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中國空軍成立67周年:戰機兩次達到世界頂級水平

11月1日是雙十一狂歡節,但你知道嗎?1949年11月11日,中國空軍成立,在這67年的風雨鐵血之路,忠魂護衛長空。


中國空軍始終是捍衛中國空天安全的一把利刃。自從國產第四代戰鬥機殲20服役以後,人們發現世界上能夠與之並肩的重型制空戰鬥機,只有美國的F22。從戰略角度來看,這意味著中國空軍在時隔60多年之後,在裝備水平上再度攀升到世界頂級水平。這期間,中國經歷了從完全進口到仿製,再到獨立自主研發的蛻變。


一、朝鮮戰場上,中美空軍裝備和戰術水平極為接近

1.米格15與F86在性能上互有優劣


在朝鮮戰場上,剛剛誕生的中國空軍就和美國空軍展開了殊死戰鬥。當時美國使用的主力戰鬥機是F86,而中國雖然本國航空工業在當時幾乎可以忽略不計,但是在蘇聯的援助下,主力裝備以米格15為主。直到殲20服役之前,50年代初期反而一直是中美空軍裝備水平差距最小的年代;而在2000年之前的十幾年中,中美空軍的裝備水平差距大到令人絕望。實際上不只是空軍,在80-90年代,保證中國主權的唯一有限手段,只有攜帶核彈頭的戰略導彈。

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昔日對手,比翼齊飛。美國航空愛好者收藏的F-86和米格15。


美國當時裝備的F86和米格15相比,在爬升和加速能力上不如,而在盤旋性能上勝出——這對於後來的美蘇飛機性能對比是難很想像的,美國飛機居然沒有在動力性能上獲得優勢。因此空戰的勝負,更多的區取決於戰術水平的優劣,以及飛行員個人能力水平。而恰巧當時各國都是剛剛開始裝備噴氣式飛機,對於戰術的運用都處於摸索階段。


由於噴氣式飛機飛行的速度和高度都更大,為了完整發揮戰鬥機的機動性能,每架飛機都必須獨自佔據更大的空域。傳統螺旋槳飛機的密集空戰戰術,已經完全不適用於新飛機。而即使是美國在這一點上,認識的速度也並不比當時中國快。


無論美國的「流體四機」戰術,採取若干「指尖隊形」的四機編隊在不同間隔和高度進行大速度巡邏,還是我國類似的由四機編隊組成12-16機疏開蛇形編隊、「一域多層四四制」的機群空戰戰術;最終都是以解放出小型的戰鬥隊形,發揮戰鬥機的高速機動性能為目的,而這兩種戰術幾乎同時出現。


因此很多人一提起朝鮮戰爭,就認定中國一定裝備遠遠落後於對手;至少在空軍這一方面是完全錯誤的。無論是裝備水平,還是戰術認識水平,那都是中國和美國最接近的時代,直到今天。

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志願軍空軍的米格15機群,當年中國空軍不但裝備先進,甚至比美軍更早使用噴氣機空戰的小機群戰術。


2.戰鬥機設計極不成熟,各國均處於起步階段


二戰結束不過寥寥數年,朝鮮戰爭就驟然爆發,中國不得不被捲入其中。這個時候戰鬥機剛剛從螺旋槳時代進入噴氣式時代,高速飛機應該如何設計,從氣動外形到發動機具體結構,各國都認識的很不清楚,各種五花八門的設計遍地開花。比如當時發動機除了今天一統天下的軸流式設計以外,還有離心式噴氣發動機。

在這個階段,航空工業的水平差異還不足以體現在設計規劃能力上;而且往往還會因為設計取向的錯誤,導致戰機總體水平並不如工業能力更差,但卻找對了路子的他國型號。比如在對於超聲速時代以後的氣動布局設計上,蘇聯流體院在40年代末就認定,三角翼和後掠翼有發展潛力,而平直翼則會隨著飛行速度提高和飛機尺寸加大導致飛行性能嚴重劣化,是條死路。後來美國在F104等飛機上的經驗教訓,毫無疑問證明了蘇聯流體院這一論斷的正確性。

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美軍F-104戰鬥機,為了高速使用短小鋒利的平直翼,代價是飛行品質非常差勁,成為有名的寡婦製造機。

特別是由於很多氣動和控制上的具體機理沒有搞清楚,使得這些最早期的飛機往往都存在大量不明確、無法處理的性能陷阱;比如飛行員拉動飛機進行盤旋,迎角較大的時候極易進入失速尾旋的螺旋形墜落狀態;在接近高亞聲速的時候,飛機出現完全完全不聽飛行員使喚、甚至會出現完全相反的操縱效果等等。這些原因使得當時縱然飛機在紙面上的性能計算結果非常之好,但是在實際使用中卻難以發揮,究竟哪一種飛機實戰能力更強,在設計時具備極高的不確定性,經常人品好壞的重要性還甚於工業水平高低。

