2015年12月27日星期日

重装天空骑士:歼11B系列战机

重装天空骑士:歼11B系列战机

发动机、武器系统和航电设备全国产化的歼11B重型战机为中国战机发展史打开新篇章

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,第二十期――国产歼11B系列战机。

根据海内外媒体的综合报道,中国空军歼-11B国产战机已经批量服役、歼-16战斗轰炸机也即将开始量产,歼-11D战斗机也已经试飞成功。这些飞机配备了新型航空电子系统、机载武器具备较强的作战能力,是中国空军第四代战斗机服役前的过渡。

从相关资料来看,此前歼-11A/B相当于苏-27系列的第一代T-10S标准,而歼-16/-11D则属于第二代T-10M的水平,这表明国产歼-11战斗机的发展进入了一个新的阶段。

上世纪80年代发达国家已经完成了二代作战飞机向三代作战飞机的过渡,周边国家和地区空军也开始装备第三代作战飞机。而当时中国空军还处于二代作战飞机的换装时期,正在研制的第三代作战飞机歼-10因为缺乏发动机而进展缓慢,在这种情况下,中国空军决定引进国外先进作战飞机,尽快向部队提供第三代作战飞机,以增强我国的空中防御能力。

1990年6月中国高级军事代表团访问俄罗斯,与俄方签署了24架苏-27SK战斗机的协议,同时还引进AL-31FN发动机作为歼-10的配套发动机,考虑到国产三代作战飞机短时间难以批量交付部队,所以空军决定大规模引进苏-27SK战斗机,为此专门成立了906办公室组织管理相关事宜。

苏-27SK装备部队以后,中国空军结束了无第三代作战飞机的历史,空中作战能力达到了一个新的水平,同时部队也意识到单纯依赖购买无法从根本上解决部队武器装备长期落后的局面,同时还会造成依赖于人的局面。为了提高空军作战能力的自主性,同时促进国内航空工业的发展,中央军委做出了引进生产苏-27的决策,1995年中俄双方签署苏-27SK飞机的生产许可证转让协议,规定中国将根据合同引进生产200架苏-27战斗机,国内编号是歼-11,首批2架飞机于1998年年底首飞成功,1999年交付部队。

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从俄罗斯进口的原装苏27/30系列战机大大增强了中国的空中防御力量

在引进苏-27的同时,空军、沈阳飞机公司及国内其他单位就开始准备国产化工作,根据"先描正楷,再写草书"的原则,歼-11的国产化分为两个阶段进行,第一阶段是歼-11A型飞机,它主要解决飞机机载设备体制的兼容和弹药自主保障问题,如航管应答机、数传引导系统、导航与着陆系统等,同时加挂国产弹药,如国产航弹、火箭和红外制导空空导弹,同时对人机界面进行汉化,实现地面保障系统的国产化。

根据周边国家和地区空军发展的趋势,空军还对歼-11进行了综合改装工程升级,工程得到了白俄罗斯588厂的技术协助,它主要是对机载火控系统的硬/软件进行升级,以便让飞机具备发射R-77E主动雷达制导空空导弹的能力,增加对地攻击能力,同时座舱用彩色多功能显示器替代原来的雷达显示器,改善了人机界面。

在歼-11A的基础上,空军和沈飞决定研制具备实现国产化的歼-11型飞机,这就是歼-11B。根据海外的资料,歼-11B主要是换装国产航空电子系统、玻璃化座舱、机载脉冲多普勒多功能火控雷达、机载武器换装PL-12主动雷达制导空空导弹、PL-8红外制导近距格斗空空导弹,发动机采有国产FWS-10涡扇发动机(即"太行"发动机),实现功能系统、机体结构材料与标准件的国产化,配套综合后勤保障系统、航空电子通用测试系统等。

在歼-11B的研制过程之中一个关键技术问题就是用国产FWS-10涡扇发动机替代原来的AL-31F发动机,这两种发动机涵道比、空气流量、直径等都有所区别,特别是FWS-10的空气流量较大,而苏-27进气道喉道面积偏小,从而对发动机的性能造成了一定的影响,为此有关单位对FWS-10进行了有针对性的改进,降低了空气流量,同时沈飞对苏-27飞机的进气道也进行了适应性改进,减薄了调节板厚度,以增加流道面积,为了保证相关结构的强度,将原来的金属调节板改为复合材料调节板。

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太行发动机不稳定导致部分歼11B需要使用AL-31F发动机

2003年歼-11B型飞机首飞成功,但是从试飞的情况来看,FWS-10的状态并不稳定,以致早期生产的歼-11B不得不继续装备AL-31F发动机。经过努力FWS-10的状态才慢慢稳定,歼-11B才得以继续生产装备部队。

歼-11B得一个争论最大的地方就是配备什么样的电传操纵系统,苏-27飞机配备的纵轴四余度模拟式电传操纵系统,横向操纵仍旧采用机械操纵,系统体积和重量较大,功能较低,无法实现与火控、飞控、导航吊舱等系统的交联。当时沈飞通过歼-8ⅡACT掌握了数字式三轴四余度电传操纵系统的技术,而歼-10已经确定配备与国外合作研制的数字式三轴四余度电传操纵系统,所以沈飞希望能够在歼-11B上面配备这个系统,但是空军考虑到歼-11B飞机已经实现了航电、发动机、结构材料、武器等方面的国产化,如果再配备国产电传操纵系统,跨步太大,所以支持对苏-27电传操纵系统进行国产化配备在歼-11B上面。

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苏27的座舱还是比较简陋的,堆满了各种"钟表"

