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[“枭龙”挑战“光辉”]FC-1与LCA的对比  

2010-08-20 16:34:03|  分类: 装备科技H |  标签: |举报 |字号 订阅

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中国与巴基斯坦合作研制的FC-1“枭龙”已在巴基斯坦空军服役,被巴基斯坦空军称为JF-17“雷电”的FC-1现在已经形成基本战斗力,并在巴基斯坦空军的演习中表现出较好的多用途潜力和战术性能。巴基斯坦空军JF-17双机参加了本次范堡罗航展,向世界宣布FC-1/JF-17事实上形成了有效作战能力。

巴基斯坦和印度曾经爆发过多次战争,两国之间在互为对手的对峙中也存在针对性的军备竞赛。JF-17的装备对空军装备严重失衡的巴基斯坦是很大的助益,成品机和生产线的引进增强了巴基斯坦空军的综合实力。印度同时也在研制自己的“轻型战斗机”LCA“光辉”,与FC-1规格类似,现在也已经进入到设计冻结后的小批试生产的阶段。用现有资料去对比分析FC-1和LCA各自的设计特点和性能指标,仍然可以对这两个型号战斗力水平和发展前景进行粗略的估计。

设计目标与战术设想

FC-1最初是中国应巴基斯坦空军需要,以替代歼-7为基本目标发展的超音速全天候战斗机。LCA是印度空军为了替代米格-21的装备空间,通过对外合作方式研制的全天候超音速战斗机。两种飞机的替代目标完全相同,都采用两侧进气,具备较好的近距格斗空战和迎头拦射能力,装载必要的武器和设备后还可执行近距支援等对地/海攻击任务。两个型号在功能设计和性能指标的选择上,基本放弃了米格-21高空高速飞行性能和拦截作战能力,而是通过加强中低空机动性和改善载荷航程性能,将飞机发展成为具备较强使用弹性的多用途战斗机。这样的设计标准更接近美国的F-5E和F-20A“虎鲨”的设计思想。

巴基斯坦装备的JF-17服役后开始执行强-5的近距支援任务,空军演习中JF-17也以攻击机的角色出现。这里有该机空战设备和装备仍然不够完善的因素,但高空高速性能的欠缺确实影响到了FC-1在防空作战中的地位。

LCA在气动设计上相比FC-1考虑得更为全面,无尾三角翼布局具备有利于提高瞬间机动性的低翼载荷,薄翼形的后掠三角翼比较适合有限推力时的高速性。LCA机体和进气道设计同样放弃了M2的速度要求,原型机存在的结构超重问题影响到了飞机性能指标的实现。

通过试飞,LCA不断暴露出很多技术问题,解决这些问题对印度航空科研系统有很大难度。即使寻求外援,也没有哪个国家会对LCA的发展完善尽心尽力。LCA研制进度的拖延影响到了预期装备用途的实现。目前虽然还无法最终确定LCA在印度空军的实际地位,但从几次公开展示中LCA的外载荷构成和资料数据分析,印度空军很可能将LCA作为类似“美洲虎”那样的攻击机使用,LCA在印度空军的地位与巴基斯坦的JF-17可能比较接近。

气动特点和性能指标

FC-1与LCA在机体尺寸、内部空间和载荷方面基本相当,这样的基础条件使它们的战斗力标准也比较类似。

这两个机型都能够装备天线口径60厘米左右的多功能脉冲多普勒雷达。有限的机体尺寸使这两种轻型战斗机在外挂载荷上都比较局促,估计FC-1和LCA标准空战载荷都是中距弹和格斗弹各两枚。有效探测距离80~100千米的脉冲多普勒雷达和先进导弹武器的综合,使FC-1和LCA都具备较好的格斗空战和有效的迎头拦截射能力。

LCA和FC-1都能够挂载常规或制导武器执行对地对海攻击任务,但考虑到飞机载荷航程条件和装备体系构成的需要,轻型战斗机执行对地攻击任务的武器载荷很少超过2吨。考虑到三角翼的LCA机翼下挂点空间要比FC-1更为紧张,在挂载1个机腹副油箱和2枚自卫格斗弹的标准条件下,LCA挂载对地攻击武器时的尺寸和数量要比FC-1低。LCA进气道下的吊舱挂点虽然在理论上可以缓解外挂点紧张的问题,但FC-1作多用途战斗机时的载荷条件和任务弹性比LCA更为平衡。

FC-I和LCA在气动布局设计上显然走了两个极端。FC-1采用了三代机中比较成熟的常规布局和气动设计标准,LCA则选择了特殊的翼面设计以实现对作战性能的整体平衡。

常规布局的FC-1采用两侧肋下进气和带边条的中等后掠角梯形翼,飞机的整体布局与最初设计的“超七”方案有很强的继承性,但在翼面和边条设计上能够看出米格和中国技术的影子。FC-1气动上所应用的技术先进性基本处于F-20和F-16之间,大边条、DSI进气道和纵向电传技术的应用,在保持成本控制的基础上还有效提高了飞机的飞行性能。

