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  [军情观察室]歼10B改进分析:中国首型后四代机导语:2009年3月,中国互联网上曾首次出现了歼10改型战机图片,随后被网民们称为“歼10B”

  导语:2009年3月,中国互联网上曾首次出现了歼10改型战机图片,随后被网民们称为“歼10B”。而最近歼10B装备机载相控阵雷达的图片也在网络上。那么这款战机相比歼10A有哪些改进之处?发展歼10B的主要目的又是什么?网易军事将予以独家解析。

  歼10B最明显也是最重要的一项改进就是使用了固定阵面的相控阵机载雷达,这从歼10B微微倾斜的雷达罩与机身结合线就能看出。由于来射雷达波会从透波的雷达罩进入雷达舱,在机扫雷达复杂的天线和底座结构之间反射、叠加和谐振之后,再反射回来射方向,雷达舱成为采用机扫机载雷达的战斗机的三大谐振腔之一,很大程度上影响了整机迎头RCS。

  因而采用固定阵面的相控阵雷达之后,战斗机设计师一般将雷达阵面设计成倾斜的,这样就可以将进入雷达舱的来射雷达波通过倾斜的雷达阵面将雷达波反射到其他方向,从而大大降低了雷达舱对于飞机迎头RCS的贡献,改善了飞机的隐身特性。这也成为判断一型飞机是否采用相控阵机载雷达的特征。根据网络上最近的歼10B雷达罩打开露出固定天线阵面的照片,已经能够确认歼10B采用了相控阵机载雷达。

  对于相控阵雷达大家已经非常熟悉,相控阵机载雷达通过调整不同阵元发射的电磁波的相位差来实现雷达波束的电子扫描,相对于机械扫描雷达具有探测距离远、扫描快、多功能和抗干扰抗截获等等优势。目前,航空强国的主力战斗机依然主要装备的是机扫雷达,但是都逐渐开始相控阵雷达的改装。歼10B不管装备的是有源还是无源相控阵机载雷达,都可以说是跟随了战斗机机载雷达发展的最新潮流。

  2008年,中航院研制的具有完全自主知识产权的有源相控阵雷达就已经完成了某飞机的验证试飞。因而歼10B采用有源相控阵机载雷达不存在任何技术问题,而只是一个效费比或者成本问题。因为中国并没有进行无源相控阵雷达技术的全面研究和工程研制,如果歼10B采用的是无源相控阵雷达,那很有可能是引进俄罗斯同类产品相移器和发射机技术基础上研制的。如果歼10B采用的是有源相控阵机载雷达,那无疑就是中国为五代机研制有源相控阵雷达用于改进战斗机,综合性能应该可以达到同类产品的综合性能。

  歼10B另外一个显著的特征就是将歼10A原有的可调多波系超音速进气道改为无附面层隔道超音速进气道,即DSI进气道。在歼10B之前,中国的枭龙04飞机已经在国内率先采用了DSI进气道,在歼10B之后,中国在五代机上也采用了该进气道技术。这既显示出中国对于DSI进气道机理掌握和工程应用的纯熟,也显示出中国对于DSI进气道综合性能的肯定。

  DSI进气道是根据锥型流理论,采用乘波原理生成的:由于锥型流本身的特点,鼓包的压缩曲面上存在法向和横向压强梯度,二者的联合作用相当于存在可将大部分机身附面层吹出进气道口外;同时鼓包进气道通过鼓包产生的三维锥形激波面来将超音速进气流降低到亚音速,由于三维激波面更加缓和,导致激波影响发动机产生喘振的可能也随之降低;锥形流的特点还导致鼓包进气道对于飞机迎角和侧滑角变化比较不,稳定性好。

  根据相关数据,鼓包进气道在1.8马赫时仍能0.9以上的总压恢复系数。不过在马赫数达到2的时候,DSI进气道总压恢复系数会下降到0.87左右,性能不如总压恢复系数依然维持在0.9以上的可调进气道。虽然DSI进气道在飞行包线右端部分区域的总压恢复系数不如可调超音速进气道,但是要看到可调超音速进气道是在付出数百千克结构重量、系统复杂度和可靠性的前提。改为DSI进气道的歼10B虽然在超音速性能上略差,但是换来了整个亚音速和跨音速包线的性能提升。从这个角度上说,歼10B相对于歼10A强化了跨音速超视距空战机动性能。

  歼10B在座舱前面增加了光电传感器,布置方式与苏27的光点传感器类似。光电传感器相对于机载火控雷达有三个明显的优势:能够实现无源探测,能够通过成像识别目标以及能够在高强度电磁干扰下工作。也同样存在几个缺点:探测距离有限,性能受气象影响较大,所使用的激光测距装置作用距离很有限。

