結構特點
殲轟-7採用中等展弦比後掠式上單翼,外翼帶氣動扭轉,翼根帶填角。斜定軸全動中下平尾,大後掠單垂尾,單腹鰭。兩側進氣,蜂腰形機身,兩台MK202渦輪風扇發動機並排於後機身內,可提供1萬公斤的推力,三點式機身起落架,前起落架為後撐桿形式,主起落架為小輪距“外八字”搖臂式。機長22.325米,翼展12.705米,停機高度6.575米,飛機最大起飛重量28475千克,最大外掛重量6500千克,最大M數1.70,最大使用錶速1210千米/小時,轉場航程3650千米。殲轟-7的作戰半徑1650千米,是中國現役轟-5型飛機的兩倍。
在飛行控制、火控和武器系統方面,正確處理了對空攻擊、自衛與對地、海攻擊的關係,以對地、海攻擊為主;高空特性與低空特性的關係,以低空突防為主。
主要優勢
結構設計
殲轟-7飛機採用常規布局。採用中等展弦比後掠式上單翼,外翼帶氣動扭轉,翼根帶填角。斜定軸全動中下平尾,大後掠單垂尾,單腹鰭。兩側進氣,蜂腰形機身,兩台MK202渦輪風扇發動機並排於後機身內,可提供1萬公斤的推力,三點式機身起落架,前起落架為後撐桿形式,主起落架為小輪距“外八字”搖臂式。殲轟-7飛機長22.325米,翼展12.705米,停機高度6.575米,飛機最大起飛重量34,475千克,最大外掛重量>10000千克,最大M數1.70,最大使用錶速1210千米/小時,轉場航程3650~4500千米。殲轟-7的作戰半徑1650千米,是中國現役轟-5型飛機的兩倍。採用了北京航空製造工程研究所具體負責的全複合材料平尾,簡化了平尾的工藝難度和成本,減重及強度和壽命性提高一倍;該所還負責了殲轟-7A的鈦合金超塑成型雙腹鰭,使得飛機的穩定性和載荷分布得到了合理調整。這也代表著我國鈦合金設計製造技術有了新的發展。對平尾翼尖配重形式進行最佳化,改善平尾的顫振特性;提高了其承載能力和顫振臨界速度,減低振動效應,原來減重20%的目標提高到24%。改用整體圓弧風檔。垂尾前緣改用芳綸複合材料。經過總計35項新材料、新工藝、新技術的改進之後,A型空重減少400千克,最大起飛重量增加10%,航程增加。提高了可靠性和維護性。局部塗敷隱身塗料。為配合上述改進,西安飛機設計研究所研製出國內最大的全機低速顫振模型;自主開發了應力分析求解、有限元整體求解等。
攻擊威力強
前機身右下側處裝有一門23-3型23mm雙管炮,備彈200發。全機載彈量5000千克,具有裝備大重量、大口徑武器的能力。可掛能以多種姿態發射的空空飛彈。
殲轟-7主要作戰使命是執行對地、海攻擊任務,具有一定的殲擊護航能力。該機可用於攻擊敵戰役縱深目標;攻擊交通樞紐、前沿重要海、空軍基地、灘頭陣地、兵力集結點等戰場目標;孤立戰場、支持、支援地面和海上作戰,以及執行遠程截擊對敵大中型水面艦艇等攻擊任務。
殲轟-7最重要的武器是C-801K/803反艦飛彈,最多可帶4枚。殲轟-7也是解放軍中少有的帶有翼尖掛架的飛機。
動力系統
2台WS-9(斯貝MK-202)發動機。雖然殲轟-7現用的渦扇9發動機高速性能好,穩定可靠,維護方便,經濟性佳,翻修壽命長,故障率低,但也存在低速性差,耗油量大,加速性慢,推力不足等缺點,不能與現役或未來的戰鬥機匹配。其整體技術仍停留在近30年前的水平,甚至較中國自製的渦扇6等還差,而且尚未完全實現國產化,明顯影響了轟7的性能和發展。AL-31SM源於:“側衛”家族中S/SK、UB、蘇-30K/M/MK上共用的AL-31F雙轉子加力式渦扇發動機。這種發動機在研製過程中曾遇到過多種極大的困難,在10年間動用了51台試驗發動機,解決了658個難題,共獲得128項專利。該機採用了模擬式電子綜合控制器(AL-31SM改用全數字式〕,能把工作狀態發揮到接近極限值,當電子綜合控制器故障時,會自動轉換成機械-液壓系統控制。另外還具有多種參數監視系統、設計舉獨創的防喘振系統和渦輪冷氣控制系統等。AL-31SM發動機的價格為300萬美元/台,不帶加力器的AL-31F曾以6台共用的方式裝在“暴風雪”號太空梭上進行大氣層試驗,是一種優秀的發動機。