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走向深蓝……

 
 
 

日志

 
 

中国海军记忆(38):歼轰-7战斗轰炸机  

2014-05-19 13:40:38|  分类: 军事资料 |  标签: |举报 |字号 订阅

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中国海军记忆(38):歼轰-7战斗轰炸机 - 天使心^_^ - 走向深蓝……
 
        歼轰-7“飞豹”,对外名称FBC-1,是由我国于80年代开始自行设计研制的中型战斗轰炸机。该机主要装备海军航空兵,2000年后其改进型开始装备我空军,是解放军作战飞机中耀眼的新星。该机由中国西安飞机工业公司负责研制。目前该机的改型歼轰-7A具备了全天候、复杂气象下的精确对地攻击能力,正在批量装备部队。

    研制背景

      1974年初,中国海军在西沙对越自卫反击战中取得了击沉击伤敌四艘巡逻艇的战绩,但也暴露出缺乏海军航空兵空中支援的问题。

      这主要是因为当时海航歼击机基本没有对海攻击能力,轰-5航程较远,又过于老旧不堪重任。因此适合海航使用的新型攻击机成为迫切急需的机型。

      在1975年的军备发展会议上,军方强烈要求三机部,现航空工业总公司,研制一种中程轰炸机以满足未来的作战需求。同时空军的轰-5、轰-6速度太慢,无法适应现代高强度作战的要求,而超音速的强-5航程又太短(1500千米),且载弹量仅有2000千克。因此空军也迫切希望拥有兼有战斗机和轰炸机性能的新型飞机。国防科工委根据海空军的要求,确定关于新歼击轰炸机的战术技术要求,随即据此要求三机部用一个机型,装备同种类武器和机载设备,分别满足海空军的需求。在计划中,海空军的新歼轰除了作战使用的武器和配备不同外,技术性能基本一致。

      1976年6月,三机部下属各单位的设计精英云集北京,被要求在最短的时间内提出各自设计方案。沈阳飞机制造厂和南昌飞机制造厂率先提出了自己的方案。起先三机部倾向沈阳歼轰-8方案,该方案计划在歼-8的基础上发展一种强调对地攻击能力的轻型歼击轰炸机。沈飞以米格-23MC为基础,改歼-8机头进气为两侧进气配置,采用新型大推力发动机,在牺牲升限和速度的前提下(由20000米、M2.0下降到15000米和M1.75),增大载弹量(由2200千克到4500千克)。同时飞机的航程也提升至3000千米以上。

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      这时,苏联已在我边境附近部署了重兵,高密度大纵深的防空火力网已经建成,进攻威胁咄咄逼人。在这一严峻形势下,终于在1977年11月,西安603所在统一内部争议后,发表了第三个方案的初步设计:一种具有前线超音速低空突防能力的歼击轰炸机。603所确定了传统设计和线传飞行控制技术相结合的路子,力图使该设计达到更先进的水平。新歼轰的竞争进入了三足鼎立的局面,之后歼轰-7最终确认由西安的603所负责研制。据称当时赋予该项目“70工程”代号。
之后,海空军因为各自作战对象不同及使用兵器不同,而对飞机座舱布局产生了争论。海军作战目标为各种水面舰艇,飞行员根据机载电子设备操纵空舰导弹进行攻击,希望采用类似美国刚服役不久的F-14的纵列双座。而空军因其主要面对是苏联地面部队,希望搞便于两名飞行员协同的并列双座布局。而当时的航空工业不足以搞两种座舱布局,双方进行了旷日持久的争论。这一争论一下子占用了三年的宝贵时间。

      进入80年代中国改革开放,百业待兴。军队建设也不得不为经济建设让路。多项新装备研发计划被迫终止,包括歼-13,强-6等最重要的装备发展项目下马。同期的歼轰-7也落得个经费削减,进度放缓的地步。1982年英阿马岛一战,阿根廷超军旗攻击机发射AM39“飞鱼”导弹击毁英国皇家海军“谢菲尔德”号驱逐舰,这给中国军方留下了深刻的印象。马岛战争后,中国海军开始探讨轰炸机、水面舰只、潜艇三位一体的联合作战模式。于是到了1982年11月,歼轰-7、歼-8全天候型计划再次全面启动。到1983年初,603所先后完成了歼轰-7结构,强度和系统原理性实验,同时转入全面详细设计阶段。同时与歼轰-7相配套的新一代“鹰击-8”(YJ8)空舰导弹的预研工作也正式开始。同年5月,国家拨专款更新603所的生产制造设备,以确保飞机的正常生产研制进度。603所在没有原准机可供参照的情况下,提出了标准设计“20年不落后”的口号,主要负责人为陈一坚。在此后10年“飞豹”的研制过程中,仍经受了“三起三落”的严峻考验。

