| 殲7殲8空戰分析 |
| 送交者: 崑崙鷹 2002年05月10日18:57:58 於 [軍事天地] 發送悄悄話 |
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80年代，曾與法國有過採購幻影2000的接觸，但購買40架飛機的價格竟超過建國35年國家對整個航空工業的投資。為了價格問題，胡耀邦曾親自出面與法國總統商談，希望法國方面能給出個友好價格。但是法國人很現實，友誼歸友誼，生意歸生意，談了兩年，解決不了價格問題，最後只好放棄。 現在資訊比較公開，國防透明度也在提升，對於強化全民國防意識很有好處。但是由於不明歷史原因而責備國防工業職工、責備國防衛士，我覺得很不公平，應當說當時的國防工業職工及國防衛士都盡了力，特別是國防衛士，他們在武器裝備嚴重落後的情況下，隨時準備以生命捍衛祖國的尊嚴。 今天寫這篇文章主要是利用公開資料（殲-7II取米格-21數據，殲-7III取米格-21MF數據），模擬從軍事分析的角度揭示中國空軍裝備發展的過程。文中內容均是根據當時的政治、軍事鬥爭形勢，中國空軍與潛在作戰對象及其裝備情況進行的分析與推論，主要目的是讓大家了解軍用飛機改進改型的研究過程、研究方法或思路，以及中國空軍為何要反覆對殲-7、殲-8進行改進改型，提供軍事愛好者了解一些軍事常識，並不是作戰對策分析，也不構成實際的決策諮詢意見。 殲-7、殲-8改進改型與2000年中國空軍空戰環境分析 80年代初期，由於中國空軍的武器裝備出現了建國以來第一次大幅度落後於世界水平的情況，使中國空軍的遠期作戰環境發生了巨大的變化，如何應付2000年前後國際環境對中國的挑戰，成為中國空軍面臨的重要課題。 擺在空軍面前的情況是： 上述三點決定了在2000年前後，中國軍隊必須立足現有裝備，隨時準備戰勝優勢裝備之敵可能對我發動的戰爭挑釁。 而在2000年前後，中國空軍可能的作戰區域，主要是西南邊境、南方邊境、北部邊境，以及東南沿海地區，潛在作戰對象主要是美、蘇及周邊軍事強國和地區，其主要空軍裝備為第三代作戰飛機。 在與潛在作戰對象的空中鬥爭中，中國空軍殲擊機的主要作戰對手是敵方戰鬥機，因此，應重點研究敵戰鬥機對中國空軍的威脅程度。 一、作戰前景及對現役主戰飛機的影響分析 由於潛在作戰對手擁有的第三代戰鬥機通常擁有超視距作戰能力，而中國空軍的主戰飛機殲-7、殲-8均不具備遠戰能力，在典型化的空戰過程中會發生一次空戰分成兩個階段的現象，即： 第一階段，敵空軍第三、第二代戰鬥機可以在我機視距外發射中距空空導彈，殺傷我機；而我機無法殺傷敵機。 第二階段，進入近距空戰，雙方均可以攻擊、殺傷對方。 根據模擬空戰結果估計，未來空戰中有50%的戰鬥要在近距格鬥後結束；在格鬥空戰中，機動性能占優勢的飛機至少可以獲得2：1的擊落比優勢。據此，對空戰不同階段的殺傷率加權為： 在1982年的中東戰爭與英阿衝突中，空空導彈的殺傷率已經超過0.6。考慮到2000年前後，戰鬥機干擾能力的提高，借用美國國防部所給出的空空導彈對採用電子對抗的低空戰鬥機的殺傷率0.15。 取交戰雙方參戰前飛機數量相等，計算雙方飛機損失變化情況（假想敵為A方，中國空軍為B方）。並根據蘭切期特戰鬥動態議程考察各種因素的相對重要性。由於B方沒有遠距空戰能力，損失大於A方，會很快達到轉變點，此時，每輪空戰中B方參戰飛機全部被擊落。平均擊落比為13：1。 為改變這種情況，可採取提高B方飛機擁有數、參戰率、近距殺傷率(機動能力)，採取干擾、機動等措施進一步降低對方中距導彈的殺傷能力。 