“歼-11D”会“夭折”吗?

空军之翼2020-09-15 08:50:11

原载《世界军事》2017年第20期

  2015年4月,一张前所未见的歼-11照片在网络上疯传。照片中涂着黄色底漆的歼-11飞机,机头雷达罩明显“上翘”,翼尖挂架由歼-11B的梯形变成了一字型。从发动机尾喷口收敛片的长度和颜色判断,该机装备的应该是FWS-10系列发动机。鉴于无从得知该型飞机的官方编号,因此网友们根据机身上涂打的“D1101”标记,称这款新型歼-11战机为“歼-11D”。


网上最早流传的“歼-11D”照片

  2016年,网上曝出据说是“歼-11D”和歼-16原型机停在某高原机场的照片。一时间,网友们欢呼雀跃,认为“歼-11D”离入役已经为期不远了!不过,随着2016年年底4架苏-35SK的交付,“歼-11D”的前景变得不那么乐观起来。而今年歼-20的正式服役,更让许多人觉得,与其继续在三代机上下功夫,不如开足马力生产更多的四代机。


“歼-11D”和歼-16原型机停在某高原机场的照片

  7月30日,歼-20、歼16、歼15、歼11B在朱日和阅兵场上空的集体亮相,却惟独不见“歼-11D”,不由得让人为其前景捏了把汗。那么,在歼-20和苏-35SK的“前后夹击”下,“歼-11D”是否会“胎死腹中”呢?笔者以为,要探究这个问题,得从歼-11家族的技术改进谈起。


苏-27SK的航电差距

  上世纪90年代初,随着苏-27SK“北雁南飞”,我空军终于跨入了三代机时代。该机给我军带来的“震憾”,以及对我国航空工业的影响,是极其深远的。不过,受俄罗斯落后的电子工业拖累,苏-27SK的航电系统水平,即使是在那个年代,也无法让人满意。

  苏-27SK采用的是SUV-27机载火控系统。该系统由RLPK-27机载雷达综合瞄准系统(包括NO01E雷达、TS100火控计算机、敌我识别系统)、OEPS-27E机载光电瞄准系统、SEI-31显示系统(包括ILS-31平显和IPV下显)、Shchel-3UM头盔瞄准具、SEI-27数据链系统、UO武器管理系统等组成。

  NO01E雷达采用落伍的倒置卡塞格伦天线,旁瓣抑制、天线增益、天馈系统内部噪声抑制等方面的性能都较为落后。对米格-21大小的目标(RCS=3)前视搜索距离为100公里,可以同时跟踪10个目标,并对威胁最大的目标优先射击。



最终N001雷达性能仍然大幅落后F-15的APG-63,但重量达到550公斤,如果计入后端的散热和电源部分等全套系统,全重接近980公斤


  SUV-27机载火控系统内用俄罗斯FOCTI8977总线相连。该总线是一种单向低速的数据总线,只能支持火控、导航系统的交联,而且信号/数据处理能力不足。老式的TS-100晶体管计算机运算速度只有17万次/秒,存储能力也十分有限,需要外部空情信息指挥系统提供目标分配与指示,协助飞行员掌握空情。

  由于采用了大量的真空电子管及笨重的高压电路,NO01E雷达重量高达550千克。如果加上散热和电源部分,雷达系统全重接近980千克。其探测能力略优于F-16上的AN/APG-66,重量却几乎是后者的5倍!