      当时,“飞豹”的研制经费只有一亿美元,远低于其他国家同等水平。最初限于条件,许多试验都是在露天完成,使用手摇计算机和计算尺处理大量数据,绘图过程完全依赖手工。最终确定的“飞豹”气动外形如下:正常式串列双座布局,常规半硬壳式蜂腰形机身,带腹鳍。中等展弦比后掠式上单翼有前缘锯齿,带下反角,气动扭转外翼,翼根有填角。斜定轴全动式中下平尾,大后掠单垂尾。两台涡轮风扇发动机并列装在后机身内,进气道位于机身两侧翼根处。
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      由于目前还不详的原因,歼轰-7非常早的公开曝光,这与我国保密体制似乎不符。在88年的北京国际防卫展上,曾展示歼轰-7的模型。现在装备部队的歼轰-7,与88年的模型和广告画相比有许多不同之处。首先后座舱上设有一具超高频通讯天线,垂直尾翼前缘也增加了长方形的电子战天线,垂直尾翼的布局构型类似米格-23,木制垂尾顶端的水平扰流稳定片已不复见。

      实物与模型的最明显差别在于进气道外形,原形机进气道呈矩形,其后方有两个类似米格的方形辅助进气口,而模型进气道略呈圆形,与AMX攻击机或轰-6相近,并且没有原形机上的辅助进气口。不论实物或模型,都在主翼的襟翼外侧带有前缘锯齿状结构(Dog Teeth)和翼刀,可增强低速大攻角飞行时的操纵性和稳定性,阻延主翼失速发生。这种锯齿状设计多见于1960年和1970年代的战斗机,例如幻影F-1和“幼狮”,符合发展时代背景,但在线传操纵系统(FBW)问世已显落后。而且翼刀和锯齿都会极大增大雷达反射面积。现役的第三代战斗机中只有JAS-39仍保留锯齿结构。歼轰-7和歼-8II都隐约能看到米格系列的影子,体现了中国在苏联突然撤出后长时间都不能摆脱苏式设计的惯性。

      最为遗憾的是,“飞豹”的翼刀是在当时无法确认新的气动布局和控制手段是否还需要翼刀辅助的情况下,为稳妥起见而加装的。研制成功后,经过多年研究,确认该翼刀毫无用处,于是在后来的改进型中翼刀被取消。   
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      动力瓶颈

      综上所述,“飞豹”的机体、气动、火控系统均为我国自行研制。但其发动机涡扇-9则是进口货,十几年过去了,直到最近仍未能彻底实现国产化,成为了歼轰-7的一大瓶颈。

      在研制过程中,发动机一直是困扰整个进程的一个瓶颈。因为各种原因,斯贝发动机在“飞豹”研制之初极可能阻碍飞机批生产,影响部队装备。我方人员在1991年5月去英国罗罗公司探讨超-7飞机动力选项之一RB-199发动机时,有关人员介绍了英国空军退役的F- 4H飞机装的斯贝发动机的有关事宜,表示通过检修分别给出300、500、700d'时剩余寿命,我方认为可以考虑引进这些发动机。后这一计划被搁置,一度出现原已进口的斯贝发动机全部用尽,新生产的“飞豹”已无发动机可用的局面。1994年初空军副司令员林虎建议:先装前苏联米格-29飞机的RD-33发动机,以后再换装由624所研制的中等推力涡扇发动机。该建议得到中央军委副主席刘华清的同意,后来因海军和工业部门都认为行不通,由总参装备部于1994年7月25日_27日在南苑空军后勤部招待所开专家会讨论“飞豹”飞机改装中推发动机问题。

      会上海军、军科院、国防大学的教授专家们都一至认为:“飞豹”飞机总重量吨位适当,双人、双发、中等展弦比、中等后掠角布局很好,作为能对地、对海、对空作战,载弹量大,功能多的超音速歼击轰炸机很适合未来实战要求;要求尽快、尽早、尽量多生产这种装备可靠性高、低空胜能好的斯贝发动机的飞机。重新研制的中推周期可能要很长,所以实在行不通,此事也就作罢。关于过渡用前苏联米格-29的RD-33发动机问题,会上也说一下,主要是推力小不能保证飞机的性能,且改起来也不是那么容易,改后的试验工作也很多,需要重新进行定型试飞,仅此也就无法再多论证了。为了扭转这种混乱局面,海军和工业部门主管人员做了大量工作,最终领导上同意采购上述尚有剩余寿命的斯贝发动机,飞豹“换发”的风波就算平息了。
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      “飞豹”装稳定、可靠性好的斯贝发动机,保证了9年1600架次定型试飞,以及后来到部队试用并承担“9910”任务都证明是成功的;坚持不换发的大方向已经并且将继续证明是对的。总之,没有成熟的发动机是不能换的。由于大方向定了,在飞机研制、生产不断发展,急需更多发动机的时候,还是下决心购买了英国退役的“堪用”、“堪修”的斯贝发动机近80台,实际能使用的发动机55台,以应国产涡扇-9没出来前的急需。 国产涡扇-9是英国斯贝(SPEY)MK202发动机的国产衍生型,后者是英国皇家空军F-4“鬼怪”式战斗机的标准发动机。

