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世界军机的研制途径及中国军机的发展特点
送交者: wyw 2002年01月22日18:34:37 于 [军事天地] 发送悄悄话


近期看到网上不少网友对歼-8的责难,也有不少对歼-10的希望,其实不必如此感情用事。军用飞机的研制过程是个非常复杂、投入非常大的系统工程,离不对国家整体经济、科技、技术水平的制约,许多问题不是单靠热情就能办到,需要资金的支持,需要技术的储备,还需在工艺的改进等等。

在改进与研制方面,其实都有生存的合理性,究竟采用那种方法,还是要根据自己的国情及各方面的条件来确定,法国通过渐进方式也生产出世界一流水平的第三代战斗机幻影2000,中国如果集中力量老老实实地走法国的路,今天的歼-8II改也许比幻影2000还要风光,甚至连歼-7II改也可以与幻影2000和F-16A一较高下。

希望本文对你认识军用飞机的发展会有所帮助。

一、世界军机的研制途径

放眼全球,真正能够独立研制先进战机的国家寥寥无几,除了美国、俄罗斯、法国外(中国算半个)还很很难找出第4家。就这几家,其军机的发展模式也不尽相同,大体上有三种模式:一是改进改型;二是渐改;三是创新设计。现对三种发展模式简述如下:

(一)改进改型

改进改型是一种“挖潜”途径,主要目的是充分挖掘飞机潜力,提高其某一方面的性能,克服使用中发现的缺点。有时也可以赋予飞机新的作战能力。改进改型,一般不改变飞机的型号或名称,也不算作新飞机研制。这方面如前苏联的米格-21(前后有发展了4种大的改型),美国的F-4(投产20多年发展了多种改型),我国的歼-7(有歼-7、歼-7I、歼-7II、歼-7E等)系列飞机。主要改进有提高发动机推力、改进机载设备、武器装备等。改进改型的特点是:

1、通过改进改型,飞机性能不断提高,可执行各种不同任务。改进改型所需经费少、周期短、见效快、风险小。而且,这种改进改型还可用于已装备的飞机,使军队的战斗力有较大的提高。

2、飞机必进改型是有条件的,原型机的性能较好,改进潜力较大是首要条件。

3、改进改型是有重点的,不是全面改,一般来说飞机的气动外型变动很小,因此飞机性能的提高也是有限的。

(二)渐改

渐改是新机研制的一种途径。在研制新机时充分注意基继承性,在原来机种的基础上采用一两项新技术,列换必要的部件,而研制成一个新的机种,就是渐改。

有代表性的是法国的“幻影”系列飞机和前苏联的苏-7、苏-17、苏-22系列的飞机、美国的F-14飞机,以及中国的F-8飞机。

其中最为典型的是法国的“幻影”系列,法国达索公司研制军用机的周期较短、进度快、机种多,而从业人数却较少,在西方被誉为“奇迹”。这主要是由于技术上采用了“渐改发展”的途径。

五十年代中期,达索公司根据军方的要求,研制了幻影I,这是一种双发三角翼轻型截击机,没有雷达。56年军方提出多用途战斗机计划,达索公司并不完全弃旧图新,而是在幻影I的设计方案的基础上,对机翼稍加修改,加大机身,改双发为单发,装上雷达,改成幻影III-01,从订货到首飞,只用了8个月时间。

1956年,法国决定发展战略轰炸机。达索公司又将幻影III放大,改为双发,成为幻影IV轰炸机。该机61年投产,两年后便装备军队。

75年12月,军方要求发展一种第三代战机。达索公司以幻影III的设计为基础,采用电传操纵、放宽静安定度、复合材料等先进技术,改用新型涡扇发动机和新型机载雷达和电子设备,发展成幻影-2000,成为第三代飞机。之后又不断改进机上电子设备,发展到幻影-2000-5(现台湾装备的战机)。

渐进改进的优点是:

1、进度快。从幻影III到幻影IV仅用了17个月;F-14的研制从订合同到原型机试飞,不到两年。

2、技术上稳妥可靠。由于大部分部件和成件是经过考验的,所以遇到的难题较少,易于集中精力突破重点,因而研制工作一般都会比较稳妥、顺利。

3、投资少。采用新技术少,必然能减少投资。如达索公司研制一架幻影G变后掠翼机只花了2800万元美元;而美国研制F-111A时,制造了18架原型机,总研制费近15亿美元。