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美軍的另外一款寡婦機,由於氣動和控制存在重大缺陷,最初的F-100A型戰鬥機生產了203架,其中墜毀的數量達到50架。但即便是如此高的事故率也沒有阻止美國繼續大量生產F100戰鬥機,僅C、D兩個改型的生產數量就累計超過了1750架(其中損毀於各種事故的數量超過585架)。


3.戰鬥機設備簡單,電子電氣化程度低


特別是當時的戰鬥機上,電子器件和設備非常少,這使得戰鬥機的作戰效能水平,幾乎只取決于飛機本身的機械性能。因此不僅強國之間、特別是美國和蘇聯之間的航空水平差異,還不足以在使戰鬥機出現代差級別的性能差距;另一方面,這也使得當時戰機的仿製工作很容易展開,特別是在強國的支援幫助下,基礎工業能力很弱的國家也能在不太長的時間內,製造出在當時性能相當出色的戰鬥機。

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F-86座艙,都是一些簡單的機械儀錶。


這一方面,中國在當年是典型的受益者;蘇聯援助的大量軍用飛機項目,包括米格15/17、19、21,圖-16,安-12等等,即使是在蘇聯本國,也都是新裝備不久的裝備。特別是圖-16,這個飛機蘇聯自己也是在1955年才設計定型,在1958年就支援給了中國。


如果不是在當年中國由於沒有工業底蘊使得設計生產的管理組織水平一直處於非常混亂的准失控狀態,又有自50年代以來連綿不斷的政治動亂;導致米格21和圖-16、圖-12的仿製進度異常緩慢,中國是完全有可能在60年代將空軍裝備水平提升到世界第二梯隊的位置。

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國內殲7的質量問題和產能上來,已經是80年代以後了。

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圖16轟炸機,中國仿製以後命名為轟六。


二、60年代開始,中美裝備水平急劇拉大


1.60年代後中美出現代差直到90年代末期


在60年代以後,中國仿製米格21的進展並不順利,反倒是在蘇聯裝備體系中屬於過渡性質型號、本身存在大量問題的米格19,在中國才是剛剛拉開「殲六萬歲」漫長歲月的帷幕。而與此同時,以F4為代表;機載設備複雜、作戰功能完善的先進重型戰鬥機開始大量生產服役。

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殲6戰鬥機。


雖然由於部分設計思想和當時技術水平局限;F4戰鬥機的很多功能在使用中表現除了極大的局限性,早期的實戰表現並不見得多好——比如在中國殲5和美國F4的交戰中,由於誤傷問題導致1架飛機被擊落,而中國的殲5反而無一損失。


但這樣的戰例並不能說明殲6比F4優越——恰恰相反,殲10的前身、最終流產的殲9,其最核心的超視距作戰系統(當時稱為攔射系統)就是通過越戰殘骸等渠道,在F4的雷達和AIM7導彈基礎上仿製的。

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殲9的超視距作戰系統,就是F4戰鬥機的弱化山寨版。


隨著殲9下馬,這套山寨版的F4超視距作戰系統又被計劃移植到殲八II上;而由於研製工作長期延誤,性能指標已經越來越跟不上時代,因此在中國和西方蜜月時期被放棄——畢竟那時候可以買到更好的。


而國內的中距彈直到90年代中期,才依靠從歐洲引進AIM7家族的義大利改型得以突破。而在那個時候,美軍的F22已經完成工程樣機研製,隨時可以投入量產。而基於義大利阿斯派德導彈仿製的霹靂11定型量產時,美國空軍F22也開始批量裝備部隊。


2.新一輪工業革命推動戰鬥機的革命性蛻變


但是隨著電子工業的發展,特別是數字化時代、大規模和超大規模集成電路時代的來臨,戰鬥機性能發展對於整個國家的工業能力要求,無論在廣度還是深度上,都變得前所未有的苛刻。早期的戰鬥機,工業能力跟不上,很大程度上還能依靠縮減部件壽命等指標、容忍更高的故障率等變通的辦法,實現幾乎持平、甚至部分方面更優秀的性能。

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電子工業是先進的雷達的立身之本。

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各種制導武器的發展也離不開尖端電子技術。


但是電子電氣的器件——特別是超大規模集成電路,本身就是精密機械、精密化工、精密光學等多個領域高度協同才能完成的產品;每一個方面的工業能力差一點,最後的產品在性能上的差距將會難以彌補,甚至根本做不出來需要的功能。這一點在蘇聯的第三代戰機上表現的非常明顯,即使付出更大的體積、更大的重量、更大的功耗作為代價,但電子設備的功能和性能都被歐美產品徹底壓制。


而另一方面,電子水平的進步帶來的影響也絕不只是飛機能用更好的雷達和導彈。精密的自動化控制,以及強大的分析計算能力;使得強國能夠在工業生產中,不斷的推出新的高性能材料和配套工藝,設計出更兼具輕巧和堅固的結構,能夠完成各種人力所難及的精密、複雜控制動作。

