2009年5月9日星期六

真了不起:中国垂直起落战斗机将翱翔在祖国蓝天

据外电报道,中国曾与俄罗斯的航空工业部门谈判,就引进雅克141战斗机的相关技术展开谈判。尚不清楚双方合作开发还是中方仅仅购买技术,俄方相关人士也不愿就此问题发表评论,但表示中方对此项目很感兴趣。

目前世界上研制垂直起落战斗机有美国,英国,法国,还有前苏联。其中真正装备部队的垂直/短距飞机只有英国的鹞式和苏联的雅克38。装备数量最多的是英国 的鹞式,美国也购买了不少装备其海军陆战队用于近距支援作战。美军现在发展的F35战斗机,F35"家族"共有三种型号,F35A, F35B和 F35C,它们分享70%-90%的原件.被其称为三军(海军,空军,海军陆战队)通用型飞机,机体结构基本相同,达到一定通用,简化后勤保障难度。其先 进的设计思想,就像当初研制枪族一样,达到简化型号和降低成本的目的。 F35的先进设计思想值得我国借鉴。现在就垂直战斗机发展和在未来战斗中的作用简 单作以讨论,给我军飞机研制作以参考。

世界上最早的实用垂直起落战斗机是英国BAE公司(英国宇航公司)的鹞是世界上第一种实用的可以垂直起落、快速平飞、空中悬停和倒退飞行的战斗机。该机由英国霍克·西德尼航空公司研制,经长时间研制后1966年8月31日首飞。

其实鹞式飞机之所以能垂直起落,关键是其设计独特、性能优秀的英国罗·罗公司的“飞马”发动机,(二战以后虽然英国航空工业一直处于萎缩状态,但是英国人 始终不肯放弃发动机独立研发,唉这对中国航空工业真是教育意义)。当飞机垂直起飞时,飞马发动机前后四个喷管转到垂直向下的位置,在喷气反作用力的作用下 产生向上的推力,使飞机垂直上升;短距起飞时,喷管水平向后产生向前的推力,使飞机滑行加速,然后喷管迅速向下旋转60度,再借助机头甲烷喷嘴的作用,使 飞机路离地面起飞;此外,四个喷管还可以从向下的垂直位置再向前偏转8度,这时如果是在地面着陆滑行就可以产生反推力刹车,而如果是在空中飞行就可以使飞 机倒退飞行了。机上多个甲烷喷口共同控制和调整飞机的姿态,实现在垂直起落和悬停时对飞机的操纵。

在1982年4月的英阿马岛战争中,英国的海鹞曾发挥过很重要的作用,使用AIM-9“响尾蛇”近距空空导弹击落了多架阿根廷幻影III战斗机和其他攻击飞机。鹞式各型都可装备各种空对空、空对地(舰)导弹,各种炸弹及火箭发射器等武器装备。

北航的鹞式飞机

美国的洛克西德·马丁公司研制F35时,之前叫X-35时并无过多的垂直起落战斗机研制经验,为了和波音公司X-32竞争可以说全球寻找相关技术。英国由 于研制了鹞式战斗机,都是冷战结束,后续机型没有继续开发,其设计思想难以满足超音速飞行需要。后来去俄罗斯与了解到俄罗斯雅克设计局的雅克141有超音 速飞行的潜力,重金购买了,其相关图纸和资料包括飞行试验数据。(唉俄罗斯也到了卖家底的地步)后来听说俄罗斯后悔了这个交易,这是后话了。

F-35样机可以看到中部风扇进气风扇

之后,X-35进度加快,其原型机基本上就是雅克141的结构,加上F-22外壳。但是明眼人一看,简直是雅克141的翻版,俄罗斯的力学设计就是扎实,后来X-35渐入佳境一举打败了波音的X-32拿到历史上金额最大的军火订单。

美国X-35发动机(垂直起落型)