不过沈飞并没有放弃在歼-11系列战机上配备国产电传操纵系统的努力,在空军的同意和支持下,沈飞进行了为歼-11配备国产电传操纵系统的前期技术准备工作,并且在铁鸟台上面完成了综合试验,在研制歼-11BS战斗教练机的时候,空军最终同意在该机配备国产电传操纵系统,从而实现了歼-11系列飞机的全面国产化,数字式电传操纵系统的配备也为歼-11以后的发展打下了坚实的基础。

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为了增强空中对地攻击能力,解放军购置了苏30多用途战机

上世纪90年代以后,中国空军开始了由国土防空向攻防兼备的转型,需要大量多用途作战飞机,为此中国空军订购了俄罗斯苏-30MKK,它航程远、攻击能力强。不过苏-30MKK当时也在完善之中,它的航空电子系统、机载武器的战术技术指标还需要完善,如它使用的NO01VE雷达只是NO01的改进型,比F-15SG使用的AESA显然有较大的差距。俄罗斯的精确制导武器也比较落后,多为电视、激光制导武器,也没有西方战斗机已经开始使用的隐身防区外攻击系统、卫星制导武器、成像制导武器等。这样的远程攻击机也是比较敏感的作战飞机,中国空军也不想在这样的关键机型上依赖进口,所以决定利用国内有关单位的技术成果,参照国外同类飞机,自行研制了歼-16战斗轰炸机。

从相关图片来看歼-16与苏-30MKK一样,在机翼根部增加一个重载挂架,用来挂载大型空地武器。这个挂架也是第二代苏-27系列飞机――T-10M的主要特点,由于在机翼下面增加了一个重载挂架,相应的对机翼、机体进行了加强和改进,包括外翼段、中央翼段、外翼段与中央翼段的对接区、中机身等部分,从而提高了飞机的抗载荷能力,让飞机的结构更加完善,飞行小时数也大大提高。

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歼16最大的变化是装备了大量先进的机载电子设备

机载航空电子系统方面,歼-16最大的变化就是配备了机载有源相控阵火控雷达。从相关报道来看,国内相关单位已经研制成功了相当于AN/APG-77的机载有源相控阵火控雷达,一般认为苏-27系列雷达天线孔径可以达到1米左右,这样在它的天线上面大致可以安装2000个以下的T/R模块。根据军用元器件手册一书,国产X波段有源相控阵T/R模块的功率为10W,效率为30%,工作比为10%,那么歼-16的机载有源相控阵雷达可以得到6KW以上的峰值,2KW左右的平均功率,这样歼-16就具备了与国外三代半作战飞机相对抗的能力。

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PL-12改进型空空导弹可能采用了双脉冲固体火箭发动机

为了配合有源相控阵雷达,歼-16的机载空战武器也进行了升级,它配备了PL-12改进型主动雷达制导空空导弹。根据海外的资料,它采用了主/被动末制导系统,发动机升级为双脉冲固体火箭发动机。双脉冲固体火箭发动机最大的特点就是发动机在弹道的中末段可以继续工作,从而让导弹仍旧能够保持一定的速度,从而具备足够的能量,提高导弹的射程和机动性能。

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外军AN/ALE-50拖曳诱饵可有效保护战机安全

为提高战机的超视距空战能力,歼-16机载综合电子战系统可能增加了拖曳式诱饵,从各国机载电子战系统的发展来看,增加拖曳式诱饵是一个趋势,尤其是在主动雷达制导空空导弹日益普及的今天,歼-16配备拖曳式诱饵可以提高它在超视距空战之中的生存能力。

近距空战武器方面 ,歼-16采用了新型翼尖挂架,说明它可能配备国产PL-10红外成像空空导弹。由于采用了红外成像制导系统,它的灵敏度更高、抗干扰能力更强,配合国产头盔显示/瞄准系统,具备更大角度的离轴攻击能力,目前第四代红外成像格斗空空导弹在我国周边国家和地区扩散非常明显,所以PL-10的配备可以提高歼-16与这些作战飞机进行近距格斗的能力。

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歼16可挂载PL-10格斗弹,增强近距作战的攻击能力

空地武器是歼-16发展的一个重点,它可以发射国产KD-88中程空地导弹、YJ-91反辐射导弹、隐身防区外弹药布撒器、各种制导炸弹等,特别是随着北斗二期工程建设的深入,将为歼-16增强精确打击能力尤其是防区外打击能力提供物质基础。

歼-16在经过上述改进之后,其设备明显增加,加上对机体结构进行了加强,所以空重应该有明显的增加。虽然可以通过采用复合材料、先进设备来降低重量,但是可能也只会降低增加的幅度。举一个例子,根据相关资料,苏-27SK(T-10S)的空重大约为16.3吨,而苏-27M(T-10M)的空重则超过17吨,加上歼-16是双座战斗轰炸机,它的空重比歼-11肯定会有所增加,这样为了保持必要的飞行性能,就需要增加发动机推力。

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太行发动机的性能和质量制约了战机的战斗力

从近期报道来看,国产FWS-10涡扇发动机新改型已经研制成功,它的性能优于AL-31F,例如采用了FADEC系统,不过它的加力推力应该还在12-13吨之间,而歼-16的空重和最大起飞重量肯定要比歼-11系列要大,因此还需要对FWS-10的推力进行提高,根据珠海航展的资料,有关单位已经开展了太行性能增强型发动机的研制,它在风扇流量、压气机压比和燃料室燃料等方面进行了改进,加力推力提高到14吨,这个指标对于歼-16来说是比较理想的,能够更好地发挥歼-16的性能。(文/小飞猪)

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