殲-10是「獅」式戰機的複製嗎?

Alinna ...| 2016-07-31| 檢舉

在殲-10 還沒有揭開神秘的面紗的時候,殲-10 的身世就成為人們熱衷的話題,其中殲-10 和「獅」式的淵源更是人們所津津樂道。今天殲-10 已經是一個熟悉的身影,但「殲-10 是『獅』式的拷貝所以美國對殲-10 了如指掌」的傳言依然是一個不滅的鬼魂,在擾亂著人們的視聽。

殲-10 和「獅」式的淵源一直是一些人津津樂道的事情,但殲-10 是「獅」式的拷貝嗎?

「獅」式也稱「拉維」,這是以色列在 80 年代研製的一種輕型的單發、單座、鴨式布局戰鬥機,採用美國普拉特惠特尼 PW1120 發動機,其機腹進氣口和 F-16 如出一轍,所以給人以這是 F-16 的變型的印象,實際上「獅」式和法國「幻影 III」的淵源更深。

美國力挺以色列、成為以色列的主要軍火供應國家,這還是在 1967 年的六天戰爭前後開始的。在 60 年代前期,以色列曾從法國獲得一些「幻影 III」戰鬥機,這是一種輕型的單發、單座、三角翼戰鬥機,具有出色的高空、高速性能,適合 60 年代的空軍作戰思想。但法國的戴高樂政府為了不得罪阿拉伯國家,對以色列實行軍火禁運,以色列無法獲得更多的「幻影 III」。另一方面,六天戰爭中,「幻影 III」表現出色,尤其在用於對地攻擊中,以色列開始尋求自製「幻影 III」的途徑。瑞士獲得法國的技術,正在組裝自用的「幻影 III」,一名同情猶太人的高級工程師向摩薩德秘密移交了大量技術文件,以色列就以此為基礎,研製了「幼獅」戰鬥機。

「獅」式是以色列在 80 年代研製的鴨式戰鬥機,在美國的壓力下夭折了

「獅」式和法國「幻影 III」的淵源遠比和美國 F-16 為深

在法國對以色列軍事禁運之後,以色列根據「幻影 III」的技術研製了「幼獅」戰鬥機,不難看出「幻影 III」到「幼獅」到「獅」的血脈

由於以色列無法獲得法國原裝的「阿塔」發動機,所以改用美國的 J79,以色列正在大批進口的 F-4「鬼怪」式戰鬥機也用同樣的發動機。另外,為了改善「幻影 III」無尾三角翼的起飛、著陸速度偏高、滑跑距離偏長的問題,「幼獅」後來加裝了一對固定的小鴨翼,作為「大功率」擾流片,在機翼上表面產生有利渦流,增加升力,不僅改善起落著陸性能,也改善機動性,代價是一定重量和阻力。「幼獅」是一個成功的設計,但固定的鴨翼只能對一定的速度和飛行姿態最優化,進一步的優化取決於可動的鴨翼。

在「幼獅」的時代,以色列空軍的空戰主力是美國的 F-4「鬼怪」式戰鬥機,「幼獅」主要作為對地攻擊飛機,兼有空戰能力。在以色列空軍的空戰主力升級到 F-15 和 F-16 戰鬥機的高低搭配之後,「幼獅」也需要相應的升級。這是以色列試圖建立獨立的國防工業的時代,不僅有意設計製造更加適合以色列需要的裝備,也有意涉足高科技工業。於是,以色列根據「幼獅」的經驗,著手設計新一代的「獅」式戰鬥機。

這依然是一架無尾三角翼加鴨翼的飛機,具有優良的低空高速突防性能。和「幼獅」相比,「獅」式的鴨翼是可動的,保留了鴨翼的優點,但大大擴展了最優工況的範圍。同時代啟動的歐洲「陣風」、「颱風」、「鷹獅」戰鬥機也不約而同地採用了鴨式布局,利用可動鴨翼極大地改善機動性。

F-16 的機腹進氣口在 80 年代領導潮流

「獅」式的進氣口設計如出一轍

機腹進氣口是 80 年代的時尚,包括波音 LWF 也採用了。

「獅」式的另一個重要特點是像 F-16 一樣的機腹進氣口。70-80 年代是戰鬥機強調機動性高於速度的年代,大迎角飛行是提高盤旋性能的主要途徑,但大迎角時需要保證進氣口能「兜」住氣流,不使發動機「喘不上氣」。機腹進氣口有助於利用前機身的預壓縮作用對發動機進氣氣流進行整流,改善大迎角機動時發動機的工作條件,所以成為高機動戰鬥機的流行布局,F-16 在量產飛機上首先使用。另一個做法是用翼根大邊條提供類似的預壓縮作用,F-18 是這一風格的先驅,當然,邊條的作用不止預壓縮,還包括在大迎角下產生機翼上表面有利渦流,提高升力。

