殲七飛機技術特點:發展回顧與中蘇改進的比較

回溯中國

殲-7 飛機的發展歷程,我們可以將 1961 年到現在的四十多年的時間分為五個發展階段:第一個階段是六十年代,這一階段中國考慮的問題是如何將米格-21 仿製出來。在航空工業技術水平方面中國與蘇聯差距甚遠,以中國航空工業當時的現實狀況仿製比米格-21 技術要求更低的米格-19 飛機都問題重重,前後花了五年多的時間才算仿製過關,在失去蘇聯專家的指導後對於米格-21 則更難以下手。因此在引進米格-21 以後的最初三年裡,中國的航空工業技術人員只能先對米格-21 進行技術摸透,熟悉該機的特點以保證後來的仿製過程能少走彎路。通過技術摸透和仿製試驗,基本掌握了該機設計原理以及一系列的關鍵生產技術,當然這時所說的“摸透”離真正掌握該機的技術尚有一定的差距。殲-7 機的引進和仿製成功,在當時極大地促進了中國航空技術的進步,同時在仿製的基礎上得以獲得一些先進戰鬥機的設計思想和技術,為自行研製性能更好的
殲-8 飛機奠定了基礎。然而在好不容易“依葫蘆畫瓢”式的試製出來後,以當時的技術力量仍然沒有能力對米格-21 存在的一些嚴重不適應國內實際情況的缺陷進行改造,造成殲-7 飛機後來長期存在隱患,無法發揮其應有的作用。

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第二個階段是七十年代,這一階段主要對米格-21 飛機存在的設計缺陷和不符合中國國情的向題進行修正。改進的重點放在使米格-21 飛機適應國內使用方式以及提高維護可靠性等方面上。通過殲-7I 殲-7II 的改進,比當初引進的米格-21 有了明顯的改觀,特別是在安全救生方面有了很大的提高,近戰火力得到了加強,低空性能有所改善,使之具備了基本滿足空軍作戰使用的要求,但對飛機的性能和作戰效能並沒有產生什麼明顯提升。但由於受當時國內文革的影響,殲-7 生產一直處於混亂狀態,生產數量少而且質量差,無法裝備部隊使用。對殲-7 的技術改進方案也經過了多次反覆,一直徘徊不前,耽擱了寶貴的時間。直到 1979 年殲-7II 設計定型轉入小批生產才基本完成了對米格-21 飛機提高使用維護可靠性等方面的改進,初步實現了戰鬥力。經過設計定型、生產定型等一系列的技術管理,使

殲-7 飛機質量和產量大幅度上升。從 1982 年起又實現了成都與安順兩廠同時生產殲-7 飛機,從而能夠為部隊換裝提供大量的新飛機。而此時國外航空技術突飛猛進,高性能的第三代戰鬥機紛紛研製成功並裝備部隊,在飛機性能、雷達電子技術以及武器裝備方面將中國遠遠地拋在了後面。

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第三個階段是八十年代,這一階段主要是針對殲-7 飛機的機載設備和武器落後的狀況,通過引進西方先進電子設備和高性能的導彈來對飛機進行改造,大幅提高了飛機的綜合作戰效能,縮短國產殲擊機與國外先進飛機的技術差距。殲-7M 從英國引進的平顯等火控電子設備,這也是中國利用國外先進技術改造國產戰鬥機的首次嘗試,使殲-7 成為國內首先實現平視顯示的機種,從此這一先進的火控技術得以在國產殲擊機上被廣泛採用。之後又用兩種國外先進的近距格鬥導彈成功地改裝了殲-7,使殲-7 電子設備技術水平和武器的性能提高到了一個新水平。並對後來提高整個國內機載設備和空空導彈的技術水平起到了重大作用。引進西方的技術使殲-7 飛機得以大批出口,成為中國軍機出口的支柱產品,一方面為國家換回了大量的外匯,另一方面也加速了殲-7 飛機的技術進步和系列化發展的步伐。同時西方的先進技術也極大地擴展了中國航空技術人員的眼界,這對提高中國殲擊機設計水平獲益匪淺。在此期間還改進成功全天候型和教練型,實現了“一機多型”,滿足了了國內的急需。

