能,但实际前景不太乐观:


    1 三翼面对于RCS的增加处理要比常规布局和鸭式布局更复杂。


    2 三翼面布局灵敏性依靠更加复杂的电控系统。


    3 三翼面布局理论上是依靠涡流和配平达到完美的性能,但是在实际研发中,由于比常规布局增加了一对前翼及其翻转控制系统,这就必然对重量产生影响,虽然可以精心设计小面积主翼来弥补,但是对于阻力和推重比都是负面的,而且前翼和翻转机构的存在相比单纯的常规布局和鸭式布局更进一步恶化了内部空间。


    俄国空军对这些问题早心里有数,实际最后也没有完全采用三翼面,俄罗斯T50的全动边条很大程度上是对前翼和边条的折中,保留了一些涡流升力作用同时弱化了配平作用。由于全动边条造成的涡流在机身上干扰太多,造成配平能力不佳。T50仍利用机动襟翼和平尾,推力矢量来作为纵向扭矩控制面。


    据公开消息,沈飞对三翼面也顾虑重重,存在几个改进的方案,主要利用类似由F18开始发展的边条涡流作为主要方向。  
  
    不管如何,沈飞也是值得尊敬的。在与611的竞争中,沈飞的三翼面与先进边条的两个想法无疑会给军方留下不错的印象,据称沈飞提出了大量的论断,阐明了鸭翼战机对于隐身处理的复杂(三翼面更复杂),涡流和配平的矛盾,阐明三翼面的好处。不过可能在军方看来:沈飞方案做的很细,研究力度大,但是都并没有绝对把握,与俄国结成伙伴关系一起研究的意图也令雪號项目存在政治上的变数。


    相比之下,611的升力体边条鸭的布局风险也很大,但是611在研制鸭式布局中进行近乎30多年的探索,并在工程上把它变为现实。成飞在研究歼10项目中的突破难关的一往无前的气质让人印象深刻,歼10是一个跨越,而新4代更需要一个跨越,歼10和FC1的成功大大加强了成飞的自信,据称成飞在竞争中立下军令状。这种自信一定成为压倒沈飞的最后一根稻草。


    在公开的文章中,设计总师李天遗憾地称沈飞4代在各方面达到甚至超越了军方标准。依然失败了。


    几年前,“雪號”在军方竞争中失败,停留在纸面上,但是沈飞的努力还在继续,“雪號”,这只北国冰原之鹰真的输了吗?时间可以检验一切。也许威龙和雪號的小弟弟都能够笑到最后。

 

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