2015年12月27日星期日

歼10战斗机:10年磨出空防利剑

歼10战斗机:10年磨出空防利剑

歼-10是中国空军目前的主力战斗机,担负领空防御重任

今年是抗日战争胜利70周年,我国将于9月3日在北京举行盛大阅兵式,届时将有众多新型武器亮相。《讲武堂》特推出《大国利器》系列文章,介绍我国现役最新型武器装备的性能和研发历程,第十九期――歼10战斗机。

歼-10是我国空军目前的主力战斗机之一,它的研制成功表明我国已经具备了自行研制第三代作战飞机的能力,具有里程碑的意义。

通过对歼-10飞机的研制,我国航空工业突破了先进气动布局、电传操纵系统工程、综合航空电子系统、先进机载武器等技术,不但为部队提供先进的武器装备,也为以后的发展打下了坚实的基础。

歼10战斗机:10年磨出空防利剑

上世纪80年代,中国主力战机仍是以歼6为主,歼7歼8刚刚服役

上世纪80年代,国外发达国家已经开始列装第三代作战飞机,中国空军的主力装备仍旧是第一代歼-6战斗机,而第二代歼-7/-8才刚刚生产、装备部队,即使正在研制的歼-8Ⅱ也只具备与米格-23对抗的能力,与三代作战飞机的差距较大,为此中国空军要求研制国产第三代作战飞机,这就是歼-10,新机要求突出中低空格斗机动作战能力,同时具备较好的高空高速拦截能力和对地攻击能力,可以与国外三代作战飞机相对抗。

歼-10在研制之中,航空电子系统、电传操纵系统、机载武器等系统的研发通过与国外技术合作,得到了较快的进展,但是在关键的发动机方面则难以突破。为此,航空工业提出首先配备WP-15发动机(测绘仿制米格-23的R-29涡喷发动机),然后再配备FWS-10大推力涡扇发动机,但是空军强烈反对这个计划,认为配备WP-15无法达到对抗米格-29的目标,为此要求一步到位,"新机配新发",但是FWS-10的发展无法跟上歼-10的发展速度,这样就使整个工程的发展处于了停滞状态。

歼10战斗机:10年磨出空防利剑

在中国还在解决歼7、歼8的问题时,美国在70年代已造出F-15,代差让中国航空人倍感压力

中苏关系改善之后,中国空军意识到可以使用AL-31F发动机作为歼-10的动力,作为FWS-10成熟之前的过渡。1992年双方签署了中方引进AL-31FN发动机的方案,从而解决了歼-10发展道路上最大的障碍, 由于AL-31FN发动机的参数与FWS-10有较大的区别,例如长度要大许多,所以对歼-10进行了设计上的重大调整,包括加长后机身,重新对全机重心进行了配平,机翼翼根弦长进行了加长,同时加大了垂尾,增加了尾鳍。1998年歼-10首架原型机试飞成功,2004年设计定型交付部队,2005年歼-10采用新型机载火控雷达制导的PL-12主动雷达制导空空导弹成功击落靶机,标志着该机正式形成了战斗力。

歼10战斗机:10年磨出空防利剑

AL-31发动机,后方是国产FWS-10太行发动机

歼-10是第一种采用鸭式布局的国产战斗机,鸭式气动布局是三代半战斗机普遍采用的一个气动布局,它的优点就是可以较好的兼顾高、低速性能。它的机翼为小展弦比机翼,激波阻力小,高空高速性能较好,战机可以迅速升空抵达战区拦截目标,同时利用鸭翼拉起的涡流对机翼上的气流进行补充,推迟分离,从而增强飞机的大迎角性能,配合主动控制技术、电传操纵系统可以进一步提高飞机的机动性能。

航空电子方面,歼-10配备了基于数据总线(对应美军标1553B)的联合式航空电子系统,系统以数据总线为骨干,任务计算机为核心,将机载火控雷达、惯导、大气数据计算机、外挂管理、通信/数据链等系统有机的连接在一起,实现了数据的综合处理和统一显示,作为先进航空电子系统的配套,歼-10采用了一平三下的玻璃化座舱,座舱主要显示器是一部广角宽视平视显示器,主要的飞行及战术数据都在这里显示,飞行员还配备有头盔瞄准具,可以支持机载格斗导弹进行格斗空战,仪表板上面有三块液晶多功能显示器,分别用于显示雷达及发动机参数、叠加了战术信息的数字地图等,具备较好的人机界面,飞行员可以迅速得到相关信息。电子战系统方面歼-10配备雷达告警系统、主动雷达干扰机和箔条/闪光弹投放架。