「獅」式還採用了類似 F-16 的氣泡式座艙蓋,極大地改善了飛行員的視界,有利於掌握戰情。但要是因為進氣口和座艙蓋就斷言「獅」式是 F-16 的派生,那就過於武斷了。機腹進氣口和氣泡式座艙蓋是這一時代的潮流,波音用於競爭 LWF(最後通用動力 F-16 得標) 的方案也是差不多這個樣子的,莫非波音也是抄襲 F-16?那時候還沒有 F-16 呢。事實上,「獅」式的美國合作夥伴是格魯曼,和研製 F-16 的通用動力沒有關係。

中國在研製殲-10 的過程中借鑑了多少「獅」式的技術,這個問題在解密之前人們只能猜測。事實是,「獅」式的氣動是格魯曼幫助以色列做的,以色列或許對總體設計有貢獻,但關鍵的風洞、結構數據都是格魯門做的,如果計劃不取消的話,最終的製造格魯曼也占一半。「獅」式的發動機是美國普拉特惠特尼的 PW1120,這是 F-15、F-16 使用的 F100 發動機的渦噴型,以色利就是想向中國提供技術也無從提供起。「獅」式的電傳飛控的軟硬體是美國利爾-西格勒的,這也不是以色列所能提供的。除了 Elbit 的雷達、飛控和座艙管理軟體的編程,以色列可以提供的實際上是有限的。

殲-10 不是從中國和以色列在 80 年代建立軍事技術合作關係後才開始的。早在 70 年代,中國在研製殲-8 的同時,就並行研製過殲-9。這也是一架鴨式飛機,成飛在這個過程中獲得了很多寶貴的經驗。80 年代的時候,中國航空工業對先進戰鬥機的設計和使用都只有膚淺的認識,以色列對 F-15、F-16 已經有了相當的使用經驗,又在「獅」式戰鬥機的研發中獲得了一些設計經驗,這些對中國都是很寶貴的,有極大的借鑑意義,但借鑑和拷貝是有本質差別的。

借鑑和拷貝最大的差別在於技術路線的主導思想。拷貝是全盤照抄,從戰術要求、設計依據到技術原則全盤照搬,照搬不了的才用反向設計或者功能替代。從米格-21 到早期殲-7 就是一個拷貝的過程。借鑑則在戰術要求、設計依據、技術路線上以我為主,只在具體細節上借鑑別人的成熟經驗。或者說,拷貝最多可以做到按照教科書上的例題舉一反三,但借鑑就是根據教科書的啟迪進入科研了。那殲-10 是如何借鑑的呢?殲-10 採用了和「獅」式相似的機腹進氣口和鴨式布局,但殲-10 和「獅」式的相似之處到此為止。

殲-10 也採用了機腹進氣口,但這是可調的,這是由殲-10 的不同戰術定位所決定的。

由於中國的國情,殲-10 不是以對地攻擊為主,而是以防空截擊和制空作戰為主,不僅強調機動性,也需要高空高速性能,因此殲-10 採用了可調進氣口。也就是說,殲-10 的進氣口具有可調斜板,用於控制進氣的激波位置。戰鬥機儘管可以超音速飛行,但燃燒在本質上是亞音速的,發動機的壓氣機也是一樣,在超音速氣流的吹拂下,壓氣機實際上變成風車,壓縮作用大大降低,整個發動機的效率急劇惡化,所以發動機進氣必須把氣流速度從超音速降低到亞音速。進氣道里的調節斜板像門板一樣,在大風天可以半掩以擋一下風,使風速降低後才進入房間。進氣道里的斜板也起同樣的作用,可以根據速度不同改變擋風量。採用可調進氣道的飛機具有較好的超音速飛行性能,但採用不可調或者固定的進氣道的飛機不是不能達到超音速,而是進氣道和發動機很難對較大的速度範圍優化,要麼側重降低中低速飛行時的阻力,犧牲發動機的工作效率,用發動機壓氣機吸收超音速進氣;要麼側重超音速飛行的進氣激波位置控制,犧牲中低速性能。F-16 戰鬥機強調中空中速性能,對高空高速性能有所犧牲,所以採用固定的進氣口。「獅」式也是一樣,沒有高空高速的要求,所以採用固定進氣口。F-22 強調隱身,不願裝設會增加雷達反射特徵的可調斜板,但 F-22 的發動機異常強勁,靠蠻力就可以在非加力狀態下達到超音速巡航。一般戰鬥機沒有那麼強勁的發動機,對隱身也沒有那麼苛求,只有用可調斜板幫發動機一把,改善超音速飛行性能,殲-10 正是這樣。

