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洪佑:

2020-02-22 10:04 来源:西安网

  洪佑:

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  洪佑:

 
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歼-10战斗机(英语:J-10或F-10)北约代号:萤火虫(Firefly)是中国中航工业集团成都飞机工业公司自主研制的单发动机、轻型、多功能、超音速、全天候、采用鸭式布局的的第四代战斗机,中国空军赋予其编号为歼-10,对外称J-10或称F-10。

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    气动布局
    鸭式
    发动机数量
    单发
    飞行速度
    超音速

    1研制背景

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    歼-10

        1981 年年底,时任国防科工委副主任的邹家华邓小平同志建议,开始搞新一代歼击机,预计初期投资在 5 亿元,邓小平同志批示“新歼项目较为重要,前期投资 5 亿左右,目前花钱也不多,拟同意”,我国的自制三代机就此拉开序幕。

    1982 年年初,由军队,国防科委和航空部主持,开始第一轮方案论证会。

    当时主要的方案是沈飞的歼-13 方案和洪都的强-6 衍生方案。

    歼-13 方案,是由沈飞“2 号任务”衍生而来的方案,歼-13 方案最早其实从 1971 年歼-8首飞之后就开始了研制,当时空军对刚刚首飞的歼-8 性能不满意,尤其希望改进其空战格斗性能。根据越南战争中的教训,空军认为需要研制一种轻小灵活,中低空格斗性能优秀的战机,用来取代歼-6,是一款类似于早期型 F-16 的格斗战斗机。这个项目当时被称为“2 号任务”,由沈飞和 601 研制。

    强-6 是一款后变掠翼的强击机,技术来源是 1979 年通过秘密渠道从埃及换来的一架米格-23MS,中国空军对米格-23 的后变掠翼技术非常感兴趣,于是将技术分解交与洪都仿制,但是由于各种原因强-6 最终下马,但之后陆孝彭和洪都设计团队以强-6 为基础继续改进,把它改成了歼击机方案,也参与了方案论证,但是由于洪都本身实力有限,外加强-6 方案固有的结构复杂,重量大,可靠性差的弱点,一开始,洪都方案就不被人报以希望。

    总共只有两个方案,而洪都的方案又不被人看好,这样一来,沈飞歼-13,在当时事实上也就已经被内定为胜出方案了。

    到此时新歼仍旧与成都方面(即 611+132)没有关系。从开始航空部就没通知 611 所拿出方案参加评审。此时成都方面正在攻关歼-7III,当航空部临时通知 611,来 4 个人到北京参加评审会,帮忙参与评审新歼方案时,宋文骢还在 011 基地(后来的贵飞)做歼-7III 的技术交底工作,得到通知后就回到成都,带上三个人出差北京,宋老留了一个心眼,让同事把 611 的新歼鸭翼方案的资料也带上了。(这就是后来歼-10 的初步方案)

    宋老一行 4 人到达北京,下榻到北京总装招待所。当天晚上,时任航空部军机局副局长的王若松突然到房间找到宋文骢,开口就问 611 是不是也有一个新歼方案?并要求在明天的评审会上做一个汇报。王副局长为 611 争取到了 15 分钟的时间,在评审会休息的间隙对自己的鸭翼方案进行汇报。而就是这不起眼的 15 分钟,上演了一场戏剧性的大翻盘。

    601 所来了 30 余人,论证会上大部分的时间都是由他们占据演讲台,611 所只有 4 人和 15 分钟的时间。由于事先毫无准备,611 的四个人啥都没有,只得去隔壁兄弟单位的房间临时借几张明胶片和绘图工具,把一些重要图形、曲线和参数画在明胶片上,而汇报的内容,宋文骢则自己想办法。到第二天,611 连个模型都没有,也只能用幻灯片来凑合着汇报了。

    第二天,在沈飞和洪都汇报的间隙,宋文骢上台汇报鸭翼方案,在 15 分钟的时间里,他只用几张加夜班搞出来的幻灯片做工具,从未来战争的形态和需求入手,提出新歼要强调机动性,敏捷性,要有中距拦射,要有电子对抗等等….开始了评述自己的方案,结果赢得全场热烈鼓掌,在座所有人都对这个鸭翼方案惊艳不已,表现出浓厚的兴趣,本来已经一边倒内定的沈飞方案,开始出现变数。

    1982 年 2 月 16 日~25 日,经过多次的激烈争论最终决定,会议暂不确定新歼方案,601 和 611 两家继续回去完善各自方案,2 个月后再次召开论证会。就这样 611 以出人意料的逆转,开始和 601 站在了同一起跑线上。

