凌燕长空世界第三代轻型战斗机家族

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2006.8
界第
三代
轻型战
斗机家族
★ 陈培琦 
杜东冬
凌燕长空挂载“麻雀”中距空军导弹的F-20“虎鲨”战机
2006年4月28日,经过多项重大改进的FC-1“枭龙”04号机首飞成功。毫无疑问,“枭龙”0
4号机是一架具有世界水平的先进轻型战斗机。随着该机渐入佳境,轻型战斗机再次引起了广大军事爱好者的关注。
对于轻型战斗机的界定,有几种不同的标准。一种标准认为最大起飞重量在20吨以上的是重型战斗机,15吨以下的为轻型战斗机,不承认“中型战斗机”这个概念的存在。这样划分的缺点是将一些著名的第三代战斗机如F/A-18(尤其是E/F型)、“幻影”-2000、“阵风”等型号排除在两种标准之外,成了“什么都不是的战斗机”。因此,笔者认为,第三代轻型战斗机的界定是“空战重量低于10吨的第三代战斗机”。这里顺便提一下,F-16在 Block15之前可以认为是轻型战斗机,但从F-16C/D(Block25)开始(包括台湾空军F-16A/BBlock20),其“体重”迅速上升,俨然是一款中型战斗机。而F-16的最终改进型——F-16E/F甚至已经达到重型战斗机的标准。
“虎鲨”血脉
常规布局第三代轻型战斗机之路
谈到常规布局第三代轻型战斗机,有一个型号是不能不说的,那就是美国诺斯罗普公司于20世纪80年代初期发展的 F-20“虎鲨”。F-20由F-5E“虎”Ⅱ发展而来,技术上比F-5E有长足发展。F-20采用一台F404-GE-100涡扇发动机取代了F-5E的J-85涡喷发动机,
推力增加了80%,空战推重比达到1.1,爬升率由F-5E的175米/秒提高到272米/秒。F-20装备有搜索距离近100公里的APG-67(V)脉冲多普勒雷达,采用激光陀螺惯性平台、光栅平显、固态数字计算机以及包括其它先进电子设备的综合航空电子系统。该机有7个外挂点,可以携带6枚AIM-9“响尾蛇”空空导弹或4枚AGM-65“小牛”空地导弹。有照片显示,F-20携带并试射过AIM-7“麻雀”中距空空导弹(当时AIM-120尚处于研制的早期阶段。但是,APG-67(V)雷达(尤其是当时的早期型号)是否具备连续波照射能力目前尚无定论,因此F-20的超视距空战能力还存有疑问(F-16A/B使用的
APG-66雷达在进行MLU升级之前没有引导中距空空导弹的能力)。
相比F-5,F-20战斗机的性能有了极大提高,达到了第三代战斗机的标准。平心而论,F-20是一款成功的机型。尽管该机由于种种原因而被停止了发展,但F-20可以说是“第三代轻型战斗机标准的制定者”——空战重量10吨以下、推力8000公斤左右的发动机、7~8个外挂点等等,这些套用在后来的第三代轻型战斗机上可以说是屡试不爽。仅从这点上就可以看出,“虎鲨”在第三代轻型战斗机发展历程中的重要意义。
目前普遍认为,F-20的第一个“传人”是台湾IDF“经国”号战机。事实上,当年帮助台湾设计IDF的美国公司不是诺斯罗普,而恰恰是研制了F-16的通用动力公司。换句话说,IDF很可能是
参照了F-16研制初期的一个备选方案。只是因为IDF采用了双发布局,而且台湾航空业又在其设计过程中融入了台湾空军熟悉的F-5战斗机的一些气动外形特点。因此,IDF看上去有些像F-5,就有了“IDF是台湾版F-20”之说。
