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歼10的长篇论断 ZT
送交者: 一条大河 2004年01月17日17:29:19 于 [军事天地] 发送悄悄话

歼-10的诞生
10号工程于1984年立项,最初的设计目标是生产一种能够在国土防空作战中能够战胜苏联第三、四代战斗机、并具有拦截苏联典型战斗轰炸机和轰炸机的能力的防御型战斗机。为了达到这样的设计目标,10号机必须同时兼备高空高速飞行性能和中低空缠斗性能,同时要拥有完善的电子设备和空战武器。歼-10的设计和生产任务分别交给了611所和132厂,即成都飞机研究所和成都飞机制造厂,总设计师为宋文骢。
为了加快研制进度,于1988年10月确定了以“雄狮”为蓝本的主体设计方案。据说成飞在1990年完成了金属样机的制造,1992年首架原型机进行了试飞。由于时隔甚久,笔者无法找到更多的相关资料,也无法证实这种说法,仅能就右图所反映的信息做出一些分析。这张图是李鹏同志听取航空工业部部长林宗棠汇报的照片,图中的两个模型,靠前的是歼-8Ⅱ的01号机,李鹏同志正在仔细端详的正是歼-10的模型。仔细观察可以发现,图中歼-10进气道的横截面是类似于F-16的半椭圆形,带有可调式进气锥。垂尾较小,几乎就是Lavi的翻版,后机身的设计也与现在的歼-10有所不同。可见,最初的歼-10照搬了一些“雄狮”的设计,采用可调式进气锥的目的是提高它的超音速飞行性能。早期歼-10的防御性战机的本质在这个模型上得到了充分体现。
进入九十年代以后,世界局势发生了重大变化,一直对中国虎视眈眈的苏联霎时分崩离析,中国得以从来自北方的巨大的军事威胁中解脱了出来,而海峡对岸的台独势力开始上窜下跳起来,南海岛屿争端、钓鱼岛问题也日渐尖锐,这些都对中国的空中力量提出了新的挑战。另外现代作战飞机的一些新的特性在80年代以后的一些局部战争,尤其是海湾战争中得到了充分的体现,精确的空中打击取得了空前的效果,超视距空战开始取代近距格斗,成为空战的主要样式。隐形化、智能化、多功能化……世界各国对战斗机提出了更高的要求……对歼-10进行必要的修改势在必行。
对歼-10的修改主要包括:增加航程和载弹量,强化空战能力,使其具备多样化的作战功能,并增加了隐形性能方面的要求。
改进后的歼-10的首架原型机在1996年完成,但是直到六架原型机全部组装完毕后,才于1998年3月21日首飞。首飞持续了21分钟,官方报道歼-10在首飞中就应用了静不稳定技术,这显然是首飞前充分准备的结果。除了详尽的地面测试外,许多关键设备和技术都在其他辅助飞机上进行了验证,尤其是四余度电传*纵系统,据说是在K-8IFSAT203(多轴变稳机)上进行了验证试飞,极大地降低了原型机试飞的风险(几乎所有采用电传*纵系统的战斗机在试飞中都发生了严重的事故),这种做法也为其他国家所普遍采用。
歼-10原型机首飞后,就转入了试飞、设计定型的阶段。一般认为有1~2架原型机在试飞中坠毁。到目前为止,我所接触到的六架原型机的照片只有01、03和06号机。从各方面情况来看,由许多照片系内部拍摄,究竟是官方故意公开,还是有人利用内部关系拍摄到的,目前还不得而知,可能两者兼而有之吧。
这样的情况也证实了歼-10在两地进行试飞的说法。个人认为,01、03和06号机在成飞厂内进行试飞,因为成飞厂内进出的人员比较复杂,想拍到照片相对比较容易一些。而且照片中歼-10的停机坪比较空旷,周围还有厂房或是专用机库,这似乎不符合试飞院的情形。
