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主题:【文摘】中国歼击机的发展 -- 渭水东流

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家园 【文摘】中国歼击机的发展(7)

我们的明星歼轰-7“飞豹”:

歼轰-7“飞豹”,对外名称FBC-1,是由我国于80年代开始自行设计研制的中型战斗轰炸机。该机主要装备海军航空兵,是解放军作战飞机中耀眼的新星。该机由中国西安飞机工业公司负责研制。

研制背景

来谈谈歼轰-7研制的背景。1974年初,中国海军在西沙对越自卫反击战中取得了击沉击伤敌四艘巡逻艇的战绩,但也暴露出缺乏海军航空兵空中支援的问题。这主要是因为当时海航装备的歼击机基本没有对海攻击能力,轰-5航程较远,又过于老旧不堪重任。因此适合海航使用的新型攻击机成为迫切急需的机型。在1975年的军备发展会议上,军方强烈要求三机部,现航空工业总公司,研制一种中程轰炸机以满足未来的作战需求。同时空军的轰-5、轰-6速度太慢,无法适应现代高强度作战的要求,而超音速的强-5航程又太短(1500千米),且载弹量仅有2000千克。因此空军也迫切希望拥有兼有战斗机和轰炸机性能的新型飞机。国防科工委根据海空军的要求,确定关于新歼击轰炸机的战术技术要求,随即据此要求三机部用一个机型,装备同种类武器和机载设备,分别满足海空军的需求。在计划中,海空军的新歼轰除了作战使用的武器和配备不同外,技术性能基本一致。

1976年6月,三机部下属各单位的设计精英云集北京,被要求在最短的时间内提出各自设计方案。沈阳飞机制造厂和南昌飞机制造厂率先提出了自己的方案。起先三机部倾向沈阳歼轰-8方案,该方案计划在歼-8的基础上发展一种强调对地攻击能力的轻型歼击轰炸机。沈飞以米格-23MC为基础,改歼-8机头进气为两侧进气配置,采用新型大推力发动机,在牺牲升限和速度的前提下(由20000米、M2.0下降到15000米和M1.75),增大载弹量(由2200千克到4500千克)。同时飞机的航程也提升至3000千米以上。

南昌厂的强-6型强击机的设计思想则更加超前。从60年代到70年代这段时间,世界航空界非常流行可变翼技术的应用开发,这股潮流对中国航空业也产生了相当程度的影响。在强-6的研发初期,部份科研人员建议在吸取米格-27,以及从越南战争获得的F-111的精华,发展我国的下一代歼轰机。其实从60年代末开始,中国唯一具有攻击机制造经验的南昌飞机制造厂,在总设计师陆孝彭坚持下,吸收部份米格-23的设计经验,已经开始设计单发双座超音速强击机,作为强-5和歼-6的共同后续机。南昌厂确定的强-6方案,采用悬臂式可变翼设计,机腹进气,装一具最大后推力为12200千克的涡扇-6涡扇发动机。从外形来看,强-6就像是F-16和米格-23的混合体。但计划采用的发动机出现了严重的技术瓶颈,此时控制可变翼的具有高速运算能力的小型计算机也无法按计划完成。

这时,苏联已在我边境附近部署了重兵,高密度大纵深的防空火力网已经建成,进攻威胁咄咄逼人。在这一严峻形势下,终于在1977年11月,西安603所在统一内部争议后,发表了第三个方案的初步设计:一种具有前线超音速低空突防能力的歼击轰炸机。603所确定了传统设计和线传飞行控制技术相结合的路子,力图使该设计达到更先进的水平。新歼轰的竞争进入了三足鼎立的局面,之后歼轰-7最终确认由西安的603所负责研制。

之后,海空军因为各自作战对象不同及使用兵器不同,而对飞机座舱布局产生了争论。海军作战目标为各种水面舰艇,飞行员根据机载电子设备操纵空舰导弹进行攻击,希望采用类似美国刚服役不久的F-14的纵列双座。而空军因其主要面对是苏联地面部队,希望搞便于两名飞行员协同的并列双座布局。而当时的航空工业不足以搞两种座舱布局,双方进行了旷日持久的争论。这一争论一下子占用了三年的宝贵时间。