应该说,IDF的气动布局和采用的技术在当时甚至是现在都不算落后。但是由于美国的限制,以及台湾设计人员思路和岛内的制造工艺水平局限,台湾军方又把IDF当作“未来的唯一希望”,对其性能提出了不符合实际的高要求。在研制时对该机过分强调“一步到位”,甚至不惜压缩其升级空间。上述问题导致IDF机身阻力偏大、推重比偏小、翼载偏高、载油系数和载弹量偏低。这些缺点的最终结果是使IDF成了一架性能十分平庸的战机,甚至被认为只是
“准三代”。不过,从IDF的设计思想和性能特点(注重中低空性能、采用涡扇发动机和电传飞行控制系统)来看,它还是具备了第三代战斗机的所有特点,不应过于小视。
接下来,我们来看一下韩国的T-50“金鹰”。事实上,韩国研制T-50的目的决不只是要一款教练机,而是需要一款韩国自己的战斗机,冠以“教练机”的名号不过是为了降低其在政治和技术上的风险。T-50刚一首飞,韩国就着手研制其单座战斗型A/F-50,计划为其安装主动相控阵(AESA)雷达(这样做是有困难的,毕竟有F-2的前车之鉴。A/F-50的机头尺寸比F-16早期型更小,很难想象能容纳一台主动相控阵雷达),并且从以列进口“怪蛇”V、“德比”空空导弹和
空地精确制导弹药作为其机载武器。T-50与IDF有一些相似之处,台湾媒体借以炒作说是因为“T-50的研制中有IDF设计人员的广泛参与”。其实,这只是某些台湾人的自我安慰
罢了。T-50之所以与IDF有一些相似之处,最主要原因是它们在研制过程中都得到了美国通用动力公司的帮助,很可能都是以F-16某个两侧进气的早期方案为蓝本设计。由于采用了单发设计,T-50更接近F-16,韩国人自称“金鹰”是“两侧进气的缩小版F-16”就很能说明问题。作为一款高级教练机,T-50无疑是成功的,但较小的尺寸限制了它进一步发展的空间。A/F-50能不能成为一款出的轻型战斗机,只能由时间来证明了。
FC-1是我国与巴基斯坦联合研制的第三代轻型多用途战斗机。与2003年首飞的01号机相比,最近完成首飞的04号机增大了机翼和边条翼面积,腹鳍和水平尾翼的形状也有一定变化,采用了DSI进气口、圆弧形大边条、垂尾电子对抗荚舱、分布式综合航电系统等多项先进技术。尤其是DSI进气口,使得我国成为继美国之后第二个掌握该项先进技术的国家。由于采用DSI进气口和更多复合材料,04号比01号机减重200公斤,并且是在增大了机翼和边条翼面积、加装垂尾电子对抗荚舱后取得的。FC-1人机界面的现代化程度甚至可以与F-16的最终型号F-16E/F“沙漠隼”相媲美(那可是阿联酋不惜金钱”砸”出来的),座舱内几乎看不到传统机械仪表,三台大型彩液晶显示器呈“品”字形分布,图像可以相互切换。
FC-1的成功也反映出我国航空工业的
长足进步。要知道在研制FC-1的同时,成
都飞机公司还承担着研制国产新型多用途
歼击机的任务。这款鸭式布局的新型多用
途歼击机对于中国航空工业和中国空军来
说都具有里程碑式的意义,目前仍然是成
飞公司研制和生产任务的重点所在。换句
话说,FC-1是成飞公司用研制国产新型多
用途歼击机的“剩余力量”研制的,而且
出于外销需要,资金也是依靠外方投资和
成飞公司自行筹集的。所以,FC-1还是“控
制成本”的产物。即使如此,FC-1仍然表
现出了相当高的技术水平。从另一方面
看,FC-1的技术也多是从国产新型多用途
歼击机“身上脱下来的马甲”。由此我们可
以想见,国产新型多用途歼击机的技术水
平会达到一个怎样的高度。作为一款以外
销为主的机型,凭借出的性能和相对低
廉的价格,FC-1的前景无疑是光明的。除
了参与研制的巴基斯坦,埃及、委内瑞拉、
尼日利亚等国也表示了采购意向。04号机
试飞成功后,原有的01/03号机并没有失去
兰坪铅锌矿使用价值。对于一些经济状况较差、没有
足够财力购买04号机标准的不发达国家,
我们完全可以将01号机作为蓝本,安装经“枭龙”04号机出现后,01/03号机依然有发展的市场
