國新一代高性能隱身戰鬥機發展揭密
——601所泄密的國產高機動性能隱身戰機發展簡介
作者:ILLK
本文資料根據公開資料《空氣動力學研究文集》整理而得
項目簡介
在“八五”初期,國防科工委和中航總公司更具我國的國情,考慮
到國外先進戰鬥機的技術特點,提出了我國新一代戰鬥機的戰技要求:
1 新飛機要具有較好的隱身性能,正前方RCS 0.5m^2
2 機動性優於Su27
3 不要求有超音速巡航能力
這就是我國的“三代半”戰鬥機,並稱之為高機動隱身戰鬥機。
以上指標的具體含義是,新飛機要有大的瞬間盤旋能力和大的可用迎角,
有高的最大升力係數及在失速迎角之後飛機仍是穩定可控、同時超音速
的升阻比要高,而在外形設計上還要考慮到隱身的要求。
601所的高機動隱身戰機的布局經歷了四次重大的方案改進,這些
布局方案分別稱作91型、92型、93型和新93型。最終布局方案具備良好
的低、亞音速大迎角氣動特性,戰效及隱身的模擬計算表明,該方案的
飛行性能和隱身性能都達到了戰鬥機先進氣動布局所要求的設計指標。
國產高機動隱身戰鬥機要求具備的氣動設計指標:
1 亞音速區最大升阻比達到10,在超音速區最大升阻比達到5;
2 低速最大升力係數大於1.8,超大迎角(a>60)氣動特性可接受;
3 超音速最小阻力係數小於0.044。
601所總體設計初期,選擇的發動機是預研的國產中推渦扇發動機
兩台(加力推力8120KG)或俄羅斯的RL33發動機(加力推力8250KG),
在飛行升限、最大飛行速度、爬升率、穩定盤旋過載、基本航程和起降
性能等參數,經過總體綜合優化設計,得出高機動隱身戰鬥機的翼載應
為325350KG/m2,推重比應選在1.10~1.15之間,飛機的總重限制在15
噸。機翼的展弦比應在2.8~3.5之間,前緣後掠角38~45,根梢比在5
~6。
601所91型:翼下進氣大邊條方案其幾何特徵類似米格29,布局上
偏重高機動性
601所92型:另一種是兩側進氣小邊條方案稱為92型,它的前機身
和進氣道吸收了一些YF22的布局特點,布局上偏重隱身特性。
91型飛機重量 92型飛機重量
結構重量 4568.7 4771
動力裝置 2933.4 2930
設備 2029.3 1979
空機重量 9351.4 9680
有效載荷 5247.5 5200
總重 14999.5 14880
601所根據隱身研究的成果,對飛機正前方的主要強散射源:進氣
道、座艙和雷達天線等,側向的機身和垂尾等飛機部件做了處理。特別
是進氣道,氣唇口,管道和壓氣機等部件。進氣道採用採用斜切式進氣
口和S彎型管道有效降低雷達散射截面積。使用傾斜側機身、外傾雙垂
尾翼身融合體外形。雙垂尾外傾角大於20度。
在1991~1993年間的風洞吹風中發現92型在滿足隱身要求的前題下
對氣動性能也能達到91型的標準,91型淘汰。
601所93型:針對92型的問題,對其進行重大改進,重新設計了進
氣道和機翼邊條,機頭縮短,雙垂尾前移,形成了93布局,93型重量特
征與92型基本一致。
601所新93型:為了全面達到先進氣動布局課題指標的要求,對93
型進行低速最大升力、超音速最小阻力、最大升阻比和航向穩定性的改
進。包括:
1 修改機翼翼型相對厚度;
2 選擇高效率的邊條;
3 中弧度彎扭機翼設計;
4 選擇最佳垂尾位置,在93的基礎上前移;
新93型滿足了低亞音速最大升力係數、超音速最小阻力係數、超音
速最大升阻比的3向設計要求。
同時新93型的橫向穩定性也較最初有大幅改善。在相當大的迎角范
圍內,隨着迎角的增加安定度也增大。偏航導數的不安定區也消失了。
同時93型在迎角為20度時的下降幅度明顯消失,新93型已經滿足了大迎
角縱橫向可控的指標要求。
飛行性能和戰效分析
高機動隱身戰鬥機飛行性能的對比
新93 F16 Su27
正常起飛重量(Kg) 14986.5 11350 23000
正常載油量(Kg) 4860 3170 5270
發動機台架推力(Kg) 2x8120 10800 2x12500
飛機推重比 1.08 0.95 1.09
機翼面積(m^2) 41 27.8 62
最大時用M數 2.0 2.0 2.35
最大使用錶速(Km/h) 1480 1390 1400
最大使用過載(g) 9 9 9
升限(Km) 19.0 18.3 18.5
爬升率H=1Km,M=0.9 309 280 300(估)
爬升率H=5Km,M=0.9 232 190 220(估)
定常盤旋H=1Km,M=0.9 9 9
定常盤旋H=5Km,M=0.9 7 6.06