4、效率高。如幻影III的设计和试制班子由55名工程师、50名绘图员、95名熟练工人组成,从订合同至首飞只花了13个月。

法国在发展军机方面,一直受到世人的关注。该国依托第二代飞机平台(幻影飞机)经过不断改进,一直紧跟美苏的发展,始终保持世界第三大名机的地位;尤其令人惊呀的是,幻影系列飞机在法国科研人员创造性的改进下,竞然能由第二代战机演变成第三代战机,成为当时少数能独立生产第三代战机的国家之一(美国、苏联、法国)。

但是,渐进并不是万能的,也有一定的局限性。进行渐进的参考飞机必须是经过实践证明是优良的,只要通过采用新技术,即可使飞机的性能有较大的提高,或执行其他任务。

同时,渐进只是一个“量变”的过程,“量变”到一定程度后,再发展就会受到限制。要发生“质变”就必须进行创新设计,否则就达不到作战要求。法国的第四代战机就改为全新设计。

(三)创新设计

也是新机研制的一种途径。其特点是在研制新机时全面采用新技术,有的型号同时研制新的气动布局、新的机体结构、新的设备、新的发动机,也就是所谓全新的设计。如美国的F-15、F-16、B-1,前苏联的米格-29、苏-27等。

创新设计也可以说是为解决一个较大的问题或满足新的作战要求必须采用的办法。在技术进展方面,跨越幅度较大,性能提高较明显,在有些方面有“突破”。飞机由上一代发展到下一代,经常采用方法。

但是创新设计与渐进法相比,存在一引起缺点。主要是研制费用大、难点多、周期长,而且研制风险较大,有时甚至会导致整个研制工作失败。

二、中国军用飞机发展的特殊背景。

80年代中期,周边不少国家开始引进世界先进战机,而中国仍停留在第一、二代战机的水平,不但与世界先进国家有较大差距,甚至与许多三世界国家相比出现不小的差距。如印度空军,80年代初已大量装备第四代米格-21比斯,并淘汰了第三代米格-21MF;而越南在70年代未80年代初也大量装备米格21MF以上战机;反观我军,在97年对越作战时,空军的歼-7数量竟不敌越南(当时越南有米格-21MF以上战机近200架,我军仅有歼-7和歼-7I不足80架)。至80年代初期,歼-7的数量有所增加,但最好的只有歼-7I和少量歼-7II(相当于第一代米格-21),而仿制米格-21MF的歼-7III,尚处于研制阶段,而且由于售价较高,军方无力批量购买。当时的总理赵紫阳曾讲过这样一段话:“我们这么大的国家,装备长期这么落后,已经到了锅底,这是很大的问题。”“总的看,国家很难满足军队的要求。军队能不能依靠自己的力量自我发展,自我壮大。”这一情况真实地反应了当时军方装备及资金方面的尴尬。而军队的经商也由此拉开了序幕。

在这一背景下,军方只能集中力量搞一些项目。

从空军的情况来看,仅航空兵方面,所有的飞机包括歼击机、轰炸机、强击机、运输机、侦察机全面落后,没有空中预警飞机、空中加油机、电子干扰机、电子侦察机等配套机种,整个作战系统不成比例,且不配套,无法发挥最大的作战效能。全面研制更新显然是不可能的,当时只能突出重点,发展1-2种新型作战飞机。也就是现在大家知道的歼-10和FBC-1,这两种飞机均是采用全新研制。

歼轰-7,由于70年代引进了英国斯贝MK202发动机的专利,省了不少时间,加之对该机的技术要求并不太高,主要是第二代的技术指标,因此研制周期稍短,90年代中期少量投入使用,但该机的试飞时间较为漫长,从88年开始试飞,直到98年才真正完成全部试飞项目,具备批量生产条件。

歼-10飞机。由于飞机的气动布局、机体结构、操作系统、机载设备、武器系统、发动机全部是全新设计,因此尽管当时国家单独立项,且投入相当大(**亿元人民市),但是细分解下去后,资金依然紧张。除了资金方面的原因外,技术难点多和研究制造设备不足也是使研制周期延长的原因。所以从80年代初期论证,86年立项,至今已近20年(立项至今16年),仍未投入使用。

