我国在机体结构的设计与俄罗斯差距大

2015年01月12日 09:49  新浪军事 微博 收藏本文

  苏-35S配备的117S发动更是很好的弥补了苏-27系列在滚转能力和推重比上的不足。强化后的机体结构使苏-35S的挂载能力甚至强于“粗壮”的苏-30系列,机动性更是凌驾于任何苏-27之上。在珠海航展和巴黎航展上,苏-35S都以超强的亚音速机动性震惊四方。从珠海航展的视频来看,在使用矢量喷口差动辅助控制滚转的情况下,苏-35S的滚转率比苏-27S提升了将近一倍。而在2013年,军报还在为国产歼-11B能在自由空战中进行8G过载的机动喝彩。而且,在第一批自己原样生产的歼-11A交付部队之后,也有部队飞行员反映飞行性能不如原装苏-27S。根据公开资料,歼-10的初期生产批次,在持续大过载机动的时间上也无法达到美国80年代F-16C的水平,这个问题是直到歼-10A后期量产型出现才得到解决。可见我国在机体结构的设计和制造上,即使是相比在经济困窘和政治动荡中挣扎了将近30年的俄罗斯航空工业,仍然具有相当的差距。

  苏-27受困于俄罗斯相对落后的电子工业和发动机工业,动力一直不甚充裕,相比F-15C高达1.787的空机推重比,基本型苏-27S的推重比只有1.527,海侧卫苏-33的推重比更是只有可怜的1.392——这连F-16C家族中最胖的BLOCK 50/52的空机推重比都追不上。在东海上空和日本自卫队的交锋中,我军苏-30MK2就出现了在机动中动力不足,难以跟随F-15J结果被反套进HUD的情况。而印军的苏-30MKI在美印联合军演中,一样在试图跟随F-15的过程中被甩的能量尽失动弹不得,最后使用矢量喷口都无济于事。这些问题在使用还不如AL-31F的太行发动机的国产侧卫身上,不仅将一一体现,甚至会更加明显。

我军歼-11B满挂载,并没有翼根组挂架资料图:我军歼-11B满挂载,并没有翼根组挂架

  至于太行发动机的性能几何:在南京,广州,成都三个直面冲突的军区的空军部队里,是见不到一台太行发动机的。而我军三大老牌劲旅:空1,2,3师,更是全部拒绝了太行发动机,空1师接的唯一一个团歼-11B,也是装AL-31的早期批次。海军的歼-15第一批量产型一样装上了AL-31。目前为止从歼-10到歼-10B的全部量产型也都是装配AL-31的,这也使得所谓“继续进口AL-31是为了之前战斗机的备件”的言论显得苍白无力。军方的选择再次具备了胜于任何文字的说服力,事实告诉了我们太行发动机究竟性能几何。至于某些人认为去年东海上空海军某部(海航8师)太行歼-11B拦截美军侦察机的事件说明太行性能良好,只能说如果做个小半径盘旋加桶滚都熄火,这款发动机也没有装备价值了。如果按照这个标准,第一批F-15A也不是“机库女皇”而是“空战小霸王”了,70年代的F-15A可是在反复增减推力加连续的高过载机动训练中,F-100发动机才出现问题的。“堪用”“良好”和“优秀”这三个形容词之间的差距,远比字面上看着要大的多。目前已经挂上龙勃透镜,进包线试飞的歼-20,还在使用两台AL-31发动机,甚至可以说,苏-35S身上已经投入实用化的117S,是中国空军未来十到二十年内,最为可靠的四代机动力之源。

  而装备117S的苏-35S,则一扫侧卫推力不足这一尴尬局面,两台117S发动机提供高达1.611的空机推重比超越了侧卫家族的任何型号,充沛的动力配合良好的气动性能让苏-35S甚至可以在轻载状态下实现准超音速巡航。全新编写的数字飞控加飞火推一体化系统更是解放了使用模拟电传的苏-27的气动潜力——对于一款现代战机,飞控系统的重要性已经被提升到了相当的高度。美军的F/A-18系列战斗机就通过不停地更新飞控,不断发掘飞机的气动性能。苏-35取消了减速板就是挖掘潜力的结果,其用襟副翼和平尾的组合动作,达到了减速板的效果,这样就省下了减速板和配套机械机构的重量。说明苏霍伊对苏-27家族数字电传飞控的控制律编写已经得心应手。而反观我国的歼-11系列都没有取消减速板,这说明中国对苏-27的气动布局的领悟还没有达到俄罗斯的程度,还不敢去冒这个技术风险随便改写飞控。