      MK202最大推力9,305公斤,推重比在6.5左右。当时中国希望将MK202作为标准发动机装备,出资5亿英镑,于1975年12月13日与罗尔斯·罗伊斯公司签约引进了该发动机生产专利。1976年3月,603所的中国红旗机械厂负责开始试制该发动机。1979年7月25日第一台使用英国毛料制造的零组件、罗尔斯·罗伊斯外购件和附件的涡扇-9完成装配。同年11月13日完成150小时持久试车,首批共制造4台。1980年初,中国制造的两台涡扇-9发动机和两套部件,在英国高空台上作了高空性能、功能、再点火试验和-40℃冷起动试验,并对其5种零部件作了强度试验考核。同年5月30日,中英双方在考核试验通过报告上签字。至此红旗厂成功的实现了第一步,用英国毛料成功试制出涡扇-9发动机。按计划,当时应该接着进行国产毛料试制,但由于当时国民经济调整,使涡扇-9国产化进度拖后,1983年才取得初步进展。压缩机叶片的铸造技术到88年才得以突破。
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      国产涡扇-9最大加力推力9305千克,最大军用推力5557千克,中间状态推力4692千克,最大连续推力4692千克,最大军用耗油率0.684千克/千克/小时,最大加力耗油率2.0千克/千克/小时,推重比5.05,空气流量92.5千克/秒,涵道比0.62,总增压比20,涡轮前温度1167摄氏度,直径1093.32毫米,最大长度5205毫米(喷口全张开)。从数据来看,涡扇-9的推力固然无法与AL-31等先进发动机相比,但以当时的技术水平已经相当不错了。尤其耗油率则远远优于当时国内的涡喷发动机,使得歼轰-7的航程得到了保证。从弹程指数(载弹量与作战半径乘积),“飞豹”的弹程指数为3150t·km,”狂风“为3120t·km ,F/A-18为2960t·km。 但真正实现全面的国产化还未能实现,外电报道为此解放军被迫从英国引进了一批早已封存多年的“斯贝”涡扇发动机。在2003年7月17日,国产化涡扇-9通过国产化工程技术鉴定,获准投入批量生产。实现全国产的涡扇-9被命名为“秦岭”。于是乎,涡扇-9发动机经过近30年奋斗,终于实现了完全国产化。

     结构特点

      歼轰-7飞机采用常规布局。采用中等展弦比后掠式上单翼,外翼带气动扭转,翼根带填角。斜定轴全动中下平尾,大后掠单垂尾,单腹鳍。两侧进气,蜂腰形机身,两台MK202涡轮风扇发动机并排于后机身内,可提供1万公斤的推力,三点式机身起落架,前起落架为后撑杆形式,主起落架为小轮距“外八字”摇臂式。

      歼轰-7飞机长22.325米,翼展12.705米,停机高度6.575米,飞机最大起飞重量28 475千克,最大外挂重量6500千克,最大M数1.70,最大使用表速1210千米/小时,转场航程3650~4000千米。歼轰-7的作战半径1650千米,是中国现役轰-5型飞机的两倍。

      在飞行控制、火控和武器系统方面,603所正确处理了对空攻击、自卫与对地、海攻击的关系,以对地、海攻击为主;高空特性与低空特性的关系,以低空突防为主。并解决了一系列的重大技术关键,使歼轰-7飞机的综合作战能力大大提高。最终定型的歼轰-7,对比以往的空军作战飞机,具有很多优点:作战半径大。作战半径可达1650千米。攻击威力强。 前机身右下侧处装有一门23-3型23mm双管炮,备弹200发。全机载弹量5000千克,具有装备大重量、大口径武器的能力。可挂能以多种姿态发射的空空导弹。
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      歼轰-7主要作战使命是执行对地、海攻击任务,具有一定的歼击护航能力。该机可用于攻击敌战役纵深目标;攻击交通枢纽、前沿重要海、空军基地、滩头阵地、兵力集结点等战场目标;孤立战场、支持、支援地面和海上作战,以及执行远程截击对敌大中型水面舰艇等攻击任务。