通過分析得知，採取提高B方飛機數量一倍、提高B方飛機參戰率一倍、提高B方近距殺傷能力一倍、降低對方中距殺傷率50%，大體上可使擊落比改善一倍左右（即由13:1平均降為6:1）。 項 目 擊落比 (上述表格的結論可以幫助分析人員估計不同因素對殲-7、殲-8改進改型的相對重要性。) 從上述分析可得出的結論是，中國空軍主戰飛機殲-7、殲-8的中、遠期改進改型目標為： 1、首先解決的是增加中距攔射導彈和相應的火控系統，以消除與第三代戰機在中距殺傷率上的差距； 2、提高飛機的機動能力，而瞬時機動性能比持續機動性能更為重要，以消除與第三代戰機在近距殺傷率上的差距； 3、儘量提高飛機的參戰率(即出動率)，以參戰兵力的優勢，彌補技術上的劣勢，作為改進內容主要是簡化維護、降低再次出動的準備時間，提高戰時飛機的出動率和利用率。 二、對中國空軍主戰飛機的改進要求 由於提升我機中距殺傷率，對改善擊落比影響最大，就成為殲-7、殲-8改進改型的重點。 1、提升主戰飛機的中距殺傷率。提升主戰飛機的中距殺傷率，必須增加中距攔射導彈和相應的火控系統。從第三代戰機的機載火控雷達情況看，探測距離大體為160km至42km，雷達天線尺寸分別為92cm至40cm，具體情況如下。
末來中國空軍現役主戰飛機改進的目標是，雷達探測距離至少應達到第三代戰機的下限，即以不產生質的差距為底線，因此最低限度應選擇類似F-16飛機的APG-66級別雷達，探測距離在74km，相對應的雷達天線尺寸為71cm左右。據此，確定選用雷達的天線尺寸為70cm。(註：據說中國空軍制式軍用機載雷達的天線尺寸大體就定在70cm) 從中國空軍現役主戰飛機情況來看，殲-7II進氣道尺寸為66.3cm，殲-7III為87cm，而且均為機頭進氣方式，安裝大尺寸機載雷達較為困難，從殲-7III的改進情況來看，為安裝小型機載雷達，進氣道加大為87cm，使飛機的機動性能出現較大倒退。只有殲-8飛機的前機身截面較大，安裝大型機載雷達的可能性較大；但必須將進氣道改為兩側進氣。 結論：增加中距攔射導彈和相應的火控系統方面的改進，應以殲-8飛機為主；由於殲-7II不具備改裝大尺寸雷達天線的可行性，因此，其作戰性能的改進應當以提高飛機的機動性能為主，並示情況換裝類擬APG-67的小型高性能雷達。（註：實際的改進工作基本上就是這種格局，殲-8II發展了遠戰能力；殲-7E突出了機動性能） 2、降低敵機的中距殺傷率 為降低敵機的中距殺傷率就要挫敗敵方導彈攻擊。為此，首先要獲取可靠的導彈攻擊警報，然後要能及時實施有效的反導彈措施。 3、提升我機機動性能 在我國經濟實力、技術水平與美、蘇相比仍有較大差距的條件下，過分追求過高的機動性指標，不僅技術上有困難，而且會使飛機重量增加，成本效率下降，機動性能反而會受到影響，因此應尋求最佳的成本效率。 （1）水平加速性能（略） （2）爬升性能（略） （3）水平機動性能 從上述對比情況看，我軍第二代戰機與世界第三代戰機在機動性能方面存在較大的差距，在2000年前後的空戰中，近距空戰進入高度集中在中低空，為獲得大轉彎角速度，會實施動態機動並迅速進入貼地高度，導彈的上射、下射能力可以彌補某一高度上的機動性能不足。綜合以上因素，要求中國空軍主力飛機的改進設計應注意提升升力係數，降低翼載，改進低速操作品質，重點提高瞬時機動性能；而穩定盤旋性能，應力求達到與F-16A相接近的水平。 （4）垂直機動性能（略） 4、提高飛機出動率（略） 三、改進主戰飛機的技術可行性分析(略) 四、改進情況 1、殲-8II型飛機。1979年，軍方提出在殲8I型飛機的基礎上改成從兩側進氣，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，並命名為殲8II型飛機。根據軍方的要求，沈飛公司在殲-8I的基礎上將進氣道改為機身兩則；採用兩台WP-13AII型發動機(發動機6600kgX2)、換裝裝新式雷達、瞄準系統增加環式快速射擊的攻擊方式（具備近距格鬥能力和一定的離軸發射能力），加裝新研製的攔射火控計算機（可用於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種具有第三代超視距作戰能力的飛機，火控系統為當時國內最先進水平，基本上達到世界第三代戰機水平，同時存在較大的改進餘地；但由於該機的氣動外型未作大的改動，發動機較原計劃還有較大差距，原定安裝的WP-14未能如期換裝，作戰推重比由原定的1.05，降為0.92(F-16為1.06，F-15為1.13，幻影2000為0.85，F-4C為0.79)，因此，飛行機動性能仍與第三代戰機仍有一定差距。該機1988年8月設計定型。 2、殲-7E。80年代中期，軍方根據現有裝備及航空工業情況提出對殲-7II進行改進的要求：主要是提高飛機中低空機動格鬥能力，增大續航時間，縮短起飛滑跑距離，增強火力及電子戰能力。根據軍方的要求，成飛公司在殲-7II的基礎上，將原三角翼改為雙三角翼，安裝了前後緣機動襟翼，換裝WP-13F發動機（發動機推力6560kg），更新機載電子設備(加裝平顯瞄準系統等)，增加武器外掛架(共4個)，最大外掛能力增至1600kg。該機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。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%，機動飛行性能已達到第三代戰機水平。如H=5000m，M=0.9時，穩定盤旋過載：F-16A為6.8g，殲-7E為6.6g，與F-16A基本接近；由於殲-7E的翼載荷比F-16A小，因此，瞬時盤旋性能優於F-16A，在近距格鬥時可以爭取到更多的導彈發射機會。 五、對殲-7、殲-8改進改型的評價 我們知道第三代戰機與第二代戰機相比，非常強調兩點：一是格鬥能力（即近距纏鬥能力）；二是遠戰能力（即超視距作戰能力）。而戰鬥機的作戰效能也完全取決於這兩點。由於中國空軍裝備總體上劣於潛在作戰對象，要想戰勝敵人，就必須具備一定的物質條件，即至少應取得一方面的優勢，殲-8II與殲-7E走了兩條不同的改進路子，前者強調遠戰能力；後者追求近距格鬥能力，都取得了一定的成功。因為在作戰飛機的主要兩種作戰能力方面，只要在一方面占優勢或與敵大體相當，就可以通過戰術的運用來發揮你的優勢，避開你的弱點，去戰勝裝備優勢的敵人。但是如果兩者都不占優勢，就缺乏以劣勢裝備戰勝優勢裝備之敵的物質條件，殲-7III基本就是屬於這種情況，近戰不行，遠戰也不行，與敵殲擊機對壘，只能被動挨打；或者只能用於打擊敵運輸機、轟炸機、偵察機，這就違背了作為主戰飛機而加之研製開發的初衷。 從殲-8II的改進改型看，由於具備了超視距攻擊能力，將大幅度降低殲-8II與敵三代戰機空戰時的擊落比；在近距格鬥能力方面，雖然殲-8II機動性能的提升還不盡如人意，但是並不表明該機不具備近距格鬥能力。