由于新机研制周期长,风险高,难点多,甚至存在导致整个研制工作失败的可能。因此,军方不可能把宝全部押在新歼击机上,为解决国防上的急需,改进改型和渐进就成为当时军方唯一现实和有效的选择。

(一)改进改型

主要体现在歼-7和强-5系列飞机上,其中以歼-7最为突出,这与中国军方长期偏重于对空防御有关。歼-7在改进改型方面,先后发展了歼-7II、歼-7IIH、歼-7E等。其中又以歼-7E飞机的研制最为成功。

80年代中期,军方根据现有装备及航空工业情况提出对歼-7II进行改进的要求:主要是提高飞机中低空机动格斗能力,增大续航时间,缩短起飞滑跑距离,增强火力及电子战能力。根据军方的要求,成飞公司在歼-7II的基础上,将原三角翼改为双三角翼,安装了前后缘机动襟翼,换装WP-13F发动机(推力6560kg),更新机载电子设备(加装平显瞄准系统等),增加武器外挂架(共4个),最大外挂能力增至1600kg。该机87年10月立项,90年5月首飞,92年7月完成全部试飞,93年设计定型,前后不过6年,研制周期较短,是较为成功的一种改进改型飞机,经过改进改型,歼-7E的性能有大幅提高,稳定盘旋过载提高29%,最大航程增加17-44%,机动飞行性能已达到第三代战机水平;但由于缺乏超视距作战能力,被美方评价为改进最成功的过时飞机,暗指没有超视距作战能力,是过时的飞机(如果当时能将进气道移至机身下方或机翼两侧,并安装超视距雷达,换装WP-14发动机,即使未加装电传操作系统,歼-7E也可成为能与F-16、幻影-2000齐名的三大名机)。

(二)渐改

主要体现在歼-8飞机上。

歼-8飞机是65年设计,79年试飞成功,80年代中期少量装备部队。
 
歼8I型飞机。由于歼-8是白天型飞机,不具备在复杂气象下的作战能力。为满足全天侯作战的需要,根据军方的要求,沈飞公司从1976年起开始研制歼8I型飞机,在歼8型飞机的基础上安装全天侯雷达等11项电子设备:新设计舱盖、座椅、氧气系统和组合仪表:改装了新型航炮,携带4枚空空导弹和4组火箭。1978年2月完成了全部设计图纸。首架飞机于1980年5月完成总装,因事故烧毁。1981提4月总装出第2架歼8I型飞机,1985年7月设计定型。同年10月,获国家科技进步特等奖。歼-8I采用单脉冲体制的204雷达,性能达到国内领先水平,而射瞄一8甲型航空瞄准具,是中国首次采用速陀螺作为歼击机瞄准具的测量装置构成的瞄准系统,性能好,射击精度高。
 
  歼-8II型飞机。1979年,军方提出在歼8I型飞机的基础上改成从两侧进气,以提高性能。1980年9月,总参谋部和国防工办正式批准空军提出的战术技术要求,并命名为歼8II型飞机。根据军方的要求,沈飞公司在歼-8I的基础上将进气道改为机身两则;采用两台WP-13AII型发动机、换装装新式雷达、瞄准系统增加环式快速射击的攻击方式(具备近距格斗能力和一定的离轴发射能力),加装新研制的拦射火控计算机(可用于发射中距空空拦射导弹)、增装自动驾驶仪、装备了雷达制导的中程拦射导弹和空对地火箭。使歼8II型成为中国军方第一种具有第三代超视距作战能力的飞机,火控系统为国内最先进水平,基本上达到世界第三代战机水平;但由于该机的气动外型未作大的改动,发动机还有较大差距(原定的WP-14未能如期换装),因此飞行机动性能仍与第三代战机有较大差距,被空军评价为拥有第三代战机特征(指超视距空战)的第二代战机(指机动飞行性能)。该机1984年3月总装完毕,同年6月12日,完成首飞,1988年10月设计定型。研制周期17个月零12天。

歼-8IIM型飞机。1996年3月31日首飞。换装两台WP-13B双轴涡轮喷气发动机(推力69千牛,7040kg),脉冲多普勒“甲虫”-8II雷达(截获距离70公里,跟踪距离50公里,可同时跟踪10个目标,并攻击其中的2个),安装平视显示器、双杆操纵,全球定位组合导航系统。外挂点增至7个,挂弹能力3000千克。经过以上改进,歼-8IIM的超视距作战能力有更显著的提高,但由于飞机的气动外型未作改进,也未安装机翼前沿襟翼,发动机动力虽有提高,但与原计划安装的WP-14还是有一定差距(推力少920kg),因此,飞机的机动飞行性能提高不大。