  笔者认为,歼10B增加歼10A原本没有使用的光电传感器主要意图是在与世界最先进战斗机对抗的复杂电磁条件下,当机载雷达因为干扰效果不佳时,能有一个完全不受干扰的传感器能够作为补充。光电传感器虽然较难实现目标的大范围搜索,但是根据雷达无源探测模式给出的干扰源粗坐标精确和识别敌方干扰的战斗机或者电子对抗飞机,然后为中距空空弹装订目标数据,实现复杂电磁条件下的静默。从这一点看,歼10B在论证阶段,对于作战对象的性能设定常高的,起码是要求对于普通战斗机形成较大性能优势,而且能够与目前最先进的.

  近日,一张模糊的照片吸引了世界军事观察家和众多网友的目光,一个带着圆盘雷达罩,有四个垂直尾翼的螺旋桨飞机在网络上出现。很多人相信,这就是中国第一种固定翼舰载预警机。舰载预警机对海军到底有何特殊意义?它又拥有怎样的性能?

  哥白尼用自己的生命告诉我们:“地球是圆的!”,这个圆圆的地球,是一切技术,一切军事战术都无法回避的存在。遥望天际,我们能看到天地相接的地方,这就是地平线,而在军事上,地平线更是一个决定性的存在。

  站得高才看得远,这是古人留下来的宝贵箴言,我们的视线所及,只能到地平线,雷达也不能例外。所以舰艇搭建了高大的桅杆,古代用来了望,现代用来安置雷达,但是毕竟也还是有限,就算装在舰艇桅杆上的大型雷达,对于地面附近的飞行物,探测距离一般也不超过四十公里,而现代反舰导弹射程已经超过了一百公里,敌军舰载机就可以贴着海面轻松的飞到水面舰艇的视线死角里,用一枚枚突如其来的反舰导弹着舰长们的勇气和运气。甚至,就在反舰导弹发明之前,日本人的神风敢死队已经一次次的挑战了美国舰队的神经。

  在1944年2月,美国海军开始对一架TBM鱼雷机进行,搭载了一台AN/APS-20机载雷达,研制成了世界上第一架预警机TBM-3W,担任舰队的空中警戒任务,把雷达放到比任何桅杆都高的地方去,让超低空的敌机无可遁形,这就是预警机的作用和职责。

  在TBM-3W服役以后,美国海军发展了多款预警机,英国皇家海军也引入AN/APS- 20雷达,装备在塘鹅舰载预警机上,在服役20几年后,于1977年随皇家号航空母舰退役,结果在1982年的马岛海战,英国海军失去了对低空目标的探测能力,只能派遣昂贵的大型水面舰艇充当哨舰,阿根廷海军利用数量稀少的超军旗机和飞鱼导弹,的从低空英军舰队,导致了谢菲尔德号,大西洋运送者号的,就连无敌号航空母舰也险些被击中,如果不是因为飞鱼导弹数量过于有限,皇家海军将面临七年战争以来最大的失败。在战后,皇家海军紧急的将搜水雷达安装到海王直升机上充当预警机,但是也只能是聊胜于无。

  现代预警机,不光可以充当低空补盲的角色,还是一个移动的空中指挥中心,特别是在进攻作战中,在我军地面雷达无法探测的区域,预警机可以给作战飞机提供全向的雷达视野,帮助他们知道自己身边有什么飞机,脚下有什么飞机,身后有什么飞机,而不是只能依靠小小的机载火控雷达看到正面一小片天。知己知彼,方能百战百胜,这一点,在越南战争铝与火的中也告诉了我们,有良好的雷达引导者,胜利。[page]

  E-2系列,是美国诺斯罗普格鲁曼公司生产的舰载预警机,也是现役唯一一种固定翼舰载预警机,自1964年服役以来,E-2家族枝繁叶茂,发展出了庞大的家族,不光大量装备美国航空母舰,还大量出口到其他国家担当陆基预警机,比如日本,以色列,中国地区都大量装备了该型飞机。

  E-2系列针对舰载需求,进行了非常优秀的设计,成为了一款在当时技术条件下最适合舰载使用的预警机,因为航空母舰起降困难的缘故,所以E-2A选用了22吨最大起飞重量的平台,在这样的平台上无同时期的EC121预警机一样采用大面积的常规雷达天线米的天线罩。在这样的情况下,通用电气公司独辟蹊径,采用了八木天线,也就是传统的电视机室外天线方案,将这种轻薄小巧的天线上,并且搭配波长较大,在较小天线孔径下也能有较大探测距离的UHF波段,也就是电视信号常用波段,并且采用了脉冲压缩体制,使得该机在海面上空有良好的探测能力。使得这样一款小巧的舰载预警机也拥有了较远的探测距离。

