国产高端装备研制(高新装备折戟沉沙)

国产高端装备研制(高新装备折戟沉沙)(1)

图为美国已经下马的YF23隐身战机

YF23

1985年美国空军提出接替F-15的新一代战斗机设计需求案,由各家公司提出各自的纸上设计草案,YF-23战斗机是由美国诺斯洛普与麦克唐纳-道格拉斯两家公司共同设计,竞标先进战术战斗机(ATF)合约的机型。

YF-23的第一架原型机于1990年6月23日出厂,8月27日进行第一次试飞,YF-22(即F-22“猛禽”)第一架要到8月29日才出厂。9月29日进行第一次试飞。YF-23于9月18日第5次试飞时在不使用后燃器下达到1.43马赫的超音速巡航纪录,YF-22则是在11月3日达到1.58马赫。YF-23第二架原型机于9月29日出厂。两架原型机分别使用不同的发动机:一号原型机使用普惠YF119,二号原型机则是奇异YF120,与YF-22刚好颠倒。

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图为美国F22四代机前身YF22战机,最终在美国空军的竞标中胜出

图为YF23空中试飞状态

进气口位于机身下方靠近机翼前缘的位置,进气口和进气道都采用固定结构,没有可以移动的部分,不仅能够降低重量,也避免增加正面雷达反射截面积(RCS)。进气道在机身内部向上弯折与位于机背的的发动机相连接,喷嘴位于外倾的垂直控制面的中间处,从后下方无法直接看到喷嘴,降低红外线讯号的强度,同时也限制安装向量喷嘴的可行性。

YF-23的第一架原型机首先达到1.43马赫的超音速巡航纪录,他所使用的YF119发动机推力比YF-22第一架原型机使用的YF120要小,而YF-22第一架原型机第一次验证超音速巡航飞行时就达到1.5马赫。因此不少人开始推测安装YF120的YF-23二号原型机应该会有更高的巡航速度,可是会有多高呢?尤其YF-23在设计上也强调高速性能。根据YF120发动机的设计公司奇异公司的估计,如果YF-22可以达到1.6马赫,那么重量较轻又比较修长的YF-23极有可能飞出1.8马赫的能力。

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图为参与竞标的YF23和YF22

美国空军于1991年4月23日宣布YF-22获选优胜。YF-23一共只有生产两架原型机,目前都已经不再飞行。由于YF-23着重高速飞行能力的设计概念,竞标失败之后又只有短暂的试飞时程就全部停飞,有一些军事航空领域的专家或者是业余爱好者认为花费巨资之后没有善加利用这架飞机的设计,不仅可惜也不太合常理。

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图为苏47验证机

苏47

苏-47“金雕”前掠翼技术验证机是俄罗斯苏霍伊实验设计局开放型联合股份公司研制的一种多用途战斗机,是俄罗斯第五代战斗机的技术验证机。

该机采用前掠机翼,有明显的机翼翼根边条和长长的机身边条,能降低阻力和减少雷达反射信号,改善飞机的起飞着陆性能,在亚音速和大攻角时有很好的气动性能,可增加飞机的航程和高空机动性,并能充分利用复合材料的结构特性。扇形不可调进气口道位于机身边条下方,S形进气道侧面靠近机翼前缘处装有鸭翼。双垂尾略向外倾斜,机身中部有两个大的辅助进气门,并且采用雷达吸波涂料对飞机进行了隐身处理。

图为苏47验证机试飞时的状态

1997年9月25日首飞,最早被称为S-32(非苏-32,S表示工程设计为前掠翼,苏-32为侧卫系列战斗轰炸机),不久改称为S-37(非苏-37,苏-37为侧卫系列战斗机)。2002年又被重新命名为苏-47。其设计重点突出在大迎角下的机动性和敏捷性以及飞机的低可探测性,基本的尺寸和重量数据与苏-37类似,机头、机尾和座舱与苏-35相似,起落架与苏-27K相同,采用苏-35/37的4余度数字式电传飞行控制系统。

