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中国量产时间最长的三代机 是如何飞出"三不"奇迹的

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中国量产时间最长的三代机,用智慧飞出“三不”奇迹

来源:帧察点

3月23日,是歼-10首飞22周年纪念日。22周年,咱们就来个“好‘十’成‘双’”,图个吉利。

▲一架初期量产型歼-10S

当年歼-10双座型的照片最早出现在网上时,很多人习惯性称之为歼教-10,也有一些人猜测其正式型号会不会是歼-10B;结果那俩型号后来都各有其主,而歼-10双座型真正的名字歼-10S(S代表双座的汉语拼音)公开后,反倒让不少人觉得有些土。不过,这个截然不同于歼-5/6/7时代使用“歼教”作为双座机型号序列的叫法,并不仅是改个名字那么简单。

从飞过鸭绿江与世界头号空军较量那一刻起,就与米格-15结下不解之缘的人民空军,自然也很快熟悉了其双座型乌米格-15。作为二战时期双座教练机思路的自然延伸,乌米格-15的火力从米格-15的1门37mm+2门23mm航炮锐减为1挺只有训练意义的12.7mm机枪,基本是架不具备作战能力的纯教练机。

▲用于拉-9、拉-11等型活塞式战斗机飞行员改装训练,也可用作高级教练机的乌拉-9,武器同样从多门23mm航炮减为1门,有的也改为1挺12.7mm机枪,我军早期曾少量引进。乌米格-15堪称是这种思路在喷气式时代的延伸

米格-15/乌米格的装备惯性,使得虽然苏联并没有为米格-17/19研制对应的双座型号,但中国在仿制生产米格-17/19,需要发展对应的双座机型号时,无论是成飞的歼教-5还是沈飞的歼教-6,都是大大简化作战性能的版本:两者均只有1门航炮,前者还采用无加力的涡喷-5丁发动机。

▲在苏联,米格系列战斗机双座机作战性能不足的问题,一直延续到了米格-29发展前期,我们之前曾就这种现象稍作分析过

后来用于歼-7和歼-8部队的贵航歼教-7/7A也同样如此,虽然因歼-7D/E、歼-8B/D等型号航电性能提升之故,歼教-7A加装了平显火控系统,但其作战能力仍远不如单座机,甚至连固定航炮都被省略了。等到巴基斯坦空军在引进歼-7时,自然要引进双座型,对歼教-7的基本作战性能就没法容忍,为此歼教-7P延长了机身,增加了固定式航炮和一对挂架,使得火力和歼-7P相同。

▲随着巴空军歼-7单座机系列性能不断升级,最后一批歼教-7P甚至拥有包括Grifo-MG雷达在内,与歼-7PG相同的航电火控系统,驾驶杆和油门杆实现了HOTAS(手不离杆)

巴基斯坦空军对歼教-7P的高要求,国外先进战机的双座型号研制得失,以及苏-27UBK的实际使用经验,都让空军和611所意识到,歼-10双座型实现完整作战功能的必要性。在歼-10单座型研制期间,双方就已对双座型概念达成基本共识,在单座型的结构上为双座改型方案留足了空间,只是此时611所的精力必须优先放在歼-10首飞这件拖延已久的大事上,还没有条件对双座方案做进一步细化。

▲图为歼-10的01架原型机完成机身部装交付,此时座舱和其后的设备舱(位于机身侧面“两道斜线(斜面隔板)之间”)均未装配,看上去简直可以把歼-10S的座舱盖整个扣上去

▲对比可见,单座机的设备舱空间(也就是“两道斜线之间”),在双座机上正好用于安排后舱仪表板和弹射座椅

随着歼-10的1004号原型机于2000年7月转场试飞院开始定型试飞,歼-10的多项基本设计已经完成验证,采用全国产化飞控和航电系统的1005号原型机也于同年10月进行出厂首飞,接下来主要的试飞工作将集中于航电武器系统。611所终于可以抽出人力,对歼-10S在气动、结构等方面的更改进行细化研究。

