歼十战斗机

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工程总投资:32.5亿元     工程期限:1982年——2004年


歼-10是中国空军历史上最富传奇色彩和神秘色彩的战斗机,2006年12月29日,中央电视台《新闻联播》播放了歼十飞机已批量装备部队的消息,这是歼十飞机首次公开亮相,立刻引起世人关注。

歼-10战斗机是我国自行研制的具有完全自主知识产权的第三代战斗机,作为新一代多用途战斗机,分单座、双座两种,性能先进,用途广泛,实现了我国军用飞机从第二代向第三代的历史性跨越,达到了具有世界先进水平的战术技术要求,突破了以先进气动布局、数字式电传飞控系统、高度综合化航空电子系统和计算机辅助设计为代表的一系列航空关键技术。


歼十研制成功的意义

歼-10是我国第一种自行设计制造并批量装备部队,是我国第一种自行设计的、真正兼有空优/对地双重作战能力的第三代战斗机。歼-10战机的横空出世,催生了大批航空科技的成果,其中三大跨越就是重点所在:

(一)实现了军机从第二代向第三代的历史性跨越。
(二)实现了军用航空发动机从第二代向第三代的跨越。
(三)实现空对空导弹从第三代向第四代的跨越。

歼-10战机的研制成功,不仅是军机升级换代而已,“三大跨越”的实现和机载系统的升级换代,使我国成为世界上第四个能同时自主研发先进战斗机、发动机和导弹的国家,缩短了与先进国家的差距。同时,突破和掌握了一批有重大影响的核心技术、关键技术和前沿技术,科技成果的转化率大幅提升,形成了以数字样机、快速研制、行业协同为特征的研发制造平台,建立了一批重点实验室和试验设施,形成了面向新一代武器装备的基础技术体系。由于它涉及了许多现代的尖端科技,实际上是中国军工业水平的重大飞跃。

研制背景

上世纪70年代末,文革结束后,我国航空技术和美俄英法等强国有着巨大的差距,在现代飞机的主要指标电传操纵、精确打击、先进电子系统(包括雷达、电子战)等方面急待迎头赶上。80年代,国外先进的第三代战机美国的F15,F16和苏联米格29开始装备并应用实战。在目睹了两次伊拉克战争、科索沃战争、阿富汗战争,领略了“主宰天空”对现代战争意味着什么之后,使得中国航空界感到了巨大的压力和责任。

我国航空工业是在苏联模式下建立起来的,长时间以来的发展模式就是引进-仿制-改进这样的简单模式。在这样的模式下,中国航空长期以来依靠苏联方面的技术援助与支持,在独立创新方面严重经验不足。随着中苏关系的交恶,中国航空已经不能再指望从苏联方面获得最新型战斗机的相关技术,而必须走上一条自主研发的道路。

当时的中国空军,主要装备的仍然是以歼6、歼7为代表的第二代战斗机。尽管中国自行改进的歼7战斗机性能与传统的米格-21相比已经有了很大提高,但作为第二代战斗机,其综合作战效能还是远不如第三代战斗机,尤其是在超视距作战性能方面。鉴于形式的需要,国家提出研发新一代战斗机来满足国防需要。但这样一架自主研发的战机,其所需的人力物力远远超出当时的国力所限。但当时国家领导人听后,极具远见地批示了这么一句话:“勒紧裤腰带也要搞!”。

1980年代初,航空工业重新制定了“更新一代、研制一代、预研一代”的发展方针,即用较先进的歼-7、歼-8 替代部分老式战机;研制歼-7、歼-8的后继改进型;以米格-29、苏-27为主要作战目标,预研能够满足2000年前后作战需要的先进战斗机。

李鹏同志在听取航空工业部部长林宗棠作汇报。这上面的模型其中一个是歼-8Ⅱ的某种型号,另外一个是歼-10的早期方案。能让李鹏同志认真研究的,自然不是普通模型。

艰难起步

1982年,时任中央军委主席的邓小平听了邹家华(时任国防科工委副主任)汇报后,提出:“拿出5个亿,我们要搞歼击机,搞一个新的、性能更好的歼击机”。(1982年中国军费不到170亿,要维持420万人的庞大军队。2007年中国军费为3509亿元,只需要维持230万军队)

为了贯彻邓小平同志的指示,1982年1月,空军向军委请示研制新型歼击机的问题,经军委批准拨出专款进行新歼击机的研制。空军为此制定了相应的战技术要求。2月,国防工办在北京召开了新机研制座谈会,参加会议的有总参装备部、空军、海军航空兵部,三、四、五机部的领导和国家计委以及很多专家。会上提出新型歼击机可供考虑的方案。新型歼击机的主要空战性能要比歼8Ⅱ好,接近F-16,优于米格—23,作为我军90年代低空作战的主要机种。在当时国内一些专家看来追赶F16“望尘莫及”。当时中国最先进的歼-8战机,也只是二代机,而先进的第三代战机美国的F15、F16和苏联米格-29,已经开始装备并应用实战。

当时,成都飞机设计研究所(611所)突然接到参加新机方案讨论会的通知。宋文骢作为611所的代表,在空军和航空部领导以及专家、教授面前进行了15分钟的发言。他从空战如何进行这一思路谈起,讲需求、讲思路、讲使命、讲方案、讲措施。他的一番言论给军方领导和技术负责同志留下了深刻印象。此次会议后,上级明确要611所搞一套新型战斗机方案,并提出了具体要求。

宋文骢回到研究所后,立即开始按照空军的要求展开部署,同时充分利用所里多年来得预研成果,集中力量准备方案。半年后,新机讨论会在北京再次召开。会上,宋文骢握着飞机模型,信心十足地讲解。从战技术要求到飞机的使命、任务、要求、战术性能、武器、火控、机体结构、系统等,既有实验结果,又有图样实例,4个小时的报告赢得了与会者长时间的掌声。