因為渦扇9的最大直徑和長度分別是1093毫米和5205毫米,與AL-31F的1300毫米和4950毫米不能相容,更不用說略有變動的AL-31SM。所以,勢必重新設計後段機體。更新的發動機直徑較大和長度略短。涵道比由0.62降到0.6,總增壓比由20增至23.8,渦輪進口溫度由1167度升至1392度,各種推力狀態下耗油率亦下降,但發動機推重比卻由5.05升至8.173,對提高飛機性能的作用十分明顯。由於渦扇9的氣流量只有96.2千克/秒,少於AL-31F的112千克/秒,所以殲轟-7A的進氣道必須擴大。為適應單台發動機重量由1842千克降至1530千克,以及飛機重新配重和載彈量的增加,數模混合自動駕駛儀和三重線傳操縱系統必須重新設計。
中低空飛行特性好
在中國國內首創性的採用了線傳飛行控制系統,儘管是模擬式線傳,但仍具重大意義。殲轟-7設計中,還針對中低空飛行的結構抗疲勞設計和乘員乘座品質進行了專門設計,使飛機具有良好的中低空飛行安全性。
火控系統
首次在中國國產作戰飛機上採用數據匯流排為核心的作戰系統。主要由多功能雷達、空艦飛彈火控、平顯、大氣數據系統、機載計算機系統匯流排、慣性/GPS導航系統和控制增穩飛控系統組成。可以多種攻擊方式對地、海攻擊。據悉,“飛豹”雷達搜尋範圍為150千米,射控雷達範圍為100千米。該機採用了先進的機載設備和成品,採用最新的設計規範,在國內最早使用了數據匯流排與數位技術進行各系統的綜合。計算機系統包括六台數字計算機,以HB6096(ARINC429)規範串列數據傳輸。匯流排採用廣播通信方式,4個傳送器,每個配置一條匯流排。4個傳送器分別為大氣數據計算機、慣導/GPS組合計算機、飛彈火控系統、平顯火控系統計算機服務。
導航系統
殲轟-7採用慣性和全球定位組合導航系統,導航定位精度高,利於飛機在海上和陸上作戰。飛機配備了短波電台和起短波電台,保證了各種條件下通訊的需要。由全向告警裝置和有無源干擾裝置構成的電子對抗系統、使飛機的自衛能力和生存能力大大增強。自動飛行控制系統和火控系統交聯,提高了飛機的攻擊精度,多功能的雷達和平顯的使用,為飛行員提供了良好的作戰手段。寬敞、明亮、舒適的座艙有利於作戰效能的發揮。可*性增長和多次維修性的改進,使飛機具有良好的固有可*性、維修性。完整、高效的綜合保障系統、能有效地保證飛機完成作戰和訓練任務。
雷達系統
中國殲轟-7飛豹殲轟-7另一個值得注意的改進,是航空部607所的JL-10A“神鷹”脈衝都卜勒雷達。海軍計畫將JL-10A用於殲轟-7,取代原有的單脈衝雷達。“神鷹”雷達是一種真正的脈衝都卜勒平板縫隙天線雷達,其對地工作模式相當好,波束掃描可獲得地面成像。一共有中程攔截、近距格鬥、對地/海攻擊、輔助導航等11種工作模式,具有邊搜尋邊跟蹤模式和多目標攻擊能力。上視和下視搜尋距離分別為80和54千米,上視和下視跟蹤距離分別為40和32千米。工作波段是X波段。該雷達的重點在於以毛士藝主持的“機載都卜勒銳化處理器的研製”項目。1995年,“神鷹”工程的原型雷達上通過試飛成功,獲得了中國第一幅機載實時的DBS圖像。在試飛中,實時的將雷達探測到的地面信號轉換成圖像,2秒內即可輸出在螢幕。
2001年3月,機載都卜勒銳化比例提到了32:1,解析度大大提高。試飛員能清晰看到三門峽大橋、山溝、岩層等。但這一銳化比率無法與美國雷達相比,美國雷達早已達到了局部48:1、60:1的高解析度。32:1的解析度實際上用處不大,仍需進一步提高。但海軍已對607所的這一真正的脈衝都卜勒雷達表現了極大興趣,非常重視。這一雷達對迫切需要對地精確探測制導火控手段的空軍也有較大意義。
機載武器
