設萬維讀者為首頁 廣告服務 聯繫我們 關於萬維
簡體 繁體 手機版
分類廣告
版主:白夫長
萬維讀者網 > 軍事天地 > 帖子
客觀地看待台灣IDF戰鬥機
送交者: 方方 2002年02月06日17:08:10 於 [軍事天地] 發送悄悄話


  出於眾所周知的原因,IDF在大陸網友中的評價一直很差。筆者當年寫“殲
-7MG vs IDF”一文時,也是帶有不少感情色彩在內。現在重拾舊話,是
希望突破局限,從客觀的角度重新認識這種毀譽參半的戰機。當然,分析中主觀意
見可能仍難避免,還請各位同好(特別是台灣來的網友)多多指正。

  ◆定位

  在《IDF之父——黃孝宗的人生與時代》一書中提到,“IDF最主要
的任務是保衛台海的領空,掌握防禦區域內的空中優勢。所以IDF武器的系
統設計屬於一種‘空優戰機’型。設計上優先考慮:緊急升空攔截的速度,飛
行操作反應靈敏度,先進的空對空導彈以及電子系統,具有不論任何角度都能
發射導彈,擊落敵機(“天劍Ⅰ”型導彈)以及最先進中程超視距和射後不理
的作戰能力(“天劍Ⅱ”型導彈),具有全天候作戰及高空俯視低空來襲敵機
的能力等需求。同時面對現實的國際情況,為了要儘量爭取國外政治和技術上
的協助,IDF在設計上不過份強調遠程作戰和攻擊性的能量。”

  換句話說,IDF的原定設計目標其實是一種近程制空戰鬥機,或者說,
和早期型的米格-29B相似。從設計特點來看,IDF的設計人員確實是在
向着這個方向努力的。

  ◆設計特點分析

  ◇總體布局

  IDF的總體設計具有典型的第三代戰鬥機的特徵,採用了當時非常流行
的邊條翼正常式布局,肋部進氣,翼身融合設計,單垂尾,雙發。先進氣動設
計的優點就不再贅言了,總的來看,設計者追求機動性的意圖非常明顯。唯一
不那麼令人滿意的恐怕就是雙發設計了。對於這種輕型飛機而言,付出的阻
力、重量上的代價都是得不償失的。不過,對於設計人員而言,也確實是迫於
無奈,因為美國人不肯提供大推力渦扇發動機,只能拿到小推力級的TFE-
1042-70,比首選的F404差遠了。這後來也成為後來IDF被抨擊
的主要靶子之一。

  ◇局部特點

  一、機翼


  雖然有通用動力公司的人作顧問,也提供了F-16的設計圖紙作參考,
但IDF的機翼設計卻不像F-16,反而和F/A-18類似,採用邊條翼
加中等展弦比小後掠機翼,其機翼1/4弦線後掠角非常小。這種設計意味着
什麼呢?

  大迎角時,邊條翼渦流對機翼產生的有利干擾隨機翼後掠角呈駝峰形變
化,在大約40度後掠角左右達到最佳。這主要是由於小後掠角機翼大迎角性
能不好,失速迎角小,即使結合邊條翼也效果不彰;而大後掠角機翼大迎角性
能好,大迎角時其自身的前緣渦流同樣可以起到邊條渦的作用,邊條翼雖然也
起了作用,但相對作用較小。因此,第三代戰鬥機採用邊條翼布局的多結合4
0度左右的後掠翼,以期獲得最大的有利干擾。例外的迄今為止就是F/A-
18和IDF。


  中等展弦比小後掠機翼具有升力係數大,升力線斜率高的優點。對於要求
從艦上短距彈射起飛的F/A-18而言,採用這種機翼設計可以理解。沒有
這種要求的IDF採用這種設計,就頗為耐人尋味了。這種機翼即使有邊條翼
有利干擾,失速迎角也不會很大。但在失速之前,它的升力係數較大。在亞、
跨音速區,其誘導阻力較小,最大升阻比大(主要是誘阻的作用)。但另一方
面,大展弦比導致其超音速零升阻力係數大,超音速時焦點後移量大,配平阻
力也將加大。由於影響超音速性能的主要是零升阻力係數和最大升阻比,因此
這種機翼的超音速性能並不好。