第四個階段是九十年代,這一階段主要是針對現代空戰的特點,在前期的技術積累與實踐的基礎上對殲-7 飛機進行了大幅度改進,使之性能能夠接近第三代戰鬥機的水平。利用八十年代預研的成果以及加大了的資金投入,在氣動方面殲-7E 將原先的三角翼改為雙三角翼,使之達到了二代機裡的最好的機動飛行性能。全面更換了八十年代研製成功的新電子設備和具備大離軸角發射的空空導彈,使殲-7E 的空戰能力有了質的飛躍,從而一定程度上填補了新研製的殲-10殲-11 在完成換裝並形成作戰能力之前的空白。

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第五個階段是 2000 年以後,這一階段主要是在以前所積累的技術成果基礎上,使殲-7 飛機的作戰效能得到進一步的提升。不但為國內提供了更好的裝備,也為殲-7 出口其他一些處於換裝期的國家提供了更有競爭力的機型。此外為了適應未來空戰環境的變化,殲-7 也開始嘗試增加超視距空戰的能力,使之成為一種低成本、高效能的武器平臺。

儘管中國和蘇聯都對米格-21 進行了大量的、長時間的改進,但兩者的改進過程與思路卻有著很大的不同,這也折射出兩國對該機不同的定位以及本身的技術水平的差異。在米格-21 開始投產後不久,蘇聯空軍認為今後敵方的轟炸機將很少會有機會在晝間良好氣象條件下進行襲擊,而主要轟炸攻擊方式將改為在夜間和複雜氣象條件下進行,為了保證對來襲轟炸機的攔截,全天候截擊型才是發展的首要目標。儘管蘇聯當時的防空軍配備了很多的專用截擊機,但作為防空體系的重要補充,大量裝備的、具備優異高空爬升性能的空軍

米格-21 飛機仍然是高空近程攔截的重要組成部分,因此從米格-21ПФ 開始,先後為飛機裝備了各型 РП-21 系列全功能雷達,使之成為一種廉價的點防空輕型截擊機。全天候型的米格-21 很快就取代了晝間型,成為蘇軍裝備的主要機型。

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在當時蘇聯的電子工業技術條件的限制下,要使雷達具有一定搜索距離就必須得增大雷達的天線直徑,而為了保證增大後的雷達天線能夠容納在激波錐內以保持機頭進氣方式的不變,就只能通過增粗前機身來增大錐體的空間,這樣勢必會增大機體的迎風面積,帶來一定的空氣阻力。作為彌補,在米格-21的改進過程中發動機一直成為改進的重點之一,

發動機的推力從最早的加力推力為 5,750 公斤的 P-11Φ-300 型增大到加力推力 6,600 公斤的 P-13-300 型,最後裝備的 Р-25 型發動機的加力推力達到了 7,100 公斤型,依靠著發動機推力的增加,米格-21 才沒有因為增加雷達電子設備的重量而使飛行性能下降過多

由於米格-21 飛機的尺寸比較小,加上採用機頭進氣的佈局方式,進氣道較長的管道佔用了不少內部空間,使得飛機機內空間緊張,難以容納更多的燃油,因此作戰半徑十分有限,甚至被稱為“機場守衛者”,在米格-21 的改進過程中增大飛機的作戰半徑成為另一項重要的改進項目。基於儘可能減少機體結構的變動,米高揚設計局採用了增大座艙後的背鰭來為油箱提供安裝空間,這樣既增加了機體內的空間,又能保持飛機的機體迎風面積不變。不過從效果上來看,這種改進並沒有實質性增大多少載油量,加上蘇聯耗油率很高的渦噴發動機,米格-21 飛機“腿短”的問題一直沒有得到根本的改觀。另一方面來看,作戰半徑較小對於米格-21 執行截擊任務並沒有產生太大的困擾,點防空作戰並不要求飛機有很大的作戰半徑。

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米格-21 後期的改進主要集中在增強飛機的多用途能力上,特別是六十年代末到七十年代開始,蘇聯開始執行全球擴張的戰略,原先單純的執行防空截擊的飛機已經不能滿足進攻型作戰的需要,因此從米格-21 開始增加機翼掛架的數量,並配備了各種對空對地武器,使飛機不但增強了對空作戰能力,而且能更好的支援地面部隊的進攻,作戰靈活性得到很大改善。

