[转帖]拨开迷雾见枭龙 (铁血)

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/05/08 22:52:10
文:方方
原文刊载于《航空世界》2004年第5期

  说起来,笔者和“枭龙”还是颇有些缘分的。1988年,笔者第一次见到了“枭龙”的前身——超-7的想象图。转眼16年过去,自己成长的同时也看着超-7逐渐演变,气动外形越来越接近第三代战斗机,名称也变成了FC-1。到今天又拥有了自己的正式绰号“枭龙”。  自去年“枭龙”首飞以来。有关“枭龙”的报道铺天盖地。其中不乏总师、试飞员的高度评价。转眼间“枭龙”已经直追F-16后期型。事实果真如此吗?这其中有多少是宣传手段呢?“枭龙”的真实水平究竟如何?笔者试图从一个旁观者的角度,利用有限的公开资料。对这亦真亦幻的“枭龙”进行一个简单分析。
  众所周知。“枭龙”源自上世纪八十年代中期发起的超-7研制计划。当时印度空军已经装备先进的米格-29、“幻影”2000战斗机。而巴基斯坦空军只有少量不具备超视距作战能力的F-16/B,空防主力仍然是F-7P和“幻影”III,压力相当大。巴基斯坦急需一种较为先进的战斗机。与F-16形成高低搭配。对抗印度空军的第三代战斗机。为此。巴基斯坦选择了与老朋友成都飞机公司联合研制的策略。新型飞机预定在成飞当时最成功的产品—歼-7飞机基础上研制。巴基斯坦称为“军刀”II。中国国内称为歼-7CP。对外称“超-7”。这就是超-7计划的由来。谁也没想到。这种飞机的研发道路竟然如此曲折而漫长。一走就是十多年。
  纵观十余年来超-7/FC-1的方案演变,我们可以发现一个非常有意思的特点:该机的技术水平实际上折射出我国航空工业的技术实力。80年代中期时,我们的水平严重落后于世界水平。几乎没有什么技术储备。改进的途径主要是换装,通过与国外的技术合作,使得超-7技术水平上了一个新台阶,边条翼、肋部进气等设计都是首次在国产飞机上应用。改进途径主要是气动设计,使成飞公司获益匪浅;到了FC-1阶段。尽管有国外设计局的介入。但其扮演的角色更象是咨询者,我们在全机气动布局上有了透彻的了解和完全的把握。特别是后期飞控系统的改进,更是显示成都飞机设计研究所的技术水平的极大提高——如果留意航空报的报道。我们不难发现这些技术来自何方。


设计特点
  “自顶向下”的设计流程是2002年珠海航展上FC-1叫的宣传重点之一。即:先确定目标。然后确定采用什么技术和手段来实现目标。那么我们不妨来看看FC-1则在设计上有些什么特点?
前机身修形:
  FC-1前机身上部有一道非常明显的毗线。以此为界。上半部仍保持圆滑的流线型。下半部则逐渐由雷达罩的弧形过渡到平面形状,恰好与肋部进气道吻合衔接。外观上看起来和F-22的前机身设计非常类似。事实上。这个前机身修形设计并不是一开始就有的。即使在早期国外专家提出肋部进气道设计之后一段时间内,我们看到的超-7模型仍是传统前机身。加上内倾10度的进气口。看起来颇为突兀。
  笔者以为,这种修形设计作用在于:
  1、配合附面层隔板(从其长度分析,应兼有压缩斜板的作用),对前方来流进行预压缩,提高进气道效率。这一点和F-16利用前机身底部进行预压缩的设计思路类似。
  2、减小机身横截面积,降低阻力。经过前机身修形后,肋部进气通和机身的组合更加紧凑,有助于降低飞机阻力。
  3、有助于减小侧向雷达反射截面积,这和F-22的前机身设计相仿。很难了解FC-1在前机身设计时是否有这方面的考虑,但客观上确实起到了一定的效果。

肋部进气道
  这几乎都成FC-7的“招牌”了,关于它的优点大家也都耳熟能详。但是必须注意到,这种进气道实际上也是两侧进气道的变种。我们所提到的提高大迎角下进气效率等优点也是相对传统的两侧进气道而言的。相对于F/A-18这类利用边条进行预压的肋部进气道、F-16类型的腹部进气道、甚至F-14/-15这类具有水平压缩斜板的两侧进气道,FC-1的设计还有没有没有优势就成为疑问了。
  那么为什么不用可能性能更好的进气道设计?这和当年的技术实力、研制初衷密切相关。有报道说F-35未来改进时也将采用进气道内倾设计,以提高进气效率。这实际上给了我们一个答案——肋部进气道是改进设计而非全新设计,其根本目标是“高效费比低风险”。