1984年1月,空军调整了相应的战技术指标要求。4月,航空工业部科技委召开飞机专业委员会,讨论了新型歼击机的3种布局方案,这3种方案是:正常布局方案、鸭式布局方案和变后掠翼方案。

1984年5月,经过与兄弟单位的方案对比后,国防科工委,国家计委决定新歼击机研制总体单位定点在一航集团成都飞机设计研究所和成都飞机制造厂。同年6月,国防科工委确定对飞机的总要求,以及新歼击机研制的若干原则问题,重点是4大关键技术:鸭式布局设计、飞行控制、航空电子系统综合设计、计算机辅助设计和制造。

  1986年1月,国务院、中央军委联合下发文件,批准歼-10立项研制,列为国家重大专项,内部代号为“十号工程”。同年7月,国防科工委任命王昂为新歼击机行政总指挥,时年56岁的宋文骢也被国防科工委任命为歼-10飞机总设计师,他此前曾担纲设计歼-7C战机。

1987年6月,成都飞机设计研究所在先后设计的6个飞机方案基础上,经过总体协调,系统技术状态和系统定义的确定,初步稳定了总体方案,完成了初步设计阶段的主要技术工作。

歼10所承载的已远不止一种作战飞机那么简单。上级提出了三个事关全局的大目标:“研制一架满足战技要求的飞机;造就一支高素质、高技术、跨世纪的航空科技队伍;建立一个具有研制先进歼击机能力的航空科研基地”。这三个目标如能实现,不仅能为部队提供第一种国产三代战斗机,且能够建立起具有持续发展能力的中国歼击机科研生产力量。

歼-10 03架原型机
严格的试飞过程

在歼-10的设计中,中国首次采用现代飞机设计理念,把人和系统放到一起进行研究,以达到人机一体。1993年,雷强、徐勇凌等5人脱颖而出,被确定为“首席试飞员小组”成员,这也是与国际接轨。这一年,品质模拟试验台建成,上面的模拟器操作逻辑、灯光照明和座舱内所有设备都跟真飞机完全一样,试飞员还可以演练不同气象条件、不同特情的飞行状态。

1997年11月,歼十01架样机终于停在成都军区温江机场的停机坪上。一架黄色涂装、具有鸭式结构布局的新型战机悄然站立,雷强被确定为首飞飞行员。

1998年3月23日,歼十01样机首飞,雷强身穿特制的橘红色飞行服,走向战机,跨进了机舱;点火、滑出、加速、拉杆,飞机跃出地平线,刺向蓝天。战机绕着机场飞了三圈后,雷强发现油料还有剩余,就请示再飞一圈。20分钟后,新型战机在空中划过一道弧线,平稳降落在跑道上,整个机场一片沸腾。“这才叫真正的战斗机!”走下飞机的雷强无比兴奋。

江泽民主席等中央领导向我军著名试飞员雷强同志表示祝贺,可以说没有江泽民主席的亲自支持,就没有歼10工程今天的开花结果。

首飞仅仅是成功的第一步。试飞员们接下来的工作,是对战机进行反复检验,使设计缺陷逐一得到暴露、修改,为战机定型做准备,也为以后飞行员的操作提供依据。

1999年,何斌斌等第二批四名试飞员进入型号调整试飞,这是更大强度的试飞——只有飞出极限值,新型战机的性能才能得到拓展,战斗力才能得到提升;因为是极限情况,在第三代飞机的研制过程中,国外无一例外都摔过飞机。何斌斌在一次返航时遇到黄沙袭击,地面风速达到14米/秒,“飞机像喝醉酒的汉子”,摇摇晃晃,方向也跟着往一边倾斜。这时,他把速度加到280公里,用集团法、航向法判断飞机姿态,接地瞬间,“在场的人腿都软了”。何斌斌写了《大侧风飞行方法》,“歼-10的抗侧风性能成倍数增加”。

“低空大表速”试飞,考验飞机结构强度的可靠性和颤振特性。低空大气稠密,飞机速度越快,速压越大,一旦越过临界点就会导致飞机解体。“低空大表速”就是要飞出在飞机不解体的前提下,飞机速度所能达到的最大逼近值。据统计,国外试飞这个课目解体摔掉的飞机不下50架。俄罗斯第一架苏-27试飞,就发生机毁人亡惨剧。每次李中华驾机升空,科研人员都会默默地帮他整理飞行装具,满脸悲壮地目送他登上飞机。

2003年12月1日,李中华向“低空大表速”极限值发出挑战。他从万米高空以向下25度角度,全加力、超音速状态向下俯冲。随着飞机加速,他感到血往上涌,身体承受的压力越来越大。当速度达到120米/秒时,“就像坠入无底的深渊,被丢在了无边的黑暗寂静世界。”地面监控室里,当监视器显示飞机速压已超过了9000公斤时,时任中国飞行试验研究院院长的沙长安形容他当时头发一根根都竖了起来。油料往发动机里倾泼,大气与机身急剧磨擦产生的刺耳噪音盖过了发动机的轰鸣。李中华咬紧牙关,到距地面不到千米时,他扫视了一下显示屏:速度完全达到并超过了飞机的设计值。他拉起杆,飞机机头瞬间扬起,重新驶入天空。