“枭龙”04号机的首飞令国人为之振奋
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过简化的航电系统,开发一款价格更低廉“简化版FC-1”。由于FC-1采用了模块化设计,因此未来还可能出现性能介于01号和04号之间的“中间型号”,形成FC-1家族,以针对不同“消费水平”的用户。
FC-1也使我国空军和海军航空兵有了更大的选择余地。我国空中力量正处于换代阶段,大批第二代战机需要更换。我国已经引进了苏-27和苏-30重型战斗机,国
产新型多用途歼击机和引进生产的重型战斗机也已经投入量产,但是这些机型的成本和产能使它们难以取代数量庞大的歼-7战斗机和强-5攻击机。在保卫我国主权和领土完整的军事斗争中,我们不仅要面对200架以上的第三代战斗机,还要准备应对超级大国的军事干涉。同时,我国地域辽阔,加上目前越来越重视的海洋权益,我空军和海军航空兵要在相当广阔的空域里承担起保卫国家主权和利益的任务,在换装作战效率较高的新机型的同时,仍然需要保持一个比较大的机队规模。由于较低的成本和相对简单的制造工艺,大部分歼-7、强-5以及少量歼-6或许由FC-1来取代更加合适。同时,作为一架采用圆弧形大边条、翼载较低的轻型战斗机,FC-1具有良好的低空水平机动性能和很大的任务弹性。如果能与强调高空高速和垂直机动性能的歼-8战机改进型形成较好配合,并且具有一定的数量优势,完全可以在未来保卫我国主权和领土完整的军事斗争中压制住以F-16A/B MLU、“幻影”2000-5和IDF战斗机组成的敌方空中力量,并且有效打击敌方地面、水面目标,从而将更
多的苏-30MKK、国产新型多用途歼击机
以及引进生产的重型战斗机投入到遏制外
来干涉的任务中去。
大浪淘沙
非常规布局第三代轻型战斗机发展历程
目前我们所知的第一个非常规布局第
三代战斗机方案,是瑞士于20世纪80年
代研制的“水虎鱼”轻型战斗机。“水虎鱼”
战斗机采用鸭式布局,但没有采用电传飞
控系统,当然也就没有放宽静性,鸭
翼是固定的,仅起耦合作用。“水虎鱼”战
斗机计划采用一台“狂风”使用的RB.199
发动机,雷达打算选用“超级军旗”使用
的“龙舌兰”单脉冲雷达。由于该机仅发
展到模型阶段即因为瑞士空军无力采购和
没有海外订单而夭折,因此我们难以确定
其性能,其设计指标是达到并超过F-20
“虎鲨”的水平。
20世纪80年代后期,原南斯拉夫联邦
在国外一些公司的帮助下完成了自主研制
轻型战斗机——Novi Avion的可行性研
究。飞机技术要求包括:推重比大于1,在
6096米高度、4g的情况下巡航速度范围为
1.4~1.6马赫;海平面最大速度不小于1.1
马赫,高度为11000米的最大速度为1.8马
赫;3000米高度的瞬时转弯角速度为24°/
秒,持续转弯角速度为13~15°/秒;低空
低速瞬时转弯直径为500~600米。根据原
计划,Novi Avion在21世纪的前10年进
入南空军服役,将替代南空军的约 120架
米格-21 战斗机。但是南斯拉夫于1991年
爆发内战、政局动荡,该项目被迫下马。
Novi Avion是一种很有意思的单座轻
型战斗机,由南斯拉夫空军研究所承担设
计,法国达索飞机制造公司为合作伙伴。
该机外形设计在很大程度上受“阵风”战
灵魂之语斗机的影响,因此也获得了“小阵风”的
称号。比如,采用
了和“阵风”相同
的三角鸭翼布局和
类似的进气道构
柴王
造,不同的是尺寸
小且只装一台发动
机。为了适应从双
发至单发的设计变
化,主翼相对靠前,
机身边条沿机翼后
缘边界向后延伸,