座舱盖和背脊
  去年FC-1第01架原型机出厂照片首次公开的时候。曾经让很多人大惊失色——难道还是传统的带隔框三片式风挡?!当然,最后谢天谢地,是整体式圆弧风挡。大家都松一口气。FC-1终于还是用上了气泡式座舱盖。但只要稍微留意就可以发现。我们的气泡式座舱盖和西方典型战斗机(如F-15)相比仍然有着明显差别:我们的座舱盖高度低矮,飞行员基本上只露出脑袋;而F-15的座舱盖外形高大,飞行员几乎有1/3个身子露在外面。两者的视界也因此有明显差别。
  这种低矮座舱盖连接后方宽大背脊的形式。毫无疑问是从歼-7那里继承下来的。但即使在进行了大改的FC-1方案中,这种严重影响视界的设计仍然保留。对于一种比较重视空战能力的战斗机而言。这确实有些不可思议。这实际上是设计中为了较高的效费比而进行权衡取舍的结果。首先,和西方气泡式座舱设计相比。这种设计阻力较小——联系到FC-1马赫数1.6的最大平飞速度,很难想象如果阻力进一步增大会怎样。其次,生产能力问题——我们能够生产整体风挡是近些年来的事。如果座舱盖加大,受力也将加大,现有材料和工艺水平能否满足要求;实际上,FC-1这种设计就是在一定程度上牺牲视界来换取其它方面的好处——这种特点在米格-29上同样可以看到。


机尾


<p>  FC-1的机尾总给人一种不协调的感觉。垂尾根部之后的机身到发动机的收扩喷口这一段急剧收缩,看起来就象是一个适配环。这种设计在飞行中必然导致飞机尾部压差阻力增大,甚至可能造成紊流,导致更严重的干扰阻力(那个长得几乎算是“怪异”的减速伞舱。恐怕就兼有一定的整流作用)。PC-1最大马赫数只有1.6,或许与这种设计脱不了干系。
  什么原因迫使FC-1不得不采用这种设计。这是个令人颇感兴趣的问题。
  笔者最初以为是发动机附件体积的影响。但对比米格-29的发动机舱。显然没有这个问题。另一个可能性是跨音速面积律的影响——为了保证后机身横截面积分布符合要求,以局部阻力增大的代价换取全机总阻力的减小。不过此说也有些勉强。因为现在早已不是F-102那个时代,面积分布问题完全可以在设计中兼顾到。
[此贴子已经被作者于2004-6-8 15:33:46编辑过]
文:方方
原文刊载于《航空世界》2004年第5期

  说起来,笔者和“枭龙”还是颇有些缘分的。1988年,笔者第一次见到了“枭龙”的前身——超-7的想象图。转眼16年过去,自己成长的同时也看着超-7逐渐演变,气动外形越来越接近第三代战斗机,名称也变成了FC-1。到今天又拥有了自己的正式绰号“枭龙”。  自去年“枭龙”首飞以来。有关“枭龙”的报道铺天盖地。其中不乏总师、试飞员的高度评价。转眼间“枭龙”已经直追F-16后期型。事实果真如此吗?这其中有多少是宣传手段呢?“枭龙”的真实水平究竟如何?笔者试图从一个旁观者的角度,利用有限的公开资料。对这亦真亦幻的“枭龙”进行一个简单分析。
  众所周知。“枭龙”源自上世纪八十年代中期发起的超-7研制计划。当时印度空军已经装备先进的米格-29、“幻影”2000战斗机。而巴基斯坦空军只有少量不具备超视距作战能力的F-16/B,空防主力仍然是F-7P和“幻影”III,压力相当大。巴基斯坦急需一种较为先进的战斗机。与F-16形成高低搭配。对抗印度空军的第三代战斗机。为此。巴基斯坦选择了与老朋友成都飞机公司联合研制的策略。新型飞机预定在成飞当时最成功的产品—歼-7飞机基础上研制。巴基斯坦称为“军刀”II。中国国内称为歼-7CP。对外称“超-7”。这就是超-7计划的由来。谁也没想到。这种飞机的研发道路竟然如此曲折而漫长。一走就是十多年。
  纵观十余年来超-7/FC-1的方案演变,我们可以发现一个非常有意思的特点:该机的技术水平实际上折射出我国航空工业的技术实力。80年代中期时,我们的水平严重落后于世界水平。几乎没有什么技术储备。改进的途径主要是换装,通过与国外的技术合作,使得超-7技术水平上了一个新台阶,边条翼、肋部进气等设计都是首次在国产飞机上应用。改进途径主要是气动设计,使成飞公司获益匪浅;到了FC-1阶段。尽管有国外设计局的介入。但其扮演的角色更象是咨询者,我们在全机气动布局上有了透彻的了解和完全的把握。特别是后期飞控系统的改进,更是显示成都飞机设计研究所的技术水平的极大提高——如果留意航空报的报道。我们不难发现这些技术来自何方。


设计特点
  “自顶向下”的设计流程是2002年珠海航展上FC-1叫的宣传重点之一。即:先确定目标。然后确定采用什么技术和手段来实现目标。那么我们不妨来看看FC-1则在设计上有些什么特点?
前机身修形:
  FC-1前机身上部有一道非常明显的毗线。以此为界。上半部仍保持圆滑的流线型。下半部则逐渐由雷达罩的弧形过渡到平面形状,恰好与肋部进气道吻合衔接。外观上看起来和F-22的前机身设计非常类似。事实上。这个前机身修形设计并不是一开始就有的。即使在早期国外专家提出肋部进气道设计之后一段时间内,我们看到的超-7模型仍是传统前机身。加上内倾10度的进气口。看起来颇为突兀。
  笔者以为,这种修形设计作用在于:
  1、配合附面层隔板(从其长度分析,应兼有压缩斜板的作用),对前方来流进行预压缩,提高进气道效率。这一点和F-16利用前机身底部进行预压缩的设计思路类似。
  2、减小机身横截面积,降低阻力。经过前机身修形后,肋部进气通和机身的组合更加紧凑,有助于降低飞机阻力。
  3、有助于减小侧向雷达反射截面积,这和F-22的前机身设计相仿。很难了解FC-1在前机身设计时是否有这方面的考虑,但客观上确实起到了一定的效果。