    成都方面接到这个好消息后一片欢欣鼓舞,领导当即宣布集中全所一切力量,不惜代价的进一步完善方案,备战下一轮方案评审。由于西南有绵阳安县的风洞基地这样的基础条件打底,经过加班加点,611 集中了全所能够集中的所有资源,完善了提出的 10 号方案。最终拿出了 4 个备选方案

    一号方案:鸭式布局,腹部进气;

    二号方案:鸭式布局,两侧进气;

    三号方案:增加鸭翼面积,放宽静不稳定性;

    四号方案:作为保险,减小鸭翼面积,回归静稳定布局。(现在的歼-10,可以说是一号和三号方案的结合体)

    1982 年 4 月第二次选型会按期在北京召开。宋文骢带领 611 所的人带上四套方案,再次参加会议。601 与 611 经过 5 天的激烈 PK 结果是,在场的专家和军队代表一致倾向于成飞 611 的鸭翼方案。尤其是军方,态度更是一边倒,而部分航空专家对成飞方案,尤其是其中的静不稳定布局表示风险过大,从而转为支持 601 的方案。但这种意见并没有得到大多数人的认同而始终归于少数派。第二次会议依然没有确定最终方案,会议决定两家回去之后继续完善方案,择机再次召开选型会议。

    虽然 611 方案事实上已经基本胜出,但这才是艰难道路的开始。歼-10 方案的激进必然带来高风险,这一点上部分专家的质疑并不是没有道理的,中国当时完全没有接触过静不稳定布局电传飞控,能不能搞下去没人知道。而 601 此时也对 611 能否把方案进行下去很不以为然,611 承受的压力,丝毫没有因为竞标的胜出而有任何的减轻。

    82 年第二次选型会之后的整整 1 年内,宋文骢带着总体气动专业组的人始终忙着模型生产、风洞试验、数据处理、曲线绘制、结果分析、布局改进的循环中;先后完成了 3 期的高低速风洞试验、流谱观测试验。歼-10 的总体气动布局,就是在那时候打下的基础,包括复合扭转机翼的理论计算和工程化,都是这个阶段的完成的。

    1983 年 3 月开始,先期安排相关子系统开始论证和预研。

    1983 年 9 月,新歼发动机选型会召开,会议确定涡喷-15 为配套发动机,但太行继续发展。(确定使用涡喷为后来换装涡扇埋下伏笔)

    1984年2月,航空部第三次召开新歼选型会,这一次国防科工委、空军、相关专家119名到会。结果没有任何悬念,611的鸭式布局方案获得一致好评,被确定为新歼方案。

    1984 年 5 月,国防科工委正式下达关于新歼研制总体单位定点问题的批复,确定新歼研制总体单位为 611 所和 132 厂。

    1984 年 6 月北京再次召开新歼方案论证会。宋文骢作方案汇报,并和空军最后商定了新歼的重要指标,审查确定了新歼的初步设计。空军对新歼的指标要求很高,要求在 2000 年装备部队,总体要达到 F-16 和米格-29的水准。既要突出中低空跨音速格斗性能,还要兼顾高空高速截击性能,要具备较强的超视距空战能力,较大的航程,较为先进的航电,还要兼顾对地打击能力。总之空军想得到的要求,都提出来了。

    1986 年 1 月,邓小平同志对新歼研制作了批示:“我认为建议很重要,近期花钱也不多,拟可同意”。随后国务院、中央军委联合发文,批准新歼研制,并列为国家重大专项。研制主体单位为成飞 611 所和 132 厂,项目代号 10号 工程。歼-10 正式上马。

    82 工程和引进苏-27 之后,611 感受到了前所未有的压力。的确从 82 年开始到 89 年,整整 8 年时间歼-10 依然躺在图纸上,永远在方案论证、永远在预先研究,但就是看不到东西出来。有领导甚至直接说成飞搞歼-10 是“花 5 分钱想上长城”根本是不切实际。面对这种情况成飞决定不惜代价,先造出一架全金属样机,不管怎么样先把东西摆出来,到时候见到了实物,争议自然平息。

    全金属样机的制造是歼-10 研制历程的一个重要转折点,工程师第一次能够将图纸上的东西变成实物,精确、实际的验证自己的设计和工艺。试飞员能够在座舱中模拟操作,提出改进意见,为整机技术冻结创造良好条件。决定作出之后,国防科工委和空军都表示了大力支持。到 1991 年初成飞已经完成发图,开始样机制造。在精心组织之下,1991 年 8 月 27 日样机组装完成。其实此时的样机还不能飞,只是一个精确的全尺寸模型,而且里面好多设备没有,就用木头刻的代替,甚至用纸盒子占着,管路没有就用绳子代替。总之先弄出来再说。