  由此我們可以得出一個推論:IDF的設計性能優勢區是中小迎角,亞音
速範圍。由於邊條翼的渦升力作用不明顯(很大程度上只起延緩機翼失速的作
用),機翼大迎角升力特性相對較差,可以預計其典型的近距空戰戰術是基於
常規機動。而對於超音速性能,IDF顧及不多。如果要執行高速截擊任務,
IDF就比較吃力了。

  二、翼面積

  筆者手中有3個數據,一個來自台灣網站:24.26平方米,一個來自
國外一英文網站:24.2平方米,另一個是大陸出版的九九年版《簡明世界
飛機手冊》:21.00平方米。考慮到手冊的權威性,這裡暫時採信手冊的
數據21.00平方米。如果哪位同好有權威而準確的數字,請即指正。

  這個翼面積相對較小,很大程度上是由於採用中等展弦比小後掠機翼所
致。考慮到這種機翼的超音速性能不佳,筆者認為,機翼面積的選取有向超音
速性能折中的意味。因為作為強調機動性的戰鬥機,低翼載是當時技術條件下
追求的重要參數之一。只是飛機的零升阻力和誘導阻力都是和機翼面積直接相
關的。為了降低翼載而加大翼面積,必然導致阻力增大,不利於改善飛機本來
就不甚出色的超音速性能。

  不過這樣一來,IDF的翼載明顯偏大,正常起飛翼載即達453.57
(千克/平方米),空戰翼載也達416.43(千克/平方米)。即便按照
最大的翼面積計算,也分別達到392.62(千克/平方米)和360.4
7(千克/平方米)。這將嚴重影響IDF的盤旋性能,特別是瞬時盤旋性
能。

  三、根梢比

  IDF的根梢比不大,這也是這種機翼的典型特徵。根梢比變化對機翼性
能的影響類似後掠角。此外,根梢比小的機翼,翼尖氣流不易分離,有利於飛
機縱、橫向穩定;但同時也造成機翼彎矩大,結構重量增加。IDF原本採用
全金屬結構,這種設計對飛機重量無疑有不利影響。IDF結構超重,這也是
影響因素之一。雖然後來在尾翼和襟副翼上採用了複合材料,但飛機重量依然
居高不下。


  四、直軸平尾

  直軸平尾是美式飛機的傳統設計。台灣空軍原來使用的F-5E就是直軸
平尾,F-16也是直軸平尾,應該說,這對IDF的平尾設計提供了很好的
參考和借鑑。這種平尾重量輕,受力簡單,對機身結構設計有利。不過,由於
後掠角不大,其顫振特性較差,一般都會採用切尖或配重方式來改善。只是,
IDF的設計人員似乎對此太大意了。早期六架原型機中,平尾沒有採用兩種
改善方式當中任何一種。結果很快就付出了代價——10002號原型機和試
飛員武克振上校喪生。印象中,似乎是跨音速飛行時機翼尾流引起平尾顫振,
造成一側平尾結構損壞,導致飛機失控。事後IDF全部採用切尖平尾,並加
大了平尾下反角。

  由這件事也可以看出,飛機設計需要豐富的經驗和大量的試驗數據。“照
貓畫虎”是一條捷徑,但在這背後必須要知道為什麼要這麼畫,否則必然付出
代價。大陸從殲-6開始,一直到殲轟-7都是採用斜軸平尾。估計很大程度
上就是因為我們用了幾十年,對這種平尾的特點已經摸透了,設計時得心應
手,風險比陌生的直軸平尾小得多。

