歼10各种型号对比图 性能已经不再先进

经过多年的发展,我国空军已经成为全球第二大空军力量,并正式迈入了战略空军的门槛。而随着歼-20、歼-16和歼-10C等具备世界先进水平的战斗机的批量服役,我国空军现役的老旧机型将何去何从的也成为大家关注的焦点。在之前的文章里聊过从俄罗斯购买的苏-27系列战斗机要如何升级,今天我们就来聊聊另一款相对落后的机型,歼-10A在未来要如何升级。

目前我国空军正处于新旧机型并存的阶段,“以四代机为主体,五代机为骨干”是对当前我国空军战斗机装备情况的真实写照。区别于五代机靠歼-20一款挑大梁,空军的四代、四代半战机型号繁多。因此要对歼-10A进行升级,自然要先了解这款战机的性能优劣,这样才能有针对性改进提升。

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歼-10A的性能优势

歼-10A是我国自行研制生产的第一款第四代战斗机。2004年空军开始正式换装歼-10A。2006年正式大批量生产之后,直到2011年底停产,总计生产了超过200架的歼-10A,除了24架给了海航,其余全部在空军服役。从装备数量上来讲,歼-10A能在目前空军现役机型里排到前三。

区别于歼-10之前的所有机型,歼10A是一款按照西方设计理念设计的先进战斗机,并且2000年之后国内航空制造技术已经达到世界先进水平,因此歼-10A的机体寿命达到了6000飞行小时,按照每年200飞行小时计算,寿命长达30年。也就是说,即使是最早交付的那批歼-10A,机龄也就在17年,绝大部分歼-10A的机龄都在10~15年之间。而且早在2010年,成飞便对歼-10A进行了最大极限寿命的疲劳测试,获得的理论数据达到了1.5万小时。机体结构先进,寿命长是歼10A的第一个优势,这意味着其改进后能够在较长时间里服役,效费比更高。

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歼-10A的第二个优点就是其出色的超音速机动性。歼-10A的气动布局上采用了鸭翼 三角形机翼的设计,这种气动布局的主翼展弦比和激波阻力均较小,具备不俗的超音速性能。还采用了二元三波系可调进气道,可以保障歼-10A在飞行速度超过1.6马赫以上时发动机的进气效率。此外,歼-10A的机体结构强度也非常强,强到什么地步呢?曾经在试飞阶段飞出了国产战斗机的最大低空表速,这些措施让歼-10A的最大飞行速度达到了2.2马赫,而且歼-10A还首次采用了四余度电传操纵系统,机体的静不稳定度非常大,再加上鸭式布局在超音速时升力中心后移较少,因此在超音速条件下依然具有强大的机动性能,超音速瞬盘和稳盘超越包括F-16、阵风在内的绝大部分四代和四代半战机,这让歼-10A在超视距空战中占据了不小的优势。

这个优势要怎么理解呢?首先是歼-10A在超视距空战中可以更快地抢占发射阵位,从而获得先发制人的优势。其次,战机发射中距弹时飞行速度越快,导弹的射程加成就越大(最高可达到50%),那么歼-10A就可以利用速度和超音速机动性的优势对敌机放风筝,让其一直处于被动挨打的局面。这一战术在多机群的超视距空战中非常有用,用得好甚至能够以少胜多。最后,就是如果一旦被敌方战机雷达锁定,歼-10A凭借出色的超音速机瞬盘能力瞬间摆脱锁定,甚至直接飞出其雷达的探测范围,然后凭借出色超音速稳盘能力反过来锁定对方。

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歼-10A第三个优点就是其出色的亚音速机动性。歼-10A的鸭翼赋予了其出色的大迎角飞行性能和更大升力系数,再加上较小的翼载荷,歼-10A在近距格斗中拥有远超采用传统气动布局的战斗机的亚音速瞬盘性能(32度/秒),能够在最短的时间里将机头指向目标,然后率先锁定并发动攻击。很显然,从这一点上看歼-10A是标准的“角度机”,不过歼-10A的主翼采用了前缘机动襟翼,可以一定程度上降低诱导阻力,提高了稳定盘旋性能,因此其依然拥有较好的亚音速稳盘性能。

那么歼10A有哪些不足呢?要如何升级呢?