LCA小尺寸的机体和不可调进气道设计证明其对高速性要求不高,这与同样采用无尾三角翼的“幻影”2000之间存在很大差异。但在机体和翼面比例上LCA却有超过“幻影”2000的翼面积。较大的翼面积虽然不利于LCA发挥三角翼的高速性特点,但结合电传操纵系统后可在中等高度获得较强的瞬间机动性。LCA采用了在翼形上比较特殊的外凸前缘双三角翼,低后掠角的内翼段可以对进气道的来流进行预压缩,前端翼面同时可以起到涡流发生器和边条的效果,在涡流的利用上与“幻影"2000的独立前翼有相似的效果。

LCA双三角翼前端低后掠角部分除了气动上的作用,斜切尖的内翼段还可以提高飞行员侧下方的可视范围。LCA的翼形除了在气动方面发挥积极效果之外,还可以在保证翼展和翼面积的前提下降低翼根弦长,翼根弦长缩短则有利于缩短机体长度和降低结构重量。LCA现有内翼段前端如果应用襟翼扩大气动条件范围,翼面的气动效果还可以进一步提高。LCA双三角翼内翼段钝角和外翼段大后掠角的结合,在保持气动效果、翼面积的同时可维持较好的速度性能,但因为LCA原型机暴露出的结构超重和动力不足问题,与动力性能有关的加速、爬升和稳定盘旋等性能会受到不利影响。

FC-1原型机在试飞中也出现了比较明显的超重问题,早期原型机还存在气动限制和抬头困难的缺陷。但其常规气动布局和较大长细比的设计适应性较好,后期改进中通过DSI进气道减重和加大边条调节升力的措施,在保证基本重量变动不大的情况下解决了抬头困难问题,依靠增大边条的改善作用还使飞行性能得到了一定提高。FC-1大量采用常规材料影响到了结构重量的优化,却能够降低成本。该机钛合金和复合材料用量明显低于同时期国内先进战斗机,在结构重量方面不代表中国航空技术的最新成果。随着中国先进航空材料和结构的成本逐步得到改善,FC-1后期改进型的结构重量还有优化的空间。

FC-1与美国和西方国家在技术和成品供应合作方面的终止,迫使中国航空工业用俄罗斯RD-93发动机替代原选择的F404。RD-93在推重比、寿命、可靠性和维护性方面远不如F404,但推力远大于F404。因此虽然后期设计中FC-I的结构重量和推比要求都比最初的“起七”高,但实际结果却是因祸得福。

LCA采用的气动布局在格斗空战性能上遵循欧洲式角度空战的观点,大面积三角翼和低翼载的气动特征有利于增强瞬间机动性,但短粗的机体和大翼面的阻力特性对持续机动性影响较大,提高整机推重比是有效解决方法。动力性能提高可采用增加发动机推力或降低飞机重量的措施,前者要比后者更容易实现。LCA在动力系统选择面上比中国要丰富得多。LCA最初考虑采用自行研制的“卡弗里”中等推力加力涡扇发动机。虽然得到法国和俄罗斯的技术援助,但薄弱的基础使“卡弗里”在研制过程中仍然遇到巨大的困难,进展远不能与LCA机体设计的速度相适应。在能够得到增推的RM12(JAS-39“鹰狮”的动力)或F414之前,靠动力性能来提高飞机推比的方法存在较大难度。

飞机载油不足的问题也限制了LCA发动机动力性能提高的潜力。LCA选择不超过6吨的基本重量就是为了平衡飞行性能,通过大量采用复合材料的减重效应降低飞机结构重量,达到基本动力条件下的飞行性能指标。尽管采取了综合减重措施,但是LCA原型机却出现了结构超重的问题。考虑到战斗机在改进完善中普遍存在增加重量的基本趋势,估计LCA后续有效降低基本重量的难度较大,LCA装备后的实际飞行性指标还受很多不明确因素的影响。

LCA虽然相比FC-1具备体积小和结构重量低的理论优势,但相比重量和尺寸略大的RD-93提供的81千牛推力,LCA可能选择的F404-GE-400的最大加力推力只有71千牛,RM12(F404J)的推力也只有80千牛,只有处于中推技术尖端的F414-GE-400、M88-3和EJ200的98、87和89千牛推力(发动机推力数据采用每型号基本型的公开数据),才具备超过FC-1所需要的条件。不过,最先进的航空动力系统在引进整合上存在较多困难。总之,动力问题对LCA造成的影响比起无可选择的FC-1还要明显。

意义与价值

中国航空工业突破三代机技术的关键是歼-10和歼-11这两个项目,相比歼-10中型战斗机,轻型的FC-1在设计过程中对中国航空兵装备

需求考虑不多,反到对成本和生产条件进行了比较全面的考虑。

大量采用成熟技术的FC-1研制进度比LCA要快的多。巴基斯坦在采购成品FC-1的同时也在国内建立自己的生产体系,并已经能够制造JF-17的部分结构件,随着巴基斯坦空军装备规模的扩大和技术转移范围的增加,其最终可能依靠FC-1/JF-17建立自己的战斗机生产体系。

