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世界軍機的研製途徑及中國軍機的發展特點
送交者: wyw 2002年01月22日18:34:37 於 [軍事天地] 發送悄悄話


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。軍用飛機的研製過程是個非常複雜、投入非常大的系統工程,離不對國家整體經濟、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。

在改進與研製方面,其實都有生存的合理性,究竟採用那種方法,還是要根據自己的國情及各方面的條件來確定,法國通過漸進方式也生產出世界一流水平的第三代戰鬥機幻影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改也可以與幻影2000和F-16A一較高下。

希望本文對你認識軍用飛機的發展會有所幫助。

一、世界軍機的研製途徑

放眼全球,真正能夠獨立研製先進戰機的國家寥寥無幾,除了美國、俄羅斯、法國外(中國算半個)還很很難找出第4家。就這幾家,其軍機的發展模式也不盡相同,大體上有三種模式:一是改進改型;二是漸改;三是創新設計。現對三種發展模式簡述如下:

(一)改進改型

改進改型是一種“挖潛”途徑,主要目的是充分挖掘飛機潛力,提高其某一方面的性能,克服使用中發現的缺點。有時也可以賦予飛機新的作戰能力。改進改型,一般不改變飛機的型號或名稱,也不算作新飛機研製。這方面如前蘇聯的米格-21(前後有發展了4種大的改型),美國的F-4(投產20多年發展了多種改型),我國的殲-7(有殲-7、殲-7I、殲-7II、殲-7E等)系列飛機。主要改進有提高發動機推力、改進機載設備、武器裝備等。改進改型的特點是:

1、通過改進改型,飛機性能不斷提高,可執行各種不同任務。改進改型所需經費少、周期短、見效快、風險小。而且,這種改進改型還可用於已裝備的飛機,使軍隊的戰鬥力有較大的提高。

2、飛機必進改型是有條件的,原型機的性能較好,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,一般來說飛機的氣動外型變動很小,因此飛機性能的提高也是有限的。

(二)漸改

漸改是新機研製的一種途徑。在研製新機時充分注意基繼承性,在原來機種的基礎上採用一兩項新技術,列換必要的部件,而研製成一個新的機種,就是漸改。

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

其中最為典型的是法國的“幻影”系列,法國達索公司研製軍用機的周期較短、進度快、機種多,而從業人數卻較少,在西方被譽為“奇蹟”。這主要是由於技術上採用了“漸改發展”的途徑。

五十年代中期,達索公司根據軍方的要求,研製了幻影I,這是一種雙發三角翼輕型截擊機,沒有雷達。56年軍方提出多用途戰鬥機計劃,達索公司並不完全棄舊圖新,而是在幻影I的設計方案的基礎上,對機翼稍加修改,加大機身,改雙發為單發,裝上雷達,改成幻影III-01,從訂貨到首飛,只用了8個月時間。

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

75年12月,軍方要求發展一種第三代戰機。達索公司以幻影III的設計為基礎,採用電傳操縱、放寬靜安定度、複合材料等先進技術,改用新型渦扇發動機和新型機載雷達和電子設備,發展成幻影-2000,成為第三代飛機。之後又不斷改進機上電子設備,發展到幻影-2000-5(現台灣裝備的戰機)。

漸進改進的優點是:

1、進度快。從幻影III到幻影IV僅用了17個月;F-14的研製從訂合同到原型機試飛,不到兩年。

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

3、投資少。採用新技術少,必然能減少投資。如達索公司研製一架幻影G變後掠翼機只花了2800萬元美元;而美國研製F-111A時,製造了18架原型機,總研製費近15億美元。

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

法國在發展軍機方面,一直受到世人的關注。該國依託第二代飛機平台(幻影飛機)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機的地位;尤其令人驚呀的是,幻影系列飛機在法國科研人員創造性的改進下,競然能由第二代戰機演變成第三代戰機,成為當時少數能獨立生產第三代戰機的國家之一(美國、蘇聯、法國)。