苏-27的设计是围绕着蠢重的雷达系统展开:整个前机身从雷达整流罩起到第18号隔框,除了飞行员、弹射座椅和前起落架,座舱前方、下方、后方的三个设备舱里都被电子设备塞满

  苏-27SK采用的四余度电传操纵系统仍属于电子-机械混合体制。在纵向使用了四余度全权全时工作的模拟电传系统,而横向采用了机械操纵和模拟式三余度阻尼器的混合控制布局。这个系统虽然满足了飞机总体战术技术指标的要求,但也付出了较大的重量和体积的代价,可靠性也较低。

  苏-27SK不能发射主动雷达制导空空导弹,也缺乏对地攻击能力和手段。该机的雷达告警系统也极为简陋,只能显示雷达方向而无法提供雷达种类等信息。总体上,苏-27SK航电总体架构是分立式系统,相当于美国70年代中期水平,非常不利于武器系统的升级。

  据俄媒透露,上世纪90年代中后期出口中国的苏-27UBK战斗/教练机,机载雷达最大探测距离有所增加、可以同时攻击两个目标,并具备多普勒锐化、合成孔径成像、地形跟随等对地模式,可支持R-77E,KH-29,KAB-500等俄式精确制导武器。为此,俄方在火控系统中增加了一个信息处理通道,采用BAGET-54火控计算机处理雷达新增加的功能,控制新增加的武器。座舱右上角增加了1个MFD显示器,用于显示新增加的精确制导武器。


最早进入我国空军的那一批苏-27UBK实际上已经开始逐步退出一线部队,甚至退出现役

  据外媒报道,沈飞自行组装的苏-27SK,被赋予歼-11A的编号。随着我国航空电子技术水平日益月异,在歼-11A生产过程中,我国逐渐为其添加国产航空电子设备及武器。这种“小修小补”,无法从根本上改变歼-11A航电系统的落后面貌。



歼-11B的“苦难之旅”

  志向高远的中国空军和中航工业集团,自然不甘于落后。据外媒报道,2003年,全面国产化的歼-11B首飞成功,并于2007年左右进入定型试飞的关键节点。

  歼-11B是空军现役主战装备,性能参数外界无从知晓。不过,这并不妨碍我们从公诸于众的照片和官方媒体透露出的“一鳞半爪”信息中,作一番推测。

  从历次珠海航展透露的信息判断,2003年左右,国产机载综合火控系统已接近成熟。该系统以1553B数据总线为骨干,以任务计算机为核心,将火控雷达、光电探测系统、外挂管理系统、综合显示系统、惯导系统、大气数据计算机等有机相连,并且综合了通信/导航/识别系统和电子战系统,实现了信息和资源的共享,可为飞行员提供更快、更准、更多的目标信息,并具有多机协同和多目标攻击能力。


歼-11B

  从照片来看,歼-11B的雷达罩带有黑色防雷条,因此极有可能装备的是国产脉冲多普勒雷达。从时间上判断,2003年左右,国产相控阵雷达还未成熟,因此歼-11B用的应该是平板缝隙天线,可同时引导多枚PL-12型主动雷达制导空空导弹攻击多个目标。歼-11B可使用各型国产武器。由于当年翼展较大的PL-8还是“当家花旦”,因此歼-11B的翼尖发射梁由苏-27SK/歼-11A的一字型修改成了T型。

  有消息称,歼-11B采用了全玻璃化座舱,拥有1个衍射平显和多个座舱显示器,但却没有照片证实。还有消息称,歼-11B采用我国自行研制的三轴四余度数字式电传操纵系统,不仅具有控制精度高、重量轻、体积小、的优点,而且采用全电传系统增稳,扩大飞机的大攻角工作范围,提高了战机的机动性。

  早期歼-11B配备了国产FWS-10A涡扇发动机,最明显特征是发动机尾喷口收敛片的长度和颜色明显有别于AL-31F。


安装“太行”发动机的歼-11B

  2006年11月22日,CCTV7《军事报道》播出了空3师装备的歼-11B挂弹出击的新闻,一时间让广大军迷颇为振奋。然而在接下来的几年时间里,歼-11B被爆出问题层出不穷,常年趴窝。主要问题集中在FWS-10涡扇发动机不成熟、飞控系统有缺陷,以及机体结构改进不成功这三方面。