▲关于歼-10单座型各原型机的试飞故事,近年来也有很多值得挖掘的细节

2000年年底,歼-10S获准立项。之前担任歼-10飞控系统总师,当时正全面主持歼-10的设计优化、排故攻关和设计定型等一线研制工作,时年38岁的杨伟,被任命为歼-10S的总设计师。这个团队需要在611所仍需将主要精力用于歼-10基本型定型工作、兼顾“枭龙”的研制工作的情况下,用最快的速度思考,如何在实现单座型全作战功能的同时,尽可能降低性能损失、加快研制进度、同时节省费用——听上去简直是相互矛盾的几个要求。

▲如果按照理论上阻力重量增加最小的方案,歼-10S的座舱段外形大概是这样

如果能像F-16双座型那样,后座只比前座略高一点点,对气动和结构的影响自然是最小的;但这与美军并不看重使用双座机执行教学功能,故而并不强求后座有良好的前向视野有很大的关系。正是由于这种国情上的不同,歼-10S类似F-16双座型的方案被否决,最终的方案仍需保证后座高度明显高于前舱。

▲对比可见,歼-10S前舱坐高仍明显比F-16D的前舱低很多,但也为后舱让出了更好的前向视野

既然高耸的后舱引发的阻力增加难以避免,接下来就要避免过多增加结构重量,这使得歼-10S的座舱盖下沿“坡度”并不像双座“侧卫”那么大,反而比较接近F-16双座型。而高耸的后舱+并不随之陡增的座舱盖下沿,这就需要一个国内之前从未研制过的,弧度很大的水泡式座舱盖与之匹配才行。

▲和苏-27UBK(上)对比,可见歼-10S的座舱盖弧度之大,已经达到了F-16的水平

虽然对于刚刚在歼-10上实现整体式前风挡的国内配套机载厂家来说,歼-10S的这个大尺寸气泡式座舱盖的确是块难啃的硬骨头,而且又要配合歼-10S紧而又紧的试飞定型节点完成;但这个为歼-10S“蛋机化”等艺术创作时增加了不少萌点的座舱盖不仅被成功搞定,也为后来歼-20的整体式座舱盖研制打下了部分技术基础。

▲和歼-16(下)等双座“侧卫”对比,明显可见歼-10S后舱飞行员上身露出更多,带来了更好的侧下方视野

前面说了,歼-10S的后座舱是利用歼-10单座型的设备舱空间布置的,但这些对飞机发挥作战性能很重要的设备还得有地方装才行。因此歼-10S加大了座舱后方的背脊段,用于布置这些设备,并增设机背油箱,这一点和“台风”的双座型类似。

而将背脊段一直延伸到垂尾的设计,使得歼-10S在并未放大垂尾的同时,还相当于增加了有效垂直安定面面积。加上飞控上的相应优化,使得歼-10S在最大马赫数、升限和加速性等方面相对单座型的损失都尽可能降到最低,保持了一致的飞行品质和操纵特点,只是滚转速率相比单座型差别稍大。

▲歼-10S的第二架试飞用原型机,注意背脊上的口盖处于半打开状态,部分设备的移位,提升了可维护性

就这样,在杨伟的带领下,研制团队在短短9个月内跨越了方案设计、初步设计和详细设计3个阶段,朝着“立项后三年首飞”的目标迈出了一大步。而要想实现这个目标,并完成“首飞后两年定型”的下一步目标,歼-10S在研制中还大胆贯彻了“分步走”策略。

▲称之为大胆, 是因为歼-10S的研制预算里头,也就这两架试飞用原型机

按照技术任务书的要求,除了飞控优化之外,歼-10S的航电系统相比歼-10基本型有小幅升级,相当于“提升2”的标准;但这些设备研制进度不一,大多都赶不上首飞的时间节点。因此杨伟果断决策,不在首架原型机上加装火控雷达、连续波照射器等多型航电设备,专攻飞行平台特性试飞。