肋部进气道
  这几乎都成FC-7的“招牌”了,关于它的优点大家也都耳熟能详。但是必须注意到,这种进气道实际上也是两侧进气道的变种。我们所提到的提高大迎角下进气效率等优点也是相对传统的两侧进气道而言的。相对于F/A-18这类利用边条进行预压的肋部进气道、F-16类型的腹部进气道、甚至F-14/-15这类具有水平压缩斜板的两侧进气道,FC-1的设计还有没有没有优势就成为疑问了。
  那么为什么不用可能性能更好的进气道设计?这和当年的技术实力、研制初衷密切相关。有报道说F-35未来改进时也将采用进气道内倾设计,以提高进气效率。这实际上给了我们一个答案——肋部进气道是改进设计而非全新设计,其根本目标是“高效费比低风险”。


座舱盖和背脊
  去年FC-1第01架原型机出厂照片首次公开的时候。曾经让很多人大惊失色——难道还是传统的带隔框三片式风挡?!当然,最后谢天谢地,是整体式圆弧风挡。大家都松一口气。FC-1终于还是用上了气泡式座舱盖。但只要稍微留意就可以发现。我们的气泡式座舱盖和西方典型战斗机(如F-15)相比仍然有着明显差别:我们的座舱盖高度低矮,飞行员基本上只露出脑袋;而F-15的座舱盖外形高大,飞行员几乎有1/3个身子露在外面。两者的视界也因此有明显差别。
  这种低矮座舱盖连接后方宽大背脊的形式。毫无疑问是从歼-7那里继承下来的。但即使在进行了大改的FC-1方案中,这种严重影响视界的设计仍然保留。对于一种比较重视空战能力的战斗机而言。这确实有些不可思议。这实际上是设计中为了较高的效费比而进行权衡取舍的结果。首先,和西方气泡式座舱设计相比。这种设计阻力较小——联系到FC-1马赫数1.6的最大平飞速度,很难想象如果阻力进一步增大会怎样。其次,生产能力问题——我们能够生产整体风挡是近些年来的事。如果座舱盖加大,受力也将加大,现有材料和工艺水平能否满足要求;实际上,FC-1这种设计就是在一定程度上牺牲视界来换取其它方面的好处——这种特点在米格-29上同样可以看到。


机尾


<p>  FC-1的机尾总给人一种不协调的感觉。垂尾根部之后的机身到发动机的收扩喷口这一段急剧收缩,看起来就象是一个适配环。这种设计在飞行中必然导致飞机尾部压差阻力增大,甚至可能造成紊流,导致更严重的干扰阻力(那个长得几乎算是“怪异”的减速伞舱。恐怕就兼有一定的整流作用)。PC-1最大马赫数只有1.6,或许与这种设计脱不了干系。
  什么原因迫使FC-1不得不采用这种设计。这是个令人颇感兴趣的问题。
  笔者最初以为是发动机附件体积的影响。但对比米格-29的发动机舱。显然没有这个问题。另一个可能性是跨音速面积律的影响——为了保证后机身横截面积分布符合要求,以局部阻力增大的代价换取全机总阻力的减小。不过此说也有些勉强。因为现在早已不是F-102那个时代,面积分布问题完全可以在设计中兼顾到。
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还有一种可能性,那就是为发动机变动作准备。长期以来,FC-1计划一直被航电供货问题所困扰。发动机供货方面,虽然目前看起来不成问题,但作为印度最大军火供应商的俄罗斯,一旦切断RD-93的供货渠道。巴基斯坦的FC-1将立刻成为废铁。国内目前并没有适合FC-1的中等推力涡扇发动机可用。但涡喷发动机技术却已经成熟。设想一下。如果换装一台8吨级的涡喷发动机。并采用为很多航迷“深恶痛绝”的引射式喷管(也就是所谓“喷管不外露”的设计)。这个急剧收缩的“适配环”将不复存在。
  当然,这只是猜测。是否如此,也许要等多年以后才能知道了。