而且垂直尾翼外形也不同。预定的发动机
方案有:美国通用电气公司的 F404、英国
涡轮联合公司的 RB.199、法国斯奈克玛公
司的M88以及普惠公司的一种发动机(可
能是PW1120)。武器则计划采用法国的
“魔术”和“超级”530空空导弹。历史不
能假设,如果后来的南联盟有足够经费和
决心将Novi Avion发展下去并投入量产,
即使对其进行简化,采用类似“水虎鱼”的
固定鸭翼耦合布局,选用可以获得的俄制
“矛”式雷达和RD-33发动机替换原有的西
方设备,只要能够投产服役,南联盟空军
的实力也能够得到很大加强。该机若能与
米格-29战斗机形成有效配合,一定可以在
科索沃战争中有上佳表现。
在所有半途而废的轻型战斗机中,最
令人扼腕的莫过于以列的“狮”(Lavi)。
“狮”多用途战斗机项目开始于1980年2
月,主要执行近距离空中支援(CAS)和
战场遮断(BAI)任务,其次是空中防御,
双座型用于教练。按照构想,“狮”作为一
中世纪鸟嘴医生
种轻型攻击机以代替在以列空军服役的
A-4、F-4“鬼怪”Ⅱ和以列航空工业公
司的“幼狮”。单座“狮”采用F404涡扇“小阵风”Novi Avion痛击“大黄蜂”,这
样的场面终究没有出现在科索沃战争中
以列“狮”式战机的下马着实令人惋惜
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发动机,然而不久就发现它不能满足今后发展的需要,又选择更大推力的普惠PW1120发动机。第一架“狮”原型机(B-01)于1986年12月31日首飞,试飞员评价该机操纵性非常优秀,原型机具有高度的着陆抗侧风稳定性。第二架原型机(B-02)于1987年3月30日试飞成功。B-01和B-02为座位前后布局的双座型,后驾驶舱安装了测试装备,这时还没有装备全部的电子设备并进行空气动力测试。
与大多数轻型战斗机不同,“狮”的设计点主要放在对地攻击上,因此其具有8400公斤的高载弹量和2131公里的大作战半径(携带两枚454公斤的Mk83或6枚227公斤的 Mk 82),这也是以列空军“将敌人消灭在地面上”作战思想的体现。但直到被停止发展时,“狮”尚不具备超视距空战能力,其空对空武器仅有“怪蛇”Ⅲ格斗导弹(当时“德比”导弹尚处于研制的初期阶段,因此”狮”采用的EL/M-2032或EL/M-2035脉冲多普勒雷达并没有配套的中距空空导弹)。“狮”的推重比也不大,空战推重比仅0.94,甚至低于F-16的早期型号。就是说,“狮”的设计初衷是一架具有较强自卫空战能力、高载弹量、大航程的轻型攻击机,其强调的“机动性能”也是低空亚音速和水平盘旋机动能力(当然,考虑到“狮”的气动布局和采用了四余度数字飞控系统,可能
具有超常规机动能力。但目前没有资料证明“狮”在试飞中实现过超常规机动,将来怕也难有机会证实了)。无论“狮”与国产新型多用途歼击机是否有渊源,它们都
是两种作战任务和性能差别很大的机型。
然而,有一款机型成功的光芒盖住了前面所有失败的阴影,也使得轻型战斗机能够成为战机舞台上光彩夺目的一员,它就是瑞典空军的骄傲——JAS-39“鹰狮”。
与其他第三代以及三代半机型相比,尺寸和重量都小很多的JAS-39似乎很不起眼。但是,瑞典航空科研人员大胆地采用了一平三下座舱界面和信息综合显示系统等革命性技术,使得JAS-39开创了很多第三代轻型战斗机的先河。该机性能可靠、维护方便且维护成本低廉(JAS-39每飞行小时费用仅2300美元左右,地勤维护也非常方便,再次出动准备时间仅10分钟,每飞行小时只需12小时维护,而F-15C需24小时),任务弹性大,可以完成截击、空中优势作战、打击地面/水面目标、战场侦察等多重任务。鸭式气动布局和适当放宽的静稳定性赋予了“鹰狮”优秀的空战机动性能,武器选择多样化,不仅可以携带瑞典自主研制的RBS系列空地/空舰导弹、瑞典特许生产的“主动天空闪光”中距空空导弹和“响尾蛇”格斗导弹,还可