2003年我国新型空空导弹研制成功,试飞员徐勇凌负责驾驶新型战机进行靶试。2003年12月21日和23日,徐勇凌两次升空,导弹发射成功。25日,剩下最后一枚导弹,目标是我国自行研制的超音速靶机。发射按钮一按,导弹喷吐着长长的火舌,直接钻进靶机尾喷管里,凌空爆炸。此外,歼-10还实现了空中启动和空中对接加油等试验,至此,国产第三代战机的定型试飞画上句号。

歼-10试飞一个架次的综合花费是27万元。歼-10飞机定型前一共试飞了3000多个起落,其中单是李中华试飞“大迎角特性测试”课目,就进行了17个架次。

歼-10的飞行测试于2003年12月全面完成,并获得了生产许可证。首批50架歼-10 随后开始生产。作为单座歼-10基本型的补充,双座的改型也于2003年12月进行了首飞。双座型加长了机身,以容纳后座舱和增大机内油箱的载油能力。改型机的外观特征表明该机并不仅仅是教练机,而是意在发展成歼-10的电子战等其他型号战机。

性能特征

歼-10的研制过程中,攻克了包括国内首次研制多功能火控雷达、自适应电子对抗、机载分子筛选氧、高机动防护救生、四余度不间断供电、数字式燃油测量、高效环境控制等一系列难题。同时,为了提高整个项目的研制效率,歼-10飞机在研制过程中大量仿真实验,通过虚拟现实技术对各项系统进行检测,减少了空中试飞的次数和危险性,降低了研制成本,提高了研制效率。



气动布局

歼-10采用了三角中单翼加三角前翼的近耦合鸭式布局,前翼和主翼面积均较大,并且主翼根部采用了小翼身融和体设计。歼-10进气道置于机腹部,其唇口很薄,阻力小,有进气锥,为超音速进气道,非常适合发动机在超音速状态下工作。

近耦合鸭式布局不仅符合航空技术的发展趋势,同时包含着成都飞机设计研究所多年来的研究成果的技术积累。当初宋文骢总设计师之所以积极推荐新式气动布局方案,是因为鸭式布局是我国与国外几乎同步研究的,处于一个起跑线上。当年搞歼九无尾翼方案的时候,为了解决歼九的高空配平问题,歼九设计团队就提出了鸭式无尾布局。60年代,美国开始研究利用脱体涡来增加飞机升力。我们在歼九的研制工作中,也增加了相应的研究。作为预案之一,机腹进气也在歼九上进行了广泛的试验。为了研究三代机的布局方案,新的设计团队又做了很多试验,不断完善曾经用于歼九的鸭式布局设计。在确定总体方案前,空气动力研究基地完成歼10飞机气动试验100多项,累计吹风超过1.5万次,解决了事关飞机总体布局、起降性能、操纵性、机动性、安全性等诸多技术难题,为飞机研制提供了大量科学准确的气动试验数据。歼-10的外形设计和气动布局完全是我们中国人自己搞出来的,没有借助国外的力量,这一点值得国人骄傲。

当年歼九项目经五次修改战技指标,又三上三下后,最终以下马告终。但无形中,歼九相当于为歼-10的研制作了一次技术预研,并最终为歼-10的成功奠定了一定的技术基础。歼九与歼-10鸭翼最大的不同在于歼九的鸭翼为固定式的,主要目的是为了配平,正常布局的尾翼操纵面,采用的是反向力矩,在爬升的时候要抵消一部分升力,采用鸭翼布局能够增大升阻比,提高升限:而歼-10鸭翼为全动操纵面,主要提供俯仰操作,静稳定裕度比常规布局小,因此有利于增强机动性。但是,由于静稳定性下降,会导致飞机的飞行品质下降,因此必须采用电传操纵。

对于歼-10与以色列的幼狮(Lavi)战机有着密切联系的传闻。在80年代中期,国际大环境的变化使我国与西方国家的关系得到极大地改善,双方在军事技术上的交流也就增多起来。由于西方国家在军事技术上拥有很大的优势,在交流的过程中学习其先进的技术对促进我国的国防有重要的意义。我们新型歼击机的设计方案由于与歼九有着很深的血缘关系,因此,实际上要早于以色列的"狮"式设计。所谓我国歼-10歼击机源自以色列的说法是不公正和不客现的,歼-10与"狮"式在设计上的相近之处只是两个国家在航空工业发展到一定程度时的规律巧合而已。以色列的"狮"式后来因美国的限制而天折,而我国的歼-10通过自主创新再融会世界先进技术最终修成正果,这从本质上反映了歼-10与"狮"式所走的路是不同的,而且两机在整体布局和技术要求上也有着不小的区别。


结构工艺
在机体结构和制造工艺方面,歼-10已经达到世界第三代战斗机的先进水平。歼10翼身融合体和大三角翼布局使得内部油箱的容积增大,有助于改善中国战斗机航程短的问题。由于我国复合材料技术的发展,可以相信歼-10复合材料的用量应能达到国际第三代战斗机的水平。北京航空制造工程研究所承担了歼-10的复合材料构件制造、钛合金热成形、框肋类零件数控加工、机翼壁板抛丸成形以及计算机辅助制造(CAM)软件开发、蜂窝芯建模等任务,同时提供复合材料树脂和蜂窝芯。上述工作,对我国发展复合材料蜂窝夹芯构件设计与制造技术起到了推动作用。1998年首飞后,该所荣获“首飞集体功”。目前歼-10的复合材料垂尾及内外侧升降副翼仍在该所小批量生产。