殲-10 進氣口上唇用 3 對加強杆,這不是設計師或者製造、材料上的無能,而是合理的設計選擇。

F-16 進氣口上唇沒有加強杆,但進氣口內照樣有。

幻影 2000 的進氣口內壁上也有加強杆。

殲-10 進氣口上唇和機體下表面之間有 3 對加強杆。這既增加了阻力,也給人以結構不夠堅固以至於必須亡羊補牢的印象。殲-10 進氣口的上唇突出,這是可調進氣口的要求。由於可調斜板的機械結構,這部分相對較重,結構應力較大,矩形截面也不利於結構剛性。要加強這部分的結構,要麼猛用料,以重量換阻力;要麼用加強杆,以阻力換重量;兩者沒有絕對的優劣,完全取決於在阻力、重量、成本等方面的折中考慮。F-16 和「獅」式採用固定式進氣口,橢圓形的截面也有利於結構剛性,可以不用加強杆。但 F-16 的進氣口內是有加強杆的,台灣的 IDF 進氣口側面也是有加強杆的,只是殲-10 的加強杆比較顯眼罷了。說殲-10 由於工藝和材料不過關而只得採用加強杆是可笑的,機翼和鴨翼的受力不比進氣口上唇更大?機翼和鴨翼也解決了,這有什麼解決不了的?殲-10 的 3 對加強杆從前到後增加扭轉,顯示了設計上的精心,這有礙觀瞻的加強杆實際上還有些許整流作用,幫助理順隔道里呆滯氣流的泄放。

「獅」式採用的是近距耦合鴨翼,重在渦升力。

「颱風」採用遠距耦合鴨翼,重在配平和俯仰控制。

殲-10 採用獨特的中距耦合鴨翼,在渦升力和配平、俯仰控制之間兼顧。

鴨式布局自然意為在前機身兩側有一對鴨式前翼,但鴨翼的不同位置決定了設計思想的異同。鴨翼可以有兩個作用:1、提供可控的渦升力,2、配平和俯仰控制。可控渦升力在前面已經提到,配平和俯仰控制就是另一回事了。飛機有重心和升力中心,要是兩者完全重合,飛機在天上就是平衡的。事實上,如果忽略燃油消耗、彈藥投放等因素,重心是基本固定的,但升力中心隨速度、飛行姿態等移動,需要動用平尾(常規布局)或者鴨翼(鴨式布局)來恢復平衡,這就是配平作用。有意識的增減配平作用,自然就導致飛機受控地俯仰,這就是俯仰控制作用了。鴨翼雖然這兩個作用都可以做到,但不同位置的鴨翼對兩者有所側重。鴨翼靠前稱為遠距耦合,由於力臂長,用較小的鴨翼就可以實現配平和俯仰控制作用,這樣鴨翼造成的阻力和重量較小。適合高速飛行;壞處是遠離機翼,難以形成渦升力。歐洲「颱風」採用的就是這樣的遠距耦合鴨翼,為了提供渦升力,只好在鴨翼和機翼之間另外加了一對小小的擾流片。遠距耦合鴨翼還有阻擋飛行員側下方視界的問題。鴨翼靠後布置的話,自然就使近距耦合。近距耦合的鴨翼常常和機翼有所重疊,鴨翼後緣在機翼前緣的頭頂上。近距耦合的鴨翼產生渦升力的作用明顯得多,有利於提高機動性,但力臂短,配平和俯仰控制作用降低,需要增加鴨翼面積,導致阻力和重量增加。鴨翼和機翼在上下有所重合,兩者之間的氣動干擾增加阻力。法國「陣風」、以色列「獅」式採用近距耦合。英法在鴨翼問題上南轅北轍,不知道是不是當年分道揚鑣的因素之一,導致了今天的兩風。中國殲-10採用兩者之間折中的中距耦合,兼有兩者的優點,當然也兼有兩者的缺點。工程設計本來就是折中,鴨翼位置的選取不是時尚,而是設計思想使然。