由于资金限制,该机的前两个阶段的飞行试验到2000年中期才结束,共飞行了90多次,进行了亚音速和超音速飞行。2001年5月,该机开始第三阶段的飞行试验,为研制俄罗斯的第五代战斗机积累经验,飞行试验将持续到2005年。2002年5月,苏霍伊被选中作为俄罗斯第五代战斗机的主研制商。俄罗斯的第五代歼击机在性能上不能低于美国的JSF,在一系列参数上不低于F-22,主要特点首先是多功能性(既可空战,也可打击地面目标)、超级机动性(能完成低速和大攻角的可控飞行)、隐身性(光学、红外和雷达波段的低可探测性)、短距起降(在使用长为300~400米的跑道起降),可能会在该机的基础上进行研制,但不会采用前掠翼布局。同时苏霍伊将该机重新命名为苏-47,强调该机不仅仅是验证机,以后会发展成为生产型飞机。

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图为苏47验证机试飞时的状态

苏-47具有良好的低空低速机动能力和超机动能力,由于机上将装自动化程度很高的操纵系统和火控系统,故飞机可完成0速的机动动作,也可在保持航迹不变的情况下,完成0半径的转弯(定点转弯)和完成0半径的筋斗(定点筋斗),因此在空战中机头可以随时指向敌机,并实施攻击。由于飞机的升阻比大,故飞机的作战半径和留空时间都较大,加上飞机能不加力超音速巡航,它可迅速到达作战空域。

苏-47是俄一种第五代战斗机验证机,1997年实现首飞时,公众对此惊诧不已,而俄军方却出奇冷静,根本没有任何反应,苏霍伊与印度军方的洽谈也无疾而终。俄军方称,虽然外形设计非常新颖,但有致命的设计缺陷,前掠翼设计机翼对材料的要求非常高,外加鸭式布局,基本上没有什么隐身可言,最致命的是该机在设计之初竟然没有将隐身作为设计指标,这架战斗机无法满足2010年后的空战需求,最终的下马也就无法逃脱了。

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图为米格1.44

米格1.44

米格-1.44战斗机是俄罗斯为与美国竞争第五代战斗机而研发的。1983年开始设计(设计代号1.42),1989年开始首架飞机组装(工程代号1.44),1991年苏联解体后,米高扬设计局因资金问题,只在1994年生产出一架米格-1.44的技术验证机,2000年2月29日首飞,只有1架技术验证机。

该机是苏联米高扬设计局研制采用部分隐身设计的双发单座战斗机,为俄罗斯第五代,采用非常规的三角翼、双垂尾的鸭式气动布局和可调式S型进气道,机体大量采用了复合材料和可降低红外特征的技术,机身表面和进气道内也采用了吸波涂层。

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图为米格1.44

米格-1.44战斗机采用前苏联留里卡-土星公司在AL-31F和AL-37发动机基础上研制的AL-41F发动机。该发动机可以保证米格-1.44战斗机做不加力长时间超音速巡航飞行,整机推重比高达11,最大加力推力175千牛,燃烧室出口温度达到了1910K,而且发控融合了推力矢量控制系统,采用俯仰偏转幅度15°、航向偏转范围8°的三维轴对称矢量推力喷管。其高空最大巡航速度达2.6马赫,超音速航程达2000公里,亚音速航程超过4000公里。

米格-1.44战斗机可挂载包括射程400公里的KS-172高超音速超远程反预警机导弹和射程80公里的R-77M中程拦截导弹在内的俄军机载武器。在其舱内装满武器的同时,机上还保留一门30毫米机炮和12~14个外挂点,必要时可增大战斗载荷量,担负空中截击和执行对地攻击任务。机上装有后视自卫雷达,与R-73后射型空空导弹配合使用,可对后方敌机实施导弹攻击。同时配备了“塔康”卫星导航系统,并配备了新型N-014多功能相控阵雷达,搜索距离达250-400千米。可同时跟踪20多个目标,并保证对6个以上目标同时进行超视距攻击,由此米格-1.44战斗机可充当空战指挥机,为其他战斗机指示目标,并对它们发射的导弹进行制导。