殲轟-7A的固定武器可能與殲十一樣,為一門重110千克的23型2管23毫米改良型機炮。殲轟-7A至少擁有10個外載掛架,除了能使用AM-39、C-601/611、C-801/802、新型C-803超音速反艦飛彈、還會配備俄羅斯授權仿製的Kh-65SE亞音速巡航飛彈,以及一併引進生產的Kh-31A(AS-17)超音速反艦飛彈、Kh-31P超音速反輻射飛彈,更先進的Kh-41蚊式超音速反艦飛彈。蚊式飛彈發展源自Kh-31A,發射重量4.5噸,彈頭重320千克,使用慣性及主動/被動複合制導,在高/低空的射速分別是3.0和2.1馬赫,最大射程分別為250和150千米。現代2型驅逐艦上的3M90系列改良型反艦飛彈,亦可掛載在轟7A上使用。其它適用的短、中程對地攻擊武器還包括現役和研製中的國產與外國制傳統炸彈、雷射制導炸彈,與之配合的裝備至少包括:由607所研製,正進行最後試驗的藍天全天候低空導航莢艙,以及613所研製的前視紅外/雷射瞄準組合莢艙等。中國可能也在研製聯合直接攻擊之類的先進多功能空射武器,這些武器現正在由014中心等單位研究開發中。在飛行控制、火控和武器系統方面,603所正確處理了對空攻擊、自衛與對地、海攻擊的關係,以對地、海攻擊為主;高空特性與低空特性的關係,以低空突防為主。並解決了一系列的重大技術關鍵,使殲轟-7飛機的綜合作戰能力大大提高。研製背景
1974年初,中國海軍在西沙對越自衛反擊戰中取得了擊沉擊傷敵四艘巡邏艇的戰績,但也暴露出缺乏海軍航空兵空中支援的問題。這主要是因為當時海航裝備的殲擊機基本沒有對海攻擊能力,轟-5航程較遠,又過於老舊不堪重任。因此適合海航使用的新型攻擊機成為迫切急需的機型。在1975年的軍備發展會議上,軍方強烈要求三機部,研製一種中程轟炸機以滿足未來的作戰需求。同時空軍的轟-5、轟-6速度太慢,無法適應現代高強度作戰的要求,而超音速的強-5航程又太短(1500千米),且載彈量僅有2000千克。因此空軍也迫切希望擁有兼有戰鬥機和轟炸機性能的新型飛機。國防科工委根據海空軍的要求,確定關於新殲擊轟炸機的戰術技術要求,隨即據此要求三機部用一個機型,裝備同種類武器和機載設備,分別滿足海空軍的需求。在計畫中,海空軍的新殲轟除了作戰使用的武器和配備不同外,技術性能基本一致。
性能數據
基本數據 | |
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機長 | 21米 |
翼展 | 12.8米 |
機高 | 6.22米 |
機翼面積 | 42.2平方米 |
空重 | 14.5噸 |
最大起飛重量 | 27415公斤 |
最大載彈量 | 10噸 |
最大平飛速度 | 1.7M |
巡航速度 | 0.8M |
升限 | 15500米 |
最大航程 | 4800公里 |
作戰半徑 | 1350公里 |
控制系統 | |
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飛控系統 | 1套KF-1型三餘度三軸增穩數模混合自動飛行控制系統 |
1台8415型數字式大氣數據計算機(ADC) | |
1套HZX-1B型航向姿態指示系統 | |
1套安全高度預警系統(SAW) | |
火控系統 | 1部JL-10A型“神鷹”脈衝都卜勒火控雷達 |
1套HK-13-03G型平視顯示器(含火控計算機) | |
1套艦空飛彈火控系統 | |
2套多功能單色液晶顯示器 | |
1套多功能彩色下視顯示器 | |
1套型頭盔瞄準器 | |
1台數字式任務計算機 | |
1套1553B綜合數據匯流排系統 | |
通訊系統 | 1部170型HF短波單邊帶電台 |
1部651型VHF/UHF超短波電台 | |
1套483D數據傳輸/塔康系統 | |
1套JT型機內通話器 | |
導航系統 | 1套HG-563GB型慣性/GPS組合式導航系統 |
1套210型都卜勒導航系統 | |
1部WL-7型無線電羅盤 | |
1部265A型雷達高度計(後換裝271型) | |
1部XS-6A型信標接收機 | |
1套HGY-10B型IFF/ATC應答機 | |
1套微波著陸系統(MLS) | |
1套儀表著陸引導系統 | |
電子對抗系統 | 1部605B型敵我識別器 |