歼-8III。90年代初期,苏-27尚未引进,歼-10进展不顺,超-7计划受挫。针现役歼-8II中低空性能不良的问题,军方要求大幅提高近距格斗性能, 强调多用途性,加强对地对海的攻击能力, 并考虑到作为未来航空母舰的舰载机。根据军方的要求,沈飞在歼-8II的基础上,进行了全新的改型设计:加装鸭式小翼,机身总长缩短40厘米,机身相应加宽,并加大了机身内部油箱,安装以色列的多目标攻击射控雷达, 红外跟踪瞄准系统,头盔瞄准系统,并大量采用复合材料,发动机估计为WP-14(推力7500kgX2)或WP-13FII(推力7960kgX2),外挂架增至9个。

歼8III可携带8枚空空导弹(4枚中距,4枚格斗导弹),起飞滑跑距离不超过300米。 最大外挂已提高到5吨,在对海攻击时,可携带4枚C801/C802 /C803空舰导弹及2枚近距格斗导弹。在对地攻击时可携带多种制导武器,并能在机身下的挂架可挂1枚重约1.5-2吨的空地导弹,以执行战略核轰炸任务,该型导弹与执行战略核轰炸任务的轰6使用的相同型号,弹头当量5-100万吨。

歼8III综合性能较歼8II提高了30-40%,特别是近距格斗性能大幅提高。初步实现了从第二代战斗机向第三代战斗机的转变,为中国的新战斗机的研制积累了宝贵的经验。

(三)测绘仿制

80年代初,测绘仿制了米格-21MF,国产机命名为歼-7III。 该机1981年开始设计,重新设计的部分占82%,只有18%保留原设计,1984年4月26日原型机首飞。该机的主要改进有:采用新的全天候雷达设备,提高了飞行控制系统的性能水平,改装IV型弹射座椅,增加机内燃油量,以及改装新的WP13型发动机(推力6600Kg)。改进后的歼-7III飞机,表面上看起来象米格-21MF,如起落架处的凸包、迎角传感器和冀刀相同,机头进气道和中心锥整流罩加大了也一样,但实际上有较大变化。该机在冀根下安装 了两门机炮,代替了以前安装在机腹短舱内一门23毫米机炮。飞机上还装有“附加扦”式的敌我识别天线,在座舱内加装了后视镜。该机在我国仿制机种中虽然属于比较快和成功的;但从空军装备发展战略的全局上讲却是一大败笔。

在80年代初,中国空军的主力机种是歼-6丙、歼-7、歼-7I、歼-7II及少量歼-8,均是未安装机载雷达的白天型战机,在全部5000架战机中,装有机载雷达的歼-5甲、歼-6甲等全天候作战飞机极少,超视距作战飞机还是一个空白。为改变这种状况,军方在80年代初提出二种全天候飞机的计划,即歼-8II与歼-7III。歼-8II由沈飞研制,歼-7III由成飞研制。空军从宝贵的科研经费中拨出数亿人民币,由成飞根据友好国家提供的一架米格-21MF进行测绘仿制,当时空军一位副司令亲自抓这件事,可见空军是极为重视的。

这一切与97年对越作战时,空军因只有少量歼-7和歼-7I,无力对抗越南较先进的米格-21MF和米格-21比斯不无关系。由于空军装备在质量上与越南相差甚远,加之越防空部队有丰富的对空作战经验,至使空军采取了保守的方针,在整个对越作战中毫无建树,几次少有的战机,也因无机载雷达无法在云中攻击,至使毫无防护能力的越方伊尔-14飞机得以利用云层逃脱。在整个对越作战中,空军最勇敢、最有作为的行动仅仅是独立侦察第二团的一次敌后侦察,该团出去4架歼侦6飞机,对老街、保河、柑糖、安进行了航空侦察照相,深入越境内达160多公里,获取大量地面情报。