  事实上,歼-11A/B都仍然照搬了苏-27S身上的模拟电传系统。而国产侧卫数字化飞控的实验田——歼-11BS,则在换装数字化飞控后,出现了低空突然失控的重大事故。要知道,苏-27UBK的气动布局和模拟电传系统经过二十年左右的使用,已经证明是非常成熟可靠的,俄罗斯方面在使用中也没有过类似的问题。因此,这显然是我们在进行电传系统的控制律设计时,并没有真正摸透苏-27的气动和控制的真正特性,直接照搬了苏-27的控制律,但是并没有弄清楚控制律是怎么屏蔽某些控制传递函数极点的。结果致使飞机达到了某个控制上的极点,导致飞机失控。苏-27系列飞机于1992年引进到我国,至今也有足足二十年了。二十年对于航空工业来说,研制一款全新的型号都完全足够了,但是歼-11BS的这个事故明确暴露了研制单位在这二十年内依然没能完全摸透苏-27这款苏联80年代技术水平的三代机的气动和飞控设计核心技术。那些所谓我国已然吃透苏-27家族设计,整体技术水平要“赶俄超美”的言论,恐怕只能在前面加上“希望”二字了。甚至连歼-10和歼轰-7的飞控性能如何,我们都要打个问号了。

苏-27SM3的翼根挂架,苏-27SM3只生产了一小批翼下三挂架版本,这一小批就是由我国的退货散件改造而来  资料图:苏-27SM3的翼根挂架,苏-27SM3只生产了一小批翼下三挂架版本,这一小批就是由我国的退货散件改造而来

  大国之傲——重型战斗机对于中国空军和航空工业的意义

  在整个人类航空工业的历史上,有且只有两个国家成功研制过最大起飞重量在30吨以上的重型战斗机——这就是美苏两大航空巨头。这个事实说明了一款挑战飞行器飞行性能巅峰的重型战斗机的研制是如何的困难。从简单的数学公式上就可以看出,一个长宽高都达到别人两倍的立方体,其体积将达到它的八倍,对于数学和物理的精密结合——重型战斗机而言,这个数学规律当然也是适用的。像苏-27基本型的外挂能力就已经达到了8吨,这等于挂了一架F-16C的空机在身上,空机重更是达到了F-16A的三倍。设计这种飞行器,对于一个国家的材料,机床,数学,计算机乃至经济建设等都是极大的考验。就算连传统的工业强国英法,也设计不出,或者说无力承担一款真正的重型制空战斗机,而只能设计“台风”“阵风”这样的中型战斗机来作为自己的主力机型。

  我国作为一个工业水平相对落后的国家,在重型战斗机这个问题上,是至今仍然没有给出一个真正完美的答案的——唯一的重战歼-20还在研制过程中,机身上各种细部设计明显仍然在不断的完善,甚至连机身的气动外形都在不断进行调整。而我国唯一吨位可以真正称得上重型的歼轰-7是一款彻头彻尾的战斗轰炸机,从歼轰-7近几年相对其它型号居高不下的事故率看来,这款飞机的低空气动特性是有相当的问题的。而尺寸可以称得上重型的歼-8家族则更是问题严重,这款战机飞行特性和空战性能在部队的评价已经无需赘述了。就是在研制中的歼-20,也一度传出结构强度不足的流言。真正像F-15和苏-27那样能持续进行大过载机动,又具备巨大航程和强大态势感知能力的重型战斗机,我国航空工业的答卷上依然是一个苍白的零。至于大飞机方面,就更是任重而道远了,运-20只是一款和C-17吨位相似的准战略运输机,而像C-5或安-124那样真正的战略运输机,连影子都还看不到。这一切都反映出我国在机体结构设计和制造上存在切实的不足。所谓我国魔改飞机的能力,更多的是在没有合适平台下做出的无奈选择,如果给80年代的中国空军米格-31或F-14,谁还会去考虑歼-8呢?

