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中國四代機會患上米格29綜合症么

【文/觀察者網專欄作者 晨楓

米格-29是蘇聯時代戰鬥機高低搭配中的低端。這是一架單座、雙發、雙垂尾的中型戰鬥機,在外觀上和高端的蘇-27很相像,也具有低翼載、高推重比和翼身融合體等典型的第三代戰鬥機的特徵。在蘇聯的改革和新思維時代,米格-29首先衝出鐵幕,以出色的機動性和現代化的外觀震撼了西方軍界政界和一般公眾。

米格-29不僅好看,也是中用的。東西德統一後,北約空軍馬上用前東德的米格-29和受到蘇聯訓練的前東德飛行員進行高強度戰術對抗,從各方面評估米格-29的技術性能和戰術潛力。米格-29的機動性、大離軸近程空空導彈、頭盔瞄準具和紅外光電探測系統的組合屢屢把北約F-16打得滿地找牙,常常要在幾次「被擊落」後離場「復活」後回來才能找回場子。

中國四代機會患上米格29綜合症么

東德空軍遺留的米格-29和高水平飛行員讓西方世界見識到了米格-29的強大戰鬥力,也為日後在戰爭中對抗這種機型積累了豐富的經驗

米格-29先於蘇-27裝備蘇聯空軍,蘇聯解體時,已經裝備了近千架。在蘇聯時代和後冷戰時代前期,米格-29在外銷方面也取得了不錯的成績。除了華約盟國外,印度、古巴、朝鮮、伊拉克、馬來西亞、阿爾及利亞等國也裝備了米格-29。

米格-29與蘇-27的高低搭配理念與美國空軍不同。如果說F-15代表全能的高端戰鬥力,而F-16除了在高度優化的空戰格鬥方面,在視距外空戰能力上只是F-15的低端補充(早期則根本沒有)的話,那米格-29與蘇-27的空戰能力並沒有這樣大的差別。米格-29的雷達具有下視下射能力,能夠制導的空空導彈與蘇-27相同,只是在探測距離和可同時交戰的目標數量上有所下降。兩者在初期都只有有限的對地攻擊能力。

儘管只有傳統的液壓操縱系統,米格-29的機動性也很強悍,空空武器的攜帶量也並不顯著弱於蘇-27。但米格-29的航程和留空時間大大低於蘇-27。在作戰使用上,蘇-27負責外線防空和攻勢制空,米格-29則負責內線防空,其較小的航程和留空時間也因此只有有限的對地攻擊潛力。後期米格-29通過取消進氣口防異物格柵和增加機脊油箱,增加了航程和留空時間,但依然難以在本質擺脫「世界上最優秀的機場圍牆警衛戰鬥機」的名聲。

米格-29的優劣成敗一言難盡。米格-29的設計定位是由蘇聯的防空主導的空軍思想決定的。蘇聯空軍的主要作用是保障地面力量的作戰行動,而不過於強調作為獨立作戰方向的作用。這樣的空軍思想的形成有其歷史原因和現實考慮。

從滿足設計要求來說,米格-29無疑是成功的。但米格-29又不成功,原因在於設計定位導致的天生局限。這是等別人打上門來的「純防禦」戰鬥機。在足球界里有一句話:永遠不可能單靠守門員贏得一場球賽,不管這守門員有多優秀。空中戰爭的道理是一樣的。不僅進攻是最好的防禦,制勝根本來自於進攻。空中的進攻不僅需要強悍的戰鬥力,還需要很大的航程和留空時間。

另一方面,這樣的設計定位也是沒有辦法的辦法。與美國空軍過早步入超視距時代而忽視機動性和格鬥能力相反,蘇聯空軍不乏輕巧靈活的戰鬥機,但超視距空戰能力很缺乏。從蘇聯空軍的經驗和研究判斷,未來空戰需要平衡的超視距和格鬥能力,而不能片面強調格鬥能力。因此,米格-29需要較大較重的雷達,在正常出擊中不僅需要掛載用于格斗空戰的近程空空導彈,還需要掛載用於超視距空戰的中程空空導彈,這樣,武器系統的重量就大體確定了。

