黃弘毅


西方軍事專家認為,殲-10系列是中國第一種裝備部隊的、真正兼有空優及對地雙重作戰能力的典型第三代戰斗機。那么,殲-10有哪些科技創新?為何殲-20首飛要殲-10伴飛呢
八一飛行表演隊已全面換裝我國首個完全擁有自主知識產權的戰斗機殲-10。殲-10有著俊朗的氣動外形,具備跨越度非常大的從第二代機械傳動發展到第三代數字電傳的飛控系統等。殲-10的后繼改進型,即主要用于海上近程防空自衛和巡邏的艦載機殲-10B,更使人眼前一亮。
中國需要怎樣的戰機
新發表的中國國防白皮書中,空軍部分把以往加強“空中打擊”作戰力量,微調為“空中進攻”,并指出要“深化信息條件下空軍作戰和轉型問題研究”。
不言而喻,現在和未來我國的戰機應該是這樣的:配置合理形成系列,部件通用便于維修,多用途,具有敏捷性高、隱身性強、短距起飛垂直降落、超音速巡航、多目標攻擊、內埋式武器艙等特征;并且要符合不搞軍備競賽和適應積極防御軍事戰略的國情,即還要優化性價比。如殲-10造價大約2千余萬美元,F-22高達近2億美元。當然戰機的價值不能純粹以金錢來衡量,F-22那么貴,但它帶動了美國在電子技術、高分子材料科學等眾多方面的進步。
殲-10的價值不僅在于使中國空軍的作戰能力得到全面提升,更重要的是使我國有了相對成熟的自己設計及制造飛機的技術、經驗和人才。這促使我國在自然科學范疇“中買不來”的特殊的軍事科技領域實現若干突破,包括電子學、材料學、程序設計和空氣動力學、創新的飛機設計,如可靠的大功率的發動機、先進的機載電子設備、雷達系統和武器、一流的生產加工工藝等,以達到中國戰機是“本質上有效防御用的”目的。
殲-10創新的整體布局
整體布局是飛機的基礎,不可能在成形后再發生較大的改變。
考慮到中國空軍需要的是國土防空攻防兼備、起碼整機重量在12-15噸,可以攜帶國產或俄制空地導彈、激光制導炸彈或非制導炸彈和航空火箭彈,作戰半徑能夠超過1000公里的空中優勢戰斗機。因此在結構設計上,強調機動過載要達到9G(基本上是飛機的過載極限),必須為放寬靜穩度設計。更為嚴格的是,不僅要滿足現在的基本技術要求,而且還要有一定的發展潛力。如此,三軸四余度數字電傳/主動控制系統,特別是針對鴨翼布局進行優化便于鴨翼開合、前翼和主翼相距很近的近距耦合式鴨翼布局的殲-10,在氣動外形設計水平上相比以色列的“獅式戰斗機” 簡單的耦合式鴨翼布局,就要高出不止一個層次了。
殲-10是“獅式”仿制品的傳說不攻自破!
殲-10整體布局在減小阻力的同時還要提高升力,創新點也就凸顯了!正如殲-10總設計師宋文驄院士所說:“鴨式布局是我們和國外同步開始研究的。當年搞殲-9型戰機無水平尾翼方案的時候,我們就提出了利用脫體渦來增加飛機升力的鴨式布局。為了新型戰斗機的布局方案,我們做了很多試驗,風洞就吹了上萬次。我國新型戰機的外形設計和氣動布局完全是我們自己搞出來的,沒有借助國外的力量,這一點我很驕傲,很自豪。”
宋院士指出,綜合鴨翼、邊條和大三角翼的增升設計,都是為了提高超音速下的升力,符合四代機的設計重點——追求超音速升阻特性,同時兼顧亞跨音速升阻特性。這些不僅在殲-10、殲-10B上,并且在之后的殲-20上也得到了充分體現。不同的是,殲-20的進氣道DSI是可調的,更好地兼顧了低速和高速兩個速度區。這說明,我國從第三代到第四代戰機實現了三步跨越——超音速巡航、隱身及大迎角過失速機動能力。這也是第四代戰機的3個鮮明特點。
這就回答了為何殲-20首飛要殲-10伴飛的問題:這是在進行三、四代戰機高低搭配的配置實驗和機體隱身性能、機體改進潛力、可靠性,以及各種機載電子設備水平、配套機載武器品種性能、最大載彈量、格斗機動性、速度和加速能力等的性能比較研究。
殲-10B后來居上
殲-10副總設計師張繼高強調:“我們研發的步伐不會停止”。
新型的殲-10B首次采用了有源相控陣雷達(AESA)和蚌式(DSI)進氣道,有效地提高了發動機工作效率,減輕了機體重量;使用兩個推力更加強大的國產渦扇發動機WS-10或引進AL-41發動機,加大殲-10的機翼面積或使用雙三角翼技術;增大機身、起落架結構強度,增加著艦掛鉤,借鑒蘇-33或在殲-8上研究過的機翼折疊技術,等等。
殲-10B相對殲-10還有以下改進:機頭明顯下垂且內收,外形類似于美軍新型號的F-16戰斗機;采用了與機身一體的迷彩涂裝;座艙前方有一個圓形的突出物——光電火控系統,省去了加掛光電指示吊艙,擁有了雷達不開機就可以探測、攻擊目標(包括對地打擊)的功能;航炮外觀看不到抽煙散熱裝置,隱蔽性較好;尾翼則像F-16一樣有一個矩形的突起,里面整合了多種天線,整個電子戰系統升級了,自衛能力更強了。
特別要提到的是國產的“太行”渦扇發動機WS-10是大推力發動機。這是我國的核心技術,進一步說明我國解決了數字線傳三軸靜不安定控制、翼身融合、大推力渦扇發動機三個第三代戰機的主要技術難題。
殲-10是介于法國“陣風”和瑞典“鷹獅”之間的中型戰斗機,機動性和歐洲“三代半”戰斗機不相上下。由于“陣風”和“臺風”尚未完成AESA雷達的升級工作,因此中國的殲-10B后來居上,大有趕超歐洲的勢頭。
創新是一個民族發展的動力。隨著新技術革命的迅猛發展,美國經濟學家華爾特?羅斯托把“創新”的概念發展為“技術創新”,并將其提高到主導地位。美國國家科學基金會(NSF)將其定義為“技術創新是將新的或改進的產品、過程或服務引入市場”,明確地將模仿和不需要引入新技術的改進作為最終層次上的兩類創新而劃入技術創新范疇。把原來同樣的兩只鞋分為左右,就是NSF創新定義的最佳形象比喻。何況,殲-10系列使我國在先進氣動布局、航空電子綜合技術、數字式飛行控制系統、戰斗機計算機輔助設計和制造技術等方面均有重大突破。F-16、“獅”、“殲-10”、“臺風”、“陣風”運用了類似殲-10的布局,只能說明技術發展導致了殊途同歸。這也給之后的軍事科技創新提供了思維上的特別啟示。(本文獲貴州省首屆科普作品創作大賽優秀獎,原標題為《殲十系列與科技創新淺談》,作者系北京航空航天大學航空科學與工程學院學生)