边条翼
  边条翼是第三代战斗机中最流行的气动设计。但这种设计的发明完全是个偶然。1958年诺斯罗普在研制N-156F(后来大名鼎鼎的军援战斗机F-5的前身)时为了使飞机横截面积分布更接近跨音速面积律的要求,而在机翼根部前缘增加了一小块三角形机翼。后来却意外地发现这种设计不仅没有预料中的高诱导阻力,反而可以大幅改善机翼的升阻特性。边条翼的历史由此开始。
  边条翼本身是一块大后掠尖前缘的近似三角形机翼。气流从小迎角开始就自其尖锐前缘分离。中等迎角后形成稳定涡流——即边条涡。边条涡不仅可以给后面机翼的附面层补充能量。推迟气流分离。还可以在机翼上诱导出高升力——这就是边条器最吸引人的地方。不过,边条翼也有它的麻烦:由于涡升力的存在,导致飞机焦点前移,造成俯仰力矩的非线性变化,甚至可能造成无法抑制的上仰失速。要想利用传统的机械-液压操纵系统进行控制是个不小的难题。而边条面积越大,俯仰力矩的非线性变化也越剧烈。
  和早期方案中的边条扫比起来。FC-1现在的边条翼不仅面积大大增加,在其前端翼根处还多了一个小缺口——类似的设计在米格-23MLD的固定翼翼根、日本AAM—3的鸭舵和我国SD-10的尾舵上也可以见到。据推测可能具有增强涡流,消除附面层的作用。换句话说。FC-1的边条翼设计把能够增强涡流的手段都用上了。目的无它。就是要增强涡升力,提高机动性。

机翼
  毫无意外的,FC-1采用了前缘后掠42度的悬臂式梯形翼。从公开的3维结构剖视图看,应为多梁式混合结构。
  有意思的是这个后掠角。边条涡对机翼产生的有利干扰随机翼后掠角呈驼峰形变化,在大约40度后掠角左右达到最佳。这主要是由于小后掠角机翼大迎角性能不好,失速迎角小。即使结合边条翼也效果不彰;而大后掠角机翼大迎角性能好。大迎角时其自身的前缘涡流同样可以起到边条涡的作用。边条翼虽然也起了作用,但相对作用较小。因此。第三代战斗机采用边条翼布局的多结合40度左右的后掠翼,以期获得最大的有利干扰。但美系飞机通常选用40度后掠角,典型的就是F-16。当年超-7方案也是如此;而俄系飞机则选择42度后掠角。米格-29、苏-27以及这个有米格身影的FC-1都是。看起来各国所进行的研究结果并不完全一致。
  气动控制面方面。FC-1机翼装有全翼展前缘襟翼。机翼后缘内侧(根据照片分析)为简单襟翼,兼作机动襟翼,可以和前缘襟翼配合偏转,保持最佳机翼弯度,以提高升阻比和抖振边界。不过FC-1并未采用类似F-16的全翼展襟副翼,其机翼外侧仍然是传统副翼。占据了从后缘襟翼外侧到翼梢的整个外翼段。
  对笔者而言,FC-1机翼更令人瞩目的特点是它的根梢比。熟悉F-16的人第一眼看到FC-1,往往会觉得它的机翼非常“尖”。根据试飞照片估算,其根梢比约5.7。远大于F-16、米格-29这类飞机,更接近三角翼。根梢比大。可以减小机翼弯矩,减轻结构重量。但另一方面,较大的根梢比会加剧翼尖失速,并对机翼刚度有不利影响。而延伸到翼梢的副翼则加剧了不利影响。由此导致的颤振问题可以利用翼尖导弹挂架(兼作防颤杆)加以改善;但副翼反效问题如何改善呢?这确实是个颇令人感兴趣的问题。


尾翼·腹鳍·后边条
  如果说当年方案的尾翼设计还残留着歼-7的痕迹的话。那么FC-1则已经把这点痕迹完全抹去了。
  全新设计的垂尾具有切尖结构,显然是为了改善颤振特性。方向舵转轴倾角很小,有助于改善大迎角下的方向操纵性——而歼-7的方向舵在迎角30度左右就已完全失效了。或许是因为原型机的缘故,在01架和03架原型机垂尾上并未看到更多的传感器。在04架全状态机上能看到更多令人感兴趣的东西。
  平尾则一改中国战机的传统,采用了直轴平尾的形式。这种平尾重量轻,受力简单,对机身结构设计有利。不过,由于后掠角不大,其颤振特性较差。一般都会采用切尖或配重方式来改善。FC-1的平尾正是采用了切尖方式。不过。由于后边条的原因。FC-1的平尾几乎和机翼位于同一水平面,也看不出下反角——这和当年IDF早期原型机非常相似,令人不由得捏一把汗。希望FC-1只是看起来相似,不会重蹈IDF10002号原型机的覆辙。
  在早期方案中。腹鳍是呈八字形安装在后机身腹部。FC-1则向外移动到后边条外侧,垂直安装。这种设计。似乎是有意拉开腹鳍间隔,以减小相互干扰,提高效率。腹鳍和垂尾结合,有助于改善FC-1的方向稳定性。
  FC-1的尾撑/后边条是后期方案中出现的。其宽度(展长)相当大,看起来更类似X-29而非F-16。如此宽大的尾撑,令人怀疑它除了具有承力作用外。还可能在大迎角状态下具有强烈的低头作用。以抑止前方大边条翼带来的强烈上仰趋势。
起落架
  FC-1采用全新设计的起落架,均为单轮,分别向后/向前收起。前起落架为国内首见的支柱式半轮叉结构。主起落架则比较有意思,外表看起来似乎是已经由原来的机翼起落架改进为机身起落架,但实际上主起落架仍然直接安装在翼梁根部。承受的载荷由翼梁传递——实际上和米格-29的起落架设计类似。这种设计既具有机翼起落架重量轻的优点(不像机身起落架需要传力结构传递载荷)。又具有机身起落架节约机翼内侧翼下空间的优点(通常翼下这个位置的挂载能力最强。但采用机翼起落架的飞机却往往由于起落架收放路线的限制而难以使用)。但凡事有利必有弊,这种设计虽然具有前述优点,但起落架舱却可能影响到进气道的布置。联想到2002年珠海航展上贵航曾经宣称JL-9的进气道设计比FC-1的效率更高。笔者以为有这么一种可能:FC-1的进气道为了避开后方的主起舱而向内作较剧烈的转折,从而影响了它的总压恢复系数;而JL-9仍然沿用歼-7的机翼起落架,主起落架舱较靠后,就不存在这个问题。


