一文看懂三代战斗机

歼十是一款性能优良的战机，当年其设计思想别说在中国，就是在世界上也极具前瞻性。宋文骢在82年提出整体设想，是为了适应九十年代后空战的特点：随着空对空导弹的性能越来越强，以往看重的亚音速追逐格斗能力的重要性不断下降。而超音速机动能力越来越重要，因为可以让战机在空战中抢先占据有利的发射位置。 6park.com

宋文骢：战机设计圈的乔布斯，歼十成功背后的核心人物 6park.com
注意用词，是超音速机动能力，而不是指超音速多少。比速度，有大把的飞机比歼十快，但是这里的最大速度都是飞机长时间平飞的条件下得出来的数值，实战意义很有限。比如F-16的最大速度并不比歼十差多少，但F-16的超音速机动能力比歼十差很多。到了马赫数1.5以上，F-16的翼型和进气道的效率都很差，这时候要被歼十吊打。 6park.com
从气动上讲，在不考虑隐形的情况下，歼十几乎可说是完美的设计：三角翼适合超音速；单发利于滚转、成本和维护；下单翼和静不稳定设计带来高敏捷性；下单翼又正好把鸭翼置于主翼的前上方，改善主翼的气流，带来高气动效率和机动性；机腹进气则充分利用机头预压缩进入进气道的气流，进气效率高，大迎角飞行性能出色。 6park.com
（战机对隐形的需求实际上毁掉了很多优良的气动设计。就好像大家看武侠小说，感觉精彩非凡。要是突然画风一转，变成拔枪互射就没劲了。从各领风骚的三代战机发展到四代隐形机，大致就是这么个扫兴的感觉。） 6park.com
与其它三代机比较，歼十的气动效率、升阻比、敏捷性优于F-15；滚转远胜苏27；超音速机动能力明显强于F-16。欧洲双风是和歼十都属于三代半设计，但歼十的鸭翼耦合效率胜过台风，雷达口径大过阵风。歼十C采用了鼓包进气道后，雷达信号特征又好过以上所有这些战机。 6park.com
最近有消息流出，巴基斯坦飞行员通过实际体验，认为歼十和F-16的交换比达到一比八。这个惊人的数字不可能适用于所有的情况，但足以从侧面证实歼十的优越性。 6park.com
所以从性能上讲，歼十当然是一个成功的设计。但是从历史来看，却是另一回事。 6park.com
首先，歼十研制过程长，装备时间晚。从82年宋文骢提出整体设想，84年立项，86年开始正式研制，到2003年小批量产，已经过去了二十年。 等到2013年歼十B开始小批量生产，已经过去了三十年。2015年歼十C量产，这才是完全令军方满意的歼十目标型号。而这时候，歼二十都快开始量产（两年后的2017年）。 6park.com
装备晚，在现实中还有一个更严重的问题，那就是歼十错过了96年台海危机后局势最紧张的那几年，在最需要的时候没派上用场。而到了后来，形势大幅改善，有没有歼十都无所谓了。 6park.com
第二，装备的数量不多。 到2002年才生产了大约450架。作为重点研制的主力战机，这个数量说不过去。 6park.com
第三，多用途能力一般。歼十的布局导致挂架数量少，尤其是重挂架。网上对此已有很多分析，这里就不再重复。不过作为大国空军，这个问题对于中国而言不算严重。因为空军规模大，可以另外装备多用途战机，各展所长，搭配使用。 6park.com
既然前面说歼十那么好，为什么又会出现这些不利情况？因为歼十这个布局不适合当时的局势和国情，对当时的中国来说技术过于复杂，带来了一系列不利后果。 6park.com
首先，采用单台大推力涡扇发动机，对当时的中国来说难度过大。从中国的发动机研制水平和经验来看，当时对研发国产先进涡轮风扇发动机的预计过于乐观。发动机研制的不顺利，对歼十的发展带来了一连串麻烦：首先是导致在歼十研制的半途中改用俄制发动机，在93年1月对设计进行了改动。换发动机，后机身包括外形结构管路都要重新设计。估计这次设计改动耗时至少半年，无谓地额外费时费力。  6park.com