  航空发动机体现了一国综合工业技术水准。放眼世界,先进的涡扇发动机从定型到成熟,都经历了一个漫长的过程。FWS-10作为我国首款定型的大推力、大推重比涡扇发动机,虽于2005年年底设计定型,但其试验小时数与西方同类发动机相比,还有相当大的差距。由于急于摆脱对俄制发动机的依赖,因此“匆匆”参军的FWS-10其实并未达到成熟状态。根据近年来官方媒体透露出的信息,当年部队普遍反映FWS-10A加速性、空中启动包线和地面启动时间都要低于AL-31F,量产初期质量和可靠性也不稳定。不少歼-11B被迫换回了AL-31F。2010年前装FWS-10A发动机歼-11B,很少飞复杂特技。

  此外,歼-11BS还曾因“飞行员-飞机耦合诱发振荡”差点发生一等事故。装备电传飞控系统的战机,飞行员只是将控制指令以电信号的方式发往操纵动作器,飞行员无法直接感受到飞机舵面偏转情况,这有可能造成飞行员所希望的飞机响应与飞机的实际响应不一致,从而产生飞行员诱发振荡事故。

  飞机设计的基础是空气动力研究,只有吃透了气动才能根据相关数据编制出优秀的飞控软件。由于我国并不掌握苏-27的详细设计资料,因此编制控制软件时难免会出现误差。

  因为没掌握飞机结构设计的原始数据,沈飞在用复合材料替代原设计的金属材料后,发生了不少问题,不得不部分换回金属部件,额外打钛合金补丁板,并用部分增加配重的办法解决重量配平问题。

  不过,随着时间推移和厂家的不懈努力,歼-11B存在的问题得到了逐步解决。2010年,FWS-10A发动机完成故障排查开始稳定生产。2012年,驾驶歼-11B的飞行员摘得了该型机的首顶“金头盔”。2016年,全状态版的歼-11B展现出了强大的战斗力,不仅在个人赛中夺得全部6顶金头盔中的4顶,而且在衡量团体战斗力的“天鹰杯”竞赛中,力压其他参赛机种折桂。由此可见,装备国产发动机的歼-11B终于结束了长达数年的“苦难之旅”,达到了当初的设计要求。


在“金头盔”竞赛中表现抢眼的歼-11B


“歼-11D”的涅槃重生

  歼-11B虽然最终修成了正果,但其技术状态与周边国家装备的一些“三代半”机型相比,已经不具备任何优势。因此,利用我国近年来在航电方面的飞速进步,研制一款“与时俱进”,将苏-27这款经典战斗机潜力发掘到极致的战机,显得十分迫切。

  国际上主流的“三代半”战机,普遍装备了机载主动相控阵雷达(AESA)。“歼-11D”若想在歼-11B基础上“百尺竿头,更进一步”,就必须改装AESA。根据公开资料,苏-27家族机头直径在1米以上,可布置2000个左右的T/R模块。以目前国内X波段T/R模块的水平来看,假设每个T/R模块功率为10瓦,效率30%,工作比为10%,那么国产AESA的峰值功率大约为6千瓦,平均功率为2千瓦。

  从网曝照片来看,“歼-11D” 雷达罩明显“上翘”,表明其机首部位的结构隔框经过了重新设计,装备的AESA天线向上倾斜了一定角度。这种安装方式削弱了敌方雷达回波强度,提高了该机的雷达隐身性能。


歼-11D不同寻常的雷达罩

  “歼-11D”的翼尖发射梁又变回了传统的一字形,表明其装备的近距空空导弹是最新研制的,翼展较小的PL-10红外成像格斗空空导弹。

  从“歼-11D”尾喷口收敛片的长度和颜色判断,该机装备的是FWS-10系列发动机。有网络媒体声称,运用FADEC技术改进的“数字化太行”已于2014年10月设计定型,并于近期装在一架双座双发战斗机上进行了首飞。拥有FADEC技术的发动机,是实现“飞火推”一体化的基础。可以肯定,“数字化太行”未来一定会成为歼-11家族中期改进的替换动力,装备“歼-11D”也是顺理成章之事。