戰鬥機的重量分配

正常起飛重量是綱,綱舉目張。正常起飛重量包括機內燃油、典型任務所需的機載武器和飛行員的重量。戰鬥機設計中,常用所謂的「橡皮飛機」方法。飛機重量的主要構成有機體、發動機、機內燃油、武器和電子系統,各自占正常起飛重量的比例決定了飛機的性能,具體重量是可以按照具體需要而放大縮小,但任何一個主要構成的實際重量確定後,就可以確定正常起飛重量,並確定發動機的推力要求,其他主要構成的實際重量也可以根據比例反推出來。

在工程分析、比較的時候,無量綱的特徵參數常常更加有用,這避免了具體過程、系統之間難以直接比較的問題。比如說,消費中的效費比,投資中的回報率,機翼氣動性能用升阻比而不是升力,發動機性能用推重比而不是推力,這些都是無量綱的。上述「各自占正常起飛重量的比例」也是無量綱的特徵係數。

機體材料、製造和結構設計方法都有減重的效果,但對機體的要求也在與時俱進。從更高的壽命、更大的抗過載能力到隱身所要求的機內武器艙,都有增重趨勢。最後平衡下來,機體結構占正常起飛重量的比例(權且稱為機體系數)大體在40%左右,並不隨時代有太大的改變。但雙發和隱身要求有增加機體系數的趨勢。

發動機的情況也是一樣。一方面發動機推重比在不斷提高,另一方面對戰鬥機軍推和加力推重比的要求也在不斷提高。米格-29時代不要求超巡,但要求戰鬥機的加力推重比超過1.0,這就變相決定了發動機占正常起飛重量的比例(權且稱為動力係數)。

機內攜帶燃油與發動機推力的情況類似,絕對重量並不關鍵,關鍵的是機內燃油相對於正常起飛重量的比例(稱為燃油係數)。一般認為,30%以上才能保證基本的攻勢空戰要求。蘇-27達到變態的40%,但這是有貓膩的,下面要談到。

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兼顧戰鬥機和截擊機定位的蘇27系列戰鬥機有著驚人的內油存量

另一個當然就是機載武器和電子系統,其重量占正常起飛重量的比例權且稱為航電與武器係數,簡稱武器係數。這又是減重與要求攀升互相抵消的情況。實際上還有飛行員重量,但考慮到相對於正常起飛重量只佔很小比重,在初步估算重可以忽略不計。

這是一張白紙從頭設計的情況,各部分的重量精確已知,或者可以精確指定。但在根據公開數據分析的時候,詳細的分類數據不易獲得。不僅航電系統的精確重量的問題,還有發動機重量的計算問題。西方把附件計入,俄羅斯通常只計算裸機。這使得有意義的數據比較有困難。但主要現有作戰飛機的正常起飛重量、空重和機內燃油重量是公開給出的,用空重占正常起飛重量之比的空重係數是另一個方法。空重係數可以看作機體系數、動力係數與航電部分和固定航炮部分的武器係數之和,只把燃油和外掛武器分離出去了。這是相對可靠的數據,有望從比較中得出定性結論。

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各型戰鬥機的數據比較

可以看出:

1.在同一重量級里,雙發的空重代價比單發要高一點。這不是兩台發動機比一台更重。如果推重比相同,在同樣的推力情況下,兩台發動機與一台發動機的重量是相同的。但兩台發動機需要兩套進氣道和發動機安裝結構,這才是雙發空重代價的來源。

2.在同一技術水平下,輕型(或者中型)戰鬥機的空重係數比重型戰鬥機更高。這是因為不管飛機輕重,有些東西並不隨飛機增大而同步增加,比如發動機附件、發電機、輔助發動機、液壓/電液系統、供氧系統的重量,這些重量對輕型戰鬥機的影響大於重型戰鬥機。

