歼10B-毫无争议的中国现役最先进战机
歼10B-毫无争议的中国现役最先进战机
歼-10B歼击机,是中国第三代歼-10战斗机的最新改型,是一种单座、单发多用途战斗机,也是一种配备了现代化机载设备(尤其是雷达系统,装备了有源相控阵雷达)的第四代战斗机。J-10B是J-10多任务战斗机的一个改型,修改了机身和航空电子设备。2004年5月,中国航空工业集团公司(AVIC)的成都飞机公司(CAC)开始继续发展歼-10战斗机改型。
10B战机是中国在第三代歼10A战斗机的基础上发展而来的最新改型号,该机的最大改进之处在于装备新型无源相控阵雷达和将进气道改进为无附面隔层进气道(DSI),使得机体结构重量减轻,整体气动布局更加优越,新型航电的装备,让新设计的歼10B战机一举成为世界典型的三代半战机,我国为何会在歼20隐身战斗机试飞成功之后还要继续研制并装备歼10B战机?未来,这款让军迷沸腾的战机作战性能和用途到底如何?我们一起来简单的解析一下。
歼-10B与歼-10相比,外形有了明显的变化,相应带来了新的性能:
DSI进气
进气道变为DSI(“蚌”式)进气道。J-10为了高空高速性能,使用了复杂的二元三波系可调进气道,重量增加。DSI是最新出现的技术,他应用在美国最新的F-35上。与常规进气道相比,DSI取消了附面隔层,大大减轻了重量。美国在F-16上的测试结果显示,DSI比复杂进气道降低了182KG。总压恢复系数是进气道的重要指标,总压恢复系数下降1%,发动机推力下降1.1%~1.6%。DSI有利于提高进气道的总压恢复系数,提高发动机实际推力。这两个优点使J-10B的推比得到了有效的提升。DSI的另一大优点是取消了附面层隔道这个大的雷达反射源,明显降低了RCS。此外,DSI能够减低成本,提高可靠性。
以前有说法说DSI高速性能比较差。美国在F-16上的测试表明,DSI在0.6-1.2MH时,总压恢复系数高达0.98,但在2.0MH时,仅为0.74。因为有人担心DSI的使用会明显降低J-10的高空高速性能。这个担心是不必要的,技术总是在发展的。我国某型进气道的测试结果是,在1.8MH总压恢复系数为0.91,在2.0MH时为0.87,好于一般的三波系进气道。从发展的角度来看,在超音速性能方面,即使2013年的DSI不尽如人意,但并不足以严重影响DSI的发展应用。这主要是因为在未来第四代战斗机服役期间,高超音速作战不是强调的重点。而发动机推力的增大,可以在相当程度上弥补DSI进气道的不足。
另一个缺点是作为一种新技术,DSI对气动设计、制造工艺都有很高要求 。在设计上通过计算机流体动力学(CFD)数值计算,对于DSI进气道、前机身流场、进口段和管道内流场进行了精确模拟,并通过对计算得到的流场图谱的观察,估算设计方案的性能。为了弥补超音速性能上的劣势,整个设计又进一步的复杂化。在工艺上要求极高的加工精度,金属类的利用超塑成型尚不能符合要求,必须使用复合材料。设计中需要大量精确的气动数据计算,而且对部件加工工艺精度要求很高,难度很大。这显然增大了整个项目的研制难度,抬高了飞机的成本。
机头变扁
机头由原来的圆锥型变为了扁圆形,以起到对空气进入进气道前的预压缩作用。机头略向下,改
歼10B-01号机
善了视野。其雷达罩与机头结合处为向后倾斜的斜线,据悉这表明其装备了AESA(有源相控阵雷达)。
雷达发展过程为:机械雷达→PESA(无源相控阵雷达)→AESA(有源相控阵雷达)。AESA是和三代机同期发展的技术,2013年除装备4代机外,还用于装备和升级3.5代甚至3代机。与机械雷达相比,AESA探测距离更远,精度更高,反映速度更快,多目标攻击能力更强,功能更多,抗干扰能力更强,可靠性更高。采用一些技术后,隐身能力更强。
与机械雷达相比,AESA探测距离大幅度增加,美国甚至宣称能增加100%。21世纪已逐渐进入隐形时代,常规雷达对隐形飞机、隐形巡航导弹这类RCS反射很小的目标发现距离很短,比如J-10对RCS为0.03(比如F-22)的发现距离锐减为30公里左右,在电磁干扰环境下距离更短。AESA更大的探测距离,更高的探测精度,使他对探测这类小目标享有很大的优势。多目标攻击能力是3代机就开始宣称的,一般为同时跟踪8-10个目标,同时打击其中2-4个。但实际这个能力对2代机并不实用。由于战斗机具有很高的机动性,常规雷达在锁定一个目标时,很难继续锁定另一个目标,因此2代机一般一次只攻击一个目标,除非面对的是低机动目标。AESA使战斗机真正具有了这个能力。2代机在空战中开始要采用静默飞行,是因为其一旦打开雷达搜索,就像黑夜中的手电筒,很容易被对方预警系统发现。这个问题对隐形飞机来说更为重要。现代战争都伴随着强烈的电磁干扰,这使雷达的探测距离大大缩短。F-22的AESA雷达有效的解决了这两个问题,通过采用射频管理等技术,对方较难发现其雷达辐射的电磁波,较难对其进行干扰。AESA为实现此项功能奠定了基础。AESA还使战斗机具有电子战等更多的功能,具有更到的可靠性。