歼10战斗机:10年磨出空防利剑

歼10座舱已经实现了"玻璃化",界面更友好

歼-10主要的探测系统是国产KLJ-3多功能脉冲多普勒雷达,它的战术技术指标达到或者接近美国的AN/APG-68的水平,对战斗机大小的目标可以提供100公里以上的探测距离,具备多目标攻击能力,并且具备多种对地工作模式。歼-10也是我国第一种具备自动截击能力的战斗机,它配备有国产双向数据链,地面指挥所既可以把截击引导数据发送给飞机,飞机也可以将自身的信息发送给地面指挥所,从而形成更加完整的战场态势图,地面指挥所甚至可以通过数据链直接控制机载雷达开机,然后发射导弹攻击目标。

歼-10全机共安装了11个外挂架,其中翼下6个,进气道两侧各串列2个,机腹中心支线1个,外挂载弹量在6吨左右,配备了外挂管理系统,可以方便更改外挂武器的种类和型号,歼-10的主要武器是PL-12主动雷达制导空空导弹,它的导引头技术来源于R-77E的9B-1103M,对于战斗机大小的目标可以提供20公里的探测距离,导弹的迎头拦射距离在70公里以上。PL-8是歼-10的主要近距格斗空空导弹,它采用多元红外制导系统,具备较好的抗干扰能力和离轴发射攻击能力。

歼10战斗机:10年磨出空防利剑

歼10挂架数量并不少,只是平常较少见到满挂载照片

歼-10的列装迅速扩充了中国空军第三代作战飞机的数量和部队规模,有力的增强了中国空军的制空作战能力,不过随着三代后期改进型、三代半作战飞机在周边国家和地区空军的扩散,中国空军清楚地认识到需要对歼-10进行改进,以适应新的作战环境。

歼-10的第一种改进型是歼-10B,它最大的特点就是用DSI进气道替代了歼-10A的多波系进气道,虽然高速性能比后者有所下降,但是重量方面却降低了数百公斤,这对于战斗机来说是非常宝贵的。机载雷达方面,根据海外的资料,歼-10B采用无源相控阵火控雷达替代了机械扫描火控雷达,与后者相比,无源相控阵雷达具备电子扫描能力,可以更好的让战斗机具备多目标攻击能力,海外防务分析家认为中国空军给歼-10B配备无源相控阵雷达的原因应该是考虑到了成本和费用的因素,可能当时国内T/R模块的生产效率和成本一时还没有达到令人满意的水平,不过无源相控阵雷达一个缺点就是探测能力比较有限,它的损耗较大,一般而言,有源相控阵的损耗要比无源相控阵低5个DB左右,相当于增加了2-3倍功率。随着国内T/R模块研制、生产能力的提高,中国空军迅速淘汰了无源相控阵,装备有源相控阵,因此歼-10B也只作为一个过渡型号,批量装备部队的是换装了有源相控阵雷达的歼-10C。

歼10战斗机:10年磨出空防利剑

早年国内媒体刊登的歼10露出雷达的照片

根据海外的资料,歼-10C与歼-10B相比,主要改进就是用有源相控阵(AESA)替代了无源相控阵,并且根据机载雷达的变化,对于机载环境控制系统进行了改进,一般认为歼-10C的机头可以安装孔径大约为700毫米的雷达天线,以这个面积计算大约可以安装1100个左右的T/R模块。根据国内X波段T/R模块的性能,它可以提供1千瓦左右的平均功率,相比较之下APG-68的平均功率只有数百瓦,也就是平均功率提高2倍以上,有效地提高了雷达的探测距离,并且具备更好的多目标攻击能力,美国空军就认为只有配备AESA之后,才能更好的支持现代主动雷达制导空空导弹的远程拦射和多目标攻击能力。