    就算只是这样,这个全金属样机对歼-10 研制的帮助也是莫大的。空军副司令员林虎将军听说造好了样机,直接把空军各大军区的司令员全部叫到成飞来看样机,还亲自介绍这个飞机。这架颇具现代感的歼-10 让司令员们大为赞叹,这样一来空军内部的争议就平息了不少。

    虽然争取到了空军的支持,但是依然面对一个棘手的难题:航空发动机。歼-10 的配套发动机是涡喷-15,但是到 90 年代初,涡喷-15 依然在部件试制,距离仿制定型还遥遥无期。眼看歼-10 连样机都出了,发动机拖进度估计又要重蹈覆辙了。而此时空军正好在计划从俄罗斯引进了第一批苏-27,所以时任国防部长的张爱萍将军提出既然买了苏-27,那干脆再配套多买点 AL-31F 发动机给歼-10 换上。但这个意见成飞和航空部当时是坚决反对的,私下抱怨这又是外行领导内行,以为换发动机是换汽车轮胎么?歼-10 的设计从头到尾都是按涡喷-15 配套设计的,样机都出来了,这时候换发动机?又要修改设计,又要拖进度,还有完没完了?双方争执不下,最终刘华清将军拍了桌子,必须换!非换不可!没办法,刘副主席都拍桌子了,还能咋办?换吧。

    1992 年宋文骢作为全权代表,前往俄罗斯进行 AL-31F 的引进谈判,并签订了 1 台样机和数台试飞发动机的引进合同。为了适应歼-10,AL-31F 做了若干改进。AL-31F 配套苏-27 战机,发动机机匣附件放在发动机上方,方便维护,但要配套歼-10 必须把机匣附件改到下方。此外还有一些小的技术细节进行了改进,改进后的型号被称为 AL-31FN,也就是目前歼-10 的配套发动机。而为了适应 AL-31FN,歼-10 做的改进更大,可以说基本又是一个推到重来。首先 AL-31FN 和涡喷-15 一个是涡扇,一个是涡喷,虽然最大推力一样但推力曲线完全不同,原来简单的不可调椭圆进气道已经不能满足需要了,由于涡扇发动机高空性能不如涡喷,所以歼-10 换用了现在的矩形可调进气道,以保证各种高度和速度下的飞行性能。其次 AL-31FN 比涡喷-15 长很多,所以后机身需要延长,相应的需要对整机重心做配平和调整,主翼翼根弦长也大大增加。由于换发,空军对歼-10 又提出了更高的要求,要求歼-10 要能够和苏-27 形成高低搭配,机动性要和苏-27 相当,这样一来又不得不对气动外形做小幅度更改以满足要求。另外此时歼-10 也借鉴了很多米格设计局的设计,包括外置式双腹鳍,这些都是通过超-7 和米格设计局的合作中学来的。就这样经过又一轮的设计更改,新歼-10 才有了现在歼-10 的造型。

    到 1994 年 6 月,经过 2 年多的艰苦奋战,成飞完成了换发后歼-10 的全部设计工作,图纸全部完成。歼-10 的研制,开始进入新的阶段——原型机制造!

    在 1994 年 6 月完成全部设计图纸后,歼-10 原型机的制造于 1995 年 8 月开始。原型机制造处于高度保密状态,装配车间全封闭,任何外人都无法进入。到 1997 年 6 月 2 号新机完成建造,刘华清将军亲自为新机剪彩。接下来就是一连串地面试验,为首飞做准备了。最终 1998 年 3 月 23 日,歼-10 顺利完成了首飞。

    在歼-10 首飞成功之后,宋文骢就将试飞组织工作交给了杨伟,自己则继续带领气动设计小组,开始了下一代战机气动设计的摸索。最终宋文骢提出了“小展弦比升力体鸭式布局”,通过机头涡、前边条涡、鸭翼涡、边条涡、主翼涡等诸多涡流的耦合,达到了空前的气动性能。而这个布局,也进而发展成了现在的歼-20。

    在 2003 年歼-10 还在试飞时,空军就决定先期装备少量试用。这开了一个先河——边试飞边定型边装备的先河。最终在 2003 年 12 月 25 日圣诞节,徐勇凌完成了最后一个架次的试飞,歼-10 的整体试飞历时近 6 年,终于圆满结束! 

    2004 年 4 月 13 日,歼-10 通过国家设计定型审核,正式定型! 