殲-10 機翼的翼根前緣有明顯的向上扭轉

「獅」式就沒有這樣的扭轉

飛機設計中,最重要的就是機翼。殲-10 的機翼和「獅」式也不相同。「獅」式的三角翼後緣後掠,更像近似三角翼的大後掠翼。這樣的設計使升力中心靠後,提高飛機的靜態穩定性,有利於低空抗陣風和氣流突變的影響。殲-10 的三角翼後緣略微前掠,升力中心相對靠前,有利於提高機動性。「獅」式和殲-10 對機翼平面的不同選取反映了兩者對作戰任務定位的不同。從正面看,殲-10 機翼有一個明顯的扭轉,靠近翼根的地方迎角比靠近翼尖的地方更大,使升力沿翼展的分布更加有利,改善結構受力情況。殲-10 和「獅」式機翼受力設計的另一個顯著的不同點是翼尖的處理。「獅」式採用翼尖飛彈掛架,一方面增加飛彈掛架的數量,另一方面兼做翼尖配重,改善機翼的顫振特性,代價是翼尖阻力。殲-10 沒有採用翼尖掛架,而是採用像 F-15 一樣的圓弧倒角,降低翼尖阻力,抗顫振問題由機翼本身的剛度來解決。

在次要的細節上,「獅」式採用大型氣泡式座艙蓋,比較特別的是單座、雙座採用同樣的大型座艙蓋。在追求速度而動力不足的年代,座艙「埋」在機身里以減小阻力,但飛行員的視界受到很大的影響,米格-21 甚至用後視鏡聊作彌補。以 F-15、F-16 為代表的第三代戰鬥機採用高點式座艙、氣泡式座艙蓋,飛行員的座位高高在上,座艙四周環覽無餘,極大地提高空中格鬥中的態勢感知,大推力的發動機則彌補了有所增加的阻力。為了使高大飽滿的座艙蓋達到較好的流線型,F-15 單座和雙座的座艙蓋在外形上稍有不同,但「占地面積」是一樣的,單座型只是把后座空間用作額外的燃油或者電子設備。「獅」更進一步,單座、雙座的座艙蓋完全一樣。進一步簡化了生產和備件。殲-10 沒有這麼極端,單座和雙座的座艙空間和座艙蓋完全不同。

殲-10 的機頭錐截面接近圓形,有利於加大安裝雷達的空間,顯示了殲-10 強調空戰能力的設計思想,包括全天候和超視距空戰能力。「獅」式的機頭錐截面接近扁橢圓,這是由「獅」是以對地攻擊為主的要求所決定的,對雷達尺寸的要求沒有那麼高,對飛行員的前下方視界的要求反而很高。F-16 也是一樣,F-16 最初的設計只要求安裝最簡單的雷達但要求具有最優秀的視界,主要用於好天候目視格鬥。

飛機的氣動特性由外形決定。飛機的外形千變萬化,但即使初看外形相似的話,細節的差別也可以使兩架飛機南轅北轍。F-15 和米格-25 在外形上頗有相似之處,但兩者在設計思想、技術水平、戰術使用各方面天差地遠。「颱風」、「陣風」、「鷹獅」是同時代的鴨式戰鬥機,它們之間差別也很大。殲-10 即使在設計上借鑑了「獅」式,但結果也已經是完全不同的一架戰鬥機了。除了上面所說的氣動設計上的差異,在尺寸和重量上,殲-10 明顯高於「獅」。在發動機上,殲-10 採用推力和尺寸都更大的 AL-31 渦扇,而不是已經落後於時代的渦噴。美國要是對殲-10 知根知底的話,肯定不是從和「獅」式的表面相像來的,兩者的實質性的差別太大了。

米格-25 是雙發、雙垂尾、鍥形進氣口。

F-15 也是,F-15 是抄米格-25 的嗎?

在外國人眼裡,中國字都是一樣的花里胡哨,顏真卿和王羲之的字沒有多少差別,都是一樣的筆畫,都跟畫似的。當然我們知道,這兩家的書法完全是兩回事。殲-10 和「獅」式也是一樣,不要被兩者外觀上的某些相似所迷惑,而忽視了兩者之間的千差萬別。

文章來源: https://www.twgreatdaily.com/cat35/node1197951

轉載請註明來源:今天頭條