  而一款真正属于自己的重型战斗机所具备的意义,已经不只是证明自己的航空工业强大那么简单——从我国的格局看,东南两个方向都是茫茫大海,整个北方则是茫茫的中亚和西伯利亚荒原,而西南方向则是难以高密度部署机场的青藏高原和基础设施破烂,传感器稀缺的中南半岛。相比于欧洲的浅近的战略纵深和密布的传感器系统,我国四面战区的地理跨度大,基地密度低。在这种环境下,轻-中型战斗机与重型战斗机在滞空时间和态势感知能力方面的差距会非常明显的体现出来。

雪豹-E”无源相控阵雷达资料图:雪豹-E”无源相控阵雷达

  在茫茫大海上,强大的陆基雷达系统和前线自动指挥系统全无用武之地;以预警机为主导的探测体系如同洒在面饼上的胡椒面,根本无法像冷战时期欧洲地区那样完成几乎双向透明的态势感知。依赖广袤的战场环境和双方都不甚完备的态势感知,重型战机可以依靠自己的大航程自由的规划进攻和撤退路线,同时从几个轴向上同时给予敌人打击。而不必像场地域狭窄,兵力密度极高的欧洲那样升空即交火,只能直来直去的交战和往返。在二战时期,制空战斗机中体型最大,单价最高的P-38“闪电”扬威太平洋战场即是最为经典的案例。而冷战时期美国海军的F-14战斗机更是几乎完全不计成本的换取极强的态势感知能力和相对较高的作战半径。我国周边的东南亚诸国及日韩,在军费投入极为有限的情况下,在战斗机换代时也大多不惜血本的购买基于F-15/苏-27平台的重型战斗机。马来西亚和新加坡两个毗邻南海的弹丸之地,却分别拥有苏-30M公里和F-15SG这两大作战半径惊人的重型战机。充分说明即使在家门口的大洋上作战,重型机优秀的态势感知能力和出色的滞空时间依然具有轻型机无法依靠数量弥补的优势。

  而在基础设施差,机场密度低的中南半岛和青藏高原,机场数量和高原山地对于整个后勤体系的限制决定了这一地区无法像欧洲那样密集靠前部署大量的战斗机。在双方数量无法构成压倒性差距的情况下,高端重型战斗机在单机质量上的优势就会凸显出来。与这一情况类似的是苏联的西伯利亚荒原到北冰洋这一地区;在这种基地数量稀少,传感器密度低,地理空间广阔,后勤系统受到严重限制的环境下,除去为降低成本和空军合购的战斗机,苏联国土防空军装备的历代专属机型无不是拥有超大航程和超大雷达孔径的重型战斗机。其在冷战高峰期的典型代表——米格-31战斗机,就是一个正常起飞重量达到41吨,雷达孔径1.4米,拥有1000公里以上作战半径的怪兽。在当时苏联电子工业相对西方薄弱的情况下,米格-31仍然率先在战术飞机上采用了大尺寸的无源电扫雷达,其对于态势感知能力的强调可谓登峰造极。而美国在对应的阿拉斯加方向负责攻势空优的王牌部队——第3联队,装备的也都是拥有大航程和强大态势感知能力的F-15C战斗机。不争的事实告诉我们:围绕这类使用环境的战斗机,必然是具备远航程,大传感器孔径,价格昂贵的重型战斗机。

  可以说,一款完全独立研发重型战斗机和配套的大推力涡轮风扇发动机,不仅是迈入世界一流航空工业俱乐部的资格证,也是切实符合我国的国防需求的。欣慰的是,作为我国挑战世界战机性能王座的作品——歼-20,已经在快速的研发过程中,而配套的第四代大推力涡轮风扇发动机自然也在稳步进行。但是我们必须同时清醒的意识到,与歼-20相同技术水平的F-22,早在2005年就已经开始批量化装备部队,而真正和F-22一样装配四代发动机的全状态歼-20,暂时还看不到它的身影。拥有作为大国之傲的重型战斗机,和它背后代表的强大航空工业体系——追逐它们的路程,并不像看起来那么简单。

  F-22早在2005年就已装备服役,不管歼-20进度再快,至少目前我军还没有能真正挑战F-22空中霸主地位的型号

  ——雄关漫道真如铁,而今迈步从头越。

  从头越,

  苍山如海,残阳如血。(作者署名:空军之翼 沉默的大黄风)

苏-35S强横的挂载能力,图中挂载了三发KAB1500飞行资料图:苏-35S强横的挂载能力,图中挂载了三发KAB1500飞行

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