從傳統空戰看，比較強調穩定盤旋性能，主要是受當時武器性能的限制，攻擊機必須利用穩定盤旋性能的優勢在敵機後方構成穩定的發射（射擊）條件；而現代空戰，由於新式格鬥導彈具有離軸發射能力，因此，瞬時盤旋性能就顯得更為重要，空戰中，只要載機機頭與目標線夾角減小到一定程度，機載導彈的導引頭能跟蹤上目標，就可發射導彈。 從殲-8II的氣動外型看，該機採用大後掠角、小展弦比和小厚弦比的三角翼，使機翼前緣向上捲起的脫體渦，增大了上翼面的壓力，減少機翼後緣向前的反壓力，推遲了大迎角時的氣流分離，使臨界迎角和抖動迎角增大，並使飛機在小速度、大迎角飛行時具有良好的俯仰安定性和操作性；同時使大載荷時誘導阻力大，飛機減速快。這兩個特點使殲-8II在做減速盤旋時的瞬時速度比較大（具體情況就不講了，給大家留點想象空間），這將有利於構成具有離軸發射能力格鬥導彈的發射條件，加之殲-8II本身具有一定的離軸發射近距格鬥導彈的能力，將彌補該機穩定盤旋性能不佳的缺點。只有當殲-8II的離軸發射格鬥導彈用完，並被迫轉入用機載火炮空戰時，穩定盤旋性能較優的F-16才會有較多的機會。 外界傳聞殲-8II多次敗給殲-7II，我想應當是指傳統的模擬空戰訓練方式，即穩定盤旋空戰（因為離軸攻擊訓練目前尚無有效的空戰結果記錄評判方式），如果轉入離軸攻擊空戰，殲-7II未必能占到便宜。 從殲-7E的改進改型來看，該機最突出的改進是近距格鬥能力的大幅提升。提高穩定盤旋角速度要受三個條件的限制：一是最大載荷限制，一般不超過8-9個g；二是失速限制，要求儘量提高Cy，並儘量降低翼載荷；三是可用推力的限制，要求儘量提升推重比。由於殲-7E將原三角翼改為雙三角翼，並安裝了前後緣機動襟翼，使該機的Cy大幅提升；別外，由於換裝了WP-13F發動機（發動機推力6560kg）可用推力增加460kg，這些都對穩定盤旋性能的提升起到了良好的作用，同時由於PW-13系列發動機中更大推重比的新機型已批量生產，殲-7E的機動性能還有進一步提升的餘地，改進後的殲-7E在中低空穩定盤旋性能與F-16A基本相當，這對於持續空中格鬥尤為重要。 水平機動性能的另一項重要指標是瞬時盤旋性能，通常是以減速來達到，因此不受可用推力限制，只受承載能力和失速限制。由於殲-7E的翼載荷小於F-16A，因此，殲-7E在瞬時機動性上占有優勢。如果要更詳細作出對比，F-16A作機動時速度小於278km/s就不能減速，而殲-7E由於Cy大幅提升，翼載荷也有一定程度的下降，估計該機的失速錶速將會比殲-7II的210-220km/s 有較大程度的放寬，這無疑將對提升殲-7E的瞬時盤旋性能起到重要作用。據此推算出其減速盤旋性能將將超過F-16A，這對於迅速進入發射格鬥導彈位置是必不可少的，加上殲-7E配備的PL-8號具有一定的離軸發射能力，將使殲-7E在與F-16A的近距格鬥中將占有較大的優勢。 經過上述改進，殲-7E與殲-8II的作戰性能有了較大的提高，根據蘭切期特戰鬥動態議程分析(不考慮戰術因素)，在相同數量、同等條件下戰術對抗：殲-8II對F-16、幻影2000的戰損率將由殲-8的13：1降至1.4：1；而殲-7E對F-16、幻影2000的戰損率則由殲-7II的13：1降至6：1(殲-7E戰損率大的主要原因是不具備遠戰能力，在空戰的第一階段不具有中距殺傷力)。而F-7E如果與有遠戰能力的殲-8II或蘇-27混合編隊，將有助於大大降低戰損率，而且在我機數量提升一倍的情況下，戰損率還將下降一倍。