歼-10垂尾根部布置了减速伞舱,伞具由长期研制生产减速伞、降落伞、炸弹伞的宏伟机械厂负责研制,是类似苏-27的十字形结构。歼-10的前起落架为双轮,可能考虑了着舰或粗暴着陆的需求,向后收起。该前起落架在研制时是三“新”产品,成飞公司仅为此就组织了4个突击队、80多人攻关,改造机床、实验、试制产品并行开展。其中以全国十大杰出青年岗位能手张林为首的攻关组,将公司普通车床改造成多用车床,成功实现了前起落架的挤压、滚压螺纹加工,达到了各项技术指标。其轮胎由中橡集团曙光橡胶工业研究设计院负责研制,该院具有生产波音等大型客机的橡胶轮胎的丰富经验。新的主起落架在机身下方,向前收起。歼-10的起落架采用了我国自行研制的碳刹车机轮、碳刹车盘及碳盘防氧化涂层,上述设备通过了中国航空机载设备总公司组织的技术评审,于91年装机试飞,97年随整机成功首飞。

歼10航电模拟器测试

航电系统

歼-10有一套先进而复杂的综合航空电子系统,利用两条双余度的1553B总线,采用国际流行的分布嵌入式计算,开放式集中的总线结构,将飞控、导航、通信、目标识别、火控、武器管理及座舱显示等各个子系统连接在一起,形成一个综合航空电子系统。系统水平完全可以媲美各国三代战机最先进的系统.

 座舱显示采用一平三下的模式,一台宽视角的平显,瞬时视场不小于28度,可以显示导航,雷达,红外搜索/跟踪系统和机载光电吊舱的信息。三台6*5英寸的下视彩色多功能LCD显示器,可以分别显示电子地图、雷达图像和飞行状态等信息(显示信息可以互换),具有高背光防眩、夜光操作功能,支持飞行员戴微光夜视仪操作,显示器的亮度,对比度有智能化自动控制,也可以手动调节设置.每个下显都由周围的按钮控制,飞行员可以选择自己喜欢的方式设置飞机的操作.

歼-10装备有高精度分布式大气数据计算机以适应其电传控制装置的需要。通讯系统方面,在机背和进气道下方装备有的数据链系统刀型天线,其无线电台性能相当先进,结合中国大力发展的战术战场联合信息系统,可便捷的获得预警信息的支援,实现作战能力倍增。

歼-10的雷达告警接收机具有存储100个型号的对比库,拥有全波段全波形多通道处理能力,并且可以利用INS系统的高精度信号,利用相参技术获得信号源相对精确的位置,能够根据数据库信息比队大致判断出信号源的类别甚至型号,从而获得威胁级别的坚定,这一系统是战斗机最要紧的电子设备之一,中国长期缺乏良好的机头雷达的时候,对这一系统的发展花费过极大的精力。

导弹逼近告警(MAW)系统也是一个重点,歼-10的机身上有很多光学窗口,应用了分布式多波段全向导弹告警系统,具有红外/紫外波段的高精度导弹发射逼近告警设备,它能够从光学波段看到导弹的发射,能够极其精确的对导弹定位,还可以非常精确有效的控制CFD(红外/铂条干扰弹投放装置)投放干扰弹,合适的时机投放诱饵是自卫电子干扰系统中最有效也是最关键的.还可以及时的控制开外干扰机和滋味电子干扰机的开启,同样的系统目前只有阵风和台风装备。歼一10的航电系统还可以比较方便地进行软件升级,而不像早期的第三代战斗机那样,增加武器和航电系统的功能都需要进行专门的改进。这就是现代信息技术的作用。

歼10航电模拟器

突破电传操纵难关

歼-10采用了全权限三周四余度数字式电传飞行控制系统,使飞机操纵品质和性能得到改善,给飞机控制带来更大的自由度,它可以利用飞机的每一个操纵面进行气动最优化操作,飞机的舵面不再单独发挥作用,而是相互配合完成每个动作,这是三代半战斗机才有的典型特征。

电传操纵系统作为三代机最大的特点和技术瓶颈,一直制约着我国新型战机的研发工作。在歼10的研制过程中,军方对飞机的设计要求一直都在提高,为此611所在软件设计方面付出了巨大的努力。针对飞机放宽静稳定度后的飞行、操纵特点,我国技术人员开展了大量的前期试验与论证。沈阳飞机设计研究所歼8IIACT的试飞为我国在高机动性战机的操纵、控制领域和主动升力控制技术方面提供了宝贵的数据参考。K-8IFSAT203(多轴变稳机)上进行的验证试飞,为歼10装备的电传操纵系统安全使用进行了充分的先前验证,使歼-10试飞的风险大大降低。

早期的BW-1和J-8IIACT验证机实际上并不是静不安定设计,成飞为了避免飞机在试飞中坠毁导致项目风险,制造了一个三轴自由铁鸟试验台,将风洞资料和各种设想中的气动干扰误差跌价在这个地面实验台上,全面验证检查飞控系统各项性能指标、控制功能。1996年3月,“铁鸟”台试验成功,为后来确保日后歼10战机首飞成功发挥了重要作用,使得极具风险、技术难度巨大、最令人担心的数字电传飞控系统成为最让试飞员放心的系统。

综观世界许多国家在电传操纵系统的研制中,付出了惨重的代价,美国F-16、瑞典JAS-39等先进第三代战斗机及美国F-22第四代战斗机的研制过程中都发生过由于电传操纵系统故障带来的坠机事件。唯有中国的歼-10,在整个项目研制过程中,从未发生过任何一起由电传操纵系统故障造成的坠毁事件,可见在飞控技术领域,我国已经达到了世界先进水平。

火控雷达

歼10战机早期使用的是南京14所研制的1473型脉冲多普勒雷达。该雷达从九十年代初开始研制,1996年研制成功,2000年进一步改进,性能提升,吸收了多家雷达的长处,射距、多目标搜攻、抗干扰等方面整体优异。该雷达最大搜索距离为160公里,上视射距为100公里,下视射距为80公里,后视射距为40公里。可同时追踪10个以上空中目标,并引导导弹同时攻击其中4个最具威胁的空中目标。

