“飛豹”,被誤解的一線英雄——40年前氣動設計,瑕不掩瑜

作為一款可以大量裝備部隊的廉價炸彈卡車, “飛豹”的實用性毋庸置疑,即便在殲-16批量裝備的今天, “飛豹”戰機的重要地位依舊無法撼動,殲轟-7A與殲-16形成的高低搭配格局,更使這款準三代機的作戰威力大增……

“飛豹”,被誤解的一線英雄——40年前氣動設計,瑕不掩瑜

被誤解的英雄

“飛豹”設計之初,是用來遂行低空高速突防,對海面目標打擊,併兼具一定空中作戰任務的。該機的氣動設計受當時技術水平的限制,在低速範圍易於失速,導致升力不足,加之未能運用機動襟翼及更好的彈射逃生手段,因而在飛行訓練中出現墜機事故,甚至造成了人員傷亡。

殲轟-7A作為殲轟-7的升級, 對氣動佈局進行了小幅修改, 取消了翼刀, 並將單腹鰭改為雙腹鰭,同時加大了複合材料的用量。然而受氣動佈局所限, 低空低速容易失速的缺點, 並沒有得到很好的改善。尤其空軍採用殲轟-7A後, 作戰任務轉向遂行對地精確打擊, 低空低速飛行強度大增, 也增加了失速風險。

“飛豹”的基礎研發工作早在1977年就已完成,在航電及機載武器性能大幅提高的同時, 40年前相對保守的氣動設計方案, 的確不能滿足三代及以上戰機,對高機動性的要求。然而作為一款可以大量裝備部隊的廉價炸彈卡車, “飛豹”的實用性毋庸置疑, 即便在殲-16批量裝備的今天, “飛豹”戰機的重要地位依舊無法撼動, 殲轟-7A與殲-16形成的高低搭配格局, 更使這款準三代機的作戰威力大增。

“飛豹”,被誤解的一線英雄——40年前氣動設計,瑕不掩瑜

最近不少網友吐槽“飛豹”不安全, 呼籲用殲-16取而代之, 其實這是十分片面的, 先不論殲-16高昂的成本以及產能所限, 不可能迅速換裝, 單從新“飛豹”強悍的打擊性能, 也不是個別短板所能抹殺的。

今天濤哥就帶大家, 回顧一下這款明星戰機的誕生歷程, 從歷史的角度, 更加全面、公正、客觀地審視中國第一款自主設計、具備里程碑意義的戰機。

考慮到中國航空工業的技術實力, 殲轟-7的設計還是比較簡單的, 並沒有採用當時國外比較流行的一些設計和技術, 這也是其最終能戰勝殲轟-8和強-6, 並得以繼續研製的最主要原因之一。

氣動外形中規中矩

殲轟-7採用了串列雙座、常規半硬殼式蜂腰形機身, 兩側進氣, 雙發, 單腹鰭, 中等展弦比後掠式帶下反角的梯形機翼, 全動式平尾及大後掠單垂尾。

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這種佈局在結構上比較簡單而傳統, 沒有什麼過於複雜的技術要求和生產工藝, 對於研製、生產過轟-6這種大型轟炸機的西飛來說, 總體上不存在什麼大的技術困難。

這種佈局也賦予了殲轟-7較小的飛行阻力和理想的機動性, 在滿足超音速飛行要求的同時, 也實現了不弱於當時國內任一種制空戰鬥機的機動性。

對於極度缺乏遠程戰鬥機的中國海軍航空兵來說,殲轟-7在作戰使用上要比航程更遠但機動性、生存能力更弱的轟-6靈活得多, 戰場適應能力也更強。

其上置後掠梯型翼也為佈置外部掛點提供了很大方便, 不論是掛點之間的間隔還是數量, 都足以滿足大、中型導彈武器的掛載要求, 而不會相互干涉(這個問題在三角翼和大後掠機翼上表現得非常明顯, 如殲-7/8和強-5)。顯然, 殲轟-7在設計之初就已經考慮到了這個問題, 並通過重新設計機翼而得到了完美的解決。

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總體上看,殲轟-7的氣動設計中規中矩,雖沒什麼“過人” 之處, 但卻很好地在技術、成本、性能方面進行了平衡, 完全滿足了海軍航空兵對於先進導彈攻擊平臺的各種性能要求, 同時也為後續改進和發展留下了很大的升級空間。