X-35在发展初期,也参考雅克141的中部升力发动机,虽然这种独立发动设计从原理上看很不错,但是从成本上看难以承受。主要是独立升力发动机寿命比较短,转而设计了一个升力风扇。
雅 克-141(又称雅克-41)是一种用于中小型航空母舰上使用的舰载超音速垂直-短距起落(V/STOL)战斗机,主要执行舰队防空任务,也可用于近距空 中支援、近距格斗和攻击海上或地面目标。它以前苏联研制垂直-短距起落飞机(如雅克-38)的经验为基础,于1975年开始设计,1989年开始飞行试验 工作,到1991年中已试飞近200余小时,按原计划该机研制工作将在1995年左右全部结束。1991年一架原型机试飞时坠毁,该项计划中止。

雅克141原型机

雅克-141安装了喷口可转向的升力发动机和推力发动机,以大推力、高推重比发动机保证超音速性能,用升力发动机保证其垂直起降性能。尽管该机多数采用了 现有战斗机上较成熟的技术,但在性能水平和作战效能方面与雅克-38相比有很大提高。最大飞行速度达1800公里/小时,实用升限比雅克-38高3000 米,短距起飞时最大起飞重量比雅克-38大8吨左右。为了提高飞行性能和减轻飞行重量,广泛采用了铝-锂合金和复合材料,其中复合材料占结构重量的 26%。

雅克-141打破了垂直-短距起落飞机的多项世界纪录,其中包括:有效载重1000千克时爬升到12000 米时间为116.2秒;有效载重2000千克时相应的爬升时间为130.5秒;从高度3000米到8000米,爬升速度为250米/秒。目前该设计局计划 使雅克-141能成为一种岸基防空和对地攻击机。

座舱一名驾驶员,驾驶舱内装有简单的仪表,舱内左侧设有偏航操纵杆,用 于进行垂直/短距起落操纵及对两台升力发动机的操纵。驾驶杆上设有一个按钮,控制主发动机喷口的偏转。装有K-36零-零弹射座椅,可由飞行员控制弹射, 也可自动弹射。在飞机俯仰角度超过规定值以及横滚速率超过限制值时可自动弹射。机载设备装有先进的机载设备,一部与米格-29性能类似的多功能脉冲多普勒 雷达,火控系统可与其它各类武器兼容。

武器一门30毫米机炮,翼下有4个挂架,最大载弹量2600千克,可挂载AA-10中距空-空导弹和AA-11、AA-8近距空-空导弹。
最大起飞重量(短距起飞)19500千克
(垂直起飞)13675千克
最大外挂载荷2600千克
性能数据
最大平飞速度M1.7
实用升限15000米
垂直起飞航程(内部燃油)1400公里
短距起飞航程(带外挂油箱)2100公里

从以上数据分析,雅克141的设计思想是相当成熟的,美国F35又对其加以改进,成为通用型战斗机。我觉得雅克141的技术的确值得我们借鉴,引进雅克141技术这对我国的发动机技术,材料科学技术,空气动力学技术,发动机控制技术都有很大的提高。

从苏-27的引进虽然极大提高了我空军战斗力,但是我知道的仿制的歼—11时要改进难度不下,主要还是缺乏飞机完整的飞行试验数据,例如如果安装国产设备 和武器其重心改变对飞行品质的影响等都是未知数。而且老毛子给中国图纸都是平面图纸,为了改进飞机结构等还要重新自己建立虚拟数字飞机,这方面老毛子远不 如西方飞机设计水平。美国和欧洲在航空设计方面普遍使用计算机辅助设计技术,在设计阶段就对飞机结构举行优化,而且飞机改进也相对容易。当然这方面也有设 计思想方面的差别,原苏联设计的飞机要求露天存放,所以也造成结构偏重的原因。

随着我国近年航空设计能力提高,发动机技术和材料科学技术(主要是炭纤维复合材料技术)取得突破,我相信能引进这种飞机技术,对我国航空工业跨越式发展和海空军都具有重大意义。
关于通用型战斗机设计,我们应该跟踪世界先进水平,尽早开展相关技术的研究与储备,祝愿中国版垂直起落战斗机早日翱翔在祖国蓝天!

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