但是,漸進並不是萬能的,也有一定的局限性。進行漸進的參考飛機必須是經過實踐證明是優良的,只要通過採用新技術,即可使飛機的性能有較大的提高,或執行其他任務。

同時,漸進只是一個“量變”的過程,“量變”到一定程度後,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。法國的第四代戰機就改為全新設計。

(三)創新設計

也是新機研製的一種途徑。其特點是在研製新機時全面採用新技術,有的型號同時研製新的氣動布局、新的機體結構、新的設備、新的發動機,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採用的辦法。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”。飛機由上一代發展到下一代,經常採用方法。

但是創新設計與漸進法相比,存在一引起缺點。主要是研製費用大、難點多、周期長,而且研製風險較大,有時甚至會導致整個研製工作失敗。

二、中國軍用飛機發展的特殊背景。

80年代中期,周邊不少國家開始引進世界先進戰機,而中國仍停留在第一、二代戰機的水平,不但與世界先進國家有較大差距,甚至與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,並淘汰了第三代米格-21MF;而越南在70年代未80年代初也大量裝備米格21MF以上戰機;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以上戰機近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,但最好的只有殲-7I和少量殲-7II(相當於第一代米格-21),而仿製米格-21MF的殲-7III,尚處於研製階段,而且由於售價較高,軍方無力批量購買。當時的總理趙紫陽曾講過這樣一段話:“我們這麼大的國家,裝備長期這麼落後,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開了序幕。

在這一背景下,軍方只能集中力量搞一些項目。

從空軍的情況來看,僅航空兵方面,所有的飛機包括殲擊機、轟炸機、強擊機、運輸機、偵察機全面落後,沒有空中預警飛機、空中加油機、電子干擾機、電子偵察機等配套機種,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。全面研製更新顯然是不可能的,當時只能突出重點,發展1-2種新型作戰飛機。也就是現在大家知道的殲-10和FBC-1,這兩種飛機均是採用全新研製。

殲轟-7,由於70年代引進了英國斯貝MK202發動機的專利,省了不少時間,加之對該機的技術要求並不太高,主要是第二代的技術指標,因此研製周期稍短,90年代中期少量投入使用,但該機的試飛時間較為漫長,從88年開始試飛,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飛機。由於飛機的氣動布局、機體結構、操作系統、機載設備、武器系統、發動機全部是全新設計,因此儘管當時國家單獨立項,且投入相當大(**億元人民市),但是細分解下去後,資金依然緊張。除了資金方面的原因外,技術難點多和研究製造設備不足也是使研製周期延長的原因。所以從80年代初期論證,86年立項,至今已近20年(立項至今16年),仍未投入使用。

由於新機研製周期長,風險高,難點多,甚至存在導致整個研製工作失敗的可能。因此,軍方不可能把寶全部押在新殲擊機上,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

主要體現在殲-7和強-5系列飛機上,其中以殲-7最為突出,這與中國軍方長期偏重於對空防禦有關。殲-7在改進改型方面,先後發展了殲-7II、殲-7IIH、殲-7E等。其中又以殲-7E飛機的研製最為成功。

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(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,前後不過6年,研製周期較短,是較為成功的一種改進改型飛機,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;但由於缺乏超視距作戰能力,被美方評價為改進最成功的過時飛機,暗指沒有超視距作戰能力,是過時的飛機(如果當時能將進氣道移至機身下方或機翼兩側,並安裝超視距雷達,換裝WP-14發動機,即使未加裝電傳操作系統,殲-7E也可成為能與F-16、幻影-2000齊名的三大名機)。

(二)漸改

主要體現在殲-8飛機上。

殲-8飛機是65年設計,79年試飛成功,80年代中期少量裝備部隊。
 
殲8I型飛機。由於殲-8是白天型飛機,不具備在複雜氣象下的作戰能力。為滿足全天侯作戰的需要,根據軍方的要求,沈飛公司從1976年起開始研製殲8I型飛機,在殲8型飛機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、氧氣系統和組合儀表: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。首架飛機於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型飛機,1985年7月設計定型。同年10月,獲國家科技進步特等獎。殲-8I採用單脈衝體制的204雷達,性能達到國內領先水平,而射瞄一8甲型航空瞄準具,是中國首次採用速陀螺作為殲擊機瞄準具的測量裝置構成的瞄準系統,性能好,射擊精度高。
 