飞控系统
  飞控系统曾经是笔者对FC-1意见最大的地方。早些年成飞一直宣称为了降低费用,FC-1将采用传统机械-液压操纵系统。对于这种为了低造价而采用低技术的策略,笔者始终认为不妥。对于这种为了满足高机动性而设计的飞机,却采用机械-液压操纵系统。无疑将使得性能大打折扣。甚至有可能陷入“价格降低-性能下降-价格进一步降低”的恶性循环。
  不管怎样,FC-1最终还是采用了电传飞控系统,只是决定的时机颇为古怪——在完成详细初步设计的当年才宣布要采用电传飞控,给人有些赶不上趟的感觉;但如果考虑到电传飞控的硬件有可能不是专门为FC-1设计,而是“拿来主义”,那么这个时间倒是恰好。若果真如此,FC-1计划倒确实是省下了一笔巨额开发费用。
  只是问题在于。FC-1究竟是一开始就决定要借用某机的飞控系统,还是迫于形势(例如碰到控制方面的严重困难)决定采用的,这将决定它是否是按照随控布局进行设计,电传飞控能否最大限度发挥其优势。根据公开报道,FC-1的飞控系统的确采用了主动控制技术。据此,它应该是一架放宽了静稳定度的随控布局飞机。


载油系数<p></p></P>  载油系数对飞机的续航能力影响甚大。根据公开资料计算,FC-1的机内载油系数并不高,约0.25。但其转场航程却远达3000千米,这只能解释为利用外挂燃油实现的理想状况。如果执行典型作战任务,FC-1要么因为外挂燃油而限制了挂载方案的多样性,要么因为燃油不足而限制了作战半径。采用RD-33发动机的米格-29早期型,机内载油系数约0.27,其机内燃油航程只有1700千米,或可作为一个参照。


载重系数
  载重系数可以说明飞机的续航能力和外挂武器的能力。还能说明飞机机体、发动机、机载设备的研制水平——即在满足作战性能要求的前提下,它们的重量是否轻。FC-1的载重系数同样不乐观,仅0.89,略高于米格-23的0.8,不如F-4E的0.94。而F-15、F-16则高达1.4以上。即使是米格-29早期型,其载重系数也达到了1.22左右。这说明FC-1仍然大量采用常规技术制造——虽然成飞确实拥有复合材料制造技术。
  这里不得不提到2002年出现的一篇对巴基斯坦工程师的采访,该工程师提到,FC-1的过载限制是+8g,但“后期发展型可达8.5g”。如果结构设计和材料都没有改进的话,这种改变意味着飞机结构重量的减轻。不考虑其它因素,仅从数字估算,相当于飞机空战重量减轻了约5%强,合400多千克。这可不是一个小数目。若此说属实,那么除了说明FC-1还有相当的改进空间外,也说明目前FC-1的设计确实未臻完美——那多出来的400多公斤重量是怎么来的?这是个颇耐人寻味的问题。
  从这些特点我们可以看到。FC-1在设计中确实贯彻了自上而下的设计策略。“高效费比低风险”的设计思想始终得到贯彻。设计重点在于提高飞机的气动性能。或者说,相对于FC-1“多用途”战斗机的称谓。该机其实更着重于空战性能的提高。而对地攻击能力只是“兼顾”而已。


迷雾重重
  自FC-1第01架原型机首飞以来,媒体的报道简直可以用”铺天盖地”来形容。对相关人士的采访、虚实莫辨的言论、网络流传的小道消息以及试飞过程中出现的一些耐人寻味的现象,仿佛给FC-1罩上了一层诡秘的浓雾。在空前开放的媒体报道下FC-1却仿佛离我们更远了。在这重重迷雾之下的FC-1,究竟是什么样的呢?

