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中国四代机明年首飞:目前处于原型机试制阶段

2010-09-12 22:20:58 来源: 网易军事 举报
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8月26日,中国航空报在一篇企业宣传文章中提到成飞正在承担一项高难重点型号的研制任务。联系到空军副司令此前透露的中国四代机即将首飞的这一信息,这一重点型号很可能就是国产第四代战斗机,而且在研制上已经到了具体的“工程研制”阶段,2011年就将能实现真正首飞。

中国四代机明年首飞:目前处于原型机试制阶段

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国内网民制作的国产四代战斗机想象图。中国空军副司令在今年1月8日播出的央视《面对面》节目中透露国产第四代战斗机即将进行首飞。

8月26日,中国航空报发表了一篇《以创先争优活动为契机 开创工作新局面》的企业文化宣传文章。文章里提到,“中航工业防务承担着非常繁重的重点型号研制任务和批产任务,其中几个主要项目是今年必须要完成的‘硬骨头’。”

“中航工业成飞担负的重点型号技术跨度大、研制风险高、试制时间短、管理控制难,是一个难以跨越却又必须跨越的高峰。面对严峻的形势,成飞党委在创先争优活动中积极谋划、迅速行动,提出了‘重点型号研制是当前成飞最大的政治任务’,果断下发总经理令,在型号研制主战场单位实行每周工作7天、每天工作11个小时的“711”工作制,重点关键单位实行“724”工作制,超常加班加点。”[ 详细新闻 ]

文章里提到的中航工业防务公司于09年3月26日成立,授权管理沈飞公司、成飞公司、洪都公司、601所、611所、中国空空导弹研究院等单位,主要负责国产战斗机、教练机、无人机和空空导弹的研制和生产。读者更需要注意的是,在中航工业集团的庞大体系里,这篇文章单独提及了成飞公司。成飞是国产歼10战斗机的生产制造单位,而歼10的设计单位是611所。“重点型号研制是当前成飞最大的政治任务”、“试制时间短”等字眼说明,成飞正在制造一款更先进的战斗机,而且在今年内必须完成试制,很可能就是空军副司令何为荣在空军节前夕透露的国产第四代隐形战斗机。[ 详细新闻 ]

何副司令在09年就曾明确表示,国产四代机即将进行首飞,首飞后进入试飞阶段,8-10年装备部队。消息是否来得太快?国产第四代隐形战斗机到底处于一个什么样的研制阶段?网易军事将结合美国F-22、俄罗斯T-50两款第四代战斗机的研制过程,为您作出分析。

中国四代机明年首飞:目前处于原型机试制阶段

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“洛克希德/波音”推出了YF-22技术验证机,与“诺斯罗普/麦克米兰-道格拉斯”推出的YF-23技术验证机竞争后胜出。图为YF-22与YF-23伴飞时的情景。

F-22的研制流程划分

F-22是美国空军为保持全球优势而研制的性能卓越的第四代战斗机,属于美国采办I类(ACAT I)的先进战术战斗机项目,其管理体制严格遵循美国防务采办项目管理办法。为保证F-22项目的顺利实施,在项目启动之初,美国空军参谋长便对项目管理办公室主任提出明确要求:既要开发出技术彻底超越F-15的新一代空中优势战斗机,同时也应在管理方面创立一个示范采办项目。下面简单介绍一些其研制流程。

F-22的研制流程分为:“确定任务需求→研究开发试验与评估(RDT&E)→生产、部署和使用保障”3个阶段。而RDT&E阶段又分解为“方案论证→演示验证→工程制造”3个阶段,在RDT&E阶段开始与结束之间设立了4个决策点。事实上,RDT&E阶段通常是美国防务采办项目极其重要的阶段,该阶段具有投资大、周期长、风险高等特点,其目标任务能否实现直接关系到整个项目的成败,也是F-22项目整体管理的关键所在。

F-22各研制节点的时间

F-22项目从1982年开始研制,在研制过程中经历了6次调整,但总体上各阶段的主要任务变化不大。F-22的“任务需求确定”阶段是从1971年4月到1981年11月,探索了隐形重型战斗机的作战能力与未来战争态势的结合。“方案论证”是从1981年11月到1986年7月,主要探索满足任务需求的各种武器装备研制方案并选择出了最有希望的备选方案。“演示验证”是从1986年7月到1991年8月,“洛克希德/波音”和“诺斯罗普/麦克米兰-道格拉斯”两个竞争阵营都开始对各自的方案(YF-22和YF-23)进行初步设计,研制验证机进行对比试飞,验证关键过程。

中国渔船遭抓扣:突显日本强力监控钓鱼岛

首架量产型的F-22A于2005年5月服役后,半年后美国空军就宣布在兰利基地成立了首个F-22A战机中队。美国的工业实力强大即使四代机也能实现快速生产,可在此之前的研制过程中却非常严谨和小心。

