歼10的现状和改进需求

歼10的现状和改进需求
歼一lO战斗机是中国航空工业自行开发的具有世界第三代技术水平的先进战斗机。

该机的研制成功和批量生产不但提高了中国空军的装备水平，而且为中国系统化的先进战斗机设计奠定了强大的基础。

在欣喜的同时，我们也应该看到，当歼一10出现的时候，外军装备的第三代战斗机早期型号已经处于退役状态，目前作为主力的第三代战斗机大都经过现代化改进。

因此，歼一10要想在现代高技术战争中具备与强大对手对抗的战斗力，就必须在现有型号基础上开发综合战斗力更加强大的改进型。

在中国航空工业技术水平快速发展和国防压力不断增加的今天，歼一10的改进已经成为在技术上和装备上都必须重视的关键发展项目。

一、气动布局方面的改进
航空技术的长期发展积累和基础科研条件是现代战斗机设计是否先进的基本保障。

美国20世纪70年代设计的F_16战斗机经过长达30余年的发展，至今仍然没有过时：而F／A一18、F一15和su一27也都是第三代战斗机设计的经典和长青树，这都说明第三代战斗机在基础设计上具有很大的发展潜力。

歼一lO战斗机的气动设计基本达到了国外上世纪80年代初的水平，对国内来说确实是个了不起的进步，但其20年前就已经基本确定的气动布局设计并没有达到真正完善的程度，很多当初设计时因经验和条件限制而存在的缺陷还没有解决。

中国近年来在航空技术上取得的进步已经克服了原有的很多技术瓶颈，歼一10改进设计中可以利用近年来出现的新技术和新成果，提高飞机的综合气动性能和发展潜力。

目前看来，歼一10的整体气动设计还存在很多求稳保守的地方，尤其是传统的国土防空思想在气动设计上的影响仍然存在，这就使其在气动与结构上存在着改进提高的很大空间。

歼一10改进中的气动修形应集中重点来提高气动和战术水平，通过对气动设计进行修整后的增升减阻来提高飞行性能和巡航经济性，通过改进的气动设计来降低飞机正面的雷达反射截面积，解决其雷达信号强度略超过国外同规格战斗机的问题。

降低雷达反射截面积是现代先进战斗机提高战场生存力和获得空战主动权的方法之一。

作为当初设计时没有考虑到隐身要求的第三代战斗机，歼一10的基础设计存在很多难以彻底解决的强反射源，其机身正面的主要雷达反射面集中在可动前翼和矩形进气道，采用鸭式气动布局的歼一10想要改变前翼的位置和形状是非常困难的，但是通过必要的技术手段还是能够削弱进气道雷达反射强度的，比如目前已被应用于Fc一1第4号原型机的DSI无附面层隔道式进气道就是较为有效又可靠的方法。

应用DSI进气道的FC一1在性能上比原型机有一定提高，尤其是在减阻和减重方面收益明显。

歼一10在设计中采用的是速度适应范围较大的矩形多波系可调节机腹进气道，虽然这种进气道在技术上完全能够满足其需要担负的作战任务，但在阻力和结构重量方面却比同类型飞机高得多。

歼一10目前存在的结构重量大的问题也是影响其飞行性能的主要因素之一，如果能在改进设计中适当降低对超音速飞行性能的要求，将最大飞行速度降低到1．8马赫，那么就可以用DSI进气道替代现用的矩形进气道。

DsI进气道的主要优势就足简化结构和
降低飞机的结构重量，假如按照Fc一1的标准来估算，那么歼一10采用DsI进气道初步可以判断在结构方面能减重70千克左右，同时能使进气道的安装更加简单，更容易与前机身融合，为进气道卜侧方外挂点的载荷提供更好的尺寸空间。

上世纪80年代巾期确定设计要求的歼一10还保留着较浓厚的传统防守战斗机的特点，在现代战斗机强调多川途的情况下，歼一10如果在气动与结构调整的同时改善外挂条件，则可在相当程度下提高多用途能力，扩展应用范围。

歼一10在外挂条件上存在的最大问题就是用常规挂架携带的载荷阻力较大，因此往改进设计中应该综合利用气动修形和弹射挂梁的方法，尽可能保证载荷接近机身，以形成气动干扰和阻力最小的保形外挂。