▲2003年12月26日,歼-10S首架原型机首飞(时值毛主席诞辰110周年),前舱飞行员周殿学上校,后舱飞行员雷强大校,均参加过歼-10基本型的试飞工作

▲周殿学后来成为611所的“翼龙”/攻击-1等型无人机的首席试飞员,这是我国首次在无人机型号上设置“首席试飞员”制度

这种做法也被杨伟应用于2003年8月首飞的、同样由他担纲总师的“枭龙”上,01号原型机不仅采用简化航电方案,其气动相比后来配备全状态航电的枭龙04号机也区别明显,且并未应用DSI进气道和哥特式边条等设计。对于现代战机这个庞大的系统工程来说,总师很难保证样样都能按节点到位;先保证飞机按时上天,验证平台本身设计的成功与否,是更好服务于整体研制工作的做法。

▲从718工程01架验证机到02架验证机,再到2011号原型机,杨伟院士的划时代杰作——歼-20的“分步走”研制同样非常成功

我们说回歼-10S,等到2004年首飞的1023号原型机上,全状态航电系统就配齐了。两架原型机在不到两年的定型试飞中,不仅按时完成了任务,还由雷强等试飞员为部队带出了40余名歼-10飞行员,“试飞航油效费比”那是相当的高。在歼-10S定型后,1021号原型机也进行了相应改装,移交部队使用,之前曾经写过一些,这里就不多说了。

当初歼-10定型时的可靠性,还只是“趋于”达到指标要求,而不到两年后定型的歼-10S,其全机可靠性就实现了全面达标;这正是杨伟把之前负责歼-10定型试飞时排故攻关积累的经验,用在了歼-10S上的结果。歼-10S的成功,反过来也成为歼-10A等后续单座型号制定可靠性标准的依据。

歼-10S被评价为当时少有的“不拖进度、不降指标、不涨经费”,及时装备部队的军机项目,该机曾获得2008年度中航一集团科技进步一等奖,2009年参加国庆60周年阅兵。

在歼-10A停产后,技术状态没有大改的新批次歼-10S随着歼-10B/C的交付而继续生产,如今它仍在刷新着国产三代机里单一型号量产时间最长的记录。歼-10B/C更大的设备装载密度,使得研制对应技术状态的双座机并不仅仅是在歼-10S基础上更换设备而已,这时候用户是否愿意付出相应的经费,就很重要了。

▲即使巴基斯坦空军真的采购了歼-10CE,也未必会像当初要求歼教-7P那样,要求歼-10SE的技术状态向歼-10CE看齐

▲至少从巴空军尚无要求研制JF-17 Block 3对应的双座型来看,能省则省还是主旋律

随着好用易上手的歼-10S数量增加,装备“山鹰”不久,尚未装备“猎鹰”的人民空军,甚至动过让那些刚刚从教-8上毕业的飞行学员们,跳过歼教-7/“山鹰”这一阶段,直接跨入歼-10S座舱的念头。虽然一批优秀学员最终通过了考验,比那些还得在米格-21家族上磨炼的同期学员们,更早成为了三代机飞行员;但这次试点也让更多人明白,三代机这样一个接一个蹲起落耗着,这产生的费用仍然是让人相当心疼的事儿。

▲已经进化到这时候的双座战斗机,又不能退回到歼教时代;所以对于大国空军来说,大规模的高级教练机部队,终究是“买不了吃亏,买不了上当”的选择

当然,没过几年,以歼-10S为代表的双座三代机机队又迎来了新的一波密集损耗。但这次它们提前“燃烧青春”的目的,是为了让更多的人按照2018版新训大纲的要求,一次次体验“打弹打到边界、过载拉到极限”的滋味,以只争朝夕的态度,把每一滴航油都烧成战斗力——就像歼-10S当年定型时那样。

▲新生产的歼-10S和歼-11BS们,总让人怀疑在这时候生产标准三代航电的战机意义何在;但如果对新大纲之前,我军航空兵施训水平与外军的差距有所耳闻的话,大概会明白,这些“作战部队的高教机”,是以尽可能短平快的方式缩短差距的重要平台