    2005年首次出现了带有空中加油探头的歼-10战机。2020-02-22在中国珠海航展上首次对民众亮相。 歼-10战机衍生出单座及双座型号,航电系统基本由国内研发生产。

    20177月,参加庆祝中国人民解放军建军90周年阅兵首次公开亮相,受到海内外舆论广泛关注。

    2018416中国空军新型战机歼-10C开始担负战斗值班任务,标志着空军攻防作战体系进一步完善,有效履行使命任务能力进一步提升。

    2机体结构

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    歼-10
    在机体结构和制造工艺方面,歼-10 绝对是世界第三代战斗机水平。歼-10 翼身融合体和大三角翼布局使得内部油箱的容积增大,有助于改善中国战斗机航程短的问题。由于中国复合材料技术的发展,可以相信歼-10 复合材料的用量应能达到国际第三代战斗机的水平。北京航空制造工程研究所承担了歼-10的 复合材料构件制造、钛合金热成形、框肋类零件数控加工、机翼壁板抛丸成形以及计算机辅助制造(CAM)软件开发、蜂窝芯建模等任务,同时提供复合材料树脂和蜂窝芯。上述工作,对我国发展复合材料蜂窝夹芯构件设计与制造技术起到了推动作用。1998 年首飞后,该所荣获“首飞集体功”。目前歼-10 的复合材料垂尾及内外侧升降副翼仍在该所小批量生产。   

    歼-10 垂尾根部布置了减速伞舱,伞具由长期研制生产减速伞、降落伞、炸弹伞的宏伟机械厂负责研制,是类似苏-27 的十字形结构。歼-10 的前起落架为双轮,可能考虑了着舰或粗暴着陆的需求,向后收起。该前起落架在研制时是三“新”产品,成飞公司仅为此就组织了 4 个突击队、80 多人攻关,改造机床、实验、试制产品并行开展。其中以全国十大杰出青年岗位能手张林为首的攻关组,将公司普通车床改造成多用车床,成功实现了前起落架的挤压、滚压螺纹加工,达到了各项技术指标。其轮胎由中橡集团曙光橡胶工业研究设计院负责研制,该院具有生产波音等大型客机的橡胶轮胎的丰富经验。新的主起落架在机身下方,向前收起,估计同时需要旋转一定角度。但是舱盖外形相当怪异,可以说比较丑陋。歼-10 的起落架采用了自行研制的碳刹车机轮、碳刹车盘及碳盘防氧化涂层,上述设备通过了中国航空机载设备总公司组织的技术评审,于 91 年装机试飞,97 年随整机成功首飞。 

    目前所知,由于机身设计的变化,歼-10 挂点改为共 9 个,机腹 3 个,两翼下各 3 个。

    3性能参数

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    武器装备
    (1)固有武器:1门23毫米机炮;
    (2)典型武器:空对空导弹(“霹雳”-8、“霹雳”-11、“霹雳”-12);反舰导弹(“蚕”-801、“蚕”-802;“鹰击”-9反雷达导弹。
    技术数据
    乘员:1人
    机长:14.57米
    翼展:8.78米
    机高:4.78米
    空重:8,840千克
    发动机:一台土星/留里卡AL-31FN后燃涡轮风扇发动机
    最大起飞重量:18,600千克
    性能数据
    最大飞行速度:2,695.2千米每小时
    最大航程:3,900千米

    4装备情况

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    空中加油

        2004年1月,中国解放军空军第44师132团第一批装备了15架歼-10。中国官方于2006年12月底正式公布歼10战斗机服役的消息以及新闻片段。2020-02-22在中国人民解放军空军纪念建军60周年的飞行表演中,歼-10在空军“八一”飞行表演队换装后首次亮相。 2020-02-22解放军报报道称,东海舰队航空兵已列装J-10,截止2012年2月,有260架服役。巴基斯坦空军于当地媒体采访表示预订订购36架歼-10,在2014-15年交付使用,而最终订量将达150架。

    5生产数量

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    2014年4月,一名亚洲政界人士称,中国空军2014年初拥有220架歼-10A和双座式歼-10BS战斗机,到2020年这一数字估计将增加到400架。这表明,每年将生产约30架先进的歼-10系列战斗机。

    加拿大2015年7月出版的《汉和防务评论》杂志发表文章称,中国正在全力加速生产歼-10B改进型战斗机,据文章称,“成都132厂从2014年开始加速生产歼-10B,该工厂的地面设施得到了进一步充实,由此判断,歼-10B的生产逐步进入正轨。