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图为米格1.44

其机体大量采用复合材料和综合红外特征控制技术,暴露在机腹的进气道采用独特的设计和吸波涂层。由于其机尾采用V形垂尾,垂直安定面外倾角大、面积小,提高了垂直尾翼的效能和隐身性能,此外,其机载武器可全部挂在机腹弹舱内,降低了回波面积。米格-1.44战斗机的座舱盖略显暗黄,采用了金属镀膜处理,用于遮挡住雷达波,使其不能进入座舱内。

虽说设计之初就考虑到了隐身要求,但米格-1.44战斗机作为验证原型机并未设计雷达舱,无法达到五代机的隐身设计要求,座舱隐身采用覆膜,进气道采用的是带有可调唇口的多波系可调进气道,相当于三代机的设计水平,几乎无隐身效果。

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图为米格1.44

整机的雷达回波设计中没有采用平行法则,如鸭翼前缘、后缘,机翼的前缘、后缘以及垂尾的前缘、后缘,没有一个角度是彼此平行的,加之鸭翼锯齿、尾撑舵面和腹鳍舵面的存在,整机存在多达十几个波瓣,该机迎头雷达散射截面大致在2m2-5m2左右(F/A-22迎头RCS是0.001m2数量级),周向RCS则和与无挂载的三代机一样。

米格-1.44战斗机是一型典型的复杂气动、简单飞控的验证原型机。全机可动翼面多达18处,尤其是腹鳍和尾撑都设计了可调舵面,限制了矢推航向控制和矢推俯仰控制能力。显示出米格-1.44战斗机的主翼俯仰控制能力不足,并且垂尾航向控制能力有限,尤其是大迎角机动时必须依赖腹鳍进行航向控制。后机身两台发动机窄间距布置,喷管彼此相邻很紧,而且喷管外侧紧挨着尾撑,导致了发动机的三维矢推无法在航向方向偏转上发挥作用。

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图为刚出场的以色列狮式战斗机

狮式战斗机

狮式战斗机是以色列航空工业公司已研制出原型机、后因经济等问题而停止研制的轻型战斗机。其首要任务是近距空中支援和战场遮断,第二位任务是截击防空,另外还有教练型。狮式战斗机是为满足以色列空军的要求而专门设计的,用以取代以色列空军的A-4攻击机、以色列幼狮战斗机和F-4战斗机。

狮式战斗机是由美国和以色列联合出资,以色列飞机工业公司研制的轻型战斗机,在以色列空军的高低搭配中充当低档飞机,其主要任务是近距空中支援和遮断,第二任务是截击防空。狮式的设计是以满足以色列军方的要求为根本,采用三角翼和鸭翼的布局、放宽静稳定控制等先进技术,并使用发动机深埋、翼身融合和大量使用复合材料等技术来提高飞机的隐身性能。

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图为试飞过程中的狮式战斗机

在发展过程中,以色列军方不断提高对飞机的要求,以色列空军提出新飞机作战性能不能低于F-16,要有单座和双座两种型别,后者为教练型,外挂和空地作战半径应不低于F-4,除配备空空、空地雷达,还应装载综合电子设备和具备低可探测性、高机动性、高速突防性等高战场生存能力。不难看出,以色列空军有意将狮式战斗机塑造成先进的多用途战斗机,以代替以色列空军的麦道A-“天鹰”,麦道F-4“鬼怪”II和“幼狮”等机型,这就使狮式战斗机发展成了一种性能优秀的战斗机,