例如我軍以殲-7E4機與殲-8II4機組成的混合編隊，打擊F-16A或幻影2000的4機編隊，我軍的戰損率將下降為0.7：1。 然而令人憒撼的是，殲-8II與殲-7E的改進改型都不全面，殲-8強調遠戰能力的提升，但忽視了飛行機動性能的改進；殲-7飛機強調飛行機動性能的改進，卻不重視遠戰能力的提升；已至於為對付F-16和幻影2000，需要殲-8II與殲-7E的混合編隊才能發揮出最大的作戰效能。其實如同幻影III一樣，殲-7、殲-8這兩種飛機平台都具備向第三代戰機發展的潛力，如果集中力量開發，相信這兩種戰機都可以象幻影2000一樣脫胎換骨地升級為第三代戰機，這方面對比一下幻影III與殲-7的各項指標性能就很清楚了，而且殲-8II的改進潛力要遠遠超過幻影III。但殲-8的改進改型並未達到這一目標，真正形成第三代戰機的殲-8III是近年才出來，晚了十多年。 儘管晚了，但並不影響殲-8III作為第三代戰機的獨特魅力。 六、殲-8的最新改進型，中國自己的第三代戰機殲-8III 殲-8III飛機的特點 解決這一問題的方法有兩種：一是修改部分氣動設計，如以色列的“勸獅”C-2飛機在安裝小前翼後，為了平衡安裝前翼引起的全機重心移動，在其主翼半翼展的35%處加裝了鋸齒形前緣，增大了外翼段面的面積和前緣後掠角，並在機頭兩側安裝了小邊條，這些變化會使飛機的結構重略有增加，但飛行性能則大為改善。另一種方式是放寬靜安定余度，以減輕全動式前翼的配平負擔，改善高機動性能，這一方法既不會增加結構重量，又可獲得最佳升力。但採用這一方法的前提條件是，必須採用先進的數字式電傳操縱系統。有消息說殲-8III的飛控系統採用了三軸數字式四餘度電傳系統，飛控計算機採用容錯計算機技術，系統由有三部不同的32位RISC系統架構計算機組成。由於80年代中期沈飛已在殲-8II飛機上進行了電傳系統的試飛，殲-8III採用數字式電傳操縱系統應是可信的，這意味着殲-8III將是中國第一種採用主動技術控制和電傳操縱的先進飛機。 飛機的動力裝置 機體結構與材料 機載設備 在火控系統方面，裝有俄羅斯的“甲蟲”機載雷達或以色列的機載雷達，同時裝備有由雷達、紅外搜索／跟蹤儀和激光測距裝置組成的綜合系統，可有效地保證飛機對空中目標的探測、發現、截獲和自動跟蹤，以及確定其坐標和距離。其精確性、抗干擾能力，以及與機載雷達交換信息的能力都很出色。由於這一綜合系統的使用，可使飛機截獲目標的時間縮短，機載武器的命中率提高，配合頭盔瞄準具，將有較強的攻擊能力。在防衛方面，裝有KG8605A機載主動式干擾機，並配有整合干擾絲/熱焰彈形成的主被動自衛系統。 為保證飛行安全，飛機上還裝有飛行狀態和過載限制器，這樣，就可保證飛機在機動狀態時，飛行員也能放心大膽地實施有效的作戰行動。 殲-8III與F-16和幻影2000的比較 從氣動布局上看，F-16採用的是60年代發展起來的邊條翼技術，幻影2000用的是50-60年代成熟的大後掠三角形布局，兩機均是新機老布局；殲-8III則選用80年代有長足進步的鴨式布局，可謂老機新布局。三者的共同點是都能利用脫體渦產生的有利干擾獲得高升力。但三角翼的後掠角受總體布局的限制，獲得高升力的能力有限；邊條是固定的，很難用他去適應所有的飛行狀態；殲-8III的前翼則是全動的，可以在較大的範圍內控制有利干擾。實驗證明，在靜不安定飛機上安裝全動式前翼，有助於增加升力，當飛機大迎角時，還能提供俯仰操縱。 通常情況下，近距耦合鴨式飛機的配平升力要比常規飛機高一些，機動性能也好些。