翼刀
  01架原型机出厂的时候,机翼上那对翼刀几乎令所有人跌破眼镜。一时间。网络上热心探讨者有之。疾言厉色者有之,某杂志还专门撰文讲述“翼刀不是落后的象征”。一片沸腾。然而事隔半年03架首飞,航迷们惊喜地发现曾经以为要和FC-1长期相伴的翼刀居然消失了!而且据说01上面的翼刀也没了。又是一番热闹。
  那么翼刀如此迅速的出现然后消失的原因何在?在杨伟总师访谈录里面有这么两句话:“风洞试验时,我们设计了很多边条,有十几种。边条能够在一定条件下产生强的脱体涡,提高飞机的升力,但同时会带来力矩的非线性。目前选择的这种边条应该说综合效果最好。”“翼刀对改善力矩非线性特性有一定好处。”
  根据这段话。笔者认为翼刀在这里起抑制边条涡的流动和发展的作用。这样一来,带来的非线性力矩影响也减小了,当然涡升力也同样减小了。这比较符合杨总的说法。01首飞之前,国内没有研制大边条飞机的经验,出于对平尾和后边条低头效率的担心,加装了翼刀。削弱涡升力,也是一种保险措施。在01试飞过程中,发现没有出现可能的强烈抬头趋势——这个试飞员可以感觉得到。高g机动时不需要强烈推杆,于是考虑取消翼刀。只是,翼刀如此仓促地出现和消失,给人以完全不同风格的感觉。更像是激进的商业促销和保守的科研试飞两种态度交互作用的结果。
抬头问题
  01首飞照片一出炉,立刻有人发现该机离地时平尾偏角相当大,几乎达到向下偏转的极限。这对于实际上处于轻载状态的首飞原型机来说并不正常。很快。对首飞试飞员雷强大校的采访也证实了这件事。根据雷大校的说法。在高速滑跑试验时就发现了飞机抬头困难的问题。但气动外形己无法大改。于是利用电传飞控系统的优势,预置平尾下偏角,解决抬头难的问题。这实际上是一种打补丁的手段。对飞行员而言,操纵感觉是正常了,但实际问题并没有解决。
  对于超音速战斗机而言。起飞抬头并不是平尾设计的极限状态,最大过载机动和超音速机动/配平时对平尾的配平要求更高。预置平尾偏角只是解决了起飞抬头问题(而且是在飞机轻载、重心非前限的惰况下),在其它极限状态下,平尾将由于预支了部分配平能力而无法提供足够的抬头力矩。此外。预置平尾偏角还将导致飞机配平阻力增大。因此对FC-1而言,如果不彻底解决抬头问题,其各方面性能特别是机动性将由于平尾配平能力限制而受到严重影响——有朋友提出舵效问题,但在相同条件下,配平能力的下降并不因舵效而改变。
  笔者以为,这种情况可能是由于前机身超重,造成重心偏离设计位置所致。最理想的解决方法当然是前机身减重,以及调整内部布局,后移重心。从前述载重系数来看。FC-1仍然有相当的减重空间的。此外还可以仿效当年苏-27原型机的“减重—补强”方法,只是要走到这一步就比较无奈了。最不好的方法就是在后机身增加配重。这实际上是以牺牲飞机性能为代价来解决配平问题。当然,还有一种可能性就是和前述翼刀一样。也是一种保险措施——在前机身增加配重。以纵向静稳定的构型来保证试飞和表演的安全——若果真如此,不能不说这配重委实加得大了点儿。
  从03试飞的照片来看,起飞时平尾偏角已经有所减小,这是一个令人欣喜的现象。希望最终FC-1能彻底解决配平问题,取消平尾预置偏角。

迎角传感器
  03的迎角传感器仍然采用和01相同的风标式传感器。外观上惟一不同的是03的迎角传感器周围标出了风标的偏转范围。根据照片估算偏转范围为>+60度/<-30度。
  这说明了什么呢?这个范围当然不是飞机稳定可控的飞行迎角范围。因为迎角超过35度后出现的不对称机头涡,使得任何不具备大迎角三轴控制能力的飞机都无法稳定飞行。那么迎角传感器采集这种远远超出正常飞行范围的数据干什么。一个可能的解释是:飞机的电传飞控具有在这样的迎角范围内改出非正常状态的能力——否则这些数据对飞控计算机而言根本毫无用处。若果真如此,那么对所有希望FC-1具有良好机动性甚至超机动性的同好而言,倒算得上一个好消息。因为这要求飞机在超出正常迎角范围后仍然具有保持稳定飞行的能力(虽然不一定可控),以及足够的俯仰控制能力(包括后边条产生的低头力矩)要不然飞机一下子就进入深失速或螺旋再好的飞控系统也无能为力了。


结语:路在何方
  FC-1原本是为巴基斯坦空军量身定做的,但依靠巴基斯坦空军一家的订货,显然无法形成规模效益。开发成本分摊到每架飞机上,价格也是巴基斯坦无法接受的。于是成飞的眼光转向国际市场。
  根据宣传材料,成飞对FC-1的定位是:作为米格-21、F-5等二代战斗机的后继机,兼有较好的对空和对地攻击能力,效费比较高的低价位战机。随着第三世界国家装备的第二代战斗机逐渐到寿,即将大批退役。FC-1这个级别的轻型战斗机市场确实拥有较大的市场潜力。但问题是。FC-1在这个市场上有多少竞争优势呢。
  瑞典萨伯JAS-39和美国退役后廉价倾销的F-16C/D将是FC-1面对的最强大的竞争对手。FC-1刚刚开始试飞,这两种飞机却早已投产并远销多国,性能均是有口皆碑。F-16的主要忧点是性能全面经过实战检验,价格低廉(当然啦,倾销嘛)。但缺点也明显:机体陈旧,剩余结构寿命有限;发展潜力已近枯竭。难以采用新技术以对抗未来威胁;重量较大。对大多数中小国家空军并非最佳选择。就性能而言,JAS-39更具威胁性。因其兼有F-16的大部分优点而没有上述主要缺点。它的问题主要在各国空军传统和习惯方面。萨伯飞机的传统市场是北欧,当然近年来已经有所突破,获得南非和少数东欧国家的订货。但要进人大多数第三世界国家空军还有一段路要走。