其次是AL-31发动机的滑油系统的设计问题，导致歼十出了好几次事故。AL-31的滑油系统本来没什么问题，但这套滑油系统原本是为配合俄国自己的双发战机。单发歼十所用的滑油系统需要另外专门设计。俄国人对此并不上心，你爱用不用。结果重新设计出来的滑油系统有一些不合理的地方。这些都导致了歼十研制的拖延。 6park.com
而且歼十本来就是单发，加上滑油系统不可靠，导致海军航空兵长期不敢放手装备歼十。海航的战机主要在海面上飞行，一旦发动机出现故障，双发战机能飞回来的可能性远高于单发。飞行员在海上跳伞的风险又远高于陆地。一旦摔了飞机，救援和打捞都很麻烦。不捞的话，又怕飞机被别人捞去泄了密。所以，海航对发动机的可靠性要求更高。由于早年苏27系列战机数量非常有限，导致海航不得不长期使用歼八乃至歼六。老旧的歼六到2006年才完全退役。 6park.com
另外，静不稳定需要电传操纵系统，另外还需要一套应急电源系统，增加了战机研制的复杂性和成本。  6park.com
虽然宋文骢及其团队能力超强，成功克服了设计中遇到的一个又一个困难，但架不住其它分系统拖后腿，尤其是发动机。 6park.com
而随着项目的迁延时日，外部形势和对战机的要求都在逐渐变化，也对歼十项目产生不利： 6park.com
首先，台海危机过后，通过政治军事经济外交各方面的措施，局势逐渐改善，对新歼的需求不再那么迫切。 6park.com
其次，苏27国产化取得成功，开始量产。同时随着国力的增强，中国也负担得起更多的双发重型战机。这些因素都使得歼十的重要性不断下降。 6park.com
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还有，歼十在一开始设计时注重截击和超音速， 采用无尾三角翼是个很合适的方案。但是到后来，随着中苏/俄关系的改善和空战方式的发展，对战机截击的需求下降，对格斗和多用途更加注重，就没有那么大的必要采用无尾三角翼。原来的方形可调进气道也被改成了高速性能不那么出色的鼓包进气道。 6park.com
这里可以看出，如果晚些年再开始设计歼十，那么设计就可以一步到位，节省很多时间和资源。 6park.com
那么到底应该如何设计歼十？  6park.com
综合上面的分析，结合中国当时技术、资金、人才都比较弱的国情，合理的选择应该是一个构型简明、性能适当、成本友好的方案。当时国内外的相关经验已经表明，过分追求某些指标的先进性得不偿失。要付出很大的代价，但在现实战斗中作用有限。 6park.com
同一时期研制的歼-7E是个成功的例子，方案现实合理，很快就拿出可用产品。歼-7E在87年上报总体设计思想，当年获得批准立项。90年首飞，93年设计定型。同年就开始生产交付部队。要注意，歼-7E还不是由主力团队设计，是由两三个教授带着学生搞出来的项目。 6park.com
歼-7E在米格-21的基础上，仅用了改双三角翼这一招，即大幅提高了格斗性能，号称接近F-16。到2001年共生产了264架。这个数字看起来不大，但要考虑到这是在歼10歼11都快开始量产的情况下取得的，可见军方对歼-7E的满意和需求。 6park.com
所以，要设计歼十，首先在动力方面应该选用成熟的双涡喷（WP-13)，而不是单台大推力涡扇。后来的事实表明，由于中国当年的实力、财力和经验样样都缺，在新发动机研制的每一阶段都出现了大问题，导致严重的延误，干扰了国家战略。太行发动机号称“走完了发动机研制的全过程”，现实中是把能犯的错都犯了。而改用俄发，如前所述，又出现了滑油系统的设计问题。 6park.com
采用成熟的涡喷，风险低，成本低，量产方便。当时涡喷13不断改进，推重比很快就达到了6。而苏27所用的AL-31，推重比也不过7.1。 6park.com
接下来，在气动外形的选择上，在82年的时候，国外已经有很多成熟而且成功的例子，而且难度还低于宋文骢的歼十方案。中国完全可以深入分析，参考其中的一种方案，快速推出新机型。 6park.com
首先，F-15。 6park.com
 
