好“十”成“雙”:中國量產時間最長的三代機,用智慧飛出“三不”奇蹟_風聞
帧察点-帧察点官方账号-微信公众号帧察点,微信之外第一分发平台。2020-03-23 17:52
3月23日,是殲-10首飛22週年紀念日。
20週年時,【銀翼殺手1998:從那天起,中國空軍有了爭氣機】説了説殲-10在部隊使用中的一些特點(http://www.jintiankansha.me/t/aCCb2y7VQH);
21週年時,【為了21世紀的空戰,21歲的殲-10仍在為打贏而努力】則提及了殲-10基本型服役以來的戰鬥力升級項目(https://new.qq.com/omn/20190323/20190323A00JUB.html);
22週年,咱們就來個“好‘十’成‘雙’”,圖個吉利。
▲一架初期量產型殲-10S
當年殲-10雙座型的照片最早出現在網上時,很多人習慣性稱之為殲教-10,也有一些人猜測其正式型號會不會是殲-10B;結果那倆型號後來都各有其主,而殲-10雙座型真正的名字殲-10S(S代表雙座的漢語拼音)公開後,反倒讓不少人覺得有些土。不過,這個截然不同於殲-5/6/7時代使用“殲教”作為雙座機型號序列的叫法,並不僅是改個名字那麼簡單。
從飛過鴨綠江與世界頭號空軍較量那一刻起,就與米格-15結下不解之緣的人民空軍,自然也很快熟悉了其雙座型烏米格-15。作為二戰時期雙座教練機思路的自然延伸,烏米格-15的火力從米格-15的1門37mm+2門23mm航炮鋭減為1挺只有訓練意義的12.7mm機槍,基本是架不具備作戰能力的純教練機。
▲用於拉-9、拉-11等型活塞式戰鬥機飛行員改裝訓練,也可用作高級教練機的烏拉-9,武器同樣從多門23mm航炮減為1門,有的也改為1挺12.7mm機槍,我軍早期曾少量引進。烏米格-15堪稱是這種思路在噴氣式時代的延伸
米格-15/烏米格的裝備慣性,使得雖然蘇聯並沒有為米格-17/19研製對應的雙座型號,但中國在仿製生產米格-17/19,需要發展對應的雙座機型號時,無論是成飛的殲教-5還是沈飛的殲教-6,都是大大簡化作戰性能的版本:兩者均只有1門航炮,前者還採用無加力的渦噴-5丁發動機。
▲在蘇聯,米格系列戰鬥機雙座機作戰性能不足的問題,一直延續到了米格-29發展前期,我們之前曾就這種現象稍作分析過
後來用於殲-7和殲-8部隊的貴航殲教-7/7A也同樣如此,雖然因殲-7D/E、殲-8B/D等型號航電性能提升之故,殲教-7A加裝了平顯火控系統,但其作戰能力仍遠不如單座機,甚至連固定航炮都被省略了。等到巴基斯坦空軍在引進殲-7時,自然要引進雙座型,對殲教-7的基本作戰性能就沒法容忍,為此殲教-7P延長了機身,增加了固定式航炮和一對掛架,使得火力和殲-7P相同。
▲隨着巴空軍殲-7單座機系列性能不斷升級,最後一批殲教-7P甚至擁有包括Grifo-MG雷達在內,與殲-7PG相同的航電火控系統,駕駛杆和油門杆實現了HOTAS(手不離杆)
巴基斯坦空軍對殲教-7P的高要求,國外先進戰機的雙座型號研製得失,以及蘇-27UBK的實際使用經驗,都讓空軍和611所意識到,殲-10雙座型實現完整作戰功能的必要性。在殲-10單座型研製期間,雙方就已對雙座型概念達成基本共識,在單座型的結構上為雙座改型方案留足了空間,只是此時611所的精力必須優先放在殲-10首飛這件拖延已久的大事上,還沒有條件對雙座方案做進一步細化。
▲圖為殲-10的01架原型機完成機身部裝交付,此時座艙和其後的設備艙(位於機身側面“兩道斜線(斜面隔板)之間”)均未裝配,看上去簡直可以把殲-10S的座艙蓋整個扣上去
▲對比可見,單座機的設備艙空間(也就是“兩道斜線之間”),在雙座機上正好用於安排後艙儀表板和彈射座椅