歼-11D采用“太行”发动机

  在机体结构方面,从“歼-11D”蒙皮的不同颜色上可以判断,其所用的复合材料比例较歼-11B有明显增加,有助于减轻空重。这表明经过多年努力,沈飞已逐步摸透了苏-27的原始设计,并有能力进行科学的修改。


歼-11D机翼内侧很可能增加了一对重载挂架

  如果这种猜测成立的话,那么笔者进一步猜想,沈飞很可能为“歼-11D”增加了1对翼下重载挂架。综合外媒报道,歼-11B极有可能拥有4个重载挂架。其中2 个纵列于机腹中心线,2个位于进气道下方。机腹挂架位于2个机腹进气道的夹缝中,所挂载武器的长度、直径、翼展都受限。虽然可以采用折叠式弹翼,但是弹径的限制却无法回避。特别是空地弹药撒布系统为了提高子弹药的挂载能力和抛撒精度,需要尽可能的扩大弹径。如无法能扩大弹径,就只能增加长度。如果空地弹药撒布系统太长,歼-11B的机腹挂架就只能使用1个。由于进气道下方距地面较近,为保证挂载的弹药不触地,其实际运用也受到很大限制。因此进气道下方的重载挂架仅具有象征意义。

  如此一来,歼-11B的对地攻击挂载方案严重受限,无法充分发挥重型机的综合战力。这也许就是为啥网络上多见歼-11B发射火箭弹的照片,却鲜见其挂载各种国产精确制导炸弹的原因之一吧!考虑到歼-11B翼下的2个轻载挂架位于机翼中段以外,因此在其机翼中段到机身之间的位置,增加1个重载挂架是有足够空间的。关键在于沈飞吃透原始设计,能对机身和机翼结构进行相应的加强。

  此外,在前视红外系统、全向红外/紫外告警系统、电子对抗系统等方面,“歼-11D”如果用上最新的换代产品,也是顺理成章的事。经过以上各方面改进,“歼-11D”性能应该能达到国际主流“三代半”战机水平。



2016年曾有中国歼-16和歼-11D战机原型机出现在高原机场的照片


“歼-11D”会“夭折”吗?

  “歼-11D”若早10年,甚至早5年问世,恐怕没人会怀疑其前途。不过仔细想想,即便是在当下前有歼-20“一骑绝尘”、后有苏-35SK“弯道超车”的情况下,“歼-11D”的前景也绝非“一片渺茫”。


虽然J-20已经进入中国空军序列,但是距离真正装备实战部队并且担任起战斗任务还有不少路要走

  根据此次朱日和阅兵报道中,歼-20飞行员们话里话外那无法掩饰的自豪与自信来看,歼-20对现有三代和三代半战机的技术和性能优势,是无可置疑的。该型机必然成为人民空军今后相当长一个时间的骨干和拳头。

  不过,目前空军尚有数百架二代战机急需更新。以中航工业目前的产能来看,眼下就全面停产三代及三代半战机,完全由歼-20填补装备空白,是不现实的。四代机战力超群的同时,价格也令人咂舌。连财大气粗的美军,也决定让F-15机群延寿服役至2040年,并在战时由1架F-22率4架F-15C作战。因此,对于军费远不及美军,而且历史欠账颇多的我军来说,装备一款三代半战机与歼-20相配合,是明智的选择。

  况且从目前我空军所担负的任务看,一些诸如日常巡逻、紧急升空查证、武装伴飞驱离、为深入远海训练的大型机群护航等任务,并不适合歼-20来做。作为国之重器,平时深藏不露才能保持有效威慑,一旦有事时方能“不鸣则已,一鸣惊人”。哪里有主动“送上门”,让潜在对手近距离搜集情报的道理?因此,此类任务只能交给其他机型。

  从近年披露的信息来看,我军目前执行这类任务的主力机型,是苏-30MKK,也有些歼-11B和歼-11A。苏-30MKK已经入役10余年,且日常训练及战备值班强度都不低,以俄系飞机的寿命看,是到了该考虑其替代机型的时候了。

  有一种观点认为,空军已经装备了苏-35SK,而且评价甚高,完全可以引进生产,不一定非要量产“歼-11D”。且不说按俄方的产能,外购苏-35SK能否满足我空军的换装需要,就说这个“评价甚高”吧,个中也大有“玄机”!