至于试飞科目的分工,可能是01号机初步绘制飞行包线、测试飞机结构、基础设备的可靠性,然后进行静力破坏试验;02号机进一步扩展飞行包线、全面测试歼-10的飞行性能,而后作为测试平台,主要进行气动布局改进或发动机测试;03号机也就是出镜率最高的那一架主要进行数据链、座舱显示系统等电子设备的测试;神秘的04号机据传式双座型,已经交付海航进行航母模拟起降试验了(可信度最低,原型机中可能根本就没有双座型机);05、06号机则负责火控系统与各种武器的综合测试。以上为网上传闻,可信度难以保证。
总的来说,歼-10的试飞过程还是比较顺利的,与此同时,由于军方希望歼-10能尽快加入现役,成飞在歼-10还未最终定型,但可靠性和安全性已经得到充分验证的时候就开始了小批量的试生产。去年末,平可夫曾撰文指出,歼-10的10架先导型号已经交付南京军区空军某部使用。(当时网上也流传过一张苏-27与歼-10部署于统一机场的照片,后来证实这张照片是假的)尽管平克夫言之凿凿,但口说无凭,我们至今无法找到能够证明这条信息的证据。此外,平可夫还曾撰写过《中国歼-10A秘密发展成功》一文,披露了双发隐形战斗机歼-10A的情况,本人对此也不敢苟同,国产第四代重型歼击机的预研工作已经开展了很久,且不论它是沈飞的歼-13还是成飞的歼-12,无论如何也轮不到歼-10的双发改型啊!苏-27的国产化和改进工作正在进行之中,改进后的歼-11具备了三代半战斗机的性能特点,从性能和时间上都能够很好地衔接上第四代战斗机,试问还为何要匆匆忙忙地在歼-10的基础上研制下一代战斗机?即使是为了满足舰载机的需要,那也应该是采用两台中等推力的发动机更为合适。我认为,这很可能是官方借平可夫之口,为本来就迷雾重重的下一代战斗机研制情况再披上一层面纱,歼-10A本身并不存在。
网上也有文章称:所谓的歼十双发型就是歼-10C,传说它采用两台中等推力的发动机(自行研制,推重比大于9,二元推力矢量喷管)和V型垂尾,研制目的是为第四代中型战斗机进行技术验证以及应付可能出现的中四研制受挫、无法按期服役的情况。这样的说法道还有一定的合理性。
今年初,网上开始传出只涂有黄色防锈漆的歼-10的新图,从时间上判断,应该是歼十的第一批生产型正在进行厂内试飞时拍摄的,海外媒体报道,歼-10的生产型在2002年6月28日进行了首飞,待通过全面测试后再正式涂装,并交付部队。仔细对照可以发现,原型机于生产型之间还是有一些细微差距的,比如垂尾的面积和外形都有了一定的改变,蜂腰部似乎有所加粗,可能是为了增加机内载油量而采取的措施。由于歼-10还没有最终定型,这种边试飞、边修改、边生产的情况还会继续下去。歼-10双座型的发图工作也于去年下半年与FC-1并行展开,相信在今年的晚些时候,大家就可以一睹其雄姿了。
前段时间,一些浅灰色低可视迷彩涂装的歼-10出现在网络上,时隔不久又有人转载了2003年4月1日的《中国航空报》关于歼-10东线开飞的消息。我未能看到《中国航空报》上的原文,而且文章的指向性又十分之强,与官方的一贯风格大相径庭。但是由于文章与图片的出现配合得几乎天衣无缝,估计确有此事。从图中歼-10的机号判读,这次歼-10装备部队是带有试验性质的,供试训部队编写飞行大纲、培训飞行教员使用。另外,据《国际航空》2002年12月号报道,歼-10的模拟器已经研制成功,这将为歼-10尽快形成战斗力提供强有力的保证。
同时,新技术、新装备的研制工作也捷报频传,比如611所成功掌握目前只在F-35上采用的无附面进气道技术、606所成功掌握推力矢量技术、西光集团开始研制类似F-35上所采用的先进头盔显示器等等,这些技术都可以用来改进歼-10,可以预见,在今后的十几或者几十年里,歼-10将成长为保卫祖国领空的雄鹰!