  在飞行平台上,诺斯罗普格鲁曼公司也是精雕细刻,简直给人一种无处可以修改的感觉,粗短的机身,大展弦比平直机翼,和发动机一体安装的坚固起落架,为天线罩安装的可升降平台降低了对于机库的要求,为平衡而采用的四垂尾布局,都堪称飞行器设计史上的经典范例。

  不过,客观条件的总是必然的,再精雕细刻,也没法在螺丝壳里做出水陆道场来,跟大型的陆基预警机比,E-2这样的平台性能有很多缺陷是无法避免的。大型的EC121预警机就带有了测高天线,可以精确测量目标高度,为空战指挥带来巨大的便利,而E2为了探测距离采用了单层八木天线,对于垂直方向只能采用根据目标和大地不同的回波时间来粗略测量目标高度,仅仅能把目标区分为高空,中空,低空。E-2预警机设计的时代,脉冲多普勒技术还未实用化,雷达在陆地上空因为复杂的地面反射波,所以无法探测低空目标,但是70年代E3诞生,是用先进的一维相扫,平板裂隙天线和脉冲多普勒滤波技术,可以在地面上空清晰的探测超低空目标,使得低空再也不是空袭者肆意往来的天堂,而E2受制于雷达体制,虽然从AN/APS-96雷达一升级到AN/APS-145,直到现在的AN/APY-9雷达,对于陆地低空目标探测的问题还是没有解决。

  E2系列的雷达探测距离也比陆基预警机短很多,AN/APS-145雷达对战斗机大小目标探测距离为270公里,而E3A则达到了550公里,(一般E-2C标称探测距离790公里,是针对大型客机这样的目标,跟E3A的探测距离标准不同)对于巡航导弹大小的目标,经过RSIP改装的E-3系列预警机更是远远压倒E-2系列。

  同样受制于平台的大小,E-2系列只能搭载五名乘员,正副驾驶员,五名空中引导员,在指挥空战时,必须将信息用数据链传输回航空母舰,由航空母舰上的指挥中心负责指挥,E-3系列则可以搭载最多29名引导指挥人员,在飞机上就可以实现战区级的空中指挥(E-2系列的广告号称可以引导2000架飞机,而E-3一般只自称引导300架,这是因为E-2指挥能力薄弱,大部分时候只能利用数据链将空情信息分发给作战飞机,而不是由指挥员进行指挥,这个2000架仅仅是说接受数据的飞机数量而已)。

  现在来说,全世界带有索的航空母舰,只有美-法-俄-巴四国,其他都只有短距起飞-垂直着舰的轻型航母。法国采购了E-2C预警机,俄罗斯的YAK44预警机在苏联解体时还没完成研制,巴西航母体型太小难以使用E-2C,所以美法以外航空母舰都不没有装备固定翼预警机,但是马岛海战的教训却是让人难以忘却,特别是马岛战后飞鱼导弹等掠海反舰导弹的大规模使用,更是让各航母拥有国提心吊胆,不得已的情况下,他们采取曲线方式,把大型警戒雷达搬上直升机,中国引进的KA-31预警直升机就是其中一员。

  KA31直升机是将苏联原有的KA-29舰载武装直升机,安装上E801M雷达系统,充当空中警戒平台。这个系统设计其实颇为有趣,采用的E801M雷达,宽度达到了5米,高度1米,采用垂直方向相扫,水平方向机械扫描的办法,天线C,测高精度达到陆基舰载机水平,这也是因为直升机对空气阻力不,所以可以用简单方式把天线安装在机身下方。但是直升机本身的特性也影响了性能的发挥,我们前面也说过,站得高才看得远,而KA31最大的任务执行高度只有3000米,这天然就了它的雷达视距,最大飞行速度只有250千米/小时,最大航程600千米,续航时间3小时以内。

  航程小,续航时间短,飞行速度慢,无法跟作战飞机在作战中配合,只能在舰队上方巡逻,担任低空补盲任务。而E-2巡逻状态飞行速度打到300千米/小时,最大速度超过600千米,续航时间接近6小时,可以在离航母编队200海里处持续巡逻4个多小时。同时由于直升机空间太小,供电能力也严重不足,KA31只能搭载三名乘员,基本没有空中指挥能力,必须完全依靠舰队指挥中心,而且无法安装大功率发射机,浪费了巨大的天线,对战斗机目标探测距离只有150多公里。对于舰队航空作战来说,KA31的能力只能说不无小补,但是却无法成为舰队真正耳聪目明的耳目。[page]