1套RKL-800A型綜合電子對抗系統(AAP) | |
1台KJ-8602/RW-1045型雷達告警接收機 | |
1套綜合電子自衛智慧型計算機 | |
1台960-2型噪音式電子干擾機(後換裝KG-8605型) | |
1台KG-8601型應答式電子干擾機 | |
1台KZ-8608型電子偵察機 | |
2套941-4G型紅外/無源電子對抗系統 |
研製過程
飛豹的設計思路
1976年6月,三機部下屬各單位的設計精英雲集北京,被要求在最短的時間內提出各自設計方案。瀋陽飛機製造廠和南昌飛機製造廠率先提出了自己的方案。起先三機部傾向瀋陽殲轟-8方案,該方案計畫在殲-8的基礎上發展一種強調對地攻擊能力的輕型殲擊轟炸機。沈飛以米格-23MC為基礎,改殲-8機頭進氣為兩側進氣配置,採用新型大推力發動機,在犧牲升限和速度的前提下(由20000米、M2.0下降到15000米和M1.75),增大載彈量(2200千克到4500千克)。同時飛機的航程也提升至3000千米以上。南昌廠的強-6型強擊機的設計思想則更加超前。從60年代到70年代這段時間,世界航空界非常流行可變翼技術的套用開發,這股潮流對中國航空業也產生了相當程度的影響。在強-6的研發初期,部份科研人員建議在吸取米格-27,以及從越南戰爭獲得的F-111的精華,發展中國的下一代殲轟機。其實從60年代末開始,中國唯一具有攻擊機製造經驗的南昌飛機製造廠,在總設計師陸孝彭堅持下,吸收部份米格-23的設計經驗,已經開始設計單發雙座超音速強擊機,作為強-5和殲-6的共同後續機。南昌廠確定的強-6方案,採用懸臂式可變翼設計,機腹進氣,裝一具最大後推力為12200千克的渦扇-9渦扇發動機。從外形來看,強-6就像是F-16和米格-23的混合體。但計畫採用的渦扇-9發動機出現了嚴重的技術瓶頸,此時控制可變翼的具有高速運算能力的小型計算機也無法按計畫完成。當時,蘇聯已在中國邊境附近部署了重兵,高密度大縱深的防空火力網已經建成,進攻威脅咄咄逼人。在這一嚴峻形勢下,終於在1977年11月,西安603所在統一內部爭議後,發表了第三個方案的初步設計:一種具有前線超音速低空突防能力的殲擊轟炸機。603所確定了傳統設計和線傳飛行控制技術相結合的路子,力圖使該設計達到更先進的水平。新殲轟的競爭進入了三足鼎立的局面,之後殲轟-7最終確認由西安的603所負責研製。之後,海空軍因為各自作戰對象不同及使用兵器不同,而對飛機座艙布局產生了爭論。海軍作戰目標為各種水面艦艇,飛行員根據機載電子設備操縱空艦飛彈進行攻擊,希望採用類似美國剛服役不久的F-14的縱列雙座。而空軍因其主要面對是蘇聯地面部隊,希望搞便於兩名飛行員協同的並列雙座布局。而當時的航空工業不足以搞兩種座艙布局,雙方進行了三年的爭論。
研製計畫幾經波折
進入80年代,為了給地方經濟建設讓路,多項新裝備研發計畫被迫終止,包括殲-13,強-6等最重要的裝備發展項目下馬。同期的殲轟-7也不得不削減經費,放緩進度。1982年英阿馬島一戰,阿根廷超軍旗攻擊機發射AM39“飛魚”飛彈擊毀英國皇家海軍“謝菲爾德”號驅逐艦,給中國軍方留下了深刻的印象。馬島戰爭後,中國海軍開始探討轟炸機、水面艦隻、潛艇三位一體的聯合作戰模式。於是到了1982年11月,殲轟-7、殲-8全天候型計畫再次全面啟動。到1983年初,603所先後完成了殲轟-7結構,強度和系統原理性實驗,同時轉入全面詳細設計階段。同時與殲轟-7相配套的新一代“鷹擊-8”(YJ8)空艦飛彈的預研工作也正式開始。同年5月,國家撥專款更新603所的生產製造設備,以確保飛機的正常生產研製進度。603所在沒有原準機可供參照的情況下,提出了標準設計“20年不落後”的口號,主要負責人為陳一堅。在此後10年“飛豹”的研製過程中,仍經受了“三起三落”的嚴峻考驗。當時,“飛豹”的研製經費只有一億美元,遠低於其他國家同等水平。最初限於條件,許多試驗都是在露天完成,使用手搖計算機和計算尺處理大量數據,繪圖過程完全依賴手工。最終確定的“飛豹”氣動外形如下:正常式串列雙座布局,常規半硬殼式蜂腰形機身,帶腹鰭。中等展弦比後掠式上單翼有前緣鋸齒,帶下反角,氣動扭轉外翼,翼根有填角。斜定軸全動式中下平尾,大後掠單垂尾。兩台渦輪風扇發動機並列裝在後機身內,進氣道位於機身兩側翼根處。