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F-15虽然是著名的王牌战机，但它的气动实际上应该属于终极二代机：没有边条，没有翼身融合，没有前缘襟翼，没有静不稳定，还是个上单翼。典型三代机身上的特征，它一个都没有。而这正是F-15的厉害之处，设计团队凭借着对气动的深刻理解，对整机设计进行了合理的取舍，只用了非常保守的技术，即造就出一代名机。当然，F-15的成功离不开其使用的先进大推力发动机。 6park.com
第二，幻影2000/4000/阵风一族。 6park.com
 
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幻影2000也是一代名机，更是一个立足有限资源完成研发的成功典范。法国是老牌列强，但在冷战时期的实力已经不能和美苏两个超级大国比，于是法国就专心盯住无尾三角翼这一条路线发展。 6park.com
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幻影2000是在幻影III的基础上发展，1975年开始研制，78年就首飞。幻影4000是2000的双发放大版本，79年就在巴黎航展上亮相（研制工作还未全部完成），只比幻影2000的首飞晚了一年。而下一代的阵风，1986年就现身巴黎航展。这几型战机的进度如此之快，得益于法国人对整体的把握，不过度追求局部指标，不好高骛远，集中精力专攻一个气动布局。前代战机研发中得到的经验可以用在后面的机型上，研发效率高，多快好省地满足了国防需求。这正是当时的中国应该借鉴的。 6park.com
第三条线路是幻影F1/雅克141。 6park.com
 

造型经典的幻影F1 6park.com
它们的翼型都是传统后掠翼，虽然历史悠久，但翼型本身并不落后，F-18、苏27的翼型大致也可算在这一类里。这种翼型的好处后面再做进一步分析。 6park.com