動力裝置成熟可靠

殲轟-7的動力裝置是2臺引進的 “斯貝” MK202發動機, 是中國戰機中第一次採用渦扇發動機。與早期殲轟-8和強-6兩個設計方案相比, 殲轟-7的研製能最終被保留下來, 在很大程度上是由於在動力裝置的選擇上沒有遇到什麼大的困難和障礙, 避免了中國新型軍機研製中經常出現的因平臺等動力而導致研製停滯不前甚至下馬的局面。

中國航空工業由此認識到了航空發動機前期研製工作的重要性, 對改變後來中國新型發動機的研製理念和方式發揮了很大的作用。

“斯貝” MK202是20世紀70年代中期以英國羅爾斯-羅伊斯公司的渦扇發動機生產許可證方式, 生產的一種技術先進的中等推力發動機, 也是我國第一次從西方國家以許可證方式引進的第一種軍用航空發動機。

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“斯貝” MK202發動機

當時國內航空發動機研製水平極為落後,即使正在生產中的多型渦噴發動機也出現了明顯的質量問題, 嚴重影響了海、空軍戰機的作戰能力。

當時國內正在研製的幾種新型渦噴、渦扇發動機的進度非常緩慢, 所遇到的技術問題短時間內也很難解決。在這種情況下, 全國包括航空發動機廠在內的航空製造單位開始了全面的質量整頓, 在保證在研航空產品質量的同時, 也開始考慮從國外引進先進航空發動機的問題。

從當時的國際環境看, 雖然中西方的關係還比較緊張, 但由於蘇聯軍事威脅逐步增大, 特別是隨著尼克松總統的首次訪華, 中美相互隔絕幾十年的局面終於被打破, 中西方關係有了明顯改善, 也為後續近10多年的中西方“蜜月期” 奠定了基礎。

在這個大背景下, 中國引進先進航空發動機的希望就成為了一種可能。軍用航空發動機對於任何一國都屬於敏感的軍事裝備, 如果直接提出引進軍用航空發動機, 那麼成功的可能性是非常小的。中國最終將主要目標集中在了技術比較先進的民用渦扇發動機上, 藉此獲得核心機技術以提高中國航空發動機特別是渦扇發動機的技術水平。

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“斯貝”MK202的國產化型號渦扇-9“秦嶺”發動機

1972年, 中國開始與英國接觸, 討論引進其“斯貝”MK511型民用渦扇發動機的可能性(該發動機也是“三叉戟”客機的主要動力, 中國曾經在70年代初先後引進了33架該型客機), 以便在其基礎上發展高性能軍用型渦扇發動機。

1974年, 雙方進人了實質性的談判階段時, 英方竟主動提出可以直接提供“斯貝” MK511型的軍用型 “斯貝” MK202型發動機, 這無疑是一個意外的驚喜。

1975年12月13日, 中, 英雙方最終簽訂了 “斯貝” MK202型發動機的採購合同, 中國可以按許可證在國內生產組裝該型發動機, 同時也購買了40多臺成品和相關配件。國內組裝型稱為渦扇-9。

“斯貝” MK202型是英國於20世紀60年代中期研製的一種性能先進的渦扇發動機, 機長5025毫米, 直徑1093毫米, 重1850千克, 最大推力5560千克, 加力推力9150千克, 推重比5.05, 最大軍用推力耗油率0.684千克/牛·小時, 最大持續推力耗油率為0.532千克/牛·小時, 最大加力推力耗油率2.0千克/牛·小時(分別相當於渦噴-7的60%, 55%和85%), 涵道比0.62。

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F-4K戰鬥機與“斯貝”202發動機

與當時國內的渦噴發動機相比, 該發動機除了具有推力大、耗油低的特點外, 其可維護性(具備外場獨立中級維修能力), 使用壽命(工作壽命2500小時, 是禍噴-7發動機的4倍)方面也有巨大的優勢。

雖然其技術性能與新ー代推重比達到7或8的大推力渦扇發動機仍有著較大的差距, 但對於中國來說, 能獲得其相關研製和生產技術對於新型渦扇發動機的發展, 還是有著重要意義的。

與西方同類型發動機相比, “斯貝” MK202除了由於涵道比較大而致高速性不太理想外, 其他各方面性能還是非常優秀的。

英國皇家海軍在從美國引進F-4K艦載戰鬥機時就決定使用 “斯貝” MK202替換原有的J79渦噴發動機, 換髮後, F-4K最明顯的變化就是航程和作戰半徑有了明顯提升, 分別增加到3200千米和1000千米(F-4E為2600千米和800千米), 爬升率也由210米/秒提高到了240米/秒, 正常推重比也由0.88提高到0.98, 中、低空加速性也有所提高, 除了最大飛行速度由2.3馬赫下降到2.0馬赫外,整體性能較F-4E有了明顯的提高。