这就对美国的军机外销市场构成了严重的威胁,加之以色列对高新技术的成本估计不足,导致研制费用不断上涨,到1987年已经达到20亿美元。也由于以色列技术和国力的限制,“狮”计划的机翼和发动机关键技术都转包给美国公司,以色列只希望借助美国的成熟技术和材料用于狮式战斗机。随着研制费用和单机价格的上涨使以色列和美国的分歧越来越大,美国也极力保证自己的军机外销市场,最后在美国的压力下,以色列内阁终于在1987年8月30日宣布停止狮式战斗机的研制计划。但以色列飞机工业公司仍坚持完成了用于机载设备试验的第三架原型机。

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夕阳下的狮式战斗机

在1983年,“狮”计划的开发和生产总计花了6400万美圆,其中40%由美国政府支付。狮式战斗机的价格在1500万美圆到1700万美圆之间。研制成本为1370万美圆,处于较低的水平,因为它采用了大量现成的技术。

甚至在第一架狮式战斗机首飞前,乌云已经开始聚集了。1983年,美国政府拒绝提供许多重要设备(例如机翼)的出口许可,并且拒绝继续向以色列转让PW1120发动机,因为一部分是高技术产品。大约80家美国公司通过许可提供技术。1984年,获得了出口许可。此外,美国政府并不打算提供资金和技术给一个可能威胁到F-16C/D和F/A-18C/D出口市场的战斗机项目。美国政府通知以色列,将向以色列提供更加先进的多用途战斗机F-15I用以替代狮式战斗机。

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图为博物馆里面的狮式战斗机

1985年春天,以色列经济萧条,通过国会投票以微弱优势否决了继续发展狮式战斗机,“狮”计划最终被取消了。

1989年,一位《国际飞行》杂志的编辑试飞了狮式战斗机,并且发表了他在1991年沙漠风暴期间飞行的体验。他写到:“现在,当联军在海湾作战的时候,他们却没有他们真正需要的飞机。我所知道世界上最好的飞机却从未成军,这是多么可耻的事呀。”

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图为试飞过程中的科曼奇

科曼奇

RAH-66“科曼奇”是波音公司为美军研制的下一代攻击侦察直升机,原计划取代AH-1战斗直升机和OH-56侦察直升机,并部分替代AH-64战斗直升机。

在火力方面,这种直升机并不做过高要求,因为它不是攻击型直升机,主要的任务是侦察而不是直接摧毁地面目标。当然,有机会的话也会发挥其武器的作用、在进行有隐身要求的任务时,它的武器挂在两侧的弹舱门内侧。发射前打开这两扇门,武器外露并可以在3秒之内实施发射。

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图为科曼奇直升机

武装直升机的生存力包括两方面,一是作战生存力,例如受到对方武器打击时的抗损能力等,一是平时训练飞行或使用过程的“正常抗坠毁”能力。科曼奇直升机的作战生存力设计标准是:尾旋翼能承受12.7mm机枪弹丸打击,并且在一片旋翼被打掉后仍然能飞行30分钟。机体结构可承受23毫米炮弹直接命中产生的伤害。另外作战时座舱有防化学、生物武器的能力。

RAH-66最突出的优点是它采用了直升机中前所未有的全面隐身设计。以往的各种直升机也采用了隐身措施,例如AH-64的发动机排气管就采用了绰号“黑洞”的红外辐射抑制装置。而RAH-66则用整体的隐身设计:机身采用了类似F-117的多面体圆滑边角设计,减少直角反射面,并采用吸波材料;发动机进气口经过精巧设计,开口呈缝隙状,气道曲折,避免雷达波照射到涡轮风扇上产生大的回波;排气管采用了复杂的降温、遮掩设计,排气辐射量极小;采用了美国直升机设计中少有的涵道风扇尾桨设计,雷达反射回波比传统尾桨要少。这么好的隐身性能主要是它采用了可隐身的外形,广泛使用了复合材料和雷达干扰设备才具有的。