美国装备AESA较早,其最早于2000年便开始为F-15C改装AESA,只是当时雷达发射单元大、重而耗电厉害。采用新式的体积更小的发射单元的各型AESA雷达装备/改装开始于2004年的F-22、F-16block60(外销),2005年的F-18E/F和2010年的F-15C。2013年,美国正考虑为自己的F-16C换装AESA。欧洲的3.5代中,阵风于2013年换装AESA,台风计划2015年,JAS-39NG在2013年只是验证机。俄罗斯于2014年服役的SU-35BM(SU-27SM2)装备是PESA;米格-35倒是拥有了自己的AESA,但“600mm直径、680收发单元、130公里探测距离”的配置却比较悲剧。日本于2000年服役的F-2也装备了AESA,只是此雷达性能十分悲剧,对空探测距离只有40公里,还经常丢失目标。据说现已解决问题,恢复正常。
歼-10B年底将小批量生产,其雷达采用1000-1200个收发单元,对3平方米目标有效发现距离能到160-180公里,已经赶上了世界发展的潮流。
衍射平显
换装了衍射平显,机头加装IRST(红外搜索跟踪系统)。衍射平显,也就是通常所说的广角全息平显。与折射平显相比,它的视场更大(有利于武器瞄准和夜间飞行),外景透视率、字符反射率更高。衍射平显技术在3.5代战斗机中应用较普遍,中国最先应用于歼11B。AESA雷达虽然有效解决了辐射和抗干扰问题,但还不能完全避免。IRST采用被动探测,不仅难以被发现,在探测隐形飞机方面还具有不错的效果。且正在具有更多的功能。F-22是通过无源接收机系统实现的这个功能。椐称,歼-10B的IRST可以在60KM处跟踪隐形飞机,30KM至50KM距离上就具备识别敌机、显示敌机队形、统计敌机数量、对导弹提供制导的能力。
电战能力
加装垂尾电子舱和翼下电子吊舱。电子战能力是战机十分重要且关键的能力。这方面重型机一般对轻型机享有一定的优势。歼-10B在机翼下增加了一对挂点,加挂了一对电子吊舱(据称此吊舱可拆卸下来),配合垂尾电子舱,大大强化了电子战能力。
机体优化
歼-10B垂尾、腹鳍进行了切尖处理,这有利于提高高速性能,表明了其对高空高速的依然追求。J-10B改进了机翼结构(翼型不变),增加一对挂点(用于电战设备),增加了机翼的储油量。改用复合材料机翼蒙皮,减轻机翼结构重量的同时也加强了机翼强度。
歼-10是第一款国产全权限数字电传鸭式布局战机,由于鸭式布局配平复杂,因担心横截面为卵形的前机身与鸭翼耦合诱发大迎角时的纵向发散,所以采用了横截面为圆形的前机身。又由于有歼-8II的3波系进气道的技术储备,所以采用腹部3波系进气道。2000年后由于国内对DSI进气道深入展开,后来又有FC-1的DSI进气道来练手,对DSI进气道有了更深入地研究。由于歼-10的研制成功及装备部队,国内对全权限数字电传鸭式布局的气动特性的研究进入更深层次,已经攻克了卵形的前机身与鸭翼耦合的气动问题。在此基础上发展出机身下部修平的半卵形前机身与鸭翼耦合的更为优秀的前机身气动布局,提高了升力和可用迎角。
增超音性
歼-10B
歼-10B的总体气动外形对跨音速面积率和超音速面积率进行了深度优化(提高超音速性能的关键),重新设计了前机身、垂直尾翼、腹鳍,更换了新的主翼(翼型基本不变,采用了更多的复合材料),新一代的DSI进气道高速设计点为2.0MH,在2倍音速时可提供的总压恢复好于3波系进气道,在2.2MH时总压恢复仍保持在较高水平;低空设计点为1.2MH。优化后的气动外形在亚、跨、超音速的包线内的减阻效果明显,亚/跨/超音速升阻比提升,加速性能得到改善。鸭式布局在4代电传操纵系统下极好的兼顾了高/低速性能。实际试飞结果表明,歼-10B高空高速比歼-10A还好,机动品质更好,其在全飞行包线内(0~2.3MH)各阶段均具有更好的加速性能,实用最大速度、实用升限和爬升率均优于歼10A。高空带弹情况下(模拟弹)的极速和最大静升限均有所提高,并且稳定盘旋性能提高喜人,数字飞控最大迎角限制达30°左右。