除了雷达升级之外,歼-10C的空战武器也进行了升级,根据2010年珠海航展巴基斯坦方面的消息,我国已经发展出了新一代主动雷达制导空空导弹,它的出口型被称为SD-10B,它最大的特点是配备了双脉冲固体火箭发动机。它与传统固体火箭发动机相比,将固体火箭燃料分为两段,第一段用于将导弹发射、加速,燃料消耗完毕之后,导弹进行到惯性滑行阶段,到达一定的时间之后,第二段燃料开始工作,导弹重新加速,攻击目标。这样,双脉冲固体火箭发动机可以具有更加合理的平均速度和末段速度,因此扩大了导弹的发射包线。除了中国,美国、俄罗斯正在研制的下一代中远程主动雷达制导空空导弹都采用了双脉冲固体火箭发动机。除了发动机这外,SD-10B还升级了制导系统,它采用了末段主/被动制导系统,在主动雷达制导系统开机之前,使用被动制导系统获取目标的信号,从而提高了制导系统的探测能力与抗干扰能力,因此新一代国产主动雷达制导空空导弹有效的扩展了发射包线,可以更好的支持机载AESA,从而提高歼-10C的超视距空战能力。

歼10战斗机:10年磨出空防利剑

歼10C与B型外观相似,内部航电性能却有大幅提升

歼-10凭借较大的三角翼,具备较低的翼荷,加上鸭式布局较大的升力系数,这样使得飞机的瞬盘性能较好,可以在实战之中迅速占位,发射武器。不过现在配备的PL-8的离轴攻击、抗干扰能力不足,难以支持歼-10性能的发挥,所以我国相关单位研制了PL-10红外成像制导空空导弹,与PL-8相比,它采用了红外成像制导系统,灵敏度更好,抗干扰能力更强,尤其是具备更好的发射后锁定能力,提高了导弹的射程和攻击范围,在控制系统方面采用了边条翼布局加推力矢量技术,具备90左右的离轴攻击能力甚至越肩攻击能力。

PL-10的配备对于歼-10来说至关重要,这是因为瞬盘虽然可以得到较大的盘旋角度,但是由于阻力也在直线上升,所以要求战斗机要在较短的时间完成武器的发射,否则战斗机就会因为能量损失过大,而失去速度和高度,这在空战之中是非常不利的,而采用PL-10之后,飞行员只要发现载机前方90度范围内的目标即可进行攻击,大大减少了对载机占位的要求。

歼10战斗机:10年磨出空防利剑

歼20挂载PL-10导弹,该导弹也可供歼10、歼11系列战机使用

为了适应高强度空战环境,歼-10C的机载电子战系统也进行了升级,它增加了导弹逼近告警系统,以增加对红外制导导弹的探测能力,可能还增加了拖曳式诱饵,以增加对主动雷达制导空空导弹的对抗能力,从各国的经验来看,主动雷达制导空空导弹具备攻击干扰源的能力,因此单纯采用主动干扰可能并不能取得比较好的效果,而拖曳式诱饵是一个比较理想的对抗手段。

通信/数据链系统方面,歼-10C可能也使用全军综合数据链机载终端替代了原来的数据链系统,根据海外媒体的报道,全军综合数据链与美国的LINK-16相当或者相近,配备它之后,歼-10C可以更好的与预警机、地面防空指挥引导系统形成联合网络作战系统,从而进一步增强了飞机的超视距空战能力和综合作战能力。

歼-10C加装了众多的新设备和系统,已经具备了与国外三代半战斗机相对抗的能力,不过诸多改进也让飞机空重增加。相应的,发动机推力也需要增加,比较遗憾的是国产FWS-10涡扇发动机仍旧没有赶上新机的研制进度,目前歼-10C的初期生产型配备的可能是俄罗斯的AL-31FN-M1发动机,它的推力从12.5吨增加到13吨以上,实际上FWS-10从本世纪定型、装备部队以来,整体状态一直起起伏伏,虽然曾经试装过歼-10战斗机,但是效果并不理想。行文之际,传来FWS-10最新改进型也发展出了单发型用于歼-10C,不过仍旧处于试飞验证状态,这意味着歼-10在短期之内可能还要使用AL-31FN-M1,而当年确定的FWS-10"一发托两机"的目标可能还要等一段时间才能实现。(文/小飞猪)

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目前已有数架歼10B换装了涡扇10发动机

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