进入80年代中国改革开放,百业待兴。军队建设也不得不为经济建设让路。多项新装备研发计划被迫终止,包括歼-13,强-6等最重要的装备发展项目下马。同期的歼轰-7也落得个经费削减,进度放缓的地步。1982年英阿马岛一战,阿根廷超军旗攻击机发射AM39“飞鱼”导弹击毁英国皇家海军“谢菲尔德”号驱逐舰,这给中国军方留下了深刻的印象。马岛战争后,中国海军开始探讨轰炸机、水面舰只、潜艇三位一体的联合作战模式。于是到了1982年11月,歼轰-7、歼-8全天候型计划再次全面启动。到1983年初,603所先后完成了歼轰-7结构,强度和系统原理性实验,同时转入全面详细设计阶段。同时与歼轰-7相配套的新一代“鹰击-8”(YJ8)空舰导弹的预研工作也正式开始。同年5月,国家拨专款更新603所的生产制造设备,以确保飞机的正常生产研制进度。603所在没有原准机可供参照的情况下,提出了标准设计“20年不落后”的口号,主要负责人为陈一坚。在此后10年“飞豹”的研制过程中,仍经受了“三起三落”的严峻考验。

当时,“飞豹”的研制经费只有一亿美元,远低于其他国家同等水平。最初限于条件,许多试验都是在露天完成,使用手摇计算机和计算尺处理大量数据,绘图过程完全依赖手工。最终确定的“飞豹”气动外形如下:正常式串列双座布局,常规半硬壳式蜂腰形机身,带腹鳍。中等展弦比后掠式上单翼有前缘锯齿,带下反角,气动扭转外翼,翼根有填角。斜定轴全动式中下平尾,大后掠单垂尾。两台涡轮风扇发动机并列装在后机身内,进气道位于机身两侧翼根处。

由于目前还不详的原因,歼轰-7非常早的公开曝光,这与我国保密体制似乎不符。在88年的北京国际防卫展上,曾展示歼轰-7的模型。同时在香港《现代军事》杂志上,603所长期刊登歼了“轰-7”广告,相信资历老点的爱好者都会记得。现在装备部队的歼轰-7,与88年的模型和广告画相比有许多不同之处。首先后座舱上设有一具超高频通讯天线,垂直尾翼前缘也增加了长方形的电子战天线,垂直尾翼的布局构型类似米格-23,木制垂尾顶端的水平扰流稳定片已不复见。实物与模型的最明显差别在于进气道外形,原形机进气道呈矩形,其后方有两个类似米格的方形辅助进气口,而模型进气道略呈圆形,与AMX攻击机或轰-6相近,并且没有原形机上的辅助进气口。不论实物或模型,都在主翼的襟翼外侧带有前缘锯齿状结构(Dog Teeth)和翼刀,可增强低速大攻角飞行时的操纵性和稳定性,阻延主翼失速发生。这种锯齿状设计多见于1960年和1970年代的战斗机,例如幻影F-1和“幼狮”,符合发展时代背景,但在线传操纵系统(FBW)问世已显落后。而且翼刀和锯齿都会极大增大雷达反射面积。现役的第三代战斗机中只有JAS-39仍保留锯齿结构。歼轰-7和歼-8II都隐约能看到米格系列的影子,体现了中国在苏联突然撤出后长时间都不能摆脱苏式设计的惯性。

最为遗憾的是,“飞豹”的翼刀是在当时无法确认新的气动布局和控制手段是否还需要翼刀辅助的情况下,为稳妥起见而加装的。研制成功后,经过多年研究,确认该翼刀毫无用处,于是在后来的改进型中翼刀被取消。

此图也是歼轰-7图片中较特别的一幅。在以往的图片中,歼轰-7右平尾前方的箔条/红外诱饵发射器和一些细节都被官方媒体处理掉了,大家可以留意倒飞的那幅图片。而这幅是较早出现的真实照片

系统简述

综上所述,“飞豹”的机体、气动、火控系统均为我国自行研制 。

歼轰-7最重要的武器是C-801K/803反舰导弹,最多可带4枚。右图为两枚C-801导弹,颜色不同可能代表其型号不同。两个翼尖挂架可挂霹雳-5近距空空导弹。歼轰-7也是解放军中少有的带有翼尖挂架的飞机。下图为齐射霹雳-5导弹。

中低空飞行特性好。603所在国内首创性的采用了线传飞行控制系统,尽管是模拟式线传,但仍具重大意义。歼轰-7设计中,还针对中低空飞行的结构抗疲劳设计和乘员乘座品质进行了专门设计,使飞机具有良好的中低空飞行安全性。