歼10B航电的架构和性能指标某种程度上是参考F-22的宝石柱的标准,如独立的飞控、火控等换成了新一代的综合的CIP(通用信息处理机)。 歼10B采用了新一代的航电系统,包括改进的飞控系统,最新的配套机载相控阵雷达、(主动/被动)电战系统,新增的光电雷达,其系统更新比例不低于70%。
歼-10B大幅度增加复合材料使用量,尝试了缩减RCS的工艺,除了DSI进气道、机身修形外,还尽可能减少机体外表的突出物,将航灯改为半埋式,将冷却空气进气口从外凸型改为附体的嵌入式。J-10B在工艺上提升很大,RCS缩小一个数量级,类似于台风、阵风和F-18E/F。J-10B的RCS 小于1平方米,是我军目前已服役战斗机中RCS最小的机种。
歼-10B的机载设备、雷达、航电虽然与重型4代制空机的不一样,但歼10B上的机载设备、雷达、航电也是按4代标准研制的,可算4代标准的首版实践。没有首版实践的经验,重型4代制空机的机载设备、雷达、航电衡有可能出现相互干涉或不达标情况,这会导致重型4代制空机研制预算超标,研制期加长,定型推迟。所以拿歼10B作为4代制空机的机载设备、雷达、航电、配套武器、结构工艺、新材料工艺、生产工艺的练习对象,积攒经验。歼10的改型会一直存在下去,一是提高(重4服役前)空军空战实力的需要,二是提前解决重型4代制空机的研制可能遇到的障碍,分担部分重4研制的风险。 重4研制是独立拨款的,歼10的改型也是独立拨款的。歼10的改型向4代逼近,分担部分重4科研试验的风险,对重4研制起到事半功倍的效果,其终极改进版会用上标准的4代的与单发机配套的航电。
中国在加速研制隐身四代战机的同时,依然没有减少对三代战机的投入,其中歼10B战机就是一个重要的案例,什么样的装备才是一支军队真正需要的,这个没有固定的结论,但有一条是亘古不变的真理,那就是适合自己的就是最好的,因此,歼10B战机的诞生,有着自己特殊的战略需求。
因为,发展一款武器装备,除了各种战技术指标之外,整体的作战性能、使用中的性价比、国防中短期的战略需求、实际中对手的战斗实力等,都是发展武器装备要认真考虑的综合因素。
因此,现在我们在看待歼10B这款三代半战机时,可能就会明白,歼10B的诞生并不是要为了追赶某些先进战机,或是准备在技术层面上取得重大突破,而是在中国空军当前的作战需求环境下,发展而来的一款符合中国国情的新型战机。
因此,现在正在装备的歼10B战机将会有以下几个用途和发展方向:1、服役后将会替代数量众多的二代歼7、歼8、强5战机;2、成为抗衡中国周边大量先进三代战机的中坚力量;3、发展成电子对抗战机、伙伴加油机、战斗侦察机等特种作战飞机;4、对外出口,提升中国战机在国际市场的知名度。
歼10B正走向世界
作为中国空军的绝对主力战机--歼10,一直没有出口的因素主要是产量现在偏低,年产40-50架之间,而且要重点供应我国淘汰老旧机型。最近有一些消息来自媒体报道但却不明显,那就是中国在为歼10B战机的大量出口寻找最适合的买方!情况大致如此,巴基斯坦代表团来中国,表示愿意采购一定批量的歼10战斗机,但是他们希望中国能够把其生产组装线路卖给他们。在此之前也有许多东亚及非洲国家要求购买歼10战斗机的消息,古巴也已经向中国表示对歼10战机感兴趣,他也可能是中国最先考虑的美洲国家,委内瑞拉目前国内局势依旧不是很稳定,相比较而言,中国对古巴的兴趣还是会给予重视,同时古巴对中国能出口歼10战机深表激动。做为东盟国家的马来西亚,中国开始把他列入歼10战机买单者的目标清单,目前中国积极接触大马方,主动推销歼10B战机,并承诺如果歼10B战机卖入马方,中国军方可以为马建立专门的维护中心,这个维护中心如同中国早先在巴基斯坦,泰国,斯里兰卡,孟加拉等建立的维护中心相仿。
影响歼10战机出口的主要因素就是发动机大部分还是俄制,这也是别的国家不得不考量的因素,你的飞机你能做主,但是发动机不是你的,你自己也不能做主,这就不好说了。而且J10的价格相比别国三代机有价格优势,但是还有一 个重要的现实,不缺钱的国家买高级货美国货,缺钱的国家确实也不用上高端机。
小结:歼-10B的服役,将使其成中国空军最先进的现役战斗机之一,中国现役战斗机将从三代机正式迈向三代半。实际上在歼10B的改进上,我们不仅看到的是一款具备优异性能的改进型战斗机的诞生,更可以看见中国在机载雷达,气动设计,航空电子设备等诸多方面实实在在的全方位进步。
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