FC-1能否和这两种飞机一争高下?
  笔者以为、在总体作战能力方面、当前的FC-1仍然逊于F-16C/D。杨总在接受采访时也说过,FC-1的目标是在作战能力方面“接近中后期的F-16”。一方面,从公开资料推测,FC-1的机动性仍未达到第三代战机中较好的水平。另一方面、也是最重要的方面,即FC-1武器不能全面配套。对空武器方面。FC-1目前可以配备的近距格斗导弹有:美制AIM-9L/M、以制“怪蛇”3/4、国产PL-7/-9以及俄制R-73等;中距导弹有美制AIM-7,俄制R-27。如果用户要求还可以配备以制“德比”、俄制R-77导弹以及南非的V-4“射水鱼”(但AIM-120就不必指望了,美国不会允许中国造的战机发射它最先进的导弹)。对比对空武器的五花八门、琳琅满目,FC-1配备的对地武器恐怕只能用“寒酸”来形容了:57毫米和90毫米火箭发射巢、各种弹径的非制导航弹,充其量再加上激光制导炸弹和巴基斯坦装备的AGM-65“小牛”。前些年国内演习片断中不乏昂贵的苏-27使用火箭弹和非制导炸弹进行对地攻击的镜头——就凭这个能说服用户FC-1具有良好的对地攻击能力吗?当然,巴方可以从国际市场采购。现在市场上比较出色、且附带条件较少的对地攻击武器系列主要来自以色列和俄罗斯(南非的空地武器,例如“猛禽”1/2、“模块化防区外武器“(MUPSOW)等或许也可作为一种选择,但到目前为止没有被其它用户采用过)。但即使是号称注重商业信誉的以色列,也不得不看美国脸色行事——“费尔康”预警机是最典型的例子。至于俄罗斯,除了后勤保障体系方面的问题,同样有政治因素限制——巴基斯坦就绝对不敢将俄系武器作为主力。由此可见,FC-1虽然号称“多用途”、但由于武器不全面不配套,实际上是“一条半腿”走路,还是一种以对空作战为主,兼具简单对地攻击能力的战斗机。综合作战能力仍难以与F-16匹敌。<p></p></P>  上面提到关键系统的供应问题——在笔者看来、这实际上是FC-1的另一个致命弱点。
  自“军刀”II开始,直到今天的FC-1,整个计划始终受到航电、武器系统的困扰。由于FC-1的航电立足国外,不可避免地会受到国际环境和国际关系的种种影响。先是在1989年,尽管飞机平台设计还在缓慢推进,但发动机、航电等引进项目全部落空。超-7几乎成了空壳子。后来虽然俄罗斯介入,提供了一条可靠性存疑的发动机供应渠道。但航电设备却始终没有选定。在90年代末期,相信每个航空迷都记住了不少竞争FC-1航电设备的厂商名字。直到现在,对FC-1的航电系统仍然存在着一些不同的说法。杨总在接受采访时对此也没有明确说明。
  十几年来的曲折经历,想必给中巴双方都留下了深刻的印象。1982年马岛海战,殷鉴不远。事后有人说,只要阿根廷再有5枚”飞鱼”……那么FC-1呢?如果被切断航电和武器供应,结果又会如何?我们一直强调,FC-1对于那些不希望受到美国限制的国家是一个不错的选择。但只要无法建立起航电、武器系统的稳定供应渠道,那么无论在战场还是在市场,无论FC-1设计水平有多高,性能有多好。都可能因为这个致命弱点而一败涂地——一如同阿喀琉斯的脚后跟。
  笔者以为,FC-1要想最终成为一种在战场和市场上都出色的多用途战斗机(如果“出色”的定义不是只有区区一、两百架产量的话),就必须解决上述两个关键问题。但专门为FC-1研制航电、武器、甚至发动机系统,不仅开发费用高昂,而且时间上也来不及。出路何在?
首先,要变更观念。
  高效费比飞机不等于”低价+中等性能”。历史上几乎没有哪种中等性能战斗机能卖出去。F-16/79、F-20是最好的例子——只有F-5E例外。但那是冷战期间国际政治军事形势使然,非F-5E之能。何况,经历了90年代多次空中战争之后,质量取胜的观念早已深人人心。对于大多数无法建立数量优势的中小国家空军更是如此。中等性能战机的处境也因此更加尴尬。
  必须进一步提高性能。但增加的成本如何解决?利用扩大的市场来消化——最近的例子,JSF如果没有超过3000架的市场需求,价格根本不可能控制在3500万美元以下。以当前而论,目标不应该只限定在巴基斯坦区区一、二百架订货上。要把目光放远一些,例如中国空军和其它仍在使用F-5E、米格-21的空军。如果竞争获胜,产量不会少于1000架。这样的生产规模,可以使我们对FC-1作进一步的改进而价格不变和只有小幅度上升。
  第二,抢占国内市场。
  一直不明白成飞为何没有努力争取国内订货的迹象,即使在宣传上也看不出来。这和西方公司的做法大相径庭。很多时候对方只是在探讨合作意向时,西方公司就已经把飞机涂上对方空军的机徽、拉出去作展示了。即使谈不成,也可以壮壮声势,扩大影响。