3.戰鬥機推重比適當降低的化,可以顯著降低空重係數,F-18和F-18E就是例子,米格-35相當於米格-29也是降低推重比的結果。

4.隱身導致空重代價,比較F-22和F-15、蘇-57和蘇-27就容易看到這一點。

數據中還能讀出一些有意思的東西。米格-29在正常起飛重量下滿油起飛的話,只有400公斤的重量可用于飛行員、導彈、炮彈。換句話說,按照二中二近掛載的話,必須減油起飛才能控制在正常起飛重量。當然,二中二近依然滿油是可以起飛的,只是超載起飛而已。但帶上需要的彈藥起飛了,是按照正常起飛重量還是超重,這有關係嗎?有關係。正常起飛重量是設計的基準,機動性、航程、速度、升限等關鍵參數都是圍繞正常起飛重量而設計的。為了在起飛後馬上達到要求的機動性,還是需要減油起飛的。但換一個思路,只有在起飛出擊到一定距離、投入戰鬥時才要求達到規定的機動性,那超載起飛就是很正常的事情了。

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從米格-29改進而來的多用途戰鬥機米格-35,內油大為上升,

蘇-27正是這樣。按照最大機內燃油起飛的話,什麼武器都不帶,都將大大超過正常起飛重量。但機內半油的情況下,「正常起飛重量」下還有2520公斤的飛行員與外掛武器重量的空間,這就可以攜帶足夠的空戰武器了。因此,在很多文獻里,已經不用正常起飛重量的說法,而是改為作戰載荷重量(loaded weight)了。對於大多數戰鬥機來說,這兩者是相同的,但對於蘇-27這樣的遠程戰鬥機來說,正常起飛重量要包括出擊飛行的燃油,因此大大高於作戰載荷重量。蘇-57也是一樣的問題。俄羅斯加油機不足,蘇-27和蘇-57要求遠程制空,所以對設計基點的這樣「修正主義」做法是合理的。

對於中國空軍來說,在重型、頂級的殲-20之後,急切希望有一架成本顯著降低,但性能(尤其是空戰性能)相對接近的中型四代戰鬥機。要求具有超巡、高機動能力,強調超視距空戰能力,有較大的航程。有說法空軍稱其為輕四,但達到隱身、超巡、大航程並擅長超視距空戰的戰鬥機幾乎不可能是輕型的,稱其為輕四隻是情懷而已,實際上幾乎肯定是中四了。沈飛的「鶻鷹」(包括最新的2.0版)是否能滿足中四要求還不清楚,但中四是否能從本質上跳出米格-29綜合症,這是一個大問題。

中國四代機會患上米格29綜合症么

「鶻鷹」必須要考慮多用途性能,所以決不能成為四代米格-29

據信中四內定採用WS19,加力推力可能達到100千牛級,推重比達到10。有說法重中之重的大推力WS15的研發不順利,並非重點的中推力WS19的研發反而高歌猛進的話,這比較費思量。假定這是現實,並且中四採用雙發,要保證足夠的空戰機動性的話,加力狀態下的戰鬥機推重比不應低於1.05,也就是說,戰鬥機正常起飛重量(或者作戰載荷重量)不得大於19500公斤。要達到超巡的話,軍推狀態下的戰鬥機推重比不應低於0.7,也就是說,WS19的軍推推力要達到66.7千牛級。參照通用電氣F414-400,加力推力97.9千牛,軍推57.8千牛,發動機推重比9。換句話說,WS19達到相當高的技術水平了,而中四的重量介於F-18經典型和F-18E之間。

如前所述,輕型/中型戰鬥機的空重係數略高於重型戰鬥機。參照F-22的情況,中四的空重係數可能在70%左右,空重約13600公斤。如果需要六中二近的帶彈,需要至少1500公斤的外掛武器和炮彈重量。這樣,即使不算飛行員和其他重量,機內燃油只有4400公斤,燃油係數只有22.6%,比米格-29還低。即使超載起飛,依然只解決出擊航程的問題,在戰鬥空域的留空時間和返回航程還是要靠機內燃油,因此作戰半徑依然局促,不可能達到中國空軍「攻防兼備、首戰用我」的要求。

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