米格-21 在蘇聯服役的時間雖然不短,一直到蘇聯解體後才最終退役。但蘇聯雄厚的航空工業在研製出米格-21 後,新型殲擊機能夠不斷推陳出新,從七十年代初期就開始,米格-21 就逐步被性能更好、火力更強、設備更全、航程更遠的米格-23 等飛機取代,於是從主力戰鬥機的地位退了下來,並向國外大量出口。儘管米格-23 飛機也是一種結構簡單,價格較低的戰鬥機,被稱為“最後一種能夠大批生產的噴氣式戰鬥機”,在各方面幾乎都超越了米格-21,但其造價仍然要比米格-21 後期改型要高出很多,裝備數量並不能滿足蘇聯空軍的需要,因此尚具備一定作戰效能的米格-21 仍然被大批保留在空軍中繼續發揮作用,這也是蘇聯對飛機性能、效能與成本之間的一個平衡過程。

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反觀中國,中國空軍在殲-7 飛機的實際使用上與蘇聯使用米格-21 飛機的方式上存在著一定的差別,冷戰時期雖然蘇聯和美國沒有發生正面衝突,設想的高空轟炸機超音速大規模突防並沒有發生,但蘇聯卻要經常不斷起飛攔截和驅趕美國及北約組織的偵察飛機對鐵幕背後的窺視,因此米格-21 在蘇聯主要執行的是晝間高空攔截任務,要求飛機的最大飛行速度高、爬升快、高空飛行性能突出,而這些偵察飛機的機動性都很差,因而也無需對米格-21 的亞音速及跨音速機動性提出特別的要求。當時在中國卻不僅僅是這樣,除了攔截高空偵察機以及潛在的超音速轟炸機的威脅外,在中國空軍的殲-7 還主要要擔負與敵方戰鬥機進行戰場制空權的爭奪,五、六十年代中國空軍長期與臺灣國民黨空軍的戰鬥機進行作戰,積累了豐富的空戰的經驗。因此中國空軍的飛行員們比國外的同行們更早地知道了噴氣式戰鬥機的空戰並非會像原先設想的那樣以超音速在高空完成,而是往往會在中低空亞音速條件下進行,在日常的訓練中自然以中低空的格鬥為主,這樣

殲-7 飛機儘管擁有較好的高空高速性能,但在中低空機動性能卻乏善可陳,這就使當時很多飛行員認為殲-7 的性能不如殲-6 飛機,空軍對是否要大批裝備殲-7 來取代殲-6 在認識上也不統一,有過很長時間的爭論。直到通過組織兩種飛機性能的實際對比試飛才統一了認識,最後才確定了以殲-7 取代殲-6 飛機,這也為殲-7 的裝備和改進發展帶來了不小的消極影響。因而當時空軍對殲-7 首先提出的一條意見就是要求改進飛機的中低空飛行性能,為此殲-7I 型飛機一方面將原來的適應高空攔截作戰剖面的進氣錐三級調節改為能更好適應格鬥空戰中飛行速度多變的無級調節。另一方面增大了進氣道唇口的過渡圓弧半徑,使之更加圓滑而改善低空飛行下的氣流分離現象,這都為發動機的進氣提供給一個更為匹配的工作狀態,增大了發動機的最大推力,而增大的推重比則對機動性的改善有所促進。

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由於當時的空空導彈性能落後,只能像機炮那樣進行尾追攻擊,幾乎可以看作是延伸了射程的機炮,而命中率之低則被飛行員們普遍認為是一種不可靠的武器,他們寧願相信射程短卻更“聽話”的機炮,美軍飛行員在越戰中曾戲稱:“如果正常的話,每一枚導彈都應該是壞的。”加之當時導彈發射步驟的煩瑣,發射條件也很苛刻,這在激烈的空戰中很難獲得良好的攻擊時機。而導彈武器的成本也遠遠高於炮彈,在當時缺乏相應的模擬器材的情況下,難以在平常的訓練中進行。當時導彈的這些缺陷使傳統上均靠機炮取得戰果的中國空軍對導彈武器並不是很重視,仍然抱守著以機炮為主的空戰指導思想。而對於用慣了