经过验证机对比试飞,用户也就是军方最终确定YF-22为中标方案,进入到下一个阶段,就是“工程制造”阶段。F-22的工程制造阶段是从1991年8月到2005年,承包商对YF-22设计方案进行细化并冻结设计状态,开展详细设计,确认制造与生产过程并且进行了作战试验与评估。最终,生产出来的F-22战斗机进入了整个项目研制的最后阶段——生产、部署和使用保障阶段,这个阶段从2005年开始一直持续到F-22退出美国装备体系,在这个阶段,洛克希德马丁公司生产并交付满足任务需求的F-22战斗机,监控飞机使用状态,进行外场保障并且根据需求对F-22进行升级改进。

F-22从首飞到服役用了15年时间

更具简单地说,YF-23、YF-22技术验证机分别于1990年6月和9月首飞。之后美国空军在1991年选中YF-22,承包商对YF-22的方案进行细化设计,并制造多达13架试验型F-22飞机进行试飞,其中01架试验机于1997年进行首飞。F-22于2004年冻结技术并开始低速生产,2005年5月12日,首架量产型F-22A战斗机进入美国空军服役。可见,F-22的研制过程中有三个首飞节点,一个是1990年YF-22技术验证机首飞;相隔7年后,首架试验型F-22于1997年首飞;再过8年,量产型F-22A才正式服役。从YF-22首飞到F-22A正式服役,美国人用了整整15年时间!

回顾整个美国四代机采办和研制流程可以发现,现代战斗机项目是一个极端复杂和时间跨度极大的庞大工程。为了保证飞机能够满足未来战争需求,整个项目需要在具体研制和设计之间就进行长时间的需求分析。而且由于重型隐形战斗机本身研制难度系数很高,美国采取两个承包商阵营验证机对比试飞的方式来确定最终使用的战斗机方案,这样不会因为单独研制生产单位失败导致整个项目下马,并且可以从真实的试飞情况来选择自己需要的战斗机型号。其它国家由于财力难与美国相比,一般采用方案竞争的办法,参与竞争的两个单位向军方提供自己的整机设计方案,然后由军方评估、并且最终确定哪个方案可以立项并进入研制阶段。

中国四代机明年首飞:目前处于原型机试制阶段

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2010年1月29日试飞的T-50就是俄五代机的验证机,其立项型号的验证机的基本可以说是亚状态的原型机,很难进行大幅修改。小图即为当年最早试飞的苏27的原型机T-10,由于体制原因曾出现严重的性能缺陷。

俄罗斯战斗机研制流程划分

俄罗斯目前发展一种新型军用飞机,大致经历“意向设计→概念设计→型号研制”三个阶段。具体发展过程如下:

“意向设计”阶段的任务是要根据俄罗斯的国防政策确定武器装备的战术技术指标。这项任务是由俄罗斯国防部研究部门的科研人员与军事部门紧密结合共同进行的。研究过程强调军事技术和经济的结合,用计算机仿真的手段对所采用的新技术以及所提出的战术技术指标进行初步验证。“概念设计”阶段的任务是要按照意向设计提出的要求进行多方案的概念性设计,通过模型吹风和仿真的手段进行方案优选,在此基础上形成飞机研制的设计任务书。飞机研制阶段的任务是要按照概念设计确定下来的设计任务书进行飞机的研制。俄罗斯研制流程规定必须要有验证机,验证机不装武器,只研究飞机平台本身性能。经过验证机试飞后,如果整体技术方案通过评审,即可开始生产原型机。原型机生产完毕以后,就开始进行国家试飞,完成这个阶段就意味着飞机定型,可以批量生产装备部队。

缺少真正的验证机,研制风险大

对比美俄两国军用飞机研制流程,可以发现俄罗斯军机研制流程最大的特点是将验证机阶段放到了很靠后的位置,也就是整个飞机发展的第三个也是最后一个阶段。而美国的验证机试飞是在飞机具体研制之前,这样飞机具体研制之时,整个飞机研制的难点技术已经全部在验证机上突破并且经过试飞变得比较成熟。俄罗斯也有这类验证机,比如米格1.44和苏47这种专门的单项技术验证机。不过,俄罗斯立项型号的验证机的基本可以说是亚状态的原型机,前段时间试飞的T-50就是俄罗斯五代机的验证机其实与原型机差别不大,即便有重大问题也很难进行大幅度修改。

俄罗斯这种做法可以节约经费,但容易出现重大性能缺陷。例如著名的苏27战斗机,苏27的原型机T-10在1976年首飞,但试飞后发现性能与美国F-15战斗机相差太远,在79年进行大幅度的设计修改、推倒重来,最后导致苏27迟至1986年才进入部队服役,比F-15晚了整整11年。