苏-35战斗机

  空军著名试飞员徐勇凌撰有《苏-35提供全新飞行模式——“动力飞行”》一文。他在文中写道:“苏-35的成熟宣告了人类‘动力飞行’时代的到来。由矢量推力技术所提供的动力操控,为机动飞行打开了一扇全新的窗口,任意状态下、任意方向的机动成为现实。在空气动力时代,由于超临界迎角的气流分离,所产生的诸如失速、失稳、偏离、非可控等飞行的死亡禁区,成为飞行员生命的巨大威胁;而在动力飞行时代,超临界迎角只是一个数据概念,在矢量推力的操控下,在飞控系统-发动机一体化技术支撑下,失速、失稳、偏离和非可控等问题都一一化解,全迎角、全姿态下的稳定、精确操控易如反掌,而大角速度的机动飞行也变得得心应手”、“ 对于战机平台技术而言,‘动力飞行’技术是我们必须逾越的鸿沟,它的重要性丝毫不亚于隐身技术、航空信息技术和武器火控技术。从某种意义上讲,‘动力飞行’时代相对于空气动力飞行时代的超越,其重要性远远大于三代战机对二代战机的技术突破,我甚至认为‘动力飞行’技术是四代战机最关键性的技术,恰恰是因为它难以攻克,所以才对我们意义重大。”


苏-35SK照片,俄方技术人员在飞机前合影,拍摄地为中国南方某场站

  从文章中透露出的信息来看,空军引进苏-35的主要目的,是借鉴其“动力飞行”技术,让自己在研发时少走弯路。这也从侧面解释了,为何引进苏-35的谈判久拖不决,以及只引进区区24架。换句话说,空军对苏-35其他子系统的技术进步,是不那么感兴趣的。苏-35凭借“动力飞行”而取得的性能提升,主要体现在机动性能,尤其是亚音速机动性能上。而这本就是苏-27系列的强项,苏-35不过是“锦上添花”罢了。而对于现代体系空战至关重要的航电方面,一如既往是俄系战机的短板。

  苏-35装备的是雪豹Irbis-E无源相控阵雷达。这种体制的雷达天线本身的旁瓣抑制和天线增益还不如平板裂缝天线,复杂的天馈系统使得其的内部噪声相对于有源相控阵天线要高出7到8分贝,而其发射机还是传统的液冷行波管,功率受到很大限制。考虑到俄罗斯孱弱的半导体工业水平,其后端数据处理能力也较为薄弱,使得雪豹Irbis-E的实际性能并不比采用大口径平板裂缝天线的机械扫描雷达强多少。在机载武器方面。苏-35装备的仍是R-77、R-73、 KH-59、KAB-500之类的武器,总体水平仍停留在上世纪90年代初期。


珠海航展上的国产FWS10发动机

  综上所述,苏-35和“歼-11D”代表着俄中两国不同的改进思路。俄方更注重让强项更强,指望“一招鲜,吃遍天”,显得有些“剑走偏锋”。中方的改进更关注在体系的支持下,让战机性能更均衡,不至于有明显短板。从世界航空武器发展趋势,以及局部战争的实践来看,两条路线“孰正孰邪”,是不言而喻的。因此,即便是面对苏-35SK,“歼-11D”也完全不必妄自菲薄。更何况,“歼-11D”作为纯国产飞机,可兼容各种国产先进武器,方便地融入我空军作战体系,且不必担心受制于人,这些优势是苏-35SK所无法比拟的。

  当然,从歼-11B的“苦难之旅”来看,“歼-11D”的成长也不会一帆风顺。相信随着时光的推移,“歼-11D”终将如凤凰涅槃般浴火重生。期盼在建国70周年阅兵式上,能看到它振翅高飞的倩影。