歼10装俄制航发性能不令人满意 换双发可解决大问题

2017年03月02日 15:29 新浪军事 微博
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  如果要客观的评价俄罗斯AL31-FN在歼10上的可靠性表现,只能说处于可以接受的范围内,但并不能令人满意。

  歼10

  双发相对于单发在安全性上的优势,并不只是显而易见的一台发动机失效,还有一台发动机能顶着。从更深的角度来说,双发飞机本身推力/飞机重量的比值就要大,发动机承受的工作负担小得多——尤其是急加速和急减速时。而且有另一台发动机帮忙的时候,很多发动机从故障发生到彻底丧失动力的时间也要长得多。

  尤其是歼10这样的高敏捷飞机,本身在设计意图上就允许、鼓励飞行员进行更粗暴、更狂野、更猛烈的极端性操纵,把飞机的高机动性发挥到极限。这个过程中,飞行员不可避免要大量的频繁推拉油门杆,使发动机在各种过载变化、恶劣进气条件下的转速和温度都处于反复的剧烈变化中。

  AL31-F发动机

  飞机设计本身就特别吃发动机的寿命,对发动机可靠性特别苛刻;而我国不要说在80年代,即使在今天也不能说是航空发动机研制很成熟的国家。而且就当年来说,中国引进苏27和AL31F系列发动机是谁都没有想到的事情。歼10最早的备选发动机里,除了测绘仿制米格23发动机的涡喷15以外,太行并不是一个很可靠的选择,更不用提涡扇6改;从技术角度来看,单发设计的安全风险实在是太高了。

  双发能有效克服歼10能量特性平庸的问题

  毫无疑问,歼10即使在三代机里也是飞行性能出众的型号。但这种出众,更多的是体现在和动力关联比较弱的环节上。比如它不仅允许以非常高的速度(270~300度/秒,达到飞行员耐受的生理极限)左右翻滚,而且这个滚转极限速度在极大的速度范围内都适用——比如苏27这样机翼机身容易变形的飞机,到了高速区域,尤其是低空高速区域根本不能放开了滚,否则就是结构损坏甚至是直接解体的下场。

  图:无论是进攻还是防御,桶滚都是极为基础和核心的机动动作,滚转能力的好坏直接决定桶滚机动的进攻和防御能力高低

  其次在不要求保持高度和速度不损失,而是飞机把自身的能量(包括高度带来的重力势能、速度带来的动能)一口气用出来,以最快的速度和最小半径完成一圈盘旋的情况下,歼10的盘旋性能就和滚转能力一样,在三代机中都是顶尖的第一梯队成员。而且这个能力在跨音速区域仍然有效——苏27和米格29,在超过0.8倍音速以后,盘旋性能要下降30%,以避免失控。

 YF-16 与 F-4 比盘旋能力,其中内圈是 YF-16

  然而以上两种机动在尽情发挥时,基础都是靠着此前蓄积起来的能量。一旦面临直接考验动力水平的性能,比如从低速到高速的冲刺时间长短、从低空到高空的爬升时间长短;尤其是悬挂多枚导弹,使阻力——特别是跨超音速下的阻力大幅增强以后,歼10这方面的机动性就只能说是非常平庸了。这种问题的根源在两个方面。

  可调进气道其实是为了照顾太行发动机

  首先是歼10并不属于轻型战斗机,而是中型战斗机,自重和尺寸都较大,AL-31FN提供的推力本就是勉强够用。其次歼10在不少地方的阻力优化上受到很大限制,比如它设计时,我国雷达研制能力还不够强,需要更大的体积才能满足探测性能需求,这就使前机身比理想的设计要粗、重不少。而且歼10为了照顾未来更换太行发动机的需求,只得选用更重的可调进气道,而且进气道截面积要按进气流量更大的太行来设计。这又带来了很大的重量和阻力增加幅度。

  三:80年代国内没有钱,且作战需求有限

  既然双方有这么多优势,但为什么当年还是选择了单发方案?当时国内如果一定要做的话,技术上并没有障碍;在战术飞机的尺度以内,做出双发重型机的大框结构不难;难度存在于同时要求高强度、长寿命、低重量等多种相互制约的高性能指标。双发10的发动机段钛合金框架可以采用多段焊接拼合,而中机身的铝合金框架、机翼大梁和机翼机身的对接接头,都不会因为多一台发动机而出现不可克服的技术障碍。

  选择单发布局最根本、也是最让人无奈的原因,就是穷,就是没有钱;单发三代机的结构制造费用,比双发二代机的结构都要贵不少。何况双发布局的飞机成本和单发相比,除了机身结构制造要花费更多的材料和加工成本以外,每架飞机多一台发动机,日常使用时,双发布局由于自身阻力更高、重量更大,消耗的燃油也多很多。

  预警机为代表的新一代指挥系统投入使用后,远程战斗机的性能才有发挥的余地

  此外国内80年代对于作战性能的需求也比较有限。一方面是空军立足于国土防御,战斗机只要负责制空权争夺、消灭、驱逐对方的入侵飞机就可以了,对地对海攻击不是战斗机的事情,因此对大量挂载武器弹药、以及这种状态下的航程没有明确的需求。另一方面,国内空中力量的现代化通信指挥系统建立完备,已经到了21世纪之后了;在80-90年代,国内空军对飞机的组织作战能力非常有限,飞机飞的远一些,就脱离指挥范围了。

  当然,在上世纪80年代的时候,谁也想不到后来中国包括经济等各个领域,能以如此惊人的速度发展;歼10在当时的选择,仍然有很大的合理性。而当时的总体规划,在今天所表现出来的局限性,也只能算是历史的遗憾了。(作者署名:候知健)

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