中国四代机明年首飞:目前处于原型机试制阶段

中国渔船遭抓扣:突显日本强力监控钓鱼岛

中国武器装备研制的五个阶段,现在国产第四代隐形战斗机已完成了“论证”、“方案”阶段,进入到了具体的“工程研制”阶段。

中国战机研制流程与美国类似

中国军用飞机新型号研制按照总参谋部、国防科工委(自1998年起改制为总装备部)、国家计委、财政部颁发的《常规武器装备研制程序》的规定进行。《常规武器装备研制程序》于1987年颁布执行,将武器装备研制划分为“论证→方案确定→工程研制→设计定型→生产定型”等五个阶段,与美国战斗机的研制流程大同小异。

按照公开的飞机设计手册第四册“军用飞机总体设计”的介绍,我国战斗机的“论证阶段”主要是通过飞机的战术技术指标、总体技术方案论证以及研制经费、保障条件、研制周期的预测,经过主管部门审查和批准以后,作为开展“方案阶段”工作的依据。“方案阶段”的主要任务是通过研制方案论证、原理样机的验证试验、关键技术攻关,进一步完善战术技术要求,进一步细化研制经费、研制周期和保障条件,作为飞机工程研制阶段的依据。“工程研制阶段”就是通过设计、试制与鉴定试验,由研制部门和使用部门共同提出设计定型试飞申请和试飞大纲,作为“设计定型阶段”的依据。完成设计定型试飞与设计定型工作以后,飞机进入“试生产阶段”,完成试生产阶段以后即可生产定型,整个飞机研制工作结束。

根据前面第一部分的分析,国产第四代隐形战斗机已完成了“论证”、“方案”阶段,进入到了具体的“工程研制”阶段。“工程研制”阶段首先要完成的是整个飞机的详细设计,然后才能进入到原型机试制阶段。目前看来,国产四代机也已经完成详细设计,正在进行原型机试制阶段。所谓“有图才有真相”,那么究竟什么时候才到达我们看得到的节点——首飞呢?

中国渔船遭抓扣:突显日本强力监控钓鱼岛

中国国产太行发动机仍然不成熟,不能成为中国空军的可靠动力。另外,俄罗斯现今实力也很有限,T-50现在试飞也是苏35的117S发动机来做代用。这两个方面的因素将大大影响中国四代机的进度。

从歼10研制进程来看四代机首飞时间

我们可以参考一下歼10的研制过程,歼10在1980年代开始研制,1991年8月27日完成全尺寸金属样机总装,1996年3月完成飞控实物(铁鸟台)的飞行模拟试验,01号原型机应该在1996-1998年之间完成制造,1998年3月23日歼10成功首飞。之后再有8架原型机被制造出来,其中02号原型机用于静力破坏试验,03-07号5架原型机用于飞行测试,08、09号2架原型机作为地面子系统测试平台。2003年,至少7架预生产型歼10交给中国空军,进行飞行和作战性能测试。2006年,歼10正式进行中国空军服役。

前面提到的成飞“试制”任务,应该是全尺寸金属样机制造之后的原型机制造。因为“金属样机制造”这个环节的目的是为“原型机试制”打基础,只有原型机制造才称得上为“试制”。所以,如果今年成飞能够完成第四代隐形战斗机的“试制”,造出原型机,明年2011年我们即看到四代机原型机首飞的照片。这也与空军副司令何为荣的说法吻合——即将进行首飞。

但必须看到的是,歼10从1998年首飞到2006年服役,也用了8年时间。而且,这还是在俄罗斯提供AL-31FN发动机的前提下实现的。目前,国内还没有推重比8-10一级的涡扇发动机,衰弱的俄罗斯目前也没有更先进的成熟发动机,所以第四代战斗机的研制试飞将不可避免地受到影响。所以,国产第四代隐形战斗机可能仍使用AL-31系列发动机进行首飞,而服役时间将由配套发动机的研制进度来决定,进展顺利的话,应该可以在2020年前服役。

中国四代机明年首飞:目前处于原型机试制阶段

从官方公开的报道,结合国内外战斗机的研制进程来分析,国产第四代隐形战斗机将于今年内制造出原型机,并且会在年底或明年进行首飞。高推比大推力涡扇发动机的研制进度将决定国产四代机的服役时间,若配套发动机进展顺利,国产第四代隐形战斗机有望在2020年前服役,实现中国空军战斗机首次在质量上领先周边国家空军。

应该看到,由于各项技术跨度大,发动机研制进度落后,国产第四代隐形战斗机的研制风险比歼10要高得多。如何避免苏27、武直10在研制过程中出现的重大反复,将是中国航空科研人员需要认真面对的难题。

冯家杰 本文来源:网易军事 作者:小明 黄治茂 责任编辑:王晓易_NE0011
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