第一个不足就是歼10A的航电系统。歼-10A目前装备的是一部1473型脉冲多普勒雷达,该雷达的最大对空探测距离为130公里,可以同时跟踪10个目标,并同时攻击其中威胁最大的4个目标,配合PL-12中距弹,歼-10A战机具备了真正意义上的超视距作战能力。不过随着装备有源相控阵雷达的四代半战机甚至是五代机在周边国家的扩散,歼10A的航电系统肯定是不够看的。

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升级项目便是换装歼-10C的同款航电系统。首先是给歼-10A换装上歼-10C同款的“有源相控阵雷达”和“机载红外跟踪与搜索系统”。歼-10C的有源相控阵雷达的型号和性能并没有公开,但是我们可以参考枭龙Block3使用的KLJ-7A型有源相控阵雷达的性能,这款雷达的技术水准与美国F-35使用的AN/AGP-81型雷达相当,雷达天线直径为600毫米,对空最大探测距离为170公里。歼-10C的这款有源相控阵雷达的天线直径要更大一些,在700~800毫米之间,因此其最大探测距离将不会低于200公里。相比歼-10A目前使用的PD雷达,有源相控阵雷达的功率要大得多,对隐身目标的探测、跟踪和锁定距离更远,与机载红外跟踪与搜索系统配合,在己方地面和空中指挥体系的支撑下能够有效对抗隐身战斗机。此外,有源相控阵雷达的每个T/R发射/接收组件都具备独立波束扫描和探测能力,因此多目标的跟踪和处理能力更强,多目标打击能力更强。

另外就是歼-10A目前使用的是以1553B总线和任务计算机为核心的四代机航电架构,技术上倒算不上多落后,但也已经不再先进,而且拓展新功能麻烦,升级空间也小。可以给歼-10A升级五代机的集中式航电架构,不仅整体性能提升巨大,更关键是后续的功能拓展和硬件升级也将更加方便。

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第二个不足就是歼-10A的发动机。从设计之初准备采用的涡喷-15到目前使用的AL-31FN发动机,发动机是歼-10A唯一未能实现国产化的部件。容易受制于人,并且AL-31FN发动机本身性能也不先进,推力小,耗油也较高。目前国产的涡扇-10B发动机已经成熟,并且已经在歼-16和歼-10C上面大量使用,因此可以给歼-10A换装该发动机,不仅在后勤维护方面将更加方便,也不再用担心被卡脖子,更关键是性能上将会得到一定的提升,涡扇-10B的最大加力推力达13.5吨,比AL-31FN的12.8吨更大,这意味着换发后的歼-10A的推重比更高,加速性能和爬升性能将得到增强。

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总体上,歼-10A需要升级的地方不多,而且由于歼-10A和歼-10C属于同一款机型系列,还是同一个厂家甚至有可能是同一条生产线,所有的硬件和技术都是现成的。因此升级歼-10A几乎没有任何的技术难度,花费的成本和时间也能够减少到最低。那么升级后的歼-10A能否击败与号称能够对付歼20的F-16V呢?

首先是超视距空战的模拟

作为现代化空战的主要形式,超视距空战的强弱直接决定一款战斗机的成败。笔者认为,超视距空战强弱的关键在于三点:雷达,导弹和超音速机动性。

升级后的歼-10A和F-16V属于部分隐身的战斗机,正面雷达反射面积均在1㎡左右。我们假定歼-10A在未来升级时采用歼10C同款的有源相控阵雷达,这款雷达的天线直径在700~800毫米之间,最大探测距离不小于200公里,对于RCS=1㎡的目标的最大探测距离不小于136公里。

F-16V采用的是APG-83型有源相控阵雷达,雷达天线直在600毫米左右,最大探测距离在130公里左右,对于RCS=1㎡的目标的最大探测距离在87公里左右,就探测距离来说比F-16Block50的APG-68雷达强得有限。因此在两者的超视距空战中,升级版歼-10A能够在136公里外率先发现F-16V,而后者要到87公里才能探测到前者。

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F-16V采用的是APG-83型有源相控阵雷达

升级后的歼-10A可以使用我国最先进的PL-15远程空空导弹,最大射程200公里;F-16V可以使用美国目前最先进的AIM-120D中距弹,最大射程160公里。中距空空导弹打击中高机动目标时的有效射程只有最大射程的一半,因此升级后的歼-10A需要在100公里处发射,而F-16V需要在双方距离80公里处发射导弹。这意味着歼-10A不仅能够先于F-16V发射导弹,还能够抢先完成中段导引转身撤离战斗。而这两点已经足够决定两者的空战胜负了。

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歼-10A和F-16的近距格斗性能对比

歼-10和F-16在设计之初均非常注重亚音速机动性。不过二者由于气动布局的不同,因此在飞行性能上的侧重点也明显不一样。歼-10A的强项在于亚音速瞬盘性能(32度/秒),能够在最短的时间里将机头指向目标,然后率先锁定并发动攻击,是典型的“角度机”。