  五、進氣道

  IDF採用肋部進氣的固定式正激波進氣道。由於有邊條提供預壓和遮
蔽,這種進氣道的大迎角進氣效率較好。只是,固定式正激波進氣道的高速性
能不好,超音速時阻力大增,發動機推力下降。IDF採用這種設計固然有簡
化結構、減輕重量的企圖,但採用此類設計的戰鬥機一般都不強調截擊能力,
而IDF卻不能不考慮——在IDF之前,有F-5E和F-104G搭配,
由F-104G擔負攔截任務,IDF卻沒有可供搭配的機型。就筆者所知的
皮毛,當初方案論證時似乎有可調進氣道方案,為何最終放棄?是否有考慮到
設計超音速可調進氣道的技術風險問題呢?大陸造了幾十年戰機,真正自行研
制的超音速進氣道恐怕還是剛剛公開的殲-10——到目前為止還沒聽說有誰
指出殲-10的進氣道是仿製誰誰誰的。以漢翔和“中科院”當年的技術水平
和設計經驗,自行設計超音速進氣道實在有點勉為其難了。F-16雖然設計
出色,也同樣是正激波進氣道。以美國人的習慣,也不會輕易將進氣道設計技
術教給台灣。

  說到底,其實是一個權衡取捨的問題。以IDF的情況而言,採用固定進
氣道是利多於弊。不過,對於可能是今後十幾年內唯一的制空戰鬥機而言(以
當時的形勢來看確實如此),要犧牲相當的超音速性能來換取更好的亞音速性
能和更高的可靠性,設計人員需要有相當大的勇氣和魄力才行。在此筆者深表
佩服!


  六、發動機

  IDF遭人詬病最多的,就是它的發動機。“推力不足”幾乎成了IDF
的一塊招牌了。按照中國大陸一九九九年版《簡明世界飛機手冊》,IDF發
動機加力推力只有37.2千牛,以此推算,IDF根本不可能達到所說的性
能水平。因此大陸網友一向將IDF的性能斥之為“胡說八道”。而台灣方面
的數據則大不相同,發動機加力推力達到42.2千牛,總推力提高約10千
牛,自然不存在“推力不足”的問題。

  根據筆者目前搜集到的資料,前面說的認識上的差距,實質上只是資料更
新的問題。IDF原型機裝用的是TFE1042-7發動機,其加力推力就
是大陸手冊上的數據。而IDF批生產型裝用的是TFE1042-70發動
機,加力推力則是後來的42.2千牛。大陸《航空知識》九十年代中曾詳細
介紹過IDF,當時用的發動機數據就是TFE1042-7的,性能數據卻
是IDF批生產型的或是其設計指標,自然讓人疑竇叢生。之後筆者所見的公
開出版物和權威資料就再未更新過這個數據。

  七、機載設備


  IDF的機載設備多自國外引進。例如電傳系統和儀表是美國愛理德·西
格諾公司本迪克斯分公司提供,LN-39慣導來自美國利登公司。只有GD
-53雷達雖是自通用電氣的AN/APG-67改進而來,卻是台灣真正擁
有“自主知識產權”的產品。這也是引進F-16和幻影-2000後,ID
F賴以生存的希望——因為前二者的火控系統改進必須依賴國外,只有IDF
的GD-53配合TC-2可以不受限制地獲得超視距空戰能力。

  對於IDF的“萬國牌”設備,大陸網友頗不以為然。沒錯,這種採購模
式容易受制於人。不過,換個角度看,如果這些設備全部自製,結果是什麼
呢?首先,遷延日久。以電傳系統為例。世界上很多採用電傳操縱系統的飛機
在試飛過程中都摔掉了原型機,原因都是“飛行員誘發振盪”。這可以算是隱
藏在飛控程序中的“高級錯誤”。要避免或排除這種錯誤,除了豐富的經驗,
還需要一些運氣。即便象美國人那樣輕車熟路,還是因為這個原因摔掉了YF
-22原型機。漢翔航太和“中科院”並沒有研製此類設備的經驗,若自行開
發,風險和進度都是難以預料的。其次,耗資巨大。為了生產這些設備,必須
建立昂貴的生產線。且不說是否有這個技術能力,單是前期投資就夠嚇人了。
IDF現在價格已經高達2400萬美元,要再把這筆投資加進去,那就真的
是“跳樓價”了——只不過跳樓的是台灣空軍罷了。