战后,面对陆军的赫赫战果,面对全国人民的热情慰问,空军将领及参战人员感到前所未有的尴尬。尽管新闻媒体多方宣传中国空军以强大的声势震撼了越南空军,使其不敢轻举妄动;但所有空军将士都寝食难安,都有一种无法面对国人的惭愧。

缺少全天候作战能力,是中国空军的最大弱点。80年代,一个战斗机师,只有一夜航大队,装备了10余架老旧的歼-5甲、歼-6甲飞机,机上的截击雷达为201型,理论上发现距离12公里,跟踪距离5-6公里,但在实际使用中的发现距离只有4-5公里。军方在对越作战后,对于越南拥有先进的米格-21MF(雷达发现距离为21公里)、米格-21比斯(雷达发现距离30公里)极为羡慕,而想拥有这种飞机的愿望也非常强烈,一旦有了这种机会,就会不欲余力地去争取。这种因某种事情的刺激而产生的欲望,往往带有一些非理性的因素, 这种非理性因素常常会影响正确的判断和决策。正是这种因素的影响,军方对于歼-7III的可行性以及空军整个作战飞机的总体构成缺乏深入的调查研究,就匆忙决定仿制。事实上,当时空军总部一些有远见的军官就曾指出,歼-8II的作战能力全面涵盖歼-7III,在科研经费极为紧张的情况下,搞毫无意义的重复研制,是极不合理的,只会造成科研经费的浪费。但是这种理性的呼声,对于那些急于拥有米格-21MF的作战人员来说,是不能接受的。

现在来看问题十分明显,相信谁也不会否认当时进行歼-7III的研制是个明显的错误。

从机动性能来看,歼-7III不如歼-7II,虽然歼-7III换装了WP-13发动机,推力由WP-7乙的6100kg提高到6600kg,但由于为了加装机载雷达,加大了前机身的直径,飞机净重也增加约600kg,使飞行阻力增大,至使飞机的机动性能有较大的下降(下降幅度,平均在20%-30%);而另一方面,由于机头截面限制,所安装的机载雷达探测距离极为有限,远低于歼-8II机载雷达的发现距离,同时飞机航程与留空时间也小于歼-8II。事实胜于雄辩,由于歼-7III的机动飞行性能(近距格斗能力)不敌歼-7II,而远战能力(超视距作战能力)及作战半径又远不如歼-8II, 与第三代战机F-16和幻影-2000相差更远,因此成为最不受飞行员欢迎的飞机,其处境可想而知。

当初如果能听进不同意见,将这笔宝贵的科研经费用在更需要的方面,例如:

----部分资金资助WP-14的研制(当时国家拨给研究WP-14的研制比空军拨给成飞研制歼-7III的经费要还少),使WP-14发动机能够早日投入使用(如果空军投入部分经费,相信完全可以在80年代中后期达到批量生产)。

----对歼-8II气动外型的改进(研究类似歼-7E的双三角机翼和前沿机动襟翼),换装WP-14发动机,大幅改善歼-8II的机动性能。

----对歼-7II进行类似后来歼-7E、歼-7FS的改进,换装WP-14发动机,预留安装机载雷达的空间(而现在加装“甲虫”雷达或JL-10雷达应该不是梦想),加装PL-10导弹,改善歼-7II的机动性能和远战能力。

经过上述改进会达到什么效果?

1、歼-8II改的机动飞行性能将全面超过幻影-2000,并与F-16各有所长;而远战能力则与幻影-2000和F-16不相上下。而且将在90年代初期大量装备军队,对于压制台湾92年引进的F-16A将发挥更大的作用。

2、歼-7II改的作战推重比可达到1.04,如果加装了“甲虫”雷达后,无论在机动性能还是远战能力方面都可以与幻影-2000和F-16一较高下。

如果没有错误的决策,今天的台海局面又会如何呢?

很明显,大陆空军拥有的歼-7II改与歼-8II改在数量上将数倍于台湾空军,而质量上将不相上下,加上一定数量的SU-27,中国空军将稳操台海上空的制空权。

可惜,一个错误决策所付出的代价是可怕的,它不仅使空军失去性能先进的战机,更重要的是使去了空军发展极为宝贵的时间,这对空军发展造成的影响是无法估计的。

在90年代初,如同法国人一样,中国完全可以通过渐进而拥有自己的第三代战机,但由于空军领导层的错误决策,我们失去了这样的机会,与第三代战机擦肩而过,而这一拖延就是10年之久。


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