  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、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,火控系統為國內最先進水平,基本上達到世界第三代戰機水平;但由於該機的氣動外型未作大的改動,發動機還有較大差距(原定的WP-14未能如期換裝),因此飛行機動性能仍與第三代戰機有較大差距,被空軍評價為擁有第三代戰機特徵(指超視距空戰)的第二代戰機(指機動飛行性能)。該機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。研製周期17個月零12天。

殲-8IIM型飛機。1996年3月31日首飛。換裝兩台WP-13B雙軸渦輪噴氣發動機(推力69千牛,7040kg),脈衝多普勒“甲蟲”-8II雷達(截獲距離70公里,跟蹤距離50公里,可同時跟蹤10個目標,並攻擊其中的2個),安裝平視顯示器、雙杆操縱,全球定位組合導航系統。外掛點增至7個,掛彈能力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,但由於飛機的氣動外型未作改進,也未安裝機翼前沿襟翼,發動機動力雖有提高,但與原計劃安裝的WP-14還是有一定差距(推力少920kg),因此,飛機的機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計劃受挫。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鬥性能, 強調多用途性,加強對地對海的攻擊能力, 並考慮到作為未來航空母艦的艦載機。根據軍方的要求,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,機身總長縮短40厘米,機身相應加寬,並加大了機身內部油箱,安裝以色列的多目標攻擊射控雷達, 紅外跟蹤瞄準系統,頭盔瞄準系統,並大量採用複合材料,發動機估計為WP-14(推力7500kgX2)或WP-13FII(推力7960kgX2),外掛架增至9個。

殲8III可攜帶8枚空空導彈(4枚中距,4枚格鬥導彈),起飛滑跑距離不超過300米。 最大外掛已提高到5噸,在對海攻擊時,可攜帶4枚C801/C802 /C803空艦導彈及2枚近距格鬥導彈。在對地攻擊時可攜帶多種制導武器,並能在機身下的掛架可掛1枚重約1.5-2噸的空地導彈,以執行戰略核轟炸任務,該型導彈與執行戰略核轟炸任務的轟6使用的相同型號,彈頭當量5-100萬噸。

殲8III綜合性能較殲8II提高了30-40%,特別是近距格鬥性能大幅提高。初步實現了從第二代戰鬥機向第三代戰鬥機的轉變,為中國的新戰鬥機的研製積累了寶貴的經驗。

(三)測繪仿製

80年代初,測繪仿製了米格-21MF,國產機命名為殲-7III。 該機1981年開始設計,重新設計的部分占82%,只有18%保留原設計,1984年4月26日原型機首飛。該機的主要改進有:採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,增加機內燃油量,以及改裝新的WP13型發動機(推力6600Kg)。改進後的殲-7III飛機,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,機頭進氣道和中心錐整流罩加大了也一樣,但實際上有較大變化。該機在冀根下安裝 了兩門機炮,代替了以前安裝在機腹短艙內一門23毫米機炮。飛機上還裝有“附加扦”式的敵我識別天線,在座艙內加裝了後視鏡。該機在我國仿製機種中雖然屬於比較快和成功的;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,中國空軍的主力機種是殲-6丙、殲-7、殲-7I、殲-7II及少量殲-8,均是未安裝機載雷達的白天型戰機,在全部5000架戰機中,裝有機載雷達的殲-5甲、殲-6甲等全天候作戰飛機極少,超視距作戰飛機還是一個空白。為改變這種狀況,軍方在80年代初提出二種全天候飛機的計劃,即殲-8II與殲-7III。殲-8II由沈飛研製,殲-7III由成飛研製。空軍從寶貴的科研經費中撥出數億人民幣,由成飛根據友好國家提供的一架米格-21MF進行測繪仿製,當時空軍一位副司令親自抓這件事,可見空軍是極為重視的。