隨着殲-10的1004號原型機於2000年7月轉場試飛院開始定型試飛,殲-10的多項基本設計已經完成驗證,採用全國產化飛控和航電系統的1005號原型機也於同年10月進行出廠首飛,接下來主要的試飛工作將集中於航電武器系統。611所終於可以抽出人力,對殲-10S在氣動、結構等方面的更改進行細化研究。
▲關於殲-10單座型各原型機的試飛故事,近年來也有很多值得挖掘的細節
2000年年底,殲-10S獲准立項。之前擔任殲-10飛控系統總師,當時正全面主持殲-10的設計優化、排故攻關和設計定型等一線研製工作,時年38歲的楊偉,被任命為殲-10S的總設計師。這個團隊需要在611所仍需將主要精力用於殲-10基本型定型工作、兼顧“梟龍”的研製工作的情況下,用最快的速度思考,如何在實現單座型全作戰功能的同時,儘可能降低性能損失、加快研製進度、同時節省費用——聽上去簡直是相互矛盾的幾個要求。
▲如果按照理論上阻力重量增加最小的方案,殲-10S的座艙段外形大概是這樣
如果能像F-16雙座型那樣,後座只比前座略高一點點,對氣動和結構的影響自然是最小的;但這與美軍並不看重使用雙座機執行教學功能,故而並不強求後座有良好的前向視野有很大的關係。正是由於這種國情上的不同,殲-10S類似F-16雙座型的方案被否決,最終的方案仍需保證後座高度明顯高於前艙。
▲對比可見,殲-10S前艙坐高仍明顯比F-16D的前艙低很多,但也為後艙讓出了更好的前向視野
既然高聳的後艙引發的阻力增加難以避免,接下來就要避免過多增加結構重量,這使得殲-10S的座艙蓋下沿“坡度”並不像雙座“側衞”那麼大,反而比較接近F-16雙座型。而高聳的後艙+並不隨之陡增的座艙蓋下沿,這就需要一個國內之前從未研製過的,弧度很大的水泡式座艙蓋與之匹配才行。
▲和蘇-27UBK(上)對比,可見殲-10S的座艙蓋弧度之大,已經達到了F-16的水平
雖然對於剛剛在殲-10上實現整體式前風擋的國內配套機載廠家來説,殲-10S的這個大尺寸氣泡式座艙蓋的確是塊難啃的硬骨頭,而且又要配合殲-10S緊而又緊的試飛定型節點完成;但這個為殲-10S“蛋機化”等藝術創作時增加了不少萌點的座艙蓋不僅被成功搞定,也為後來殲-20的整體式座艙蓋研製打下了部分技術基礎。
▲和殲-16(下)等雙座“側衞”對比,明顯可見殲-10S後艙飛行員上身露出更多,帶來了更好的側下方視野
前面説了,殲-10S的後座艙是利用殲-10單座型的設備艙空間佈置的,但這些對飛機發揮作戰性能很重要的設備還得有地方裝才行。因此殲-10S加大了座艙後方的背脊段,用於佈置這些設備,並增設機背油箱,這一點和“颱風”的雙座型類似。
而將背脊段一直延伸到垂尾的設計,使得殲-10S在並未放大垂尾的同時,還相當於增加了有效垂直安定面面積。加上飛控上的相應優化,使得殲-10S在最大馬赫數、升限和加速性等方面相對單座型的損失都儘可能降到最低,保持了一致的飛行品質和操縱特點,只是滾轉速率相比單座型差別稍大。
▲殲-10S的第二架試飛用原型機,注意背脊上的口蓋處於半打開狀態,部分設備的移位,提升了可維護性
就這樣,在楊偉的帶領下,研製團隊在短短9個月內跨越了方案設計、初步設計和詳細設計3個階段,朝着“立項後三年首飛”的目標邁出了一大步。而要想實現這個目標,並完成“首飛後兩年定型”的下一步目標,殲-10S在研製中還大膽貫徹了“分步走”策略。
▲稱之為大膽, 是因為殲-10S的研製預算裏頭,也就這兩架試飛用原型機
按照技術任務書的要求,除了飛控優化之外,殲-10S的航電系統相比殲-10基本型有小幅升級,相當於“提升2”的標準;但這些設備研製進度不一,大多都趕不上首飛的時間節點。因此楊偉果斷決策,不在首架原型機上加裝火控雷達、連續波照射器等多型航電設備,專攻飛行平台特性試飛。