殲-5、殲-6 三門機炮配置的飛行員來說,殲-7 的一門機炮的近戰火力和射擊命中率顯然是完全不夠的,因而空軍提出的意見中的另外一條就是增加一門機炮以加強火力。而蘇聯則採用的是以導彈為主的空戰指導思想,米格-21 後面的一些改型受當時“機炮取代導彈”的影響甚至連機炮都取消了,轉而只通過在機翼下增加武器掛架來加強導彈攻擊的能力。

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儘管對於處於國土防空的中國空軍來說殲-7 的作戰半徑小並不是一個難以接受的缺陷,但對於奪取制空權的作戰來說就顯得捉襟見肘,為此中國也對提高殲-7 飛機的作戰半徑進行了一些努力,與蘇聯人不同,中國沒有通過擴大飛機的機體來增加燃油,而是選擇了在技術上更簡單的加大副油箱容積的辦法來實現的。從殲-7I 開始可以掛載 720 升的副油箱,有限地解決了殲-7腿短”的毛病。這種“小步”改進方式自然難度更低,更容易被實現,而對於遠距離的巡邏攔截任務主要是由機體更大的殲-8 飛機來執行。到了九十年代,空軍的戰略不在侷限於國土防空,而是力圖轉變為一支進攻型的空軍,這就對飛機的作戰半徑提出了更大的要求,原先單靠增加副油箱油量的做法已經不能滿足這種要求,於是新研製的殲擊機載油量遠高於殲-7 飛機

而在機載電子設備方面,由於國內不能提供更好的設備進行改進,八十年代以前的

殲-7 飛機與當初引進的米格-21 的機載設備配置並沒有什麼大的區別,落後的電子設備導致殲-7 作戰能力低下,沒有雷達導致缺乏主動發現敵方飛機的能力,只能在晝間進行作戰,沒有全天候能力,完全要依靠地面雷達的引導指揮。由於無法提供可用的雷達,殲-7 在後續的發展中除了仿製米格-21МФ 的殲-7III 飛機外,其他型號都只是晝間型,因此前機身並沒有像蘇聯的米格-21 那樣進行加粗。而殲-7III 儘管具備了一定的全天候作戰能力,但增大的飛行阻力和安裝雷達等設備帶來的機體重量增加,使獲得全天候作戰能力所付出的代價就是飛機的機動性下降較多,同時由於翼載荷的增加使飛機的著陸性能和操縱特性相比殲-7II 不升反降。由於當時的中國發動機制造廠無法做到像蘇聯那樣為米格-21 及時提供更大推力的發動機,因此笨拙的殲-7III 和殲-7D 沒有受到空軍的歡迎,僅僅生產了幾十架就不得不停產。而直到隨著電子技術的進步,使脈衝多普勒雷達能夠實現小型化和輕量化之後,才使
殲-7G 在不增大前機身和進氣錐大小的情況下獲得了全天候作戰能力。

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此外蘇聯幾乎沒有對米格-21 的氣動部分做過大的更改,而中國多年來對米格-21 進行了上萬次的各種風洞模型吹風試驗和大量的飛行試驗,對這種飛機的氣動特性和飛行性能不但在引進的飛機當中掌握的最全面和最透徹,甚至不亞於米高揚設計局對

米格-21 的掌握。而作為一種仿製機種本來不必做如此大量的氣動試驗和飛行研究工作,但中國實際上是希望藉此來積累氣動資料,為自行研製性能更好的超音速殲擊機進行基礎技術上的準備。這種努力在 1990 年終於開花結果,雙三角翼使殲-7 的飛行性能有了顯著地提高,為這種已經顯得過時的飛機注入了新的生機,而性能更好的全向導彈的出現和完善,也在相當程度上降低了對飛機飛行性能的要求,殲-7 這種技術較為落後的機型在掛載較好性能的導彈後,攻擊能力得到很大的提高,也延長了服役時間和提高了使用價值。

殲-7 的改進是採用漸進的方式進行的,隨著國內航空技術水平的提高由起先的殲-7I 的小改實現了後來的殲-7E 的大改,在飛機氣動佈局、機體結構、電子設備等方面有了長足的改進,充分挖掘了飛機的潛力,使得研製風險和投資較少。隨著機載設備、火控系統和武器外掛能力的不斷改進,使殲-7 系列飛機

的使用範圍不斷擴大,適應了國內外不同的需求。但這種改進改型也有相當的侷限性,飛機的基本氣動佈局及作戰效能難以有質的提升

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