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講武談兵|龍傲九天:殲-10戰斗機家族發展啟示錄
在近一段時間的重大新聞中,有一種國產第三代戰斗機反復出現,上鏡率頗高,這就是殲-10——從在中國人民革命軍事博物館舉辦的慶祝建軍90周年主題展覽上的殲-10原型機,到中俄“航空飛鏢”-2017國際軍事比賽上的殲-10AY/SY表演機和殲-10B戰斗機,再到在朱日和基地舉行的建軍90周年沙場閱兵式上的殲-10C。
作為中國自主研發的最為成功的第三代戰斗機,殲-10的發展歷程有很多寶貴的經驗,對于中國今后先進作戰飛機的研發而言非常值得總結。鑒于今年恰逢殲-10正式公開10周年,也是該機完成初步設計30周年。在此,筆者對于殲-10研發歷程的經驗和啟示談一點個人觀點,愿與各位讀者共探討。

抓住要點,控制風險
殲-10之所以在中國航空發展史上具有里程碑式的意義,最為重要的一點在于該機是中國第一次在沒有仿制或者參考對象的情況下,基本上依靠自己的力量完成研制和量產的第三代戰斗機。而且,該機在最初的方案論證時所確定采用的新產品和新技術占整機比重的60%以上,研制風險也是中國航空發展史上前所未有的。但是,中航611所和成飛公司還是通過最大限度的掌控自己研發部分的風險,并規避和減小不可控的其他風險,使殲-10跨過了一道道門檻。
從殲-10研制時面對的各種新產品和新技術風險來看,中航611所和成飛公司能夠掌控并依靠自己力量來實現攻關的主要包括氣動布局設計、航電系統以及飛控系統等。機載火控系統,包括多普勒雷達等,由于有之前研制殲-9的基礎,再加上20世紀80年代中國與西方的技術交流,也可以實現突破。那么,在殲-10項目中,中航611所和成飛公司最無法掌控的,同時也是最重要和最富于變數的,就是動力裝置。
當我們現在可以有幸目睹殲-10戰斗機帶著俄制AL-31F大推力渦扇發動機所特有的尖嘯聲從跑道上一躍沖天的時候,很難想象該機在1984年確定初步方案時,準備安裝的動力系統是WP-15渦噴發動機。該型發動機是蘇制R29-300大推力渦噴發動機的仿制型號,隨著當時從埃及得到的米格-23戰機一起引進我國。從總體性能來看,WP-15在上世紀70年代的我國各型噴氣式發動機中堪稱佼佼者,最大軍用推力81千牛,加力推力122.5千牛,推重比6.5,曾經計劃作為多款國產戰斗機的動力裝置。
但是,到了上世紀80年代中期,性能先進的大推力渦扇發動機早已經成為第三代戰斗機的標準配置。至于渦噴發動機,即便某些性能指標再強,也只能是落后的代名詞。中國對于這一技術演進有著清醒的認知,因此當美國提出愿意向中國提供以J79渦噴發動機替換F100渦扇發動機的F-16/79戰斗機時,也毫無懸念地吃了閉門羹。顯然,如果真的采用WP-15作為動力裝置,殲-10戰機所預想的高機動性能和較大的作戰半徑等技術優勢都要大打折扣。更何況WP-15渦噴發動機當時的研制情況也不理想:由于配套戰機的下馬,該型發動機也隨之終止研制,并沒有走完整個研發流程,也不曾真正裝機服役過,因此很多問題還沒有暴露,其技術風險并不比新研制的噴氣式發動機小。
基于這種情況,當1986年國家正式批準殲-10立項研制后,為了實現總體性能與美國F-16戰斗機相當甚至有所超越的目標,其配套的動力裝置已經升級為我國全新研制的第一代大推力渦扇發動機WS-10“太行”。但是,即便如此,殲-10項目所面臨的風險依然很大,因為WS-10渦扇發動機事實上的研制難度遠遠超過了殲-10,發展進度也嚴重滯后。而且,WS-10渦扇發動機真正實現性能可靠并大批量裝機服役,已經是2010年之后的事情了,這時的殲-10早就開始了第二代B/C型的研發。如果殲-10無論如何都要等WS-10渦扇發動機達到成熟狀態才定型的話,恐怕早就不知道下馬多少次了。
從這一點來看,今天的我們不得不欽佩殲-10總師宋文驄的遠見卓識——他在1989年隨團考察蘇制蘇-27戰斗機及其配套的AL-31F大推力渦扇發動機后,敏銳地意識到這款技術成熟的先進發動機將是確保殲-10項目成功的關鍵所在,它基本上可以將動力裝置的風險降到零,從而實現全項目風險的可控。而且,當時我國也準備批量引進蘇-27作為主力戰斗機,自然也要配套采購數量不菲的AL-31F發動機。這樣一來,殲-10的發動機供應既得到了保證,又可以在后勤保障上與蘇-27保持一致,可謂一舉兩得。