以兼容AIM-120、“米卡”、“远距短矛”、AGM-65等国外武器。
x射线荧光光谱法
种种的优点加上不到2000万美元的低廉价格,使JAS-39成为国际军机市场的明星,是目前欧洲国家三代和三代半战机中销路最好的。同时,JAS-39还是一架“适合瑞典空军的战斗机”,良好的短距起降能力使其具有在乡间公路上部署和起降的能力。而瑞典科技人员还在研制JAS-39中引入了“传感融合概念”,也就是将所有传感器的信息均交给任务计算机来处理,由其将信息进行综合显示给飞行员。JAS-39采用的EP-17座舱电子系统由三台多功能下视显示器组成,可以显示飞行、作战所需的全部数据信息,大大减轻了飞行员的负担,提高了对外界态势的感知能力。同时,友好的人机界面也使JAS-39成为一款“容易操作和掌握”的战斗机。
21世纪,萨伯公司再接再厉,又推出了“鹰狮”的改进型号——JAS-39C/D。与JAS-39A/B型相比,JAS-39C/D改装了新型多任务计算机、装备头盔瞄准具、加装空中加油系统、换装数字式记录仪,并且将座舱内的三个单多功能显示器换成更大的彩多功能显示器。该显示器可以和飞行头盔上的夜视仪兼容,对火控软件进行升级,使JAS-39可以发射“流星”、IRST-T、“风暴阴影”等更先进的武器,载弹量也提升至5.3吨。萨伯还为JAS-39C/D研制了新的照相侦察吊舱,使用光电传感器以储存数字式照片,并通过数据链快速传回处理中心。萨伯公司原先还计划将JAS-39C/D的PS-05/A脉冲多普勒雷达升级为相控阵雷达,并为其加装光电探测装置,同时换装M88、EJ200、F414等更先进的发动机。但我们在最新一批交付匈牙利、捷克和瑞典本国空军的JAS-39C/D上并没有看到光电探测装置,图片资料显示,这些JAS-39C/D的雷达也不是相控阵雷达,
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发动机亦未见更换,上述三项改进可能遇到某些技术困难而被拖延(其他改进已全部兑现)。即使如此,JAS-39C/D仍然是一款性能十分先进的战斗机,其部分性能已经达到三代半的水平。而一旦上述三项改进完成,JAS-39几乎可以说是第三代世界轻型战斗机的“王者”。令人难以置信的是,JAS-39A/B型也可以通过升级硬件,改装至JAS-39C/D的水平(第一批次可能不具备升级潜力)。对于一款轻型战斗机来说,这实在是难能可贵的。
最后我们来说一下LCA。如果单纯看该机采用的技术,怎么看都是一款非常先进的战斗机。无论是世界第一的复合材料使用量(超过45%),还是采用了“公共设备管理系统”(对液压、燃油、环境控制、救生、刹车等机电系统进行统一监控,并将信息显示在多功能显示器上)的颇具现代感的座舱,以及和美国计划中F/B-22类似的气动外形,LCA都给人以先进、前卫的印象。印度军方也为其定下了几乎是“无所不能”的高指标,而且处于模型阶段时就提出了舰载型。但采用如此多时髦技术打造的LCA性能却非常平庸。作为一架世界上展弦比最小且大规模采用复合材料的第三代战斗机,采用的F404发动机推力也不算小,可是其最大速度只有1.4马赫。这几乎让人觉得匪夷所思,不能不说其设计存在问题。
LCA是亚洲国家研制的第三代战斗机中最早立项、也是最早试飞的。但现在它的对手们早已经进入各自国家的空军战斗序列,LCA却还迟迟难以定型。印度本国生产的“卡维里”发动机进展缓慢,而为LCA配套的雷达还“八字没一撇”。更让人觉得夸张的是:当1998年印度大搞核试验,美国对其进行制裁,停止提供LCA试
