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功夫在诗外:透析中国未来垂直起降战机发展
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2015年03月26日 17:18
3月24日下午,来自中航工业网站的一则消息引爆了整个军事网络,“成发与空天研究院签署垂直/短距起降战机动力系统风扇部件合作协议”,瞬间引发军迷们的讨论热潮。《出鞘》为您独家解读中国垂直起降战机发展的历史未来和技术难点。(新浪军事独家出品,未经许可不得转载)
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功夫在诗外:透析中国未来垂直起降战机发展
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2015年03月26日 17:18
正确理解这个项目的定位,就需要对这则新闻中提到的两个单位稍作了解。中航工业成发所,近几十年来除了参与过涡喷-13的早期试制和D-30KP-2的仿制(涡扇-18)之外,就没承担过哪怕一个国家近些年的航发重点型号,本次承制风扇部件,其中不乏给成发所一次难得的锻炼机会的因素。
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功夫在诗外:透析中国未来垂直起降战机发展
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2015年03月26日 17:18
而成立于2012年,整合了4个相关主机所(研制过“昆仑”“太行”,正在研制涡扇-15的606所、主抓航空发动机控制的614所、负责搞涡轮叶片的624所、以及最近在忙包括仿制RD-93在内的涡扇-13等一堆中等推力发动机型号的贵航发动机所)的中航空天发动机研究院的情况又如何呢?
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功夫在诗外:透析中国未来垂直起降战机发展
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2015年03月26日 17:18
从这个研究院的基本情况来看,这是一个位于北京的机构。其对四个处于天南海北的主机所的整合,主要是从中航工业发动机公司的全局高度上,“整合研发力量,推动航空发动机技术研究和产品研制实现跨越式发展”。所以其牵头组织的项目,未必是一个由军队立项发展的航发型号。
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功夫在诗外:透析中国未来垂直起降战机发展
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2015年03月26日 17:18
而从“提高海军两栖作战能力,填补该类作战武器装备空白而进行的探索项目”一句就能明白,这套动力系统对应的机型就是预计未来搭载在国产两栖攻击舰——“小平顶”上的,由海军(陆战队)航空兵使用的垂直/短距起降战斗机,而“探索项目”则再好不过的说明了这个型号的定位。
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功夫在诗外:透析中国未来垂直起降战机发展
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2015年03月26日 17:19
在中国海军的两栖作战中,短时间内还没有使用垂直/短距起降战斗机的必要性。即使是针对某敌对大型岛屿的跨海突击作战中,由于其滩头乃至纵深目标距离大陆不过200km左右,完全在岸基航空兵的攻击范围内,即使有CAS需求,依靠武直-10和武直-19作为灵活快速应召支援火力也已足够。
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功夫在诗外:透析中国未来垂直起降战机发展
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2015年03月26日 17:19
而随着南海岛礁的大规模扩建,其机场空间直逼陆地大型机场,垂直/短距起降飞机也难有用武之地。所以至少五年内,无论是中国空军还是海军都不会把它作为一个装备型号正式立项。但从中国航空工业几十年各类飞机型号发展的风雨历程来看,没有装备型号的压力,未必是一件坏事。
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功夫在诗外:透析中国未来垂直起降战机发展
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2015年03月26日 19:29
由于中国航空技术发展长期以型号为牵引,而型号研制需要保证技术成熟性,这就导致难以成功验证航空领域的新技术,比如变后掠翼技术就随强-6的下马而搁置。这就是我国虽然不能说完全没有对垂直/短距起降飞机的要求(从冷战时期对抗苏联至今),但却一直未见成果的重要原因之一。
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功夫在诗外:透析中国未来垂直起降战机发展
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2015年03月26日 17:19