這一切與97年對越作戰時,空軍因只有少量殲-7和殲-7I,無力對抗越南較先進的米格-21MF和米格-21比斯不無關係。由於空軍裝備在質量上與越南相差甚遠,加之越防空部隊有豐富的對空作戰經驗,至使空軍採取了保守的方針,在整個對越作戰中毫無建樹,幾次少有的戰機,也因無機載雷達無法在雲中攻擊,至使毫無防護能力的越方伊爾-14飛機得以利用雲層逃脫。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後偵察,該團出去4架殲偵6飛機,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。

戰後,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。儘管新聞媒體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,都有一種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,一個戰鬥機師,只有一夜航大隊,裝備了10餘架老舊的殲-5甲、殲-6甲飛機,機上的截擊雷達為201型,理論上發現距離12公里,跟蹤距離5-6公里,但在實際使用中的發現距離只有4-5公里。軍方在對越作戰後,對于越南擁有先進的米格-21MF(雷達發現距離為21公里)、米格-21比斯(雷達發現距離30公里)極為羨慕,而想擁有這種飛機的願望也非常強烈,一旦有了這種機會,就會不欲餘力地去爭取。這種因某種事情的刺激而產生的欲望,往往帶有一些非理性的因素, 這種非理性因素常常會影響正確的判斷和決策。正是這種因素的影響,軍方對於殲-7III的可行性以及空軍整個作戰飛機的總體構成缺乏深入的調查研究,就匆忙決定仿製。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,在科研經費極為緊張的情況下,搞毫無意義的重複研製,是極不合理的,只會造成科研經費的浪費。但是這種理性的呼聲,對於那些急於擁有米格-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的研製是個明顯的錯誤。

從機動性能來看,殲-7III不如殲-7II,雖然殲-7III換裝了WP-13發動機,推力由WP-7乙的6100kg提高到6600kg,但由於為了加裝機載雷達,加大了前機身的直徑,飛機淨重也增加約600kg,使飛行阻力增大,至使飛機的機動性能有較大的下降(下降幅度,平均在20%-30%);而另一方面,由於機頭截面限制,所安裝的機載雷達探測距離極為有限,遠低於殲-8II機載雷達的發現距離,同時飛機航程與留空時間也小於殲-8II。事實勝於雄辯,由於殲-7III的機動飛行性能(近距格鬥能力)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, 與第三代戰機F-16和幻影-2000相差更遠,因此成為最不受飛行員歡迎的飛機,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的研製(當時國家撥給研究WP-14的研製比空軍撥給成飛研製殲-7III的經費要還少),使WP-14發動機能夠早日投入使用(如果空軍投入部分經費,相信完全可以在80年代中後期達到批量生產)。

----對殲-8II氣動外型的改進(研究類似殲-7E的雙三角機翼和前沿機動襟翼),換裝WP-14發動機,大幅改善殲-8II的機動性能。

----對殲-7II進行類似後來殲-7E、殲-7FS的改進,換裝WP-14發動機,預留安裝機載雷達的空間(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的機動性能和遠戰能力。

經過上述改進會達到什麼效果?

1、殲-8II改的機動飛行性能將全面超過幻影-2000,並與F-16各有所長;而遠戰能力則與幻影-2000和F-16不相上下。而且將在90年代初期大量裝備軍隊,對於壓制台灣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”雷達後,無論在機動性能還是遠戰能力方面都可以與幻影-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改與殲-8II改在數量上將數倍於台灣空軍,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價是可怕的,它不僅使空軍失去性能先進的戰機,更重要的是使去了空軍發展極為寶貴的時間,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機,但由於空軍領導層的錯誤決策,我們失去了這樣的機會,與第三代戰機擦肩而過,而這一拖延就是10年之久。


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