中国早期的战斗机设计思想和技术条件限制了歼一10的机内燃油量，使其人敛处于歼一7E和歼一8Il之间。

虽然涡扇发动机比较省油，但是机内载油不足的问题却使其在对地攻击和远程作战中无法摆脱对副油箱的依赖。

位于机翼下位置最好的两个挂点要挂载副油箱，所以对歼一10的载弹量和战斗力部带来了不利影响。

目前，国外在先进战斗机的改进设计中己开始人规模应用保形油箱，如F—15、F-16、“阵风”和“台风”等都己具备使用机身保形油箱的能力。

在这些使用机身保形油箱的机型中，对歼一10最具参考价值的是“阵风”和“台风”。

歼一10如果能在机身上方两侧各安装一组保彤油箱，那么按照国外类似装备的标准估算，可增加燃料载衙约1300～1．400千克。

爆管机身保形油箱的载油量略少：机翼外挂副油箱，但是保形油箱阻力小的优点使其红综合效能方面并不比常规副油箱筹，更重要的是，采用保形油箱后，歼一10可以空出2个机翼挂架，能够增加约2000千克的有效载菏或增挂2枚战术导弹。

由此可见，歼一lO增加机身保形油箱后对增加载荷和增强多用途能力都有很大帮助，而且只要基本解决目前暂时存在的整机推重比不足的缺陷，那么增加机身保形油箱后将小会明显影响其飞行性能和空战能力。

歼一10在机翼设汁上采用了带复合弯扭的大后掠角三角机翼，这种与歼一8II和“幻影”2000类似的翼形是为了提高飞行速度，比较适合追求超音速拦截性能和发动机推力相对不足的条件。

但由于二角翼外翼段的弦长较小且升力作用较少，所以近几十年来发展的三角翼战斗机大都采刚外翼切尖的翼形。

取消外翼气动作用有限的部分并适当降低机翼前缘的后掠角度，获得的收益足可以在机翼外侧安导弹发射架的滑轨或吊舱，等于在机翼上增加了一个不占用翼下空间的有效挂点。

目前国外装备的F_16、JAS一39、“台风”和“阵风”等战斗机都采用了切尖三角哭，而这些战斗机全都是性能较为平衡的多用途战斗机。

歼一10机翼外翼弦长较小的问题非常明显，从照片卜可以看到其机翼最外侧的外挂导弹前端明娃突出机翼前方，外挂架和载荷的重量对机翼挂点的结构强度要求较高。

如果歼一lO在改进中适当降低机翼前缘后掠角，以提高翼端弦长并增加翼尖挂架，那么飞机本身的高速性能虽然比采用现在的翼形有所降低，却能使其外挂载荷的空间条件和外挂灵活性明显提高，而替代AL一3 lFN的新发动机所增加的推力也可以部分弥补改进所造成的影响。

二、多用途作战能力的发展前景
中国航空兵正逐步成为攻防一体化的现代化空中打击力量，多用途战斗机己开始取代早期的战斗机和战斗轰炸机，战斗机也已开始采用与国外相同的多用途设计思想，从歼一10的有效载荷和外挂设置方面已能够感受
到多用途战斗机的基础。

但是歼一10的现有外挂条件只达到法国“幻影”2000的标准，相对于同类型的F_1 6战斗机还存在外挂灵活性差和载荷不足的弱点，仍未摆脱大后掠三角翼战斗机在外挂形式上的固有缺陷。

根据歼一10粗壮的机身和大面积机翼来估算，其机内载油量约在3吨左右，对应的转场航程和作战半径应该在3500千米和1100千米左右，与“幻影”2000和F—16c／D基本相当，这对于国土防空或争夺制空权任务来说是完全够用的，但要想满足现代战斗机多用途能力对载荷和航程性能的平衡要求则还显得不足，尤其是外挂副油箱和机载武器载荷方面存在的矛盾更是需要解决。

歼一10h￡斗机在设计上较好地平衡了亚、跨音速格斗和超音速拦截的性能要求，因此在空战性能方面相当于“幻影”2000和F一16c Block40／42，但是在执行对地攻击任务和扩展使用范围的能力和潜力方面，歼一10却只与“幻影”2000相当，而与F一16cBlock40／42有一定差距。

歼一10在多用途能力上存在的问题主要是外挂点设置不合理和外挂载荷条件受限，其中外挂点不合理是因为其机身侧下方和外翼挂点载荷低，而且这几个位置上6个挂点的有效载荷尺寸受限较大。

法国的“幻影”2000—5在机身挂架形式上与歼一10基本相同，但这几个挂点却可以挂载4枚体积较小的“米卡”空空导弹或300千克以下的常规炸弹／吊舱，从而使机翼挂架得到解放。