▲2003年12月26日,殲-10S首架原型機首飛(時值毛主席誕辰110週年),前艙飛行員周殿學上校,後艙飛行員雷強大校,均參加過殲-10基本型的試飛工作
▲周殿學後來成為611所的“翼龍”/攻擊-1等型無人機的首席試飛員,這是我國首次在無人機型號上設置“首席試飛員”制度
這種做法也被楊偉應用於2003年8月首飛的、同樣由他擔綱總師的“梟龍”上,01號原型機不僅採用簡化航電方案,其氣動相比後來配備全狀態航電的梟龍04號機也區別明顯,且並未應用DSI進氣道和哥特式邊條等設計。對於現代戰機這個龐大的系統工程來説,總師很難保證樣樣都能按節點到位;先保證飛機按時上天,驗證平台本身設計的成功與否,是更好服務於整體研製工作的做法。
▲從718工程01架驗證機到02架驗證機,再到2011號原型機,楊偉院士的劃時代傑作——殲-20的“分步走”研製同樣非常成功
我們説回殲-10S,等到2004年首飛的1023號原型機上,全狀態航電系統就配齊了。兩架原型機在不到兩年的定型試飛中,不僅按時完成了任務,還由雷強等試飛員為部隊帶出了40餘名殲-10飛行員,“試飛航油效費比”那是相當的高。在殲-10S定型後,1021號原型機也進行了相應改裝,移交部隊使用,之前曾經寫過一些(http://www.jintiankansha.me/t/uRaRvsWulT),這裏就不多説了。
當初殲-10定型時的可靠性,還只是“趨於”達到指標要求,而不到兩年後定型的殲-10S,其全機可靠性就實現了全面達標;**這正是楊偉把之前負責殲-10定型試飛時排故攻關積累的經驗,用在了殲-10S上的結果。**殲-10S的成功,反過來也成為殲-10A等後續單座型號制定可靠性標準的依據。
▲殲-10S被評價為當時少有的“不拖進度、不降指標、不漲經費”,及時裝備部隊的軍機項目,該機曾獲得2008年度中航一集團科技進步一等獎,2009年參加國慶60週年閲兵
在殲-10A停產後,技術狀態沒有大改的新批次殲-10S隨着殲-10B/C的交付而繼續生產,如今它仍在刷新着國產三代機裏單一型號量產時間最長的記錄。**殲-10B/C更大的設備裝載密度,使得研製對應技術狀態的雙座機並不僅僅是在殲-10S基礎上更換設備而已,**這時候用户是否願意付出相應的經費,就很重要了。
▲即使巴基斯坦空軍真的採購了殲-10CE,也未必會像當初要求殲教-7P那樣,要求殲-10SE的技術狀態向殲-10CE看齊
▲至少從巴空軍尚無要求研製JF-17 Block 3對應的雙座型來看,能省則省還是主旋律
隨着好用易上手的殲-10S數量增加,裝備“山鷹”不久,尚未裝備“獵鷹”的人民空軍,甚至動過讓那些剛剛從教-8上畢業的飛行學員們,跳過殲教-7/“山鷹”這一階段,直接跨入殲-10S座艙的念頭。雖然一批優秀學員最終通過了考驗,比那些還得在米格-21家族上磨鍊的同期學員們,更早成為了三代機飛行員;但這次試點也讓更多人明白,三代機這樣一個接一個蹲起落耗着,這產生的費用仍然是讓人相當心疼的事兒。
▲已經進化到這時候的雙座戰鬥機,又不能退回到殲教時代;所以對於大國空軍來説,大規模的高級教練機部隊,終究是“買不了吃虧,買不了上當”的選擇
當然,沒過幾年,以殲-10S為代表的雙座三代機機隊又迎來了新的一波密集損耗。但這次它們提前“燃燒青春”的目的,是為了讓更多的人按照2018版新訓大綱的要求,一次次體驗“打彈打到邊界、過載拉到極限”的滋味,以只爭朝夕的態度,把每一滴航油都燒成戰鬥力——就像殲-10S當年定型時那樣。
▲新生產的殲-10S和殲-11BS們,總讓人懷疑在這時候生產標準三代航電的戰機意義何在;但如果對新大綱之前,我軍航空兵施訓水平與外軍的差距有所耳聞的話,大概會明白,這些“作戰部隊的高教機”,是以儘可能短平快的方式縮短差距的重要平台