具有较先进的武器火控系统,首次在国产作战飞机上采用数据总线为核心的作战系统。主要由多功能雷达、空舰导弹火控、平显、大气数据系统、机载计算机系统总线、惯性/GPS导航系统和控制增稳飞控系统组成。可以多种攻击方式对地、海攻击。据悉,“飞豹”雷达搜索范围为150千米,射控雷达范围为100千米。该机采用了先进的机载设备和成品,采用最新的设计规范,在国内最早使用了数据总线与数字技术进行各系统的综合。计算机系统包括六台数字计算机,以HB6096(ARINC429)规范串行数据传输。总线采用广播通信方式,4个发送器,每个配置一条总线。4个发送器分别为大气数据计算机、惯导/GPS组合计算机、导弹火控系统、平显火控系统计算机服务。

歼轰-7采用惯性和全球定位组合导航系统,导航定位精度高,利于飞机在海上和陆上作战。飞机配备了短波电台和起短波电台,保证了各种条件下通讯的需要。由全向告警装置和有无源干扰装置构成的电子对抗系统、使飞机的自卫能力和生存能力大大增强。自动飞行控制系统和火控系统交联,提高了飞机的攻击精度,多功能的雷达和平显的使用,为飞行员提供了良好的作战手段。宽敞、明亮、舒适的座舱有利于作战效能的发挥。可靠性增长和多次维修性的改进,使飞机具有良好的固有可靠性、维修性。完整、高效的综合保障系统、能有效地保证飞机完成作战和训练任务。具体设备包括:

飞控系统:

1套KF-1型三余度三轴增稳数模混合自动飞行控制系统

1台8415型数字式大气数据计算机(ADC)

1套HZX-1B型航向姿态指示系统

1套安全高度预警系统(SAW)

火控系统:

1部232H型多用途火控雷达(后期换装JL-10A型“神鹰”脉冲多普勒火控雷达)

1套HK-13-03G型平视显示器(含火控计算机)

1套舰空导弹火控系统

2套多功能单色液晶显示器

1套多功能彩色下视显示器

1套型头盔瞄准器

1台数字式任务计算机

1套1553B综合数据总线系统

导航系统:

1套HG-563GB型惯性/GPS组合式导航系统

1套210型多普勒导航系统

1部WL-7型无线电罗盘

1部265A型雷达高度计(后换装271型)

1部XS-6A型信标接收机

1套HGY-10B型IFF/ATC应答机

1套微波着陆系统(MLS)

1套仪表着陆引导系统

通讯系统

1部170型HF短波单边带电台

1部651型VHF/UHF超短波电台

1套483D数据传输/塔康系统

1套JT型机内通话器

电子对抗系统

1部605B型敌我识别器

1套RKL-800A型综合电子对抗系统(AAP)(包括:

1台KJ-8602/RW-1045型雷达告警接收机

1套综合电子自卫智能计算机

1台960-2型噪音式电子干扰机(后换装KG-8605型)

1台KG-8601型应答式电子干扰机

1台KZ-8608型电子侦察机

2套941-4G型红外/无源电子对抗系统(红外诱饵/干扰箔条发射器)

歼轰-7装备了海军航空兵,并已完成评估和定型工作,后续量产型仍按照原计划稳定进行中,但产量不会太多。总的来说,歼轰-7是我国完全自行设计研制的机型中非常成功的一例,而且是真正的“自行设计研制”而不是仿制。在研制过程中,歼轰-7大量采用新技术、新工艺、新机载设备,设计与工艺结合,保证了继承性。采用系统工程的管理办法,推行“全面质量管理”,确保了科研目标和战术技术指标的实现,并创造了多项国内第一。例如:歼轰-7飞机是我国第一个完全自行设计的歼击轰炸机;是第一个自觉进行可靠性和维修性补充设计的机种;是第一个地面试验、试飞规模最大、过程最全、试飞架次最多的机种;是我国第一次用计算机辅助设计管理系统研制全过程的机种。

据公开消息判断,歼轰-7装备初期,可靠性较差。为此火控计算机进行了一定改进,提高了火控雷达和火控计算机可靠性、精确度,改进了导航、通讯,使火控雷达的可靠性提高了5倍。同时屏幕显示性能得到了提高,操作更趋向直接和简捷,提高了作战效能,获得军队科技进步二等奖。