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图为科曼奇直升机

2004年2月23日,美国国防部宣布取消始于1983年、已经耗资69亿美元、拟投资380亿美元的RAH-66武装侦察直升机研制项目。原来为各国所看好的RAH-66研制项目取消,在世界,特别是国防界产生了巨大的反响,甚至使一些军事专家和武器专家都感到困惑。由于美国战略调整需要、 战术改变需要、技术复杂,进度拖延、耗资巨大,影响其他计划实施的原因在砸进80亿美元、耗费21年的宝贵时间后,美国陆军终于于2004年2月23日宣布,取消生产“科曼奇”的计划。

这是美军有史以来取消的最大的项目之一,这个时候距离陆军取消耗费了20亿美元的“十字军”火炮计划还不到两年。五角大楼越来越清楚地认识到,美军拥有太多的耗资巨大的武器研制工程,虽然自2001年以来,美国的军费预算增加了数百亿美元,但研制经费仍显不足。这也反映出五角大楼在最近几年越来越倾向于研制既可以用于侦察,又可以用于攻击的无人驾驶飞机。战略和预算评估中心执行主任安德鲁·克里皮尼维奇在接受采访时表示,他认为,国防部长拉姆斯菲尔德将逐步取消那些在冷战时期制定的武器研制计划,这些计划耗资巨大,已经严重影响到美军的现代化进程。以“科曼奇”直升机为例,美国陆军当然也需要,但对未来作战并非不可缺少。他说:“对陆军来说,它当然很重要,但它决非王冠上的明珠。”

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图为乌里扬诺夫斯克号核动力航母模型

乌里扬诺夫斯克号

乌里扬诺夫斯克号是乌里扬诺夫斯克级航空母舰的首舰,造建计划代号为1143.7,该舰起初命名为克里姆林号,后来又被命名乌里杨诺夫斯克号,源于俄罗斯城市乌里扬诺夫斯克,而该城市则是为了纪念列宁。

乌里扬诺夫斯克号在1988年于乌克兰黑海尼古拉耶夫造船厂开工,是当时苏联海军第一代核动力航空母舰,也是苏联第一种加装弹射起飞装置的第一艘超级航空母舰,是苏联真正意义上可以与美国相提并论的超级核航母。

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图为乌里扬诺夫斯克号核动力航母效果图

乌里扬诺夫斯克号长322.7米、宽75.3米,载员2300名船员,1500名飞行组员,排水量80000吨~85000吨,吃水约11米,动力装置为4座KN-3-43核子反应炉、4座蒸气涡轮机、4轴推进,功率240000马力,最高速度可达30节,续航距离基本无限,可容纳近70架舰载机,其中24架SU-33战斗机或MiG-29K战斗机或SU-27K或雅克-141垂直起降型战斗机,4架雅克-44预警机,16架卡-27反潜直升机,2架卡-27PS搜救直升机

苏联解体后,拨款中断,由乌克兰继承该舰,但由于苏联解体后乌克兰经济实力不足,在1991年11月彻底停工,此时,船厂共加工乌里扬诺夫斯克舰钢材29000吨,原子蒸汽发生器已在车间组装,而此时船台大合拢已近尾声。一家挪威的公司提出,要乌克兰制造6艘船舶,但是提出要在乌里扬诺夫斯克所在的0号船台修建,而一家美国钢铁公司趁机提出500美元一吨高价收购该航母的建造用钢材,后来该公司总裁发现副总裁开的价无异天方夜谭而违约不再收购。为了赚取外汇,1992年初,俄罗斯和乌克兰政府联合决定,为给建造出口船腾出0号船台,将乌里扬诺夫斯克舰拆解为废钢。从此,苏联发展了30多年的航母制造工业划上了句号。

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图为船台上的乌里扬诺夫斯克号

由于缺乏西方的技术支持,也没有任何传统使用经验可以借鉴,苏联人在发展航母时因地制宜,走了一条独具匠心的发展之路。这一点集中体现在了首次使用弹射起飞的核动力航母“乌里扬诺夫斯克”号上,它不但代表了苏联海军的高峰时代,而且也是苏联工程科技人员对航母关键技术掌握的终极展示。(作者:战略网小彻)

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