飛豹的定型
由於不詳的原因,殲轟-7非常早的公開曝光,這與中國保密體制似乎不符。在1988年的北京國際防衛展上,曾展示殲轟-7的模型。同時在香港《現代軍事》雜誌上,603所長期刊登殲了“轟-7”廣告。現在裝備部隊的殲轟-7,與88年的模型和廣告畫相比有許多不同之處。首先後座艙上設有一具超高頻通訊天線,垂直尾翼前緣也增加了長方形的電子戰天線,垂直尾翼的布局構型類似米格-23,木製垂尾頂端的水平擾流穩定片已不復見。實物與模型的最明顯差別在於進氣道外形,原形機進氣道呈矩形,其後方有兩個類似米格的方形輔助進氣口,而模型進氣道略呈圓形,與AMX攻擊機或轟-6相近,並且沒有原形機上的輔助進氣口。不論實物或模型,都在主翼的襟翼外側帶有前緣鋸齒狀結構(Dog Teeth)和翼刀,可增強低速大攻角飛行時的操縱性和穩定性,阻延主翼失速發生。這種鋸齒狀設計多見於1960年和1970年代的戰鬥機,例如幻影F-1和“幼獅”,符合發展時代背景,但線上傳操縱系統(FBW)問世已顯落後。而且翼刀和鋸齒都會極大增大雷達反射面積。現役的第三代戰鬥機中只有JAS-39仍保留鋸齒結構。殲轟-7和殲-8II都隱約能看到米格系列的影子,體現了中國在蘇聯突然撤出後長時間都不能擺脫蘇式設計的慣性。“飛豹”的翼刀是在當時無法確認新的氣動布局和控制手段是否還需要翼刀輔助的情況下,為穩妥起見而加裝的。研製成功後,經過多年研究,確認該翼刀毫無用處,於是在後來的改進型中翼刀被取消。
發動機的研製
“飛豹”的機體、氣動、火控系統均為中國自行研製。但其發動機渦扇-9則是進口,渦扇-9是英國斯貝(SPEY)MK202發動機的中國國產衍生型,後者是英國皇家空軍F-4“鬼怪”式戰鬥機的標準發動機。MK202最大推力9,305公斤,推重比在6.5左右。當時中國希望將MK202作為標準發動機裝備,出資5億英鎊,於1975年12月13日與羅爾斯·羅伊斯公司簽約引進了該發動機生產專利。1976年3月,603所的中國紅旗機械廠負責開始試製該發動機。1979年7月25日第一台使用英國毛料製造的零組件、羅爾斯·羅伊斯外購件和附屬檔案的渦扇-9完成裝配。同年11月13日完成150小時持久試車,首批共製造4台。1980年初,中國製造的兩台渦扇-9發動機和兩套部件,在英國高空台上作了高空性能、功能、再點火試驗和-40℃冷起動試驗,並對其5種零部件作了強度試驗考核。同年5月30日,中英雙方在考核試驗通過報告上籤字。至此紅旗廠成功的實現了第一步,用英國毛料成功試製出渦扇-9發動機。按計畫,當時應該接著進行中國國產毛料試製,但由於當時國民經濟調整,使渦扇-9中國國產化進度拖後,1983年才取得初步進展。壓縮機葉片的鑄造技術到88年才得以突破。中國國產渦扇-9最大加力推力9305千克,最大軍用推力5557千克,中間狀態推力4692千克,最大連續推力4692千克,最大軍用耗油率0.684千克/千克/小時,最大加力耗油率2.0千克/千克/小時,推重比5.05,空氣流量92.5千克/秒,涵道比0.62,總增壓比20,渦輪前溫度1167攝氏度,直徑1093.32毫米,最大長度5205毫米(噴口全張開)。從數據來看,渦扇-9的推力固然無法與AL-31等先進發動機相比,但以當時的技術水平已經相當不錯了。尤其耗油率則遠遠優於當時國內的渦噴發動機,使得殲轟-7的航程得到了保證。但真正實現全面的中國國產化還未能實現,外電報導為此解放軍被迫從英國引進了一批早已封存多年的“斯貝”渦扇發動機。在2003年7月17日,中國國產化渦扇-9通過中國國產化工程技術鑑定,獲準投入批量生產。實現中國國產的渦扇-9被命名為“秦嶺”。於是乎,渦扇-9發動機經過近30年奮鬥,終於實現了完全中國國產化。