歼轰-7另一个值得注意的改进,是航空部607所的JL-10A“神鹰”脉冲多普勒雷达。海军计划将JL-10A用于歼轰-7,取代原有的单脉冲雷达。“神鹰”雷达是一种真正的脉冲多普勒平板缝隙天线雷达,其对地工作模式相当好,波束扫描可获得地面成像。一共有中程拦截、近距格斗、对地/海攻击、辅助导航等11种工作模式,具有边搜索边跟踪模式和多目标攻击能力。上视和下视搜索距离分别为80和54千米,上视和下视跟踪距离分别为40和32千米。工作波段是X波段。该雷达的重点在于以毛士艺主持的“机载多普勒锐化处理器的研制”项目。1995年,“神鹰”工程的原型雷达上通过试飞成功,获得了我国第一幅机载实时的DBS图像。在试飞中,实时的将雷达探测到的地面信号转换成图像,2秒内即可输出在屏幕。2001年3月,机载多普勒锐化比例提到了32:1,分辨率大大提高。试飞员能清晰看到三门峡大桥、山沟、岩层等。但这一锐化比率无法与美国雷达相比,美国雷达早已达到了局部48:1、60:1的高分辨率。32:1的分辨率实际上用处不大,仍需进一步提高。但海军已对607所的这一真正的脉冲多普勒雷达表现了极大兴趣,非常重视。这一雷达对迫切需要对地精确探测制导火控手段的空军也有较大意义。

1999年10月1日,六架“飞豹”在天安门广场参加了国庆阅兵。之前的9月20日,其中一架“飞豹”在训练中机头意外擦伤,603所奋战了三天两夜,动用了部队运输机飞机紧急运送结构强度专家龚鑫茂副总设计师等前往抢修,经过先切除、再校型、该换的零件就地加工的工作,终于使这架飞机准时重返蓝天。

歼轰-7A

总的来说,歼轰-7性能表现只能满足海航部队的燃眉之急,无法满足海航全部战术和未来战场环境的需求。空军也迫切希望实现当年装备“轰-7”的梦想,拥有自行研制的优秀空地攻击平台。603所在广征意见后已于1995年著手进行改良型的设计工作。海军也对此给予了极大的重视和支持,因为这关系到海军在21世纪初是否能够拥有真正的精确对地攻击能力,以及更加强大有效的反舰能力。在台海局势不稳的今天,“飞豹”的改进更显其重要意义。海军司令石运生等就多次视察603所,对603所、总设计师、科研人员及科研成果非常着紧。603所针对部队提出的303条更改意见,对歼轰-7A改进型机进行了全面更新设计。

西安飞机设计研究所在歼轰-7A的研制中,极大的提高了自己的技术水平。在1999年国庆阅兵之后,上级对603所下达了几个技术难度大、意义重大、时间紧迫的研制与改进项目。为确保“飞豹”A型的研制,缩短同国外先进航空工业的差距,603所立了军令状。由于上级给的设计时间只有常规时间的一半,如仍用手工绘图设计,肯定无法按时完成。603所决定将CAD软件应用到A型的设计上,而且放弃了局部采用的稳妥方案,在国内率先起用全机三维数字化设计、电子预装配的无纸设计。其中,该所57岁的副总设计师吴介琴为首的攻关组,选取曲面外形复杂的机体某段为突破口,进行计算机三维设计。

但是由于很多传统的零部件加工工厂不完全是用数控铣床、数控车床来加工,还有相当一部分是用传统方法加工。因此又得把三维设计翻译成原始的二维图纸,可计算机过不了从三维设计自动翻译成二维图纸这一关,不是多线就是少线。为此又要用绘图机上绘出由三维转成二维的图纸。2000年9月26日,603所的三维无纸设计传到西安飞机制造公司。西飞按此图纸生产加工出第一个零件。这标志着国内航空无纸设计获得了首创性的成功。 随后603所做出了中国第一台电子样机。最终,603所借“飞豹”A的研制,建立了具有自主知识产权的CAD/CAE/DMU/PDM集成数字飞机工程设计系统。其中,在国内率先引进NT版CATIA V5软件,进行二次开发应用,从5.0版发展到5.6版,实现了飞机三维设计,超越了传统的落后设计,达到国际先进水平。至此,歼轰-7A全机三维设计是国内首架全机电子样机,并在国内首次实现了电子预装配,创建三维数模24744个,部分直接应用于飞机制造和工装设计,实现了无纸设计与制造。研究所用了不到一年时间高质量地完成了改进的全部详细设计发图,4个月完成了某工程电子样机,创造了飞机设计史上的奇迹。但是由于CAD的不完善,部分工作还需要转回到纸面上进行,费时费力。CAD/CAE/DMU/PDM集成数字飞机工程设计系统使得西安飞机研究所走上了新的台阶。系统研制只用了半年时间,先后涉及到大气机、通信导航识别、非航电监控、飞行控制系统及显控处理机、数据处理机、任务机等近百项重大关键技术,并建立了航电火控系统POP、ICD文件库,编制机载软件7万条,测试软件33万条,使我国综合航电火控系统技术又上了一个台阶。