  根据模糊的照片,我们可以认为这种舰载预警机的构型和布局与E-2系列类似,而不是此前传说的运7改进版。这其实也很好理解,运7是一款军民两用运输机,适用于条件充裕的陆地机场,同时从事客货运输任务也要求它有一个足够直径,足够长度的机身来容纳客货舱位,2000多马力的WJ5发动机对于陆基任务也是足够胜任。而舰载预警机并不需要过于宽敞,而是一切要能够适应操作,空间狭小的航空母舰作业,需要大功率发动机,哪怕这个发动机功率大到对于巡航飞行完全是浪费燃油,需要短粗的机身来节约航母宝贵的甲板和机库面积,所以另起炉灶设计一款新型舰载通用平台是必须的。

  前面笔者已经提到,E-2的设计对于舰载预警机来说已经到了无可修改的程度,就连苏联的YAK44也照抄设计,而YAK44过于好高骛远,追求接近陆基预警机的能力导致重量膨胀,也是其失败的最主要原因。中国舰载预警机平台设计上应该更靠近E-2系列,偏向较小的重量,适度的能力,最优化的航母操作能力。

  E-2系列采用的两台是美国艾利逊公司(今罗尔斯罗伊斯公司美国分部)生产的T56系列固定轴式涡轮螺旋桨发动机,早期采用四叶螺旋桨,在今年来改用八叶大后掠螺旋桨。早期型号单台功率为3155轴马力,最近的型号达到5100马力。T56发动机也是过去C130运输机采用的发动机,而与C130对应的苏联AN12运输机采用的AI-20发动机,正是中国运8运输机配用的WJ6发动机的原型,近年基于运8平台的高新系列特种用途飞机采用了5100马力的WJ6C发动机以及六叶大后掠角螺旋桨,与E-2系列配用的型号近似,中国舰载预警机应该也是搭配该型发动机。

  在雷达方面,中国各个雷达所都参加了这个项目的竞标,提出了多个方案,包括采用出口巴基斯坦预警机的缩小版,使用类似E3的S波段和平板裂隙天线,使用UHF波段和八木天线的方案,中国海军将会基于对未来海空战斗的理解,选择出一款最合适的方案,目前来说谁是胜利者还是相当模糊的事情。不过中国已经研制了多款先进预警机,在技术掌握上可以说没有任何难度,固态发射机等先进技术的采用已经是必然,使用更高级的总体设计和体制,将会使中国舰载预警机一问世就处于相当高的水准,向最新型的E-2D预警机发起冲击。

  很多读者可能会问到一个问题,这种固定翼预警机可以在中国现有航空母舰上起飞吗?是不是必须要用弹射器起飞?其实这个问题美国人早在40多年前就做出了解答,根据美国海军E-2A飞机的手册,E-2A这种只有3155马力发动机的飞机,无风状态滑跑起飞距离890英尺,也就是275米,在25节甲板风情况下,滑跑只需要440英尺,也就是134米长度,就可以用最大舰上起飞重量轻松起飞。而瓦良格号航空母舰后起飞点滑跑距离为195米,就算没有滑跃甲板,单纯平跑都可以起飞;考虑到滑跃甲板,在25节甲板风状态下,在前起飞点(滑跑距离105米)就可以起飞,无风状态后起飞点起飞也是很容易的。考虑到中国舰载预警机的功率将远大于美国40年前的E-2A,起飞距离还可以进一步缩短。

  实际上,螺旋桨飞机在低速状态拉力很大,比喷气式飞机更容易起飞,二战时代的舰载机,大部分时候都是采取直接滑跑方式起飞,这也是当前最成熟的起飞方式之一。所以固定翼预警机是能够用于瓦良格航母,并不需要弹射器进行起飞的。

  按照目前的情况来看,这款固定翼舰载预警机在动力系统和配套雷达上所遇到的问题并不大,该机应该可以在较短的时间内在瓦良格号上投入使用。这将让中国成为继美国之后第二个拥有现役固定翼舰载预警机的国家,不由分说这将大大提高整个航母编队的战斗力。而从更现实的中国周边格局来看,由于目前南沙周边国家基本没有大型高性能陆基预警机,中国预警机将让中国的航母编队在可能的对抗中拥有相当的优势。

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2017-10-12 23:55

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