成飞50周年庆典时展出的歼-10战斗机(双座02架静力试验机),腹部挂有电子吊舱。

电子吊舱

歼-10的机腹进气道两侧可以吊挂国产的电子吊舱,这是多功能战斗机的重要装备之一。腹进气道挂架的另一侧,是歼-10的机炮舱,这个挂点能承受250公斤左右的载荷,可以挂载精确制导炸弹。美国F-16常在这个位置挂载蓝丁(LARTIRN)电子吊舱,以执行在夜间及恶劣天候下的精确对地攻击任务。电子吊舱是国防科工委"八五"重点课题,607所从98年初开始研制的国产电子吊舱,和美国的蓝丁吊舱基本相似,但是多了一个小型对地探测雷达,能为飞机提供爬升/俯冲指令,控制飞机超低空飞行,实现地形跟随功能,完成全天候超低空突防。具体设备包括地形跟踪雷达,宽视角前视红外,控制电脑,环境控制装置,电源无部分。地形跟踪飞行高度60至400米,飞行速度500-900KM/H,低空飞行时间50分钟,雷达探测距离15千米,红外探测距离10千米,维修间隔70小时.体积0.295立方米,重200公斤。

最近的一次珠海航展,电子吊舱的种类大大丰富,改进的吊舱不仅能提供地形跟随能力,还集成了合成孔径雷达,能够在恶劣气候下获得精确的地面城像,前视红外更换为中国第二代热象仪,是采用16元扫积型四普林特碲镉汞探测元的高清晰度红外热成像仪,光学孔径中设计合成了激光测距和激光照射功能。另外中国的613研究所很早就提供了一种轻型前视红外攻击吊舱,名字叫蓝光,没有蓝天那么复杂,但有8-12微米的红外成像仪,电视,激光测距和照射等功能.主要提供轻型攻击机使用,歼-10也可以在同样位置挂载这个吊舱,用来使用激光制导炸弹或者激光制导导弹,C-701系列发展的电视制导导弹也可以通过这个吊舱控制和使用。

穿盖弹射试验

火箭弹射座椅

歼-10装备的是湖北襄樊中国一航集团航宇救生装备有限公司研制的HTY-5型火箭弹射座椅,具备穿盖弹射、惯性肩带锁等技术,是我国安全救生包线最宽、采用新技术最多、性能最先进的火箭弹射座椅,已经达到国外发达国家现役飞机的第三代弹射救生装备的性能水平。在研制过程中,进行了20多次技术攻关,“零高度零速度”及地面有速度弹射试验72发次、空中飞行弹射试验6发次,试样研制前后历经7年半时间。2003年12月,歼-10飞机火箭弹射座椅(即HTY-5型座椅)正式通过设计定型审查。

武器系统

歼-10由于采用先进的气动外型和大量的复合材料,加之高性能的发动机,一下子把我国战机的外载荷水平提高了一倍,使最大载弹量达到7吨,武器外挂点可达到11个,机腹5个,两翼下各3个,如果装备最新研制的复合武器挂架,甚至可以达到13个外挂点,极大提高了导弹挂载能力。当携带2-3吨武器时,仍然保持了较大的作战半径,这为我国空军提供了巨大的作战能力。

双管23mm机炮,布置在起落架旁。空空武器包括霹雳-8近距空空导弹和国产霹雳-10中距半主动雷达制导导弹及国产主动雷达制导导弹,配合展览上频频露面的离轴发射角达120度的瞄准头盔。目前已确定SD10中距主动雷达制导空空导弹作战高度0~25千米,最大发射距离70千米,最大速度4马赫,最大使用过载38g。弹长3850mm,直径203mm,翼展674mm,弹重180kg,该弹具有“发射后不管”的特征,负责该弹研制工作的为导弹研究院已故总设计师董秉印同志。此外我国机载光电探测吊舱已经成熟,因此歼-10可使用包括激光导引炸弹在内的多种精确制导空地武器及C801反舰导弹。

俄罗斯留里卡土星科研生产联合体研制的AL-31FN发动机
动力系统

发动机一直是制约中国航空工业发展的关键问题。按照最初的方案,歼10飞机安装的是涡扇10“太行”发动机。但由于涡扇10几乎是和歼10飞机同步发展的,技术风险较大。到20世纪80年代末,中苏关系缓和,而后苏联解体,使我们从俄罗斯引进AL-31大推力涡扇发动机成为可能,为歼10飞机的发展提供了国际合作的又一个重要的契机。1990年我方组团赴俄对AL-31发动机进行了考察,具体考察内容包括发动机与歼10飞机的匹配性等,并同俄方探讨了更改发动机机匣位置的可行性。1992年,我国与俄罗斯最终签订了引进AL-31发动机的合同。

AL-31F是俄罗斯留里卡土星科研生产联合体研制的带加力燃烧室的双转子加力式涡扇发动机。1985年该发动机研制达标后,用于苏-27、苏-30和苏-35战斗机,每台价格300万美元。AL-31F本来是双发布局的苏-27系列战斗机的专用发动机,为使它能在单发飞机上使用,留里卡设计局礼炮(Salut)公司推出了AL-31F的改型发动机AL-31FN。AL-31FN最大推力12500公斤,尾喷口可以上下左右调节具备矢量推进能力,最大外部直径1140毫米,最大长度5002毫米,净重1538公斤。为了满足原型机和预生产型的J-10战斗机的需要,2001年,俄罗斯向中国出口了54台AL-31FN发动机。但是,俄罗斯拒绝中国以生产许可证的方式在国内继续制造这种发动机的要求。针对这种情况,中国加大了自研发动机的力度,即WS-10太行发动机。