而歼一10在同样位置的挂点虽然也可挂载类似的炸弹／吊舱，但却无法挂载国内目前体积较大的PL一11和SD一10中距空空导弹，因此在执行作战任务时，外挂武器不得不集中在机翼下的外挂架中，导致其外挂点数量多的优势难以体现。

歼一10机翼下的外挂点数量比“幻影”2000要多一对(最外侧)，但是与“幻影”2000一样没有翼尖挂梁的歼一10在机翼外挂条件上却存在明显缺陷。

首先，大后掠角正三角机翼外侧轴向距离过小，机翼最外侧挂点的轴向空间有限，导致外挂物过于突出在机翼前，不但影响机翼挂梁和外挂物的强度，也限制了机翼外侧挂点的外挂载荷；其次，在单侧机翼有限的展向距离上布置3个外挂点，导致挂梁间距较小，使得每侧机翼3个挂点中只有内侧挂架才能挂载大尺寸载荷，而外侧的2个挂点对外挂载荷的尺寸有较大的限制。

客观地讲，歼一10这样的外挂条件对执行空战任务影响不大，但是对于需要挂载各种导弹／炸弹执行对地攻击任务来说则有明显影响。

歼一10机翼内侧两个挂架之间的间距看起来比较充裕，如果按照欧洲“台风”战斗机的机翼挂载条件来看，给歼一10机翼内侧增加一对挂点在技术上和结构方面应该都不存在问题。

歼一lO的改进型如果将每侧机翼挂点增加到4个，则外挂灵活性将得到明显提高。

例如在机翼挂架上挂载副油箱和自卫空空导弹的情况下，仍然可以留出机翼中央和新增的2个挂架来挂载其他武器。

中国空空导弹科研单位如果不发展类似“米卡”或“德比”那样的小型中距导弹，那么要将类似SD—10这种规格的中距空空导弹挂在歼一10机身外侧挂架上是非常困难的，而如果将机身侧挂架改为2个则削弱了挂载吊舱和武器的灵活性。

外挂条件的限制使歼一10无法与气动布局类似的“台风”和“阵风”相比较(“台风”的气动设计和外挂条件在对空作战方面有优势，而“阵风”依靠合理的外挂条件和大载荷优势在多用途能力上有优势)，但是如果将外挂架的数量增加到13(增加2个机翼下挂架)～15个(增加翼尖挂梁)的话，也可以明显改善自身的多用途能力。

假设歼一10改进型采用DsI进气道并部分降低超音速性能的要求，那么还可以通过降低
机翼前缘后掠角的方法来加装翼尖挂架，增加机翼面积，使其在外挂载荷条件和挂载灵活性上提高到F-16c的标准。

歼一10的机载火控系统和武器品种的改进是与外挂条件改进相适应的——缺乏多功能火控系统和适当的机载武器就无法发展多用途战斗机，而战斗机若没有足够的外挂条件，再好的火控和武器也难以有效发挥作用。

歼一10作为单发中型先进战斗机的基础条件是比较好的，但是中国航空兵目前需要更新的装备规模非常庞大，而且不同部队在战斗中所需担负的不同任务对飞机的性能侧重也有不同的要求，想要让歼一10改进型全面满足所有任务要求是不可能的。

目前的技术条件虽然可以让战斗机获得不同作战条件的基础能力和性能指标，但从国外与歼一10技术水平类似的各机型改进方法和技术特点来看，无论是F_16c／D、F／A一18C／D／E／F、还是“幻影”2000都在设计上有所侧重，而国内在机载多功能火控系统、机载武器类型和指挥协调方面，短期内仍无法在技术和训练上满足全面装备和使用多用途战斗机的要求。

歼一10的改进发展应该借鉴法国“幻影”2000的思想，用“一机多型”的方法发展不同侧重的机型来满足不同的使用要求，如将超音速性能好的歼一10用于对空作战，而使采用DSI和改善外挂条件的改进型偏重攻击。

不同型号的歼一10分别完成各自的作战任务，而在必要时又可以依靠各自较好的多用途能力互相补充和配合作战，在装备条件和生产、维护成本上满足中国航空兵大规模和高效率的要求。

生产性能方面的改进方向
现代战斗机采用复合材料减轻结构重量已是普遍采用的措施，国内近年来在航空复合材料技术和工艺方面发展很快，复合材料的使用范围已经包括可实用的整体机翼蒙皮和其他大型构件。

通过改善结构设计、减轻结构件重量和改善生产能力，歼一10的发展潜力非常大，尤其是在中国航空制造工艺和材料技术迅速发展的今天，通过对早期设计的完善，可以大幅提升现有飞机的综合性能。