    6型号演变

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    歼-10A

    歼-10 双座型,为了保证后座视界,后座提高了不少
歼-10 双座型,为了保证后座视界,后座提高了不少

        歼-10A为单座量产机型,外销代号F-10A。

    歼-10S

    歼-10S为J-10A的双座教练机型号,前机身拉长以放入后座,两名飞行员以纵向座于单一座舱罩下。机背也加大隆起以放入多的航电系统,突出教练外,亦保留了作战功能。J-10S亦可以用于加强对地攻击型,后座飞行员可以担任武器操作员。

    歼-10B

    歼-10B是基于J-10A大幅度改进型,配备无附面层隔道进气道,雷达罩被重新设计,取消了传统圆锥型的雷达罩,更改为扁身锥型,驾驶舱前方安装了光电瞄准系统,内藏红外线搜索及追踪系统及激光测距仪,垂直尾翼和襟翼亦相应地加大,垂尾切尖、腹鳍切尖,进一步改进气动布局。

    歼-10AY

    歼-10AY为八一飞行表演队用机,配备与歼-10A大致相同,机头上的23毫米航炮被移除,同时在机翼挂架上安装了拉烟装置,用于表演时进行拉烟演示。

    歼-10SY

    歼-10SY为歼-10AY的双座版。

    FC-20

    FC-20为预定销售予巴基斯坦的歼-10外销型。

    7“泄密”事件

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    2000年某日,一个据说为航空院校的网友帖了一幅图片在国内知名的鼎盛军事论坛。这幅照片导致了鼎盛军事论坛被迫闭门思过一个月,闹得沸沸扬扬。结果如何不得而知,爱好者们各有论断。随后又出现了其他的一些风浪,包括有人说在成都拍到了歼-10 的照片,然后还有“歼 X 首飞纪念章”事件,进一步把歼-10“不灭传说”的江湖地位不断升华。到了 2001、2002 年,歼-10 泄密可谓“如火如荼”,甚至有人公开发表在机场围墙外拍摄的宽幅歼-10 照片,众军迷大呼过瘾。 

    8设计缺陷

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    代鸭式布局战斗机,是从飞行原理上最适合、总体性能设计中也最强调高敏捷飞行的。但歼-10在座舱抗过载设计上未能突破传统中置驾驶杆座舱的设计限制,导致性能和三代机中的F-16、阵风等型号存在一定差距;在以最短时间达到极限过载,过载增加速率特别大的高敏捷飞行条件下,这种差距甚至会被放大到超过1G以上。而对于那些自身基础抗荷能力好、对于抗荷措施改善效果更加敏感的高素质飞行员来说,这种差距还会表现的更大。

    从自相矛盾的方面来说,歼-10在早期配套抗荷服的选择方向上犯了严重的路线错误。侧管式抗荷服对于飞行员腿部、胸腹的加压过程非常死板,压力大小不会随着飞行员的呼吸协调变化;这使飞行员在进行加压呼吸时胸腹部肌肉特别费力,一般只能维持几分钟到十几分钟就会严重疲劳。

    实际上侧管式抗荷服不仅限制了飞行员的抗载荷能力,而且还直接导致了2004-2005年前后,歼-10部队一度频繁出现飞行员肺萎缩的病例:很多歼-10飞行员出于对呼吸疲劳的难以忍受和畏惧情绪,常常不愿执行在过载飞行中进行加压呼吸的相关规定。然而加压呼吸强制向飞行员肺部中灌入带有额外压力的大流量气体,正是预防肺萎缩的最有效措施之一。

    大过载下飞行员的肺脏由于高倍重力作用往下坠,腹腔内的器官又被抗荷服压住往上涌,肺叶本身就受到双重压迫。一旦飞行员吸入肺部内气体(高含氧量或是纯氧)中的氧气肺泡吸收完,肺叶缺乏气体的支撑就会被压扁而无法自行恢复到舒张状态。西方也曾在上世纪6、70年代时大量出现这类问题,但随后就从装备改进和制度管理上进行了有效克服,到80年代以后已极少见诸报道。从整体历史上看,这也算是我军弥补训练欠账所必须交出的学费。

    即使是现在的歼-10早已完成换装新型环控系统和囊式抗荷服等改进,实现了堪称三代主流水平的9G过载持续15秒的能力,但是和最新一代战斗机的要求却仍然有着很大的差距。这种差距主要体现在三个方面:现有的抗荷服覆盖体表面积相对较小;没有抗荷背心提供胸部外的对抗压力,使加压呼吸的强度仍然处于一个较低的水平;整个抗荷系统的反应速度不够快,不能满足应对过载变化非常快的高敏捷飞行要求。

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