起源于“文革”期间的四号任务,受当时的技术、材料、部件及发动机等诸多因素的限制,这个1969年紧跟英国刚刚服役的“鹞”式战机提出的项目本应只是一个课题预研任务;但在当时的政治风暴推动下它却一度成为压倒歼-8战机研制的头等任务,最终项目下马,歼-8的研制也被耽误。
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功夫在诗外:透析中国未来垂直起降战机发展
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2015年03月26日 17:19
我国第二次接触垂直起降战机技术则是在70-80年代中国和西方的“蜜月期”。当时面临苏军钢铁洪流的压力,中国空军对“鹞”这种对跑道要求低,适合预想中对苏机动防御作战的飞机非常感兴趣,原本计划购买数十架并安排仿制生产,但由于英国开价太高难以负担等原因,最终没有成行。
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功夫在诗外:透析中国未来垂直起降战机发展
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2015年03月26日 17:19
苏联解体后的中俄大规模军事合作则促成了中国获得了部分苏联末代垂直起降战机雅克-41(苏联解体后更名雅克-141)的技术。和初代产品雅克-38不同,雅克-41是一款理念全新的垂直起降飞机,其诸多技术特征深深的影响了美国洛克希德马丁的JSF垂直起降型方案也就是后来的F-35B。
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功夫在诗外:透析中国未来垂直起降战机发展
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2015年03月26日 17:20
但由于当时国家资金仍然有限,中国能全力“吃掉”苏-27等诸多重点项目已经很不容易了,加上当时垂直/短距起降飞机并非空海军装备重点发展方向,而且随着后来雅克和洛克希德马丁的合作逐渐公开化,我国也没有继续在雅克-141上投入更多精力,但对其配套的R-79发动机技术很感兴趣。
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功夫在诗外:透析中国未来垂直起降战机发展
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2015年03月26日 17:20
这里要插一句,某些俄媒所谓“R-79是涡扇-15的爹”的说法明显靠不住。R-79这种为了获得更大加力推力而涵道比高、巡航油耗高、推重比低的发动机要是能生出涡扇-15,那一定是隔壁老王又不老实了;去年刚完成100小时试车的涡扇-15确实存在和俄罗斯的技术合作,但事儿不是这么编的。
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功夫在诗外:透析中国未来垂直起降战机发展
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2015年03月26日 17:20
另外我国对雅克-41的技术改进型明显更感兴趣,比如加装更大的边条、提升大迎角飞行特性、并换装图-160使用的推力达245千牛的NK-321涡扇发动机的雅克-43,以及在美国JSF计划曝光后,雅科夫列夫试图抓住这个机会而推出的隐身改进型方案——雅克-43“方案201”等等。
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功夫在诗外:透析中国未来垂直起降战机发展
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2015年03月26日 17:20
而通过和雅克的技术合作,F-35B在垂直起降原理上和雅克-141类似,其整体布局要比“鹞”式先进。但不同的是,F-35B使用由主发动机驱动的升力风扇而非专门的升力发动机,实现了整机的垂直起飞,这种设计避免了雅克-38/41起降时经常产生的升力发动机吸入排出的高温燃气的问题。
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功夫在诗外:透析中国未来垂直起降战机发展
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2015年03月26日 17:20
这个升力风扇的工作原理是通过一个齿轮组将从F135-PW-600发动机引出的一根长驱动轴与升力风扇的轴相连接,发动机运转时将带动风扇旋转而产生升力,在完成起飞之后,配套的离合器将驱动轴和升力风扇分离。这套系统除了占用空间小之外其实没啥优点,存在复杂的机械结构和死重问题。
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功夫在诗外:透析中国未来垂直起降战机发展
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2015年03月26日 17:20
按照洛马的意思,F-35B的升力风扇本应由发动机压气机后引出的压缩空气通过高压空气管路来驱动(下),向轴心或者向叶片吹气都行,这样省却了复杂机械结构,可靠性很好。但这个管路占用空间太大,已经被戏称为“肥电”的F-35B如果使用这种设计,机体截面积还将增加,最终遗憾下马。