歼一10的结构设计和材料选择与国外三代早期战斗机的标准基本相当，但复合材料和钛合金的用量与国外上世纪末期先进战斗机的差距较大，即使和国内现有高性能战斗机相比也显得略有不足，这就意味着歼一10在结构设计和材料选择上还有很大的改进空间。

如果增大复合材料的应用范围，不但能够通过减轻结构重量来改善性能，而且复合材料的工艺优势还可以提高歼一10大量曲面结构的生产性，在提高飞行性能的同时通过生产工艺的改进来增加产量并降低成本。

歼一10的机翼是制造过程中比较复杂和工艺难度较大的部分，如果改进时能够采用国内已经完成应用试验的带整体结构油箱的复合材料机翼，那么在降低结构重量、减少零件与标准件数量和加工工时的同时，还能够增加其内部载油量。

现代航空技术的发展为飞机简化结构并减轻重量提供了可能。

以美国F-16战斗机为例，其基本设计是上世纪70年代初期的标准，但近来生产的新批次F—16通过在原始设计上采用大规格整体锻件和高速加工技术，显著降低了制造工时和成本。

如前机身座舱和机头件的隔框采用整体毛坯高速加工成型后，零件和工具的数量分别由早期设计的46件和77件减少到各l件，原始设计中的483个紧固件在新部件上完全取消，生产装配工时和结构重量也分别为96．9小时、7．4千克减少到22．5小时、6．2千克。

歼-10的基
本制造技术、工艺和选择的材料标准与歼一8II二代机的差别并不大，如果能够利用目前我国已经掌握的
新工艺、新设备和新材料技术，那么在对飞机结构不进行大改进的情况下，完全有条件把歼一10的基本空重控制在9吨以下，以便更能发挥国产涡扇发动机增大推力的效果。

中国航空制造业一直存在材料性能差和工艺水平不高的缺陷，这些与基础工业直接相关的问题在短时间内恐难以完全得到解决，歼一10的材料和部分关键件还需要依靠进口供应，而国内工业制造能力也限制了歼一10结构设计发展的条件。

但是，中国航空工业如果利用国内现有条件，加大技术成果向生产力转化的速度，那么利用新设备、新技术和新工艺保证实现歼一lO的材料全面国产化是可能的。

随着先进复合材料生产工艺的发展和大型承力结构件毛坯锻造设备的投产，歼一10在提高设计与加工能力的同时，还有降低成本的空间，更重要的是保证歼一10真正成为中国独立生产并发展完善的现代化战斗机。

国内先进飞机结构材料技术经过近20年的发展已经有了很大提高，钛合金和复合材料的加工工艺问题基本已经解决，在技术发展过程中也取得了很多有应用价值的新成果和新发现，已经能够在不对整体设计进行大调整的情况下提高歼一lO的综合性能和战斗力，而为此所进行的全部改进又可以促进更先进的第四代战斗机的发展。

三、装备技术发展的必然趋势
歼一lO改进中最重要的出发点就是增大发动机推力和整机推重比。

只有满足有效提高飞机整体动力性能这个前提，才有可能采用可能造成增重或提高飞行阻力的改进措施。

美国的F一16之所以能够从早期的格斗战斗机发展到现在的多用途战斗机，能够使空重和最大起飞重量分别为6607千克和16057千克提高到8666千克和21772千克，其发动机(重量和尺寸并无大变化)的推力由106千牛增加到13l干牛是非常重要的基础。

歼一10在发展过程中受到了中国战斗机发展中一贯存在的发动机问题的影响，从最初采用仿制的FWt。

15到采用国内设计的大推力涡扇发动机都没有按计划实现，直到采用从俄罗斯引进的AIJ一31F之后才算初步解决了动力问-题，可以说，苏27SK和配套I~IAL一31F的引进是歼一10顺利完成的关键。

但是，歼一10现在采用的AL一31FN对中国空军来说并不是长久之计，而且AL一31FN发动机并不能充分发挥歼一lO的性能，主要表现在推力不足和可靠性低两个方面。

俄罗斯的AL一3IFN是以苏一27SK使用的AL一31F为基础改进的型号，主要改进之处就是为了适应单发战斗机的要求调整了部分附件的位置，而发动机本身的技术性能和推力并没有得到改进。

可以这样说，发动机推力不足现已经成为限制歼一10综合战斗力的主要因素之一。

虽然歼一10依靠先进的气动布局和电传操纵系统获得了很高的机动性，但若单纯以与发动机推力和整机推重比相关的加速性和爬升率等指标进行比较，就会发现歼一10与采用2台wP一13B发动机的歼一8D相比并无明显优势。