历经20年时间才研制成功的国产WS-10太行发动机亮相珠海航展,现已装备使用。

WS-10工程于87年10月立项,当时是考虑为歼10配套的发动机,1992年10月验证机在086号飞行台上开始试验,97年开始型号研制(飞行前试验阶段),2000年10月624所高空台具有了大推力发动机的试验能力,随后开始型号的高空台试验,型号装机首飞是在2001年7月,2002年6月装一台WS10的苏27取得阶段性成果,2003年12月装两台WS10A的歼11A首飞,03-04年间WS10A开始试装歼10战斗机,WS10A的涡轮前温度已从原有WS10的1747K提高到1800K,推重比也由原来的7.5提高到7.8左右,推力也由132KN提高到138KN,达到了90年代的世界先进水平。历经20年研制出来的太行发动机,在中国当时的经济环境和技术环境下是非常不容易的,但是仍然存在可靠性问题,需要不断改进。

据空军试飞团的几位试飞员证实,歼10的前5架原型机开始准备安装的就是WS-10太行发动机,只是由于发动机研制进度大大推延才装上AL-31FN试飞,试飞后期看WS-10的可靠性问题(太行总师张恩和最近的讲话可以证明:J-10定型投产前并没有上过J-10试飞,只在SU-27和其他试验平台上升过空),才决定生产型先用AL-31FN,所以后两架原型机对机身后部做了修型,减小了横截面积,改善了线型,好处是降低了阻力,尤其是超音速阻力,使得J-10在推力达不到原设计时能够在超音速性能上降低不多,不过由于AL-31FN推力较WS-10低了约700公斤,在三代机强调的亚跨音速机动性,特别是稳定盘旋性能大打了折扣。由于更换发动机需重新设计制造后机身样段,重新协调导致全机详细设计比原要求推迟12个月,首飞推迟15个月。

2005年12月,国产涡扇—10大推力发动机(WS-10太行发动机)通过了设计定型审查。2007年,配装该发动机的重点型号飞机(J11B)顺利完成定型审查。2008年珠海航展上,太行发动机正式亮相。我国的航空发动机行业目前已经走出了低谷,飞行员对太行发动机的感受很好,信心很足。有了太行发动机等平台,我国的军机和民机研制将进入快速发展阶段。WS-10太行发动机能在歼-11B上安装使用,说明其战术技术性能已达到设计要求。相信“太行”经过若干年在歼-11B上的批量试用、调试和改进,最终也将配装在歼-10飞机上,届时,歼-10飞机的作战性能将有一个新的飞跃,毕竟WS-10的推力要比AL-31FN大700公斤左右。至于现有的5架未经修型的歼10原型机,仍然可用于试飞WS-10,据说2003年,型号为WS-10B,附件下置的太行发动机,已经在歼10上进行了试验。

2008年11月珠海航展上进行飞行表演的两架歼10战斗机安装的是AL-31FN发动机,从飞行表演来看,歼10的起降性能优于常规布局的第三代战斗机,低速能力表现得也非常出众,最小机动表速约为165公里/小时,而苏-27是200公里/小时。升力特性十分优秀,这也是鸭式布局战斗机的特点。前来参观航展的俄国媒体在观看了歼10的飞行表演之后,认为歼10的飞行员没有做任何表演性的花招,比如过失速,尾冲或者落叶飘,但是他转圈很紧,初始回旋速度很高;飞行员很少开加力,鸭翼摆动也很小,很明显这是在保留实力,这架飞机很有潜力用更高的速度去做那些机动动作,在机动性上它能轻松击败F16C/D和Mig29SMT。



综合评价

歼10作为中国独立研发成功的第一型高性能现代化战斗机,在曝光之初就受到极大关注,其支持者和反对者各执一词,相持不下;前者往往倾向于夸大该机的作战能力,而后者则以造价过高,技术过时等理由对其大加抨击。那么歼十在世界战斗机之林中的真实位置在哪里呢?

首先让我们对目前世界战斗机的整体情况进行一下概括:战斗机按照体积/重量可分为两大类,即重型战斗机和轻型战斗机,前者以F-14, F-15, F-22, 和Su-27/30系列为代表,后者以 F-16, F/A-18A/B/C/D, EF2000, J-10和阵风为代表。重型战斗机往往采用当时最先进的技术,不惜血本地来确保尽可能强大的作战能力。事实上,直至今日也仅有F-15, F-22, 和Su-27/30系列在结构中大量使用昂贵的钛合金构件。重型战斗机因价格昂贵而装备数量有限,轻型战斗机一般用来补充重型战斗机数量的不足,执行相对而言较为容易的任务。

与其它轻型战斗机相比,歼10的性能是颇为优秀的,其亚音速加速性能当与F-16C/D, F/A-18A/B/C/D相近,略逊于EF2000和阵风,亚音速机动性和敏捷性与EF2000和阵风相当,优于F-16C/D, F/A-18A/B/C/D;超音速加速性能,冲刺速度,机动性和敏捷性与EF2000相近,优于其它型号。

歼10的机载电子系统和武器装备仍然与西方先进水平有一定差距,毕竟当新型西方战斗机已开始装备有源相控阵雷达时歼-10依然在使用常规的脉冲多普勒雷达。然而电子设备的更新速度是极快的,在一架战斗机的服役期内将经历数次电子设备升级,中国高速发展的电子工业将使歼-10在机载电子系统方面迅速赶上西方先进水平,在历次珠海航展上大量曝光的中国航电设备已经证明了这一点。因此批评第一批生产型J-10的机载电子系统技术过时实在没有什么意义。至于武器装备,不仅和机载电子系统一样能不断升级,而且只要有效就没有必要过分追求技术上的先进性。事实是美国空军大部分机载武器都是海湾时期和1980年代开发的。