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功夫在诗外:透析中国未来垂直起降战机发展
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2015年03月26日 17:20
不过F135-PW-600总体而言还是很成功的升力/巡航发动机,跟R-79相比,它在满足F-35B大起飞重量垂直/短距起飞要求的同时,尽量保持了第四代涡扇发动机应有的高性能。我国的垂直起降飞机动力系统能否在涡扇-15这种立足于超巡而涵道比较小的四代发动机上改进而来,十分考验技术积累。
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功夫在诗外:透析中国未来垂直起降战机发展
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2015年03月26日 17:20
另外一个为人关注的技术难点则是主发动机喷管偏转技术,我国这一技术目前还没有实用化,但之前已经进行过广泛的技术研究,不过在控制系统方面还存在着诸多亟待攻克的课题。而在苏-35到来后,其117S发动机配套的喷管偏转技术特别是其控制系统将对这一技术的发展完善提供更多助力。
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2015年03月26日 17:20
垂直/短距起降飞机飞行事故主要在起降过程中姿态转换阶段,想保证飞行安全,对发动机控制技术以及整机飞控系统要求很高。我国虽然在数字式电传飞控系统上已经积累了一定经验,但还没有实现发动机数字控制技术(FADEC)的型号装备,所以这一项目现阶段定位于探索是很明智的。
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2015年03月26日 17:20
小编认为,既然是立足于技术探索,我国垂直起降飞机在原理上就应当瞄准F-35B的主升力/巡航发动机+升力风扇技术,否则就失去了技术探索的意义。当然,是否会使用小编非常看好而F-35B最终放弃的喷气驱动升力风扇就要看最后的技术选择了,但作为验证机,应当敢于走跨越发展的道路。
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功夫在诗外:透析中国未来垂直起降战机发展
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2015年03月26日 17:20
由于垂直起降飞机项目的主要攻关要点在于发动机及其控制技术,加上这个项目短期内并非装备型号,对其机体的技术要求反而可以适当降低,以缩短开发周期节约成本。比如其航电系统只要满足基本的飞行控制即可,武器系统更是没有必要安装,甚至机体的隐身设计也不一定是必须的。
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功夫在诗外:透析中国未来垂直起降战机发展
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2015年03月26日 17:21
中国航空工业目前还没有一款完全像美俄那样不是为了装备型号而专门研制,纯为了技术验证而制造的验证机。歼-20的2001/2002号机虽然名为“验证机”,但这个“验证”仍然立足于对型号整体技术的验证,并非美国X系列大家族的成员那样,是对某一类具体技术进行前瞻性研究的飞机。
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功夫在诗外:透析中国未来垂直起降战机发展
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2015年03月26日 17:21
而沈飞的“鹘鹰”31001号验证机相对而言这方面的特色较为明显,虽然也是一个立足于中型第四代战斗机型号验证的项目,但该机在保持隐身气动外形的基础上,大量使用了现有型号的成熟技术以加快生产研制速度,例如座舱显示设备、HTY-8弹射座椅,主起落架结构都能看到歼-11B的痕迹。
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功夫在诗外:透析中国未来垂直起降战机发展
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2015年03月26日 17:21
如果中国航空工业能够借这个没有硬性装备需求的探索项目,利用现有较为成熟的“货架产品”围绕短距/垂直起降飞机动力系统制造一架验证机,对相关技术进行集中验证,不仅对短距/垂直起降飞机技术本身具有极大的探索意义,对整个中航工业的研发体制改革也将有着重大意义。
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功夫在诗外:透析中国未来垂直起降战机发展
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2015年03月26日 17:21
也许我们在10年内还看不到中国海军的两栖攻击舰上搭载实用型垂直起降战斗机服役,但技术壁垒的突破带来的连带价值很可能将在其他型号上开花结果,我们期待这个还有太多细节等待披露的项目能够带来“一石激起千层浪”式的改变。本期《出鞘》就到这里,明天我们再见!
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