正是由於自身優秀的性能, 該型發動機也被美國引進專利生產, 以TF-41-A-1的型號(取消了加力裝置)裝備了近500架美國空軍A-7戰機。

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因此, 殲轟-7確定使用 “斯貝” MK202作為動力裝置, 不僅保證了整個研製計劃的順利進行, 而且在發動機技術和性能上也比當時另外2個競爭方案更有優勢, 最主要的是完全保證了殲轟-7大航程、大載彈量和較好機動性的設計要求。

國內外公佈的資料表明, 殲轟-7機長22.3米, 翼展12.7米, 機高6.5米, 機翼面積53平方米, 空機重量14500千克, 正常起飛重量21500千克, 最大起飛重量27300千克, 最大外掛重量大於5000千克, 最大機內油量6200千克, 最大飛行速度1.8馬赫, 最大油量航程超過3500千米, 最大作戰半徑不低於1500千米, 正常推重比達到了0.88(基本上與當時國內主力戰鬥機相當)。

可以說, 無論是航程、外掛能力還是機動性, 殲轟-7在當時中國所有軍用戰機中都達到了很高水平, 而這完全是在使用了“斯貝”MK202發動機基礎之上才實現的。

如果沒有“斯貝"MK202發動機, 殲轟-7的各方面性能不可能達到目前的水平, 整個研製計劃最終也許會落個有始無終的結局。

雷達航電量力而行

在雷達、航電系統方面, 由於空軍已經放棄了殲轟-7作為新一代空中打擊平臺, 因此機載雷達和航電系統的性能要求實際上巳經大為降低, 只要具備比較理想的對海搜索和導弾引導, 以及在中遠海獨立進行導航飛行的能力即可。

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早期殲轟-7武器控制員的座艙儀表板和顯示器

實際上, 相關技術已經在西飛80年代中期完成研製的轟-6D空艦導弾載機平臺上有所應用, 對於殲轟-7來說需要的只是進一步提高精細化、系統化、小型化和自動化水平, 但這對當時國內航空電子工業來說也是一個不小的考驗。

戰術飛機與轟炸機在結構上是完全不同的, 因此在航電系統的組成和架構方面也是不同的。 殲轟-7的航電系統有2/3是全新研製的, 整套系統首次採用了以計算機為基礎的數據總線結構,機載雷達、火控、計算機、顯示系統、導航及飛行控制系統等進行了系統優化, 不僅提高了可靠性和兼容性, 同時還考慮到了未來的系統升級和改造。

殲轟-7機頭安裝了一部232H型機載雷達, 這是中國第一部多功能單脈衝雷達, 天線直徑700毫米, 但由於技術原因仍然採用了傳統拋物面結構,對戰鬥機類目標的探測距離不低於60千米(這一性能超過了當時國內最先進的殲-8II使用的208型雷達), 穩定跟蹤距離不低於40千米。

在最重要的對海探測能力方面, 該雷達對驅護艦一類目標的探測距離可達120千米, 對於巡邏艇、導彈艇等小目標也不低於50千米, 完全可以保證最大射程為50千米的“鷹擊”-8空艦導彈的使用要求。

更重要的是, 針對機載雷達對海探測時容易出現虛警高、目標運動速度慢、方位測量誤差大以及姿態角存在變化等採用傳統手段和技術難以處理的問題, 該雷達採取了全新的數據算法以及雜波過濾技術, 保證了目標探測的穩定性和精度。

在不高於3級海況的情況下, 它可以在60度範圍內同時跟蹤2個不同目標, 並提供相應目標運動參數, 支持2枚空艦導彈實施攻擊。

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媒體公佈的殲轟-7早期的後艙佈局,與現代的“玻璃化”座艙還是有很大差距

為了滿足遠距離飛行作戰時的通信、導航要求,殲轟-7使用了當時國內最先進的慣性導航、多普勒導航系統、無線電羅盤, 以及全新的超高頻、甚高頻電臺及所構成的組合式導航和通信系統, 具有導航精度高、通信距離遠、保密性強的特點。

此外, 殲轟-7上還首次安裝了數據傳輸與分發系統(機載通用數據鏈的早期產品), 極大地提高了指揮效率和多機(兵)種間的協同作戰能力。

為了增強殲轟-7的戰場生存能力, 機上首次安裝了綜合化機載電子戰系統, 包括一套雷達早期告警裝置、電子干擾機、計算機系統和無源干擾發射裝置, 能根據戰場情況進行手動或自動控制, 填補了中國戰術飛機長期以來沒有現代電子預警和對抗能力的空白。

