宋忠平:矢量發動機殲-10B把飛控技術玩到極致

2018-10-31
宋忠平
鳳凰衛視評論員
 
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近日,有照片顯示殲-10B矢量推進驗證機即將亮相珠海航展,這一照片顯示中國基於矢量推力發動機的戰鬥機研製進入到了新的階段。據消息顯示,在2017年年底,安裝有國產軸對稱全向矢量噴管和WS-10B發動機的殲-10B驗證機就成功飛上了天。由於中國航空對基於矢量推力發動機的戰鬥機相對比較陌生,研發起步較晚,起點比較低,同期的美國和蘇聯/俄羅斯在這個領域則積累了豐富的經驗。美國曾在上世紀90年代利用F-16/MATV研究機對軸對稱矢量噴管進行了測試,結果表明該機不僅可以輕易實現「眼鏡蛇」機動,還能做86度可控迎角的飛行,要知道此時飛機是以「直立姿態」平飛的。F-16/MATV在模擬空戰中充分表現出了矢量推力技術帶來的機動性優勢,並以大比分完勝普通三代戰鬥機。因此推力矢量尾噴管受到了尤為重視過失速機動性能的蘇/俄系戰鬥機的青睞,並先後裝備了蘇-30SM、蘇-35S和蘇-57戰鬥機。西方國家迄今為止唯一裝備矢量噴管的生產型戰鬥機只有F-22A四代機。蘇-30SM、蘇-35S和蘇-57戰鬥機使用矢量推力發動機的最大區別在於,蘇-30SM戰機是蘇-30MKI的升級版,帶有鴨翼布局,雙發矢量發動機布局,而蘇-35S和蘇-57都沒有鴨翼。因此,從飛控軟件設計難度來看,蘇-30SM戰機解決的技術難題比較多,既要解決鴨翼布局問題,還要配套雙發矢量推力發動機。而由於俄羅斯新型大推力矢量發動機的投入使用,蘇-35S和蘇-57雖然沒有鴨翼布局,但也可以很好的解決超強機動能力問題。因此,可以這麼認為,俄羅斯基於矢量推力發動機技術的應用是很值得稱道的。順便說一句,中國人對沒有鴨翼的蘇-30MKK戰鬥機比較熟悉,但對有鴨翼的印度購買的蘇-30MKI不太熟悉,中國真正開始使用矢量推力發動機就是蘇-35S,而沒有選購基於鴨翼的蘇-30SM戰鬥機,中國也是希望通過引進蘇-35S戰鬥機來訓練適應矢量控制的專業飛行員,為國產矢量戰鬥機列裝提供類似教練機培訓的先期服務。

但中國的矢量推力發動機既沒有抄襲美國,也沒有照搬俄羅斯的技術路線,而是走了中國特色的矢量推力技術路徑。比如,在矢量噴管上走的路線既不是蘇/俄式簡單粗暴的關節式,也不是美國的矩形二元式,而是軸對稱全向矢量噴管路線。軸對稱矢量噴管不僅保持了傳統圓形截面尾噴管重量輕、推力損失小的優點,避免了矩形二元尾噴管的厚重結構和漏氣缺陷,還能夠向360度任意方向偏轉一定角度,不僅能提供俯仰力矩,還能提供偏航力矩,在矢量操縱上更加細膩,但這種控制方式對飛控軟件的整合能力要求也更高。從這一點來講,一旦雙發殲-20A戰鬥機投入使用,也說明中國這類先進的飛控軟件將會到發揮到極致。

同樣的道理,儘管大家把眼光集中在這次亮相珠海的殲-10B的發動機身上,但最應該關注的就是飛控軟件進步,也就是成飛解決了殲-10B矢量推力發動機與飛控系統的匹配難題,這才是最大看點,也就是相應的配套飛控軟件才是這套技術的核心和重點。尤其是殲-10型號戰鬥機,是傳統升力體布局飛控軟件結合鴨翼和全動垂尾,再加上矢量推力發動機,這就讓飛控軟件算法更加複雜。毫不誇張的講,解決這一前所未有的技術難題的國家只有中國和俄羅斯兩家,俄羅斯經驗更加豐富,加之航空發動機技術比較強,因此優勢更加明顯一些。但中國是後發優勢,進步很快,尤其是矢量發動機噴管設計思路獨特,也就讓中國這方面能力會超越俄羅斯。而美國人在役的戰鬥機不屑於鴨翼布局,並傲慢的認為「鴨翼應該裝在對手國家的戰鬥機上」,因此對飛控軟件的設計難度相對較低,安全性能比較好,這也是美國對大推力發動機和機載雷達遠程探測系統以及完備的作戰體系比較放心,單方面認為不會出現「狗斗」戰術,也就不需要下更多功夫在上面,重點可以放在隱身、雷達和機載武器上。

每個國家的考量是不同的,各有各的國情和軍情,殲-10B作為單發戰鬥機試驗矢量發動機技術相對難度小,從成飛的角度更多則是為殲-20雙發隱身戰鬥機而不是沈飛的殲-16做更為複雜的飛控軟件技術驗證,而最終讓殲-20A型號戰鬥機儘快成為現實。既然看到這一點,也就要明白殲-10B矢量發動機驗證機的使命大,任務重,也很有實際價值。

 

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