雅克141 6park.com
顺带说一下，大家别小瞧雅克141。它虽然没有修成正果，但可以算是F-35的爷爷，在航空发展史上占有相当地位。F-35的转向喷口就抄的雅克141，是美国趁苏联解体，搞到了雅克141的图纸。
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从三面图可以看出，不光是转向喷口，F-35的整个布局也都是雅克141一样的架构。雅克141的项目中还研究了F-22上用到的方形喷口。虽然雅克这个研究是为了推进和气动，而不是像F-22那样，主要是为了隐身，但毕竟人家掌握了这个技能，随时可以变现。 6park.com
上面对当时的主流三代机发展脉络进行了分析。可以看出，82年的中国既然已经能提出歼十的鸭翼耦合、静不稳定这样复杂的布局，掌握上面任何一种已经有成功实例的气动布局都不会有问题。 6park.com
当时还有一件与飞机设计相关的大事：1985年，中国的1.2米风洞建成投入使用，给中国的飞机设计能力带来了质变。如果早有了这个风洞，当年顾诵芬也不至于坐教练机升空观察歼八尾部的气流。 6park.com
研发条件的改善，加上此前十多年国内在研制战机方面获得的一些经验教训，82-85年对于中国来说，正是一个总结经验教训再出发的契机。 6park.com
如果85年开始，以成熟的双涡喷为基础，采用上述三款主流构型中的任何一种展开研制，90-92年就能完成研制，再加5年试飞，那么在96年台海危机前后开始量产，正好派上急用。由于涡喷-13比较成熟可靠，进度有保证。加上又是双发，正好解决海军航空兵之急需，避免了海航要么用当时像宝贝一样的苏-27/歼-11，要么就只能用歼六歼八的窘境。 
如果按前面所述，按照F-15的构型设计，就与歼八的构型同类，都是传统三角翼布局。相当于歼八的完善型号。搭配双发涡喷13，设计出来的机型将完胜歼八。
歼八开始研制的时间比F-15还要早，加上当时中美航空实力的巨大差距，设计不如F-15也无可厚非。但是在82年，F-15的外形早已公开，这时歼八的问题又已经非常明显，所以在这个时间点上，中国完全可以进行阶段性总结，调整歼八/新歼的研制策略，借鉴F-15，快速设计出一款性能优良的战机。 6park.com
第二条路，按幻影2000系列的翼型设计。幻影2000的圆锥进气道在80年代已经开始显得落后，中国可以利用后发优势，把进气道换成（F-15、狂风、雅克141那样）前倾可调的。加上比歼十还大一点的双涡喷推力，研制出来的飞机绝对优于幻影2000。 6park.com
第三条路，按幻影F1/雅克141的路线设计。同前所述，幻影F1的圆锥进气道需要改进，再加上边条。这些对85年后的中国都不成问题。这类“正统”翼型的好处是挂载配平、改进升级都很方便，也很适合多用途战机。在这种“正统”翼型的基础上，无论国家当时掌握了哪些新的技术，都可以很方便的加上去。比如进气道可以换成F-15的，也可以换成枭龙那样的肋下进气，用特大边条的话也可以换成F-18的，非常灵活。如果采用这种翼型来设计新歼，其挂载能力绝对要比现在的歼十要好。 6park.com
按这条路线设计，在历史上还有一个好处，就是可以和飞豹战斗轰炸机一起设计。（飞豹的气动设计是个杯具，计划另外专写一篇具体分析）其气动外形平庸，而且不符合设计目的，而最后居然还能耽误进度，还频发飞行事故，损失好些试飞员和飞行员。如果和新歼共用一个气动外形，像幻影2000那样一型多用，不仅省时省力，还可以提高性能，减少损失。 6park.com
除了上述三种方案外，还有一个更先进一点的方案，就是研制两侧进气的双涡喷无尾三角翼战机。以双发涡喷-13，加上F-15的进气道，配上现在歼十耦合鸭翼的三角翼布局。这要比上面所述的三种成熟机型复杂一点，但进度仍然会比歼十快。 6park.com
因为采用了成熟的涡喷，就能避免由于半途中改用俄制发动机所带来的重新设计后机身的反复。同时由于涡喷价格较便宜，产能充沛，可以多造几架原型机，加快试飞进度。歼十经历了那么多改动和意外，尚且能在98年初首飞。这款机型在95-96首飞不成问题。这样，在台海危机时就有一型新机在手，无疑非常提气。因为子系统都比较成熟，2000年前可以量产，仍能很好地应对形势。 6park.com
但是这款飞机有电传操纵，鸭翼耦合等，成本和复杂度都会高一些。前述的三种主流构型因为成本更低，系统保养更简单，而战力又差不了多少，不仅适合快速定型装备，也适合在以后卖给不富裕的国家。带上电传操纵、鸭翼耦合后，由于成本提高，而发动机却还是涡喷，在出口方面会有点高不成低不就。穷国嫌它不够便宜，而富国更注重性能，不在乎那点价格差。 6park.com
当然，这型飞机可以方便地做下一步改进，就是用中推涡扇取代涡喷。这样一型战机要比现在的歼十总推力大出三四吨，能极大改善现在歼十推力稍嫌不足的状况。这样操作的话，基于一个设计就能推出高低两档战机，可以满足不同时期、不同档次的客户需求。 6park.com
此外，笔者认为这个机型是最好看的：歼十的三角翼/鸭翼加F-15的机身/前倾进气道，使得飞机外形犀利，像一支飞镖。从各个角度看都比例协调、充满方向感和速度感，比歼十和F-15都要好看。进气道在两侧，飞机就不会像采用腹部进气道的歼十和F-16那样，看上去有点两个飞机上下叠在一起的感觉。 6park.com
从整体发展来看，一旦有了涡喷版新歼，就不用急于研制现在的歼十，可以等发动机等子系统都比较确定后，再从容展开项目。如果95-00年再开始研制，就可以直奔歼十C，省去了歼十A/B的多次改动。即使是从2000年开始研制歼十，2010年绝对能够首飞（2011年歼20都首飞了），2015年足以量产，也正好和现实中歼十C的进度相同。  6park.com
而现实中，2000年前后已经开始研制歼20，此时再研制歼十已经意义不大。有这个力气还不如去完善其它的项目，比如双中推的中型隐形机歼-35，或者把歼-11D早点搞出来。从这个推演很容易看出，歼十开始研制的时机过早，造成了不必要的反复和延误。所以当年让歼十下马的意见也有它的道理，恐非空穴来风。 6park.com
通过本篇分析，可以很好地从整体上理解三代战机的设计思路。也不难看出，歼十虽然设计先进、性能优良，但从历史发展的角度看，应当借鉴美国和法国的发展思路来设计新机。依托成熟技术、自身擅长的技术，较快研制出急需战机，才是最合理的发展路径。

贴主:憨厚熊于2023_12_21 17:41:43编辑
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