除可以增加主機翼升力外，還起平衡作用，而且在改善失速狀態和大迎角時垂直尾翼的繞流方面，效果也相當明顯。典型的如以色列的幼獅C-2飛機，與未安裝鴨翼的幻影V對比，幼獅C-2的縱、橫向操縱性能和持續轉彎性能均較好，在所有使用高度，尤其是在低空，陣風效應較低；改善了大迎角和低速情況下的機動性。82年黎以戰爭後，英國《飛行》雜誌記者採訪了以色列空軍的一位高級軍官，這位軍官對“勸獅”C2的評價之高，超出了人們的預料。他說，在某此方面“勸獅”C2甚至比F-15和F-16還要優越，在空戰中“幼獅”C2的擊毀率並不比F-15和F-16低。 但必須指出的是，“幼獅”C2並未運用主動技術控制和電傳操縱技術。只是簡單鴨式翼，而這種簡單鴨式翼由於距飛機重心距離較小，配平能力有限，對盤旋性能的改善還是相當有限的。儘管如此，裝有鴨翼的“幼獅”C2的出色表現已經足以讓人刮目相看；那麼運用主動控制和電傳操縱技術控制前翼的殲-8III，必將使飛行機動性能的改善達到一個新的高度。 從操縱系統來看，殲-8III配備了較先進的三軸數字式四餘度電傳系統。與F-16和幻影2000一樣，靜安定余度也是負值。無論何種氣動布局的飛機，只要放寬靜安定余度，其性能都會有所改善，但相對之下，鴨式布局的收益要更大些。殲-8III放寬了靜安定余度後，進一步降低了配平阻力，並提高了前翼的配平能力。由於前、後翼面均為正升力面，其升力差不多是常規三角翼飛機的兩倍，機動性能也強得多，這表明，殲-8III的氣動布局更為先進。雖然我們無法得知殲-8III的Cy，也無法對比三種機型的Cy，但是殲-8III氣動布局的先進已是無可爭辯的事實，而由此推斷出殲-8III的Cy高於F-16A與幻影2000也並不為過。 從飛機推重比來看，殲-8III是1.11，F-16A是1.06，幻影2000是0.85，顯然，殲-8III具有較大的儲備推力，其推重比上的優勢已非常明確，已這對於提升機動性能將有重要的作用。 從上述情況來看，儘管我們目前並不清楚殲-8III的機體結構強度有無改變，飛機最大承受載荷有無提升。但僅從構成飛機穩定盤旋性能的另外兩個重要指標Cy和推重比，以及瞬時盤旋性能的另個一個重要指標Cy來看，在水平機動性能方面，殲-8III已是占盡了優勢。 至於武器系統方面，在執行空戰時，殲8III最多可攜帶8枚空空導彈(4枚中距、4枚格鬥導彈)，雷達採用的是以色列或俄羅斯的射控雷達，具有多目標攻擊能力，同時還裝備有紅外跟蹤瞄準系統，與頭盔瞄準系統相配合，可“看那兒打那兒”。 空空導彈的陣容也十分強大，包括國產的PL-9、PL-12、AMR-1導彈，俄羅斯的R-77、R-73先進空空導彈以及以色列的怪蛇IIII超級空空導彈。特別值得一提的是，殲-8III配備的R-73十分先進，與頭盔瞄準系統相配合其離軸射角可達60度，優異的機動性加先進的格鬥導彈，即使將殲-8III冠名為近距格鬥霸主也不為過。 從上述分析來看，殲-8III飛機已經發生了質的變化，這種變化就如同幻影III到幻影2000的變化一樣，甚至跨度還要略大一點。做為一種60年代研製的老式飛機，殲-8III能有如此重大的改變，是非常值得稱道的。如果我們還是用殲-8的老觀念來看待殲-8III，則要犯重大的錯誤。可以毫不誇張地說，在未來的台海戰爭中，殲-8III將是F-16A和幻影2000的制命剋星或殺手。 2000年6月12日完稿 項 目 幻影III 殲-7II 殲-8 |
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