To be continued…

歼-10全剖析

气动布局
鸭式布局简言之就是用主翼前方的鸭翼代替了主翼后方的水平尾翼,这样做避免了正常布局的飞机在大迎角飞行时,水平尾翼舵面效率明显下降的情况的出现。近距耦合就是指鸭翼与主翼距离较小的鸭式布局,这种布局可以利用鸭翼前缘产生的脱体涡在主翼上翼面形成的有利干扰,产生涡升力,从而提高飞机的飞行性能,特别是大迎角飞行时的机动性能。同时,鸭式布局的飞机一般都采用大后掠角的三角翼,以减小超音速飞行时的阻力。由于这种布局兼顾了机动性能和超音速飞行性能,他广为新一代战斗机所采用,尤其是欧洲战斗机。如前文所述,歼-10采用这种气动布局既受到了雄狮的影响,也有自身对鸭式布局的青睐和不懈研究有关,这从另一个方面也证明了鸭式布局的先进性。而且,歼-10采用鸭式布局也标志着机国产战斗机彻底跳出了强调高空高速性能的有尾三角翼时代。
此外,歼-10还运用了在国产战斗机中首次实际运用的机腹进气方式,这种进气方式在F-16身上取得了极大的成功,可以满足飞机在大迎角飞行、高速转弯等极端状态上的进气要求。这样一来,歼-10的气动布局就具备了第三代和三代半战机的典型特性,这样的气动布局使得歼-10的飞行性能可以媲美任何一种第三代战斗机。

局部设计
一、前机身
从多幅照片判断,歼-10的前机身截面应该是普通的圆形。这显然是为了配合雷达罩的截面。就前机身对气流进行整流压缩的效果看,这种设计确实不如F-16那种近似横椭圆截面的前机身。但F-16的设计也并非像台湾某些人吹的那样“达到最佳化,让后人难以更动”。这种截面的前机身在大迎角时会提供一个上仰力矩,对F-16这种正常式布局飞机而言,由于平尾离重心较远,配平能力较强,问题还不大;但对于静不稳定的近距耦合鸭式布局飞机而言,大迎角时鸭翼的配平负担已经相当大,再来这么一个上仰力矩,无疑又挑上了一副重担。在推力矢量控制(TVC)技术出现以前,解决方法无非是加大鸭翼面积、使用升降副翼,但都会付出升力性能损失的代价。
所以,采用近距耦合鸭式布局腹部进气的战机中,只有Lavi沿用F-16的前机身设计,但其鸭翼面积相当大,可以预料其对机翼的下洗也将加大,造成机翼升力损失。米格1.44验证机前机身设计类似Lavi,但已经预定采用推力矢量技术(TVC),可以大大减小鸭翼的配平负担。而EF2000则和歼-10一样采用了圆形截面前机身。个人认为,歼-10采用圆形截面前机身设计,可能是受雷达罩加工能力的限制,但在TVC技术引进之前,这种设计比套用F-16的设计更适合其自身的特点。
二、进气道
歼-10采用了矩形的进气道,与F-16和Lavi的椭圆型进气道完全不同。可见这是中国在吸收Lavi的技术的基础上,结合自身设计要求自主创造的成果。同时也考虑到了发动机空气流量增大需要增大进气量的要求。歼-10的进气口的上唇口有明显的向前延伸,形成了一块面积较大的延伸板。这块延伸板不仅起到了隔离附面层的作用,而且弥补了圆形前机身整流压缩效率不高的缺点。这种设计在EF-2000上同样可见,但是这样的设计付出的是重量的代价。
为了获得优良的超音速飞行性能,歼-10估计采用了可调式进气道。考虑到隐形方面的要求,歼-10应该也运用了S形进气道。
三、座舱罩
歼-10是国产战斗机中的第一种采用整体式前风挡的战斗机。对于座舱罩的外形,台湾有人指出,歼-10座舱罩顶部的曲线接近于直线,“接近直线的设计会让飞行员坐得更矮一点,如同苏联MiG-29战机一样,由于飞行员坐得太矮,所以西方飞行员试飞后的评价是虽然有气泡状的形状,但飞行员真正的视角范围仍然远不如预期中那么好。”同时他也指出:“这并不是说MiG-29的设计师或歼十的设计者头脑有问题,故意让飞行员坐那么矮,而是外凸的座舱罩对于气动力学或是结构力学都有不利的影响。外凸的曲线会让座舱罩更深入机身上方的流场,对于机身后段产生不小的影响。座舱罩越外凸也意味着它将承受更大的空气压力。”