总体的看,603所在研制歼轰-7A的过程中,跟踪国际航空工业最新技术动态,运用新技术,结合现代集成设计理念、管理方法、技术体系和先进装备,构建飞机设计研究和管理一体化体系。逐步采用了项目管理、A-B总师制、并行工程现代先进管理方法,全面提高飞机总体技术水平和质量,对飞机结构及其系统进行了最低限度的适配性更改,提高了飞机战技性能。603所在所长黄强和所领导班子带领下,借助国家高新工程的机遇,把歼轰-7A作为重大契机,重点加强飞机系统、总体设计、综合试验等开发能力,高起点进行科研保障条件建设。但应当指出的是,我国航空设计的总体水平仍与美俄有一定差距,体制、程序上也存在着不合理之处。2000年,“飞豹”A型年仅56岁的龚鑫茂副总设计师积劳成疾逝世,说明在保障上、组织上仍有大量的问题需要改善。

A型主要作战目的集中为精确对地打击能力和打击大型舰艇的能力。A型的重点是自主研制综合航电火控系统,将飞行控制系统和火控系统互联综合,这在国内是首创,空军对此也深感兴趣。A型改进的航电火控系统,尤其是前后舱的综合显控技术是国内最复杂、技术难度最大的系统,大量采用有源液晶显示器,具备了“玻璃化座舱”的特点。

在发动机方面,涡扇-9的全面国产化将继续推进,2001年前后该项工作获得重大突破。但至2004年上半年,国产化工作仍存在各种各样的问题,尚无法全面铺开大量装备,对“飞豹”A进入部队形成战斗力产生了严重影响。

在机体结构、气动外形方面也作了改进。采用了北京航空制造工程研究所具体负责的全复合材料平尾,简化了平尾的工艺难度和成本,减重及强度和寿命性提高一倍;该所还负责了歼轰-7A的钛合金超塑成型双腹鳍,使得飞机的稳定性和载荷分布得到了合理调整。这也代表着我国钛合金设计制造技术有了新的发展。对平尾翼尖配重形式进行优化,改善平尾的颤振特性;提高了其承载能力和颤振临界速度,减低振动效应,原来减重20%的目标提高到24%。改用整体圆弧风档。垂尾前缘改用芳纶复合材料。经过以上改进之后,A型减重500千克,且隐身能力增强、航程增加。提高了可靠性和维护性。局部涂敷隐身涂料。为配合上述改进,西安飞机设计研究所研制出国内最大的全机低速颤振模型;自主开发了应力分析求解、有限元整体求解等。

改进将使A型具有使用多种国产和俄罗斯先进精确制导武器的能力。按国内近年航空武器发展的情况,歼轰-7A的武器装备推测如下:保留23-3 23mm双管机炮。歼轰-7A至少拥有10个外挂点,除了能使用C-801/803反舰导弹外,还可使用引进生产的Kh-31A(AS-17)超音速反舰导弹,Kh-31P超音速反辐射导弹。有可能采用国产巡航导弹,据称国产巡航导弹已于1990年代初进入工程研制阶段,预计可在近年可部署服役。航空报于2004年已证实“飞豹”A可投掷精确制导炸弹,站长预计为激光制导炸弹。

其他可用的对地攻击武器,还包括现役和研制中的国产与进口航弹、火箭弹等。歼轰-7A可使用的外挂吊舱包括:由607所研制的蓝天全天候低空导航吊舱,以及613所研制的前视红外(FLIR)/激光瞄准组合夹舱等。国内可能也在研制联合直接攻击弹药(JDAM)和联合距外武器(JSOW)之类的多功能空射武器,这些武器在由014中心等单位研究开发。

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