概括起来,歼10在总体设计上与欧洲最新型战斗机不相上下,在气动性能上甚至优于西方现役的三代战斗机,但机载设备仍有差距。歼-10研制成功的意义在于,给了中国航空工业一个追赶西方先进水平的基础,使中西方差距从“望尘莫及”发展到今天中国也能够建立起自己的先进战机研发系统,这个价值是难以估量的。至于歼10的性能,如同美国的F16一样,通过陆续装备和不断改进,仍然有极大的提升空间。此外歼10只是轻型战斗机,国产下一代重型战斗机的研发工作正在紧锣密鼓的进行之中,相信未来几年一定会给国人带来更大的惊喜。

歼-10性能参数
机长:14.57米
机高:5.3米
翼展:8.78米
翼面积:40平方米
推力:122千牛顿
最大速度:2.0马赫(2400公里/小时)
最大过载: 7g(持续)/10G(瞬时)
最大升限:18000米
作战半径:1600公里
最大航程:3000公里
全机空重:8840公斤
最大起飞重量:19277公斤
最大载弹量:7000公斤
外挂点11个(机身下5个,每侧翼下3个,可安装复合挂架)
外挂副油箱最大;4100升(1500×2、1100×1)
发动机:俄制AL-31FN涡扇喷气发动机(最大加力推力为122.6千牛顿,自身推重比7.9,)

这是歼10早期型的座舱,航电显示采用一平三下的模式,经过10年发展,内部航电应该已经做了升级。

歼10的玻璃化座舱,性能仍在不断提升。

SD-10是我国自行研制的第一种主动雷达制导中距空对空导弹,射程70公里,它的出现代表着我国空对空导弹的研制水平达到了一个新高度。

种类齐全的复合武器挂架,可以大幅提升武器挂载能力和配置灵活性。

珠海航展上展出的种类繁多的国产精确制导炸弹

歼10机头加油装置,可大幅提高航程及作战半径。

国产飞行员头盔瞄准具

歼10战斗机列装已经超过百架
早期的飞机使用活塞式发动机,但由于活塞式发动机功率和螺旋桨效率满足不了继续增速、突破音障和提高升限的需要,人们开始加紧研制喷气式发动机。其实,早在1791年已出现燃气轮机设计方案,20世纪产生了喷气推进理论,但是很长时间内叶轮的效率太低,不可能造出实用的涡轮喷气发动机。英国人弗兰克?惠特尔于1930年1月取得了涡轮发动机专利。而德国帕布尔斯特?冯?奥海因却后来居上,在1937年3月研制成功推力为5千牛的HeS—3B轴流式喷气发动机。1939年8月27日,装此发动机的He—178飞机试飞成功,最大速度为700公里/小时,成为世界上第一架成功飞行的喷气飞机。惠特尔的离心式涡喷气发动机于1937年4月12日试制成功。1941年5月15日装有W—1发动机的E28/39喷气机试飞成功。

喷气发动机可以分为火箭发动机和空气喷气发动机两大类。前者主要用于火箭、人造卫星和宇宙飞船,后者用于飞机。空气喷气发动机是利用空气中的氧和燃料进行燃烧所得的燃气作为工作介质的动力装置。这种发动机在工作时,空气进入燃烧室之前先行压缩,然后进入燃烧室与雾化了的燃料混合燃烧,成为具有很大能量的高温燃气,以高速从喷口向外喷出,使发动机产生推力。

空气喷气发动机又按空气压缩方法的不同分为无压缩器式和有压缩器式两种。无压缩器式包括冲压喷气发动机和脉冲喷气发动机。有压缩器的包括涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机,它们广泛用于各种飞机和直升机。

涡轮喷气发动机 主要由压气机、燃料混合燃烧室、涡轮及喷管等组成。在这种发动机中,涡轮带动压气机旋转,使进入发动机的空气增压后与燃料混合燃烧,燃气经尾喷管高速排出获得反作用推力。目前使用的有离心式(靠离心力压气)和轴流式(气流方向基本上与前后轴线相平行)涡轮喷气发动机。为了在短时间内增加发动机的最大推力,有的发动机在涡轮后面装有加力燃烧管,进行喷油复燃,通常可增加最大推力30%~70%。涡轮喷气发动机广泛用作军用飞机的动力装置。

涡轮风扇发动机又称内外涵发动机,它在普通的涡轮喷气发动机的基础上加装了由涡轮带动的风扇和一个外涵道。这种发动工作的特点是:空气分两路进入发动机,一路通过内涵道(核心发动机),另一路进入外涵道,两路气流通过各自的喷管或在混合室内掺混后通过共同喷管排出,产生推力。与涡轮喷气发动机相比,涡轮风扇发动机具有更大的空气流量和较低的喷管喷射速度,因而推进效率及经济性等都显著提高。外涵道与内涵道空气质量流量的比值叫涵道比。通常小涵道比涡扇发动机主要用于战斗机、战斗轰炸机和攻击机;大涵道比涡扇发动机用于客机和运输机。

涡扇发动机原理

 涡扇发动机是喷气发动机的一个分支,从血缘关系上来说涡扇发动机应该算得上是涡喷发动机的小弟弟.从结构上看,涡扇发动机只不过是在涡喷发动机之前(之后)加装了风扇而已.然而正是这区区的几页风扇把涡喷发动机与涡扇发动机严格的区分开来.涡扇发动机这个"小弟弟"仗着自已身上的几页风扇也青出于蓝.