顺便提一下歼-10的弹射座椅,网上流传过两张利用机头模型在滑轨上进行弹射试验的图片,图片显示,其中一种是采用抛盖式弹射,另一种则是采用了先进的座椅穿盖弹射技术,应该就是歼-10上采用的弹射座椅。从2002年珠海航展上江汉航空救生装备工业公司的宣传资料看,目前该公司产品中具备穿盖弹射功能的有TY-5系列、TY-6C和TY-7A。其中TY-7A是为K-8教练机开发的轻型弹射救生系统,不可能装备歼-10,而据江汉公司人士称:TY-6可以算得上是第三代弹射救生系统,TY-5则是目前我国自行研制的最先进的第三代产品。由此看来,歼-10上的弹射座椅极有可能就是TY-5家族中的一员(FC-1使用的是TY-5B)。根据介绍,这种弹射座椅的最大弹射速度可以达到1200千米/小时,性能仅次于俄罗斯的K-36系列,与美、英同类产品平起平坐。
四、鸭翼
由照片可见,歼-10的鸭翼采用的是切尖三角翼。这种机翼升力特性较差,必然会增大鸭翼配平阻力;但另一方面,这种大后掠机翼的失速性能较好,失速迎角较大。为了保证飞机的大迎角控制能力,选择这种机翼也在情理之中。
另外,与“阵风”和JAS39类似,歼-10的鸭翼后缘止于接近主翼前缘的位置,同为鸭式布局的“台风”和“雄狮”则分别走了两个极端,一个将鸭翼和主翼的距离拉得很开,另一个的鸭翼和主翼却有很大一块重叠面积。决定两者之间的合理位置既要考虑配平方面的要求,又要权衡鸭翼在大迎角飞行对主翼的有利干扰,以及鸭翼所产生的增升效果的轻重(在鸭式布局中,增强一方就意味着削弱另一方),最终的拍板定案往往需要无数的理论计算和试验调试,所以我们这些业余人士也没有能力对它些设计细节说三道四。
五、机翼
歼-10的主翼是具有较大后掠角的小展弦比三角翼。这种机翼具有零升阻力系数小,失速特性好,从亚音速到超音速时焦点移动量小的优点。较大的机翼面积也使飞机获得了较小的翼载,从而提高了飞机的机动性能;另一方面为安装更大的机翼油箱提供了方便。缺点是诱导阻力较大、升力线斜率低。通过与鸭式布局和大推力发动机的配合,这些固有的缺点在歼-10身上得到了很大的改善。
机翼内侧前缘为固定前缘,外侧前缘装有机动襟翼,机翼后缘装有升降副翼,从中间分为左右两块。在网上出现歼-10的照片以前就有传言说歼-10将采用类似歼-7的双三角翼,直到歼-10的照片公之于众时,仍有许多人抱着这种观点不放,也有台湾朋友认为这是在苏式战斗机上常见的犬齿设计。实际上,两种看法都不对,那是歼-10在飞行时放下的前缘机动襟翼给人带来的视觉偏差。
六、垂直尾翼
作为鸭式布局战斗机的特征,巨大的垂直尾翼也出现在了歼-10的身上。歼-10的垂直尾翼又高又大,高是为了保证在大迎角飞行时,垂直尾翼仍能保持对方向的控制能力;大是为了保证飞机在超音速飞行是的方向稳定性,不仅如此,歼-10在飞机尾部还安装了两块大面积腹鳍,显然设计师在方向稳定性方面留有了充分的余地。
垂尾的根部有一个笔状的容器,减速伞就安装在其中,伞具由长期研制生产减速伞、降落伞、炸弹伞的宏伟机械厂负责研制,是类似苏-27的十字形结构。在此上方,则是常见的方向舵。
七、起落架
歼-10运用了目前飞机普遍采用的前三点式起落架,前起落架为双轮,在进气道下方,向后收起。这样做的好处是:万一起落架破损,异物不易被发动机吸入。一般腹部进气的战斗机都采用这样的起落架布置方式,但是这样也使起落架所能承受的强度降低,这可能也是所有舰载机都采用两侧或肋下进气方式的原因吧!
主起落架为单轮,收起方向向前,但收起的方式比较复杂。由于后起落架的放置位置在机身中部,利用了进气道的内部空间,起落架张开时向外呈一定角度,因此收起起动作既要向前,还要向内。这使得起落架的动作装置相对复杂,但节约了翼下宝贵的空间,这种设计使歼-10具备了增加更多翼下挂架的潜力。
八、减速板
歼-10共有四块减速板。位于机身后部,机翼根部上下各两块。上面的两块分居垂尾根部下方的两侧机身,外形为矩形。下面的两块处在紧靠机翼的机身两侧,近似正方形,面积较上方的两块略大。

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