  其實,IDF走的和JAS-39是一樣的路子。不過,JAS-39走
得更好,單價還不到2000萬美元。

  ◆性能評估

  這裡相關參數的計算採用大陸的方式,而非西方方式。例如空戰重量計算
採用使用空重+60%機內油+空戰負載,而非西方常用的按機內半油方式計
算。最大爬升率我們一般按正常起飛總重計算,西方則按空戰重量計算,差距
明顯。這裡同時按2種方法計算。

  數據來源以中國大陸九九年版《簡明世界飛機手冊》為準,但發動機加力
推力採用42.2千牛的數據。

  ◇IDF數據

  翼面積:21.00平方米
  使用空重:6486千克
  機內載油量:1950千克
  正常起飛重量:9525千克
  最大起飛重量:12247千克
  正常外掛載荷(對空):907千克
  最大外掛載荷(對地):3901千克
  最大爬升率:254(米/秒)
  發動機總推力:8612千克

  ◇計算數據

  空戰重量:8745千克
  正常起飛:推重比:0.904翼載:453.57(千克/平方米)
  空戰狀態:推重比:0.985翼載:416.43(千克/平方米)
  無外掛載油係數:0.23
  載重係數:(最大起飛重量-使用空重)/使用空重=0.89
  估算零升阻力係數:0.013
  估算正常起飛重量時最大爬升率:233(米/秒)

  首先,根據IDF機翼設計特點推測其空戰優勢區在中、小迎角,亞音速
範圍。但其推重比在第三代戰鬥機中處於中等偏下的位置,翼載則偏高。這使
得它即使在自己的空戰優勢區內,盤旋能力、爬升能力也不如典型的第三代戰
斗機(如F-16)。估算的零升阻力係數略大於F-16,這和它採用雙發
設計不無關係。由於影響加速性的主要就是零升阻力係數,因此其亞音速加速
性可能也略遜於F-16。

  其次,IDF的小後掠翼在中小迎角內其升力係數大大高於三角翼,達到
最大升力係數的迎角也不大,在這個迎角範圍內對三角翼具有明顯的優勢。但
一旦超過這個範圍,IDF的機翼將失速,而三角翼的升力係數仍持續增長,
並且所能達到的最大升力係數要比小後掠翼大得多。因此,對於普遍採用三角
翼的大陸軍機來說,在亞音速區格鬥時,如果不能進入大迎角機動狀態,必定
被IDF克制。遺憾的是,現役國產軍機當中,只有殲-7E(殲-10就不
提了,免得又被當成香蕉)有可能在近戰中和IDF抗衡。其推重比略小於I
DF,翼載低得多,估算的零升阻力係數接近F-16,珠海航展表演時迎角
拉到接近40度。從數字上看,雙方還有得一拼。殲-8Ⅱ、早期殲-7/8
都很難進行大迎角飛行,若與IDF格鬥難免吃虧。但就象台灣一名F-10
4飛行員在文章中說的,“如果纏鬥不過別人,為什麼一定要纏鬥”?對於這
些飛機而言,克制IDF只能利用自己高空高速性能好的優勢,打了就跑。


  第三,IDF機內載油量不高,其無外掛載油係數明顯低於第三代戰鬥機
平均值0.283。筆者認為,這是IDF能在結構超重的情況下,以推力不
大的兩台發動機獲得較高推重比的主要原因。這和當年蘇聯在發動機工藝不如
美國的情況下通過減油提高飛機機動性的策略很相似,只不過IDF這樣設計
的初衷卻是出於政治原因。不管怎樣,這種手段確實有效地提高了IDF的機
動性,但也為此付出了續航性能的代價,並將成為制約其發展的一個重要原
因。