印度航空工业自行研制战斗机的时间并不算晚,HF24“风神”喷气战斗机早在1963年就进行了首飞,虽然印度之后没有再自行研制出批量装备的现代化战斗机,但从米格-21开始到苏-30MKI的装配和引进生产,在装备技术和生产体系的发展上也具备了必要的延续性,单纯引进生产并没有使印度自身的航空科研能力得到有效提高。

LCA是印度在上世纪80年代中期开始研制的先进战斗机项目,这个项目的存在的意义不但是为了替代过时的米格-21,也是为了带动印度航空科研生产体系的整体进步,因此在LCA规划中印度航空系统采取了技术上跃进的方式。LCA综合运用较先进的气动布局、航空材料、电传飞控和综合航电技术,很多印度暂时无法提供的新技术都依靠引进的渠道获得,结果就是LCA的身体里装着多个国家先进技术组合的“混合”芯。

LCA引进成品中除了波折不断的发动机型号选择外,机载航电、飞控和武器方面所遇到的难度相对因为可以从外国购买而比较容易解决,反到是构成机体结构的加工工艺和先进航空材料的生产,在LCA的细化设计和机体制造过程中造成了比较大的麻烦。LCA广为诟病的就是机体应用了很多先进的材料和技术,这些先进技术虽然对LCA的性能提高有实际价值,但过多新技术的应用和缺乏经验的印度航空工业基础的矛盾,导致LCA从研制到试飞阶段都遇到了很多瓶颈和困难。LCA很多不成熟技术造成的影响其实用常规技术就可以解决,从这一点上看起来LCA确实在新技术应用上有画蛇添足之嫌。总之,印度研制LCA的最终目的与中国研制歼-10相当。正如中国通过从歼-8到歼-10的过程逐步取得经验积累一样,印度航空系统要填补经验空白也必须得到可以依托的型号,走完项目的完整过程,以获得有参考价值的思路和体系,并在此过程中培养和建立系统的技术人员队伍。

发展前景

FC-1的未来发展前景相对简单,目标指向原本采用歼-7/米格-21和F-5的国家,这与最初设计“超七”时并无差异。FC-1性能改进和完善的标准主要依据用户的需求和选择,飞机的技术条件和成品、武器的选择方式也比较灵活,可以对外输出生产线的FC-1也可促进用户国航空技术的发展。FC-1乐观估计未来十年里可以实现350~400架的出口目标,按研制费估算出口200架就可以实现规模效应和投资收益,也有利于提升中国战斗机的国际形象。FC-1经过改进,成为中国海军航母的舰载攻击机,充当法国“超军旗”那样的舰载单发攻击机角色也是不错的选项。

LCA经过20年磨剑后才刚刚实现部分试飞的目标,实际进展远远落后于计划。研制LCA时印度空军还只是一支作战范围有限的战术航空部队,但随着苏-30MKI远程战斗机的装备,印度空军已经开始建立起以重型战斗机为核心的装备体系,米格-29和“幻影”2000已经成为扩大规模的低档装备。新的装备规划体系使轻型战斗机成为可有可无,计划替代米格-21的LCA即使服役也难以占据最初的位置。

印度采购国外战斗机替代LCA并没有任何政治上的困难,备选机型很多,装备速度和战斗力标准都要超过LCA,甚至投资也不比自行研制LCA更高。但引进的结果就是LCA项目的彻底失败,印度航空工业将彻底失去自行发展先进战斗机的能力,印度空军未来的装备渠道将完全被国外供应者把持。因此,印度航空企业在LCA项目拖延期间并没有放弃对其改进发展,不但在逐步推动单、双座原型机和小批生产型的发展,为海军研制的舰载型也已经完成样机的生产。舰载型的设计意图是配合米格-29K,首先发展双座舰载型应该是瞄准了舰载训练机这个需要。这些都证明印度利用LCA这个仅有的工具在每个方面都努力去涉足和尝试。

LCA估计至少还需要2~3年才可以满足实用生产型服役的标准,服役后的生产和使用过程中还会出现很多麻烦。估计印度利用LCA打开国际市场的可能性非常有限,按照印度空军和海军可能提供给LCA的装备空间估算,达到服役标准的LCA总生产规模大概只能维持在200架左右,这个数量从投资效益角度来说显得较少。

任何新兴国家的技术经验积累都需要时间,并肯定会出现曲折。中国航空科研系统从60年初开始的30年里实际成果并不多,期间遭遇到的困难和因为失误导致的损失远比印度现在沉重得多,用了20年才算真正吃透前苏联60年代提供的技术,90年代初期的实际产品水平只相当于发达国家60年代后期标准。FC-I、歼-10也是依靠国际合作才得到突破。鉴于此,只要印度能坚持下去,以我为主,对外合作,LCA就不会出现最终“烂尾”的可能。


 

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