      歼轰-7最重要的武器是YJ-81反舰导弹,最多可带4枚。两个翼尖挂架可挂霹雳-5近距空空导弹。歼轰-7也是解放军中少有的带有翼尖挂架的飞机。
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      603所在国内首创性的采用了线传飞行控制系统,尽管是模拟式线传,但仍具重大意义。歼轰-7设计中,还针对中低空飞行的结构抗疲劳设计和乘员乘座品质进行了专门设计,使飞机具有良好的中低空飞行安全性。

     火控武器

      具有较先进的武器火控系统,首次在国产作战飞机上采用数据总线为核心的作战系统。主要由多功能雷达、空舰导弹火控、平显、大气数据系统、机载计算机系统总线、惯性/GPS导航系统和控制增稳飞控系统组成。可以多种攻击方式对地、海攻击。据悉,“飞豹”雷达搜索范围为150千米,射控雷达范围为100千米。该机采用了先进的机载设备和成品,采用最新的设计规范,在国内最早使用了数据总线与数字技术进行各系统的综合。计算机系统包括六台数字计算机,以HB6096(ARINC429)规范串行数据传输。总线采用广播通信方式,4个发送器,每个配置一条总线。4个发送器分别为大气数据计算机、惯导/GPS组合计算机、导弹火控系统、平显火控系统计算机服务。

      歼轰-7采用惯性和全球定位组合导航系统,导航定位精度高,利于飞机在海上和陆上作战。飞机配备了短波电台和起短波电台,保证了各种条件下通讯的需要。由全向告警装置和有无源干扰装置构成的电子对抗系统、使飞机的自卫能力和生存能力大大增强。自动飞行控制系统和火控系统交联,提高了飞机的攻击精度,多功能的雷达和平显的使用,为飞行员提供了良好的作战手段。宽敞、明亮、舒适的座舱有利于作战效能的发挥。可靠性增长和多次维修性的改进,使飞机具有良好的固有可靠性、维修性。完整、高效的综合保障系统、能有效地保证飞机完成作战和训练任务。
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      歼轰-7另一个值得注意的改进,是航空部607所的JL-10A“神鹰”脉冲多普勒雷达。海军计划将JL-10A用于歼轰-7,取代原有的单脉冲雷达。“神鹰”雷达是一种真正的脉冲多普勒平板缝隙天线雷达,其对地工作模式相当好,波束扫描可获得地面成像。一共有中程拦截、近距格斗、对地/海攻击、辅助导航等11种工作模式,具有边搜索边跟踪模式和多目标攻击能力。上视和下视搜索距离分别为80和54千米,上视和下视跟踪距离分别为40和32千米。工作波段是X波段。该雷达的重点在于以毛士艺主持的“机载多普勒锐化处理器的研制”项目。1995年,“神鹰”工程的原型雷达上通过试飞成功,获得了我国第一幅机载实时的DBS图像。在试飞中,实时的将雷达探测到的地面信号转换成图像,2秒内即可输出在屏幕。

      2001年3月,机载多普勒锐化比例提到了32:1,分辨率大大提高。试飞员能清晰看到三门峡大桥、山沟、岩层等。但这一锐化比率无法与美国雷达相比,美国雷达早已达到了局部48:1、60:1的高分辨率。32:1的分辨率实际上用处不大,仍需进一步提高。此后,该雷达性能不断提高,据称至2004年607所正在为该雷达增加合成孔径成像功能。但海军已对607所的这一真正的脉冲多普勒雷达表现了极大兴趣,非常重视。这一雷达对迫切需要对地精确探测制导火控手段的空军也有较大意义。 1999年10月1日,六架“飞豹”在天安门广场参加了国庆阅兵。之前的9月20日,其中一架“飞豹”在训练中机头意外擦伤,603所奋战了三天两夜,动用了部队运输机紧急运送结构强度专家龚鑫茂副总设计师等前往抢修,经过先切除、再校型、该换的零件就地加工的工作,终于使这架飞机准时重返蓝天。
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      总的来说,歼轰-7是我国完全自行设计研制的机型中非常成功的一例,而且是真正的“自行设计研制”而不是仿制。在研制过程中,歼轰-7大量采用新技术、新工艺、新机载设备,设计与工艺结合,保证了继承性。采用系统工程的管理办法,推行“全面质量管理”,确保了科研目标和战术技术指标的实现,并创造了多项国内第一。

 
 
 
 


 
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