这种发动机在涡轮喷气发动机的的基础上增加了几级涡轮,并由这些涡轮带动一排或几排风扇,风扇后的气流分为两部分,一部分进入压气机(内涵道),另一部分则不经过燃烧,直接排到空气中(外涵道)。在尾部喷管膨胀的气流大部分冲击后面的低压涡轮,做功变成旋转的机械能,从输出轴传递向前,来驱动前面的风扇,前面的风扇驱动空气从外涵道喷出,这才是发动机主要的推力来源。它的尾喷管喷出的燃气推力极小,只占总推力的5%左右。由于尾部喷管气流已经对低压涡轮做功,热量降低了,速度也降低了,再喷入大气也带来部分推力,算是废物利用。

由于涡轮风扇发动机一部分的燃气能量被用来带动前端的风扇,因此降低了排气速度,提高了推进效率,而且,如果为提高热效率而提高涡轮前温度后,可以通过调整涡轮结构参数和增大风扇直径,使更多的燃气能量经风扇传递到外涵道,就不会增加排气速度。这样,对于涡轮风扇发动机来讲,热效率和推进效率不再矛盾,只要结构和材料允许,提高涡轮前温度总是有利的。

涵道比对涡轮风扇发动机性能影响较大,涵道比大,耗油率低,但发动机的迎风面积大;涵道比较小时,迎风面积小,但耗油率大。

  现代的军用战斗机要求越来越高的机动性能,较高的推重比能赋予战斗机很高的垂直机动能力和优异的水平加速性能.而且在战时,如果本方机场遭到了对方破坏,战斗机还可以利用大推力来减少飞机的起飞着陆距离.比如装备了F-100-PW-100的F-15A当已方机机的跑道遭到部分破坏时,F-15可以开全加力以不到300米的起飞滑跑距离起飞.在降落时可以用60度的迎角作低速平飞,在不用减速伞和反推力的情况下,只要500米的跑道就可以安全降落.

  更高的推重比是每一个战斗机飞行员所梦寐以求的.但战斗机的推重比在很大和度上是受发动机所限--如果飞机发动机的推重比小于6一级的话,其飞机的空战推重比就很难达到1,如果强行提高飞机的推重比的话所设计的飞机将在航程、武器挂载、机体强度上付出相当大的代价.比如前苏联设计的苏-11战斗机使用了推重比为4.085的АЛ-7Ф-1-100涡喷发动机.为了使飞机的推重比达到1,苏-11的动力装置重量占了飞机起飞重量的26.1%.相应的代价是飞机的作战半径只有300公里左右.

  而在民用客机、运输机和军用的轰炸机、运输机方面.随着新材料的运用飞机的机身结构作的越来越大,起飞重量也就越来越大,对发动机的推力要求也越来越高.在高函道比大推力的涡扇发动机出现之前,人们只能采用让大型飞机挂更多的发动机的方法来解决发动机的推力不足问题.比如B-52G轰炸机的翼下就挂了八台J-57-P-43W涡喷发动机.该发动机的单台最大起飞推力仅为6237公斤(喷水).如果B-52晚几年出生的话它完全可以不挂那么多的发动机.在现在如果不考虑动力系统的可靠性,像B-52之类的飞机只装一台发动机也未尝不可.

  而涡扇发动机的诞生就是为了顺应人们对航空发动机越来越高的推力要求而诞生的.因为提高喷气发动机的推力最简单的办法就是提高发动机的空气流量.

  在五十年代未、六十年代初,作为航空动力的涡喷发动机以经相当的成熟.当时的涡喷发动机的压气机总增压比以经可以达到14左右,而涡轮前的最高温度也以经达到了1000度的水平.在这样的条件下,涡喷发动机进行部分的能量输出以经有了可能.而当时对发动机的推力要求又是那样的迫切,人们很自然的想到了通过给涡喷发动机加装风扇以提高迎风面积增大空气流量进而提高发动机的推力.

  当时人们通过计算发现,以当时的涡喷发动的技术水平,在涡喷发动机加装了风扇变成了涡扇发动机之后,其技术性能将有很大的提高.当涡扇发动机的风扇空飞流量与核心发动机的空气流量大至相当时(函道比1:1),发动机的地面起飞推力增大了面分之四十左右,而高空巡航时的耗油量却下降了百分之十五,发动机的效率得到了极大的提高。这样的一种有着涡喷发动机无法比及的优点的新型航空动力理所当然的得到了西方各强国的极大重视.各国都投入了极大的人力、物力和热情来研究试制涡扇发动机。现今世界的三大航空动力巨子中的罗·罗、普·惠,都以先后推出了自已的第一代涡扇发动机,在涡扇发动机最初研制的道路上英国人走在了美国人之前。

太行发动机与AL31发动机混装试验

机场飞行区等级
跑道的性能及相应的设施决定了什么等级的飞机可以使用这个机场,机场按这种能力分类,称为飞行区等级。飞行区等级用两个部分组成的编码来表示,第一部分是数字,表示飞机性能所相应的跑道性能和障碍物的限制。第二部分是字母,表示飞机的尺寸所要求的跑道和滑行道的宽度, 因而对于跑道来说飞行区等级的第一个数字表示所需要的飞行场地长度,第二位的字母表示相应飞机的最大翼展和最大轮距宽度,它们相应数据据如下:

第一位 数字
数字 飞行场地长度
1-----小于800米
2-----800米至1200米
3-----1200米至1800米
4-----1800米以上


第二位 字母
字母--翼展---------轮距
A----小于5米------小于4.5米
B----5米至24米----4.5米至6米
C----24米至36米---6米至9米
D--- 36米至52米---9米至14米
E---52米至60米----9米至14米