正是因為沒有了動力裝置方面的后顧之憂,除了要針對發動機的變更而修改部分機身設計外,中航611所和成飛公司得以將最主要的力量投入到氣動設計和飛控系統的攻關上,既創造了多個國內第一,也創造了世界第三代戰斗機研發的奇跡。而且,在之后更為重要的第四代隱身戰斗機殲-20的研發上,中航611所和成飛公司同樣采取了將風險控制在最小化的原則,絕不死等WS-15渦扇發動機的研制完成,而是率先利用俄制技術成熟且性能夠用的AL-31F改進型發動機完成設計定型和批量交付。正是基于優秀的風險控制,中航611所和成飛公司才能夠用比美國和俄羅斯更短的時間研發和生產出目前世界上頂級的隱身戰斗機,完成這一令美軍高官都感到吃驚的任務。
先行服役,漸進發展
如同蘇-27戰斗機的針對目標是美國F-15戰斗機一樣,殲-10在研發過程中也有一個揮之不去的追趕目標,這就是前文提到的美國F-16戰斗機。
客觀的講,在2004年設計定型的時候,殲-10的總體性能可以達到與F-16C/D Block30/32接近的水平,但與當時F-16的更新批次,如Block50/52甚至60的差距還是很大的。而且,由于殲-10最初的設計定位還是以制空作戰為主,在對地攻擊方面距F-16尚遠,配備的對地攻擊彈藥類型也少得多。應該說,直到殲-10C的研制成功和服役,才算是較為圓滿地達到了當初要與F-16相當甚至超越之的目標。無論是從機載航電設備、動力系統還是機載武器等方面,殲-10C與F-16Block60都已經不相上下。而且,殲-10C還能夠掛載和發射鷹擊-91這樣的大型超音速空地導彈,遠程對地打擊能力比F-16Block60更勝一籌。
從殲-10不斷改進、追趕F-16發展步伐的過程可以看到,中航611所和成飛公司采取的是漸進式推進的思路,不求一步到位,而是盡快讓空軍航空兵部隊接收新戰機。比如,殲-10首批兩架小批量生產型是在2003年3月正式交付空軍航空兵試訓部隊的,而當時該機還沒有實現設計定型。之后,殲-10一方面進入小批量生產階段并陸續交付空軍,另一方面利用一年時間完成了后續的試飛,比如大迎角、低空大表速、導彈靶試、空中加/受油、電子對抗、敵我識別等科目,終于在2004年4月通過了國家設計定型審查。對于中國空軍來說,殲-10這樣一架全新而陌生的高性能第三代輕型戰斗機在2007年就已經成建制形成戰斗力,領先交付、并行推進的指導思想可謂功不可沒。在之后殲-20的發展上,中航611所和成飛公司同樣借鑒了殲-10的這一成功經驗。
在第一代殲-10A/S服役后,第二代殲-10B/C的研制就已經全面展開了。在殲-10A/S的基礎上,殲-10B/C一方面彌補了某些細節設計上的不足和缺陷,比如:從帶有加強支撐的二元附面層隔板可調進氣道改進為最先進的DSI進氣道,既簡化了結構,減輕重量,還大大增強了進氣道前段的結構強度,使得設在這個位置的兩個掛架不再只是擺設。從“航空飛鏢”-2017閉幕式上進行地面展示的殲-10B就可以看到,進氣道前段兩處掛架終于可以派上用場,掛載重量不輕的數據傳輸吊艙和干擾吊艙。此外,殲-10B/C的后機身針對發動機尺寸和減阻需要,進一步完善了修形設計,徹底解決了當初這一讓總師宋文驄頻頻皺眉的問題。
殲-10B/C還大量借鑒了國外第三代改進型戰斗機的設計經驗,從內到外進行了脫胎換骨式的重新設計。尤為重要的是,中航611所和成飛公司先交付的裝備無源相控陣雷達的殲-10B,使其成為中國空軍第一種裝備相控陣雷達的國產現役戰機,而且之后便很快開始交付更先進的、換裝了有源相控陣雷達的殲-10C。這樣既保持了生產線的連續性,也大大緩解了空軍航空兵部隊對于第三代改進型戰機的迫切需求。
總之,殲-10留給我們的寶貴財富并不僅僅是一種性能出色的第三代戰斗機,更在于它鍛煉出了一支實力強大的研發生產團隊,并形成了一套行之有效的指導思想和規范流程。所以,中國最先進的第四代戰斗機殲-20誕生在中航611所和成飛公司,也可以說是一種必然。
(“講武談兵”是由知名軍刊資深編輯黃國志為澎湃防務開設的個人專欄,以客觀嚴謹的態度,輔以活潑精煉的語言,力圖“破除防務迷霧”,為讀者更好地認識我國與國外在裝備技術上的差距提供參考和借鑒。每周一或二傾情奉獻。)





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