在座艙設計上, 殲轟-7也採用了全新佈局, 其前艙主要負責飛行和空中作戰, 後艙則主要用於武器控制和對海作戰。由於雷達和電子設備的增加以及擔任導彈載機的要求, 座艙的信息顯示能力和自動化程度也有了較大的提高, 其中前艙除了平面顯示器和一些必備飛行儀表外, 還增加了新型雷達顯示器和雷達告警顯示器; 後艙在此基礎上又安裝了一部大型戰術顯示器,用於戰場態勢及目標、任務數據的顯示。

在整體座艙和信息顯示能カ方面,殲轟-7的座艙雖然與同期已經普及的 “玻璃座艙” 相比仍然有較大的差距, 但相對於此前國內研製的軍用飛機已經有了質的提高, 極大地簡化了飛行員的工作負擔,提升了戰機的作戰效能。

在飛控系統方面, 殲轟-7需要考慮長時間進行中、低空飛行並實施一系列機動飛行, 因此對操縱系統的要求與傳統戰鬥機有著很大不同, 對飛控系統的操縱性和敏捷性要求更高。

因此, 殲轟-7首次採用了全新的機械控制增穩系統, 與傳統機械操縱系統相比, 其控制增穩系統中增加了一個電子信號輸出系統, 可以很大程度上增強和改善飛機的飛行和操縱品質, 因此也被視為早期電傳操縱系統的雛型(美國F-15C戰鬥機也使用過類似系統)。

增穩系統可以與機上的導航系統相連, 實現自動導航和自動轟炸的功能, 如果與低空導航吊艙相連, 還具備地形自動跟隨飛行能力(當然, 殲轟-7由於技術方面的原因還無法實現類似功能)。

該增穩系統與機上的雷達高度表結合後, 仍然可以實現以900千米/小時的高速在海面30米的高度上保持不低於25分鐘的掠海飛行(約400千米), 完全可以滿足低空突防的要求。

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“鷹擊“-81空艦導彈造價便宜,能量產,但50千米的射程無法保證防區外發射

機載武器強悍實用

在機載武器和攻擊能力方面, 殲轟-7全機一共設有7個掛點, 其中翼尖2個掛點受到機翼強度的限制, 主要攜帶輕型近距空空導彈(掛載能力不超過100千克), 提供一定的對空作戰能力。

機翼下一共設有4個掛點, 全部為重型掛點, 其中內側2個的掛載能力不超過1650千克, 外側掛點則不超過1250幹克, 兩掛點之間的間隔距離超過1米, 可以滿足同時攜帶大質量、大翼展的各型攻擊彈藥(或使用複合掛架)而不出現干涉的要求。

機腹部的中置掛點掛載能力也可達1200千克, 但只用來攜帶1400升副油箱, 並不掛載任何武器。內側掛點的掛載能カ更強, 主要是考慮到未來有攜帶重量更大的空艦導彈的可能(實際上, 最初殲轟-7計劃使用的空艦導彈是尺寸超過6米、 重量達1500千克的 “鷹擊”-1超音速空艦導彈)。

殲轟-7將外掛副油箱的油路佈置在外側掛架上,實施遠程反艦作戰時一般採用內側掛2枚空艦導彈、外側和機腹各掛1具1400升副油箱的模式。

在這種條件下,殲轟-7採用高-低-高飛行剖面時(低空飛行距離不超過150千米)的作戰半徑超過1000千米;採用高-高-高飛行剖面時的作戰半徑超過1400千米。在只攜帶2枚空空導彈和2具副油箱的戰鬥巡邏時, 同等飛行剖面的作戰半徑將會達1600千米, 完全可以覆蓋南沙群島所有島礁及海域。

如果要攻擊大型水面艦艇編隊, 殲轟-7可同時攜帶4枚空艦導彈(2.5噸)和1個副油箱, 此時仍然可以實現700千米的作戰半徑(高-低-高飛行剖面)。這個距離不僅可以完全覆蓋整個西沙群島, 也可以對南沙群島淺縱深目標實施打擊, 這對當時仍然以近海防禦為主的中國海軍航空兵來說, 已經完全夠用, 甚至超出了預期。

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殲轟-7所使用的主要機載武器為空艦導彈, 由於射程40千米的超音速空艦導彈“鷹擊” -1的研製進展並不順利, 殲轟-7最後決定使用研製進度更快, 射程50千米的 “鷹擊” -8K型反艦導彈。