  第四,IDF載重係數不高,和第三代戰鬥機(平均值1.25)相比仍
有相當差距。載重係數可以說明一架飛機的續航能力和外掛武器的能力,同時
還能說明飛機機體、發動機、各種機載設備的研製水平,即滿足作戰性能要求
的前提下其重量是否輕。就這點來看,IDF雖然在設計中吸收了很多F-1
6的優點,但由於設計、材料、工藝等方面的原因,使得飛機重量偏大,而負
載能力卻較弱。從數值來看,IDF這方面和第二代戰鬥機在一條水平線上。

  勿庸置疑,IDF的機載設備、武器是比較先進的,但就設計和製造水平
而言,筆者認為應該在二代後期和三代早期之間,其機動性能也介於二者之
間。

  ◆使用問題

  如前所述,IDF最早是作為空中優勢戰鬥機研製的。但由於各方麵條件
限制,IDF的超音速能力不佳,這使得它還不能出色地扮演一個空優戰機的
角色,反而更像F-16A的“輕型格鬥戰鬥機”的概念。而在現實使用中,
隨着F-16和幻影-2000裝備台灣空軍,IDF轉而開始執行戰鬥轟炸
機的任務。這樣一來,原本不甚突出的航程和載彈量的缺點就變得明顯了。這
種使用與設計脫節的情況在歷史上不是沒有,而戰機結局一般不會太好,至少
是不怎麼討用戶喜歡的。

  ◆未來發展的問題

  看過一些說法,認為IDF主要問題在發動機,只要換發,性能就將有一
個大的飛躍,前途一片光明。不錯,目前影響IDF的一個主要因素是發動
機,但換了發動機就OK了嗎?在筆者看來,影響IDF未來發展的根本問題
還不在發動機上,而在於它當初設計時為自己留下了多少發展空間。

  IDF是一種輕型飛機,重量不大,機內冗餘的可用空間有限。以目前的
重量水平,翼載已經達到一個較高的水平。如果換發,結構重量、燃油重量都
要增加。如果還要加強對地攻擊能力,結構還要進一步加強以便加大載彈量。
這些重量增量必將導致IDF性能的下降,IDF能否承受這種下降幅度?新
增的燃油還要擠占機內空間,新增的機載設備也需要空間——有沒有這麼大空
間?這些問題都夠設計人員頭痛的了。


  當初米格-29為了獲得高機動性而採用減油手段。結果呢?自米格-2
9B之後就開始在背脊加裝一號燃油箱,後來又取消格柵式進氣道以獲得機內
空間加裝燃油。結果以機動性下降的代價換來了加裝機載設備的空間和續航性
能的改善(改善程度也是差強人意)。一直到重新設計的米格-35出現,才
有了完全解決問題的希望(至少在紙上是解決了)。

  IDF的改進是否會步米格-29的後塵呢?一種飛機的優缺點在初始設
計時就基本決定了,後期的改進只是程度上的改善,不可能有根本性的變化。
如果指望通過局部改進獲得一種新的高性能戰機,筆者認為可能性很小。

  總的來說,筆者認為,在當時的條件下,IDF的設計是比較好的。通過
權衡取捨,IDF獲得了比較滿意的性能,實現了大部分預定目標。應該說是
比較成功的設計。但是否優秀呢?那就是“仁者見仁智者見智”了。在筆者看
來,沒有留下足夠的發展空間是IDF最大的敗筆。

0%(0)
標 題 (必選項):
內 容 (選填項):
實用資訊
回國機票$360起 | 商務艙省$200 | 全球最佳航空公司出爐:海航獲五星
海外華人福利!在線看陳建斌《三叉戟》熱血歸回 豪情築夢 高清免費看 無地區限制
一周點擊熱帖 更多>>
一周回復熱帖