目前来看，歼一10的发动机推力并不能很好地满足飞机对动力系统的性能要求，而且这个问题在改型后出现增重情况时将会更加明显，因此为歼一10改装推力和推重比更大的发动机刻不容缓。

AL一31FN的可靠性与AL一31F存在差距也是一个影响歼一10性能的较大问题。

出现这一问题的主要原因是作为AL一31FN技术基础的AL一31F本身是为双发飞机设计的，在改为单发飞机使用时所做的改进缺乏长期应用的检验，以致很多在AL一31F上不存在的问题却在AL一3lFN的使用过程中不断。

俄罗斯近年来在AL一31F基础上开发了多个改进型号，提高发动机的推力始终是AL一31F改进型的重点技术方向，目前AL一3l系列改进型发动机的最大推力已经比标准的AI『31FN~了1500：~以上，这个推力不但超过了AL一31F，igNiIT我国的“太行”。

歼一10如果继续采用俄罗斯新研制的改进型发动机在引进方面可能没有困难，但中国空军和海军航空兵却不宜始终将战斗机的“心脏，，放到俄罗斯手中，况且歼一10作为国内现阶段的主力战斗机也必须摆脱对进口发动机的依赖，因此其改进型的发动机不宜长期依赖从俄罗斯引进的方法。

根据国内多次航展上俄罗斯企业所公开的消息判断，可以确定中国在大量引进AL一31成品发动机的同时，在国内却只建立了AL．31F／FN的大修线而没有引进整机生产线，这就说NAL一31F／FN对于中国来说只是自有发动机型号完成前的过渡，最终提供给歼一lO国产重型战斗机的发动机还是国内开发的“太行”。

尽管国内自行开发的“太行”在部分技术性能和可靠性等方面较之AL一3lF还略有不足，但持续的开发试验和实际应用过程中的改进能够逐步解决这些问题。

中国目前生产的重型战斗机已经确定了用太行取代AL 一31F的方向，随着“太行”的性能在双发重型战斗机使用实践后的改善，“太行”终将具备满足装备单绿歼一10战斗机所需要的可靠性。

歼一10AL一31FN发动机确实是因为与AL一31F结构接近而有利于维护，但在使用AL一31F的重型战斗机开始逐步加／改装国产‘‘太行’’发动机之后，AL一3lFN在后勤维护和装备补充方面的优势将会失去。

国产“太行”发动机在核心技术上与AL一31F处于基本相当的水平。

国外采用与“太行”类似核心机的发动机经过技术上的改进，目前已经达到推重比9．5和加力推力15200千克的较高标准，在综合性能上能够满足现役三代或四代战斗机试验型动力系统的需要。

现在的太行”及其未来发展型虽然在技术水平上还与国外先进发动机存在差距，但已可满足国内大型双／单发高性能航空发动机技术水平低和应用范围小的缺陷。

现代发动机推力矢量技术的发展是提高战斗机机动性能(特别是过失速机动能力)的关键，-如果获得推力矢量技术，那么歼一10就可以明显提高近距格斗性能，而且能够改善飞机的起降性能与飞行安全性。

不难看出，单纯从技术的角度讲，推力矢量技术对战斗机的促进作用显然是确定无疑的。

但目前典型的第三代战斗机执行空战任务时主要依靠导弹，过失速机动的战术优势并没有四代战斗机那样明显，况且采用带推力矢量技术的格斗导弹比为飞机增加推力矢量技术更有效果。

歼一10战斗机设计时并没有考虑到机体气动布局与推力矢量技术综合的问题，因此在采用推力矢量技术后必须改变飞机后机身的气动设计并调整整体布局，单纯在现有机身上增加发动机矢量推力的实际作用比较有限，而且增重后的后机身对全机配平与飞行控制系统的综合都会存在困难。

中国航空工业已经开始发展自己的第四代高性能战斗机，具备隐身能力和高机动性的四代机在设计时就考虑了气动与推力矢量技术的综合。

歼一10增加推力矢量技术后如果仅仅作为四代机的技术验证机还可以发挥作用，但要在实际装备的批生产型歼一10上增加推力矢量的效费比却不好。

国外目前只有俄罗斯在出口型战斗机上大规模应用推力矢量技术，而在推力矢量技术上比俄罗斯更完善的美国和欧洲国家，在进行三代战斗机技术改进的过程中都没有过多地考虑增加发动机推力矢量，而是通过提高飞机的航电火控设备和采用先进导弹武器来提高综合战斗力。