飞时使用的F404发动机时,明明印度有体积和推力十分相似、只要稍作改动即可通用的RD-33发动机(印度有的是米格-29),完全可以继续LCA的试飞工作。可是印度人却以“没有发动机”为由,使LCA的研制工作一度停滞,直到美国为了打“反恐战争”恢复向印度提供F404才重新启动。LCA几乎与“阿琼”主战坦克、“德里”号驱逐舰一起,成为了印度武器盲目堆砌技术的可笑代名
词,而在其基础上研制第四代战斗机MCA的可能性基本为零。假如LCA最终服役,其定位基本上就是一架具有较强自卫能力的前线轻型攻击机(LCA的载弹量还算不小,达到了4.5吨,也具备在野战机场的简易跑道上起降的能力)。不过话说回来,如果印度坚持把LCA发展
下去直到量产并投入使用,那么其军用航空业至少能够从中获得很多有益的经验教训,为下一步发展打下基础。如果LCA最终下马,那印度军用航空工业的崛起将遥遥无期。
后    记
需要说明的是,上述的几款鸭式布局轻型战斗机,其鸭翼对其机动性能的提高都比较有限:“水虎鱼”的鸭翼仅起耦合作用,
“鹰狮”也只是有限放宽了静性,而且还是为了短距起降,并不具备超常规机动能力。因此,这些机型的机动性与采用随控布局的“阵风”、“台风”以及国产新型多用途歼击机相比,还是有着不小的差距。同时,轻型多用途战斗机的“多用途”也是体现在“对空或对地/海”。也就是说,轻型多用途战斗机如果执行对空任务,便不能携带对地/海武器;如果执行攻击地面/水面目标的任务,就只能携带用于自卫的空战武器(通常是两枚格斗导荀子的思想
弹),而不是像F-15E和苏-30这样的重型多用途战斗机,可以同时携带大量空空和空地/对
舰武器。由于体积有限,轻型战斗机的载弹量往往不大(“狮”、“鹰狮”和LCA算是例外,但“狮”和LCA不具备超视距空战能力,“鹰狮”则是以牺牲作战半径为代价),如果不进行空中加油,难以执行打击敌方纵深目标的任务。
最后还想说两款不属于轻型战斗机的机型,一款是米格-29。无论从尺寸还是重量上说,米格-29都达到了中型战斗机的标准。但是由于该机设计思想最初定位于“前线防空和保护机场”,导致米格-29的早期型号航程相当短,因此一直被当作轻型战斗机使用。不过,这一问题在米格-29C以后的型号上得到了较好解决,使其成为了一款真正的中型战斗机。另一款是F-35。F-35的空重就达到了12吨,其最大起飞重量甚至达到了重型战斗机的标准(22.7吨),采用的F-135/136发动机推力也是异常强劲。由于考虑了三军通用,而垂直起降的F-35B由于要布置升力风扇和传动轴,F-35各型别的武器舱只能推向两侧布置,同时机体宽度受限,对于一架两侧进气又有隐身要求的战斗机来说,其本来有限(单发)却又十分宝贵的机腹空间不能得到充分利用。这些设计使得F-35在机内载弹量(两枚JDAM、两枚AIM-120)和速度(1.4马赫)等方面的性能仅与第三代轻型战斗机相当。有意思的是,或许是“受到F-35的鼓舞”,一些具有一定航空工业基础的发展中国家,如土耳其、伊朗等国也开始研制具有隐身性能的新一代轻型战斗机(当然不具备垂直起降能力,隐身性能也没有F-35那样受重视)。未来的轻型战斗机家族会是“忽如一夜春风来,千树万树梨花开”的景象吗?也许历史将给出答案。          (编辑/笔啸)

本文发布于:2024-09-22 05:22:32,感谢您对本站的认可!

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