定常盤旋H=10Km,M=1.6 3.9 3.4
水平加速M=0.6->1.3 33 42
最大航程(Km) 3200
最大作戰半徑(Km) 1200 1200 1580
起飛滑跑距離(m) 309 350 400
着陸滑跑距離(m) 498 670 620
表中飛機起飛重量為14986.5Kg,機內燃油4860Kg,機動性計算取50%
的機內燃油。升限計算重量取35%機內燃油;着陸性能計算取8.5%的機
內燃油。飛機基本武器狀態為帶2枚近距格鬥導彈。可見,高機動隱身
戰鬥機的飛行性能全面優於F-16,它的爬升率和定常過載優於Su27飛
機,其他飛行性能與Su27相當,只是在續航能力上稍差一點,可以采
取空中加油的方法彌補。
最後通過引進俄羅斯的軟件進行模擬高機動隱身戰鬥機的雷達散射截
面積在正前方30度範圍內,RCS達到0.3M^2,在側向RCS小於1M^2。這
表明該方案隱身性能已經滿足了指標要求。
後記
關於國產高機動隱身戰鬥機的傳聞已久,從當年BQZS轉載一篇配
圖的美國海軍情報中心的文章開始,網上所謂XXJ、J12、新J10的討論
不絕於耳。
從相關文獻中可以得知,提出研製高機動隱身戰鬥機的時間是1990
-1991年間,之後幾家設計單位開始提出氣動方案,各自拿出最後優化
過的氣動布局。601所的新93型布局方案也就是其中一種。在95年基本
上氣動布局就都研究完成了,在1996-1997年間大概進行了選型。除了
新93方案另外還有一種布局和93方案類似的三翼面方案,該方案也就是
最近網上流傳的Jane's公布的三視圖。它和93方案的區別大致是機頭、
邊條還有使用3翼面。此外,還有一種雙發雙垂尾機腹進氣鴨式布局的
方案。而最後這個方案大概才是最後的選型結果,也就是目前計劃實行
中的國產高機動隱身戰鬥機。
目前基本可以肯定新93性很有可能是所有布局方案中第一個被淘汰
的。根據資料顯示新93型作戰能力不強(由於是作為氣動驗證型,評估
方法很欠缺),其對較新型的F16 Black 5x的作戰交換比最高僅達到
1:1.23。對於空軍要求的能在國土防禦中有效的對抗進攻中的F22。顯
然這個數據還不能令人滿意。加上新93型的數據泄密,加速了其在選型
中的淘汰。
另外,外電公布三翼面布局據說也是淘汰的(JCZS某大佬語)。具
體原因還不清楚,恐怕三翼面導致的隱身問題是其淘汰的主要原因。
剩下的就唯有鴨式布局的國產高機動隱身戰鬥機了,其上視圖可以
看出它不是10號的簡單放大,擁有很高的翼面積和翼身融合體。某種程
度和俄羅斯的MFI-I142有很多相似之處。最明顯的區別就是飛機的大小。
大家現在很清楚了國防科工委和中航總公司的國產高機動隱身戰鬥
機的要求:戰鬥機總重,其大小和歐洲目前發展的三代半類似,飛機空
重大概都在9500KG左右,推力都是9000KN級附近的,根據Aero所述我們
的先進中推推重比達到8,並可能接近9,這樣就可以達到歐洲戰鬥機EJ
-200發動機的水平。其和F-22比還有不少差距。其明顯具備超越歐洲戰
斗機很多的隱身能力,也具備水平很高的大迎角飛行能力,個人認為實
力在EF-2000之上。但是這款戰鬥機明顯不具備F22級別四代機的很多尖
端特性。如全面的超音速巡航能力,該機具備部分超音速巡航能力,但
是與美國的F22不可同日而語。另外的缺陷就是電子設備的先進性遠不
如F-22,主要不是雷達系統的差異而是信息系統的綜合能力上的差距。
關於該機的判斷可以肯定一點,前段時間我在鼎盛、JCZS所做的評估基
本是正確的。
正因為這些,所以這個在85計劃初期發展起來的戰鬥機計劃,明確
可以認為是西方三代半標準後期戰鬥機的水平,這種戰鬥機水平極為接
近F22,在特定的戰場支援環境下,更確切的說就是在中國本土防空中
這種先進戰鬥機完全可以和F22對抗,並取得輝煌的戰果!
根據可信的消息,這種機在選型成功後,即開始進入詳細設計階段,
這個階段中通常開始構築各部分的功能細節,同時一些模型或者改裝的
科研機就會開始試飛,驗證具體功能。現在已經有一段時間了,最近的
慶祝中國航空工業50周年的相關新聞中,也明確提到該機將在明年進行
試飛。同時,Aero提供的資料也說明中推的定型將在2003年左右完成。
(先進戰鬥機和先進發動機的工程進度是配套的),預計2005-2006年
國產高機動隱身戰鬥機就將進入量產型試飛的階段,如果國際形勢逼迫
下進度更快的話,那麼在2008年,F-22進入部隊服役不到4-5年,全球
第二種具備隱身和高機動能力的空中優勢中型戰鬥機將在中國率先進入
部隊服役!