  就FC-1而言,就算当初是专门为巴基斯坦开发的,但时过境迁,形势已经完全不同了。空军战略的转变,使得我们比以前任何时候都迫切需要多用途战斗轰炸机。苏-27/-30、新型歼击机固然是相当不错的选择,但价格高昂,装备数量不可能很多。并且将这类飞机用于对地面非高价值目标的打击实在有浪费之嫌。一旦被击落就更加得不偿失。前面提到大多数中小国家无力建立数量优势。但我们不同,与之相反,我们更要用相当数量的飞机来替换退役的歼-7、强-5。和巴基斯坦空军要求不同的是,这种飞机对空性能要求一般,但对地性能需要更加突出。
  目前来看,FC-1是我们近期能够获得的最好的飞机平台之一。如果能够进行适当改进,拿下国内订单、对整个FC-1计划将带来莫大收益。
  1)我军装备基本要求之一是不能受制于人。FC-1要获得国内订货就必须解决关键设备的国产化问题。这必然促进相关系统的国产化进程,并且有关的费用还可以分摊到国内订单上。等于是“搭顺风车”。一旦国产化问题解决,前述”脚后跟”问题也就迎刃而解。
  2)国内市场潜力巨大,形成的规模效益将大大降低FC-1的单机成本。成飞也因此有了更大的发挥余地——或者在保持现有价格(或略高)的基础上进一步提高飞机性能,根据用户要求提升其对空或对地能力,和F-16、JAS-39竞争;或者在保持现有性能的基础上进一步降价。和先进高教(如雅克-130、T-50等)的战斗机改型竞争。
  3)本国空军的订货是效益最高的免费广告。对用户来说,开发国空军的订货比什么承诺和保证都有效。
  第三,改进设计挖掘自身的发展潜力。
  在发展潜力方面,主要包括飞行性能提升和航电水平提升。
  对于前者,由于FC-1改用电传飞控系统,使得今后只需付出相对小的代价就可以获得性能的大幅度提升(如进一步放宽静安定度、采用推力矢量技术等)。而在重量方面,FC-1也大有潜力可挖。如前述载重系数仅0.89,这显然是采用传统材料的结果。如果能大量应用复合材料,就可以大幅减轻结构重量,或者在维持原重量的情况下加强结构增大载弹量,再或者在增加大量设备之后仍维持原有飞行性能。总之,用户拥有极大的弹性可以自由选择,这一点是极具吸引力的。
  对于后者,笔者认为体现在两方面即预留的设备扩展空间和软硬件接口的标准化。对于预留的设备扩展空间,主要考虑是FC-1源自歼-7,而歼-7机体填充密度几近饱和。如果FC-1沿用歼-7II的部分设计,就可能有空间不足之虞。这是应当尽力避免的。对于接口标准化,做过PC升级的朋友相信都会有深刻印象——即插即用型设备普及以来,PC升级变得相当快捷迅速,大大提高了效率。航电设备亦然。事实上JSF在这一点上做得是比较出色的。虽然不能指望FC-1达到JSF的水平,但如果能尽量做好。不但前述兼容问题迎刃而解,而且对于FC-1今后迅速升级提高战斗力具有不可估置的作用。不仅如此,如果能借此契机开发出一套有中国自主知识产权的接口标准,那么对于中国航空今后走向世界都将具有深远的影响。
  以上是笔者对FC-1一些改进方向的设想。如果能够完成,那么FC-1不仅在机动性上可以超越F-16后期型(需要说明的是,F-16后期型的机动性实际上不如F-16A/B),达到第三代战机中较好的水平。在综合作战能力方面与F-16相比也不遑多让。考虑到对大多数中小国家空军而言,最适宜的是8~10吨级的战机,加上FC-1在结构寿命等方面的优势,即使价格上升到1500万美元,对于用户而言仍是极具诱惑力的。乐观点想,除了中国战机的传统客户外,可能还有一部分现装备F-5E、米格-21的国家会成为FC-1的用户。最差的情况,1500万美元、F-16中期型的作战能力,也足够吸引中国空军(当然接下来就是巴基斯坦空军),作为低档战机配备普通部队。
  写了这么多,分析对也好、错也好,设想合理也好、荒谬也罢。归根到底一句话:希望FC-1能顺利定型,在蓝天上写下属于它自己的辉煌.
方方的好文!
文章说的蛮精辟的,很棒!
此文有多人提及,的确有看头!
<P>方方?他的论坛不是关了吗?</P><P>他的文章总是很猛哦.</P>
顶!
作者提的几点改进建议都没有希望成功
<B>以下是引用<I>luojie</I>在2004-6-8 16:40:00的发言:</B>
方方的好文!

<P>顶!</P>
<P>写文章的肯定是个专业人士</P>
好文,顶!
鞭辟入里,分析头头是道,偶顶顶顶顶~~~~~~!!!!
好文!
FANG  FANG!
<P>它不会装备自己空军的,别想了。</P>
好文。[em05]