這是一種在艦艦型基礎上發展的輕型機載空艦導彈, 主要特點是彈體尺寸小、重量輕、打擊威力大、命中精度高。該導彈長只有4.8米, 彈重只有600多千克, 配用1臺固體火箭發動機, 最大飛行速度達0.9馬赫, 首次採用165千克的半穿甲戰鬥部, 可穿透艦體在內部爆炸, 只需命中一枚就足以使3000噸級水面艦艇遭重創或喪失戰鬥力。

“鷹擊” -8K的制導方式為中段自控加末段主動雷達制導, 通過自動駕駛儀和無線電高度表的連接, 使導彈保持在距海面20-30米高度上低空飛行, 在進人雷達制導範圍後 (距目標20千米左右), 飛行高度進一步下降到5-7米,以降低被攔截的概率。

該導彈的單發命中率可達到90%, 雙發齊射可達到95%, 是當時中國海軍航空兵可以獲得的技術最先進、性能最好的反艦導彈。

“鷹擊” -8K空艦導彈的研製與殲轟-7是同步進行的,80年代中期曾在1架改裝的轟-5試驗機上進行了相關雷達設備和導彈的聯調聯試, 1987年完成了首次實彈發射試驗, 驗證了殲轟-7的機載雷達和空艦導彈之間較好的兼容性和匹配性, 為後續殲轟-7的定型、生產奠定了堅實的基礎。

就技術水平和性能來說, “鷹擊” -8K空艦導彈與法制AM39“飛魚” 空艦導彈類似, 只是由於固體火箭發動機技術方面的差距, 導彈的射程只能達到50千米,比AM39少了近1/3。

不過, 當時中國海軍航空兵潛在對手的艦載防空系統的攔截範圍, 一般也只有30千米左右(俄製防空系統), 即使後來要面對的美製防空系統也只有40千米左右 (如 “標準”-1), 因而50千米射程的 “鷹擊” -8K導彈是完全可以滿足作戰要求的。

殲轟-7雖然以執行反艦作戰任務為主, 但作為戰鬥轟炸機,也可以攜帶250千克(最多20枚)或500千克(最多8枚)炸彈(或水雷), 也可攜載57毫米、90毫米火箭彈(最多4組)進行對地攻擊或航空佈雷, 具有多任務能力。

此外, 其機身右側還裝有一門雙管23毫米機炮,備彈不少於150發(該型機炮也用於殲-8II戰鬥機), 主要用於對空作戰。

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殲轟-7裝備部隊後,依舊在不斷改良升級,科研人員需要下部隊進行現場調試

總體表現令人滿意

總體上看, 殲轟-7的研製既有很多創新, 又沒有脫離當時國內的航空技術發展水平和配套能力, 這也是其最終能完成研製的主要原因之一。

從1988年到1992年, 殲轟-7ー共生產了5架原型機用於飛行測試和武器、設備定型試驗, 針對試驗中暴露出的各類問題又進行了幾十項(類)改進, 逐步完善了其各項性能。

與海軍航空兵當時裝備的轟-5、轟-6和強-5相比, 殲轟-7機動靈活, 對機場適應性強, 目標特徵弱, 在突防能力和生存能力方面比轟-6D有了明顯提高, 總體表現是令人滿意的。

進入20世紀90年代後, 隨著世界安全局勢的突變( 蘇聯解體, 西方開始對中國實施軍事禁運, 臺海危機爆發), 中國面臨著前所未有的威脅, 殲轟-7的研製顯得更為迫切。

整個試飛工作還沒有最後完成之際, 殲轟-7就在90年代中期開始了小批量生產並交付海軍航空兵試用 ( 包括空艦導彈在內的各類機載武器發射、投擲試驗也是在海軍部隊中完成的), 走的是一條“ 邊研製、邊生產、邊試用、邊改進” 的發展之路。

“飛豹”,被誤解的一線英雄——40年前氣動設計,瑕不掩瑜

截至2000年, 整體技術狀態還處於改進、調整中的殲轟-7一共生產了2批約36架 (領先試用機), 全部裝備了東南沿海面向臺海方向的海軍航空兵2個飛行團。

在90年代中、後期舉行的多次針對“臺獨” 勢力的大規模海空演習中, 殲轟-7頻頻露面, 極大地震懾了“臺獨” 勢力的囂張氣焰。

至此, 殲轟-7的研製基本上走完了第一階段艱辛而困難的發展歷程, 也在總體上證明了這個平臺的研製是成功的, 是有發展前途的。■

聲明:本文部分內容摘編自《艦載武器》月刊


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