F-16V在设计之初主要突出空战格斗,也就是互相“咬尾”的能量空战模式,为此采用了中等展弦比、中等后掠角的机翼。这种机翼在亚音速条件下具有较低的诱导阻力,适合稳定盘旋机动,但是超音速阻力较大,不利于超音速飞行。其采用的边条翼可以显著增大机翼的升力,并在一定程度上降低诱导阻力。F-16V的主翼还采用了前缘机动襟翼,同样可以降低诱导阻力,提高稳定盘旋性能。很显然,F-16V放弃了超音速性能,主要突出了亚音速阶段的稳盘性能,其海平面高度稳盘可以到达22.6度/秒。不过常规布局的F-16V在迎角机动时要先经过水平安定面下压,这时水平安定面负升力会削弱战斗机的总升力,只有机头上仰之后,才会增加总升力,这一过程会导致操纵机动动作时慢了半拍,其最大瞬时盘旋率仅为26.4度/秒,是标准的“能量机”。

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当歼-10A和F-16V进入近距格斗后,歼-10A可以利用其更强的瞬盘能力更快的将机头对准F-16V,从而抢先发射格斗弹。不过,歼-10A的三角翼较高的诱导阻力会导致其瞬盘时速度和高度的衰减较快,能量减少也更加夸张,如果不能在交汇前30秒击落对方,歼-10A将不得不通过爬升和加速来恢复能量(不然就会失速),而爬升性能方面歼-10A要逊色于F-16V,加速性能虽然比后者更好,但是再快也比不过空空导弹,因此很多人认为此时便是F-16V反杀歼-10A的绝佳机会。如果是双方多架战机对战,这个说法是没问题的,别的F-16V能够轻松猎杀正在恢复能量的歼-10A。

但是如果是单机格斗,或者是恰好没有别的F-16V来帮忙,情况那就两样了。因为在歼-10A凭借瞬盘的优势试图锁定F-16V时,后者其实也在拼命利用瞬盘机动来试图摆脱前者的锁定,能量同样在快速消耗,高度和速度也在掉。当歼-10A没能在交汇前30秒击落对方而不得不通过爬升和加速来恢复能量时,侥幸逃生的F-16V也必须通过爬升和加速来恢复能量,这样双方的对战将进入到稳盘阶段,也就是F-16V擅长的咬尾空战阶段。

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战斗机咬尾空战示意图

正如上面提到的那样,F-16V是能量机,擅长的就是绕圈圈的咬尾空战。那么是否意味着进入到这个阶段,歼-10A就一定会输给F-16V呢?还真不一定!网上普遍认为F-16的稳盘性能远超歼-10,但是实际情况可能会让很多人大跌眼镜,因为歼-10的稳盘性能其实并不比F-16差。先别惊讶,我们来简单推导下大家就明白了。

我们假设歼-10A和F-16V都在亚音速状态下做9G过载的稳定盘旋机动,F-16V此时的升力系数为1.34,歼-10A的升力系数为0.99,根据诱导阻力系数公式Cdi=CL²/πλ(其中CL为升力系数,λ为展弦比),已知歼-10A和F-16V的展弦比分别为2.5和3.0,带入公式便可以得出歼-10A和F-16V的诱导阻力系数分别为0.392和0.598,而两款战机的零升阻力系数分别为0.049和0.02,将其带入升阻比公式K=CL/Cd(Cd =Cd0 Cdi,Cd0为零升阻力系数),可以算出歼-10A的升阻比要比F-16V高出约4%。而战斗机的稳盘过载等于稳盘时的升阻比与推重比的乘积,根据公开资料,在半内油,仅挂载格斗弹且无副油箱(一般近距格斗都会抛弃副油箱)的情况下,歼-10A和F-16V的推重比分别为1.2和1.28,由此计算出歼-10A的稳盘相当于F-16V的99.52%,两者的亚音速稳盘能力基本上是相当的。所以不能因为歼-10A是鸭式布局就理所当然认为其稳盘性能不如F-16V。那么这个时候谁能击落谁,就要看飞行员的发挥了。

要避免进入稳盘阶段的办法其实也很简单,那就是在瞬盘阶段便干掉对手。这需要充分利用歼-10A那堪称S 级的瞬时转弯速率,为其装备更先进的头盔瞄准具与具备超大离轴发射角的PL-10空对空导弹(离轴发射角度可达180度),从而保证歼-10A只需消耗最少的能量便能快速锁定并击落F-16V。这样一来,歼-10A余下的能量也足够应付接下来的一次战斗。

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携带PL-10的歼10A

在现代空战中,超视距空战和近距格斗离轴发射已经成为主要作战方式。而得益于后发的优势,歼-10A在设计之初便将这两点考虑进去,因而一旦在未来得到升级,那么在两方面歼-10A都将具备极大的优势,其空战能力无疑将比F-16V要更为全面,也更适合现代空战的需要。

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