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電傳飛控系統的採用,使戰鬥機的飛行性能得以脫胎換骨。

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電傳飛控系統可以完成各種人力所難及的精密、複雜控制動作。


3.特殊的社會背景耽誤了中國航空工業的發展


而在國內,從50年代開始延綿不斷的各種社會運動,使得科研和工業發展遭受到了極大的破壞。缺乏長期性、系統性的基礎研究規劃,使得中國一直沒有在設計規範、設計手段、材料和工藝體系上出現自主性質的大突破。基本上一直是從蘇聯援建過來什麼樣,很多年以後依舊是什麼樣子。


特別是在有限的科研力量使用規划上,國內在6、70年代由於特殊的社會背景做的非常糟糕。比如渦扇-6項目指標高到完全不切實際,而設計又極為輕率,在沒有人敢承認這個項目實際上不可能做成功的情況下,弄虛造假讓項目看起來還能持續發展就成為唯一的選擇。這個項目從60年代初到80年代末,消耗了中國將近30的時間和大量財力人力,獨佔了中國航空發動機近30年幾乎所有的資源,卻幾乎沒有得到任何有用的成果。而那30年,正是西方航空發動機突飛猛進,奠定壟斷優勢的關鍵30年。

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消耗大量科研資源的渦扇6發動機。


而另一方面,一些有用的型號,卻得不到合適的資源支持,甚至被強制下馬。比如殲9在後期完全可以使用基於米格23發動機仿製型渦噴15(當時國內確有計劃要仿製該發動機),但最終被渦扇6項目拖死在原型機製造階段。而如果殲9不下馬,中國至少能在80年代獲得一款飛行性能完全壓制殲八系列戰鬥機、並具備初級超視距作戰能力的較強性能二代戰鬥機。

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殲9研製過程中提出的一種方案模型。


三、21世紀之後,中國再度擁有頂級戰機


1.改革開放顛覆了整個中國航空科研


在70年代末期改革開放以後,長期處於封閉狀態的中國科研和工業系統開始大量接觸西方產品和設計體系。今天的人已經很難想像建國前三十年中國科研、工業體系由於長期封閉,在錯過冷戰時期科技革命高潮以後,和世界水平的差距到底有多大了。


舉一個最簡單的例子——某防空導彈的總設計師,是在閱讀本單位新招收的博士生的文章以後,才知道依靠數字化電路,能夠大大提升導引頭的性能指標並顯著減輕整個導引頭的體積、重量、功率需求。實際上中國在90年代中期,曾被美軍幾架電子戰飛機干擾、欺騙半個中國的防空系統;從技術上講,絕大多數防空雷達都是信號處理能力非常落後的模擬電路時代產品,是最關鍵的原因之一。

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中國機載雷達的平板縫隙陣列天線和數字信號處理都是改革開放期間從西方引進的,這是後來中國雷達水平迅速超越俄羅斯的歷史基礎。


而在戰鬥機設計上,中國在和西方的接觸中,電傳飛控技術、數字化綜合航電技術、計算機設計製造等全新的技術引入,使得中國迅速跳過了原本需要數十年發展積累才能獲得的西方三代機設計製造能力。


事實上現在的殲10除了發動機以外,在包括設計製造規範等所有方面,都是一架不折不扣的西方標準三代機。誠然在改革開放的過程中,出現了大量科研項目被下馬、投入研究中斷,導致搞原子彈不如賣茶葉蛋的現象;但是整體來說,如果沒有改革開放的對外交流,中國絕對沒有機會在短時間內以驚人的速度將科研能力提升到今天的水平。

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沒有改革開放,就沒有殲10。


2.殲20的研製單位是中國航空最有活力的群體


另一方面,如果自己不爭氣的話,那麼就算外部的技術引進再多也沒有用。而幸運的是,在80年代初曾被中央寄予厚望在國內另立戰鬥機研製中心,要做成「中國達索」的成都飛機集團,聚集了一群專業能力出眾、而且敢于堅持技術原則的技術精英。沒有他們數十年克服各方面的努力,絕無今日的殲10、FC-1、殲20飛機。


比如專門負責戰鬥機總體方向規劃、具體設計工作的成都飛機設計研究所,是由殲9飛機設計團隊南遷三線而來——這在當時等同於流放和發配。而這支隊伍的骨幹成員,幾乎都是因為堅持技術原則而被捲入運動鬥爭中被排擠失勢的技術精英。比如殲10總師宋文驄先生,當年由於堅決反對殲8採用機頭進氣設計等原因,被調動到當時前景極不明朗的殲9設計隊伍中去了。


而即使是經歷了再多的苦難和曲折,這一批人從未放棄過對於戰鬥機設計摸索的追求。在文革一結束,成都飛機設計所立刻就開始聯繫西工大、空軍等單位,正式展開對於超視距空戰的理論探索研究和地面模擬實驗;從那時直到今天,這一群人始終真正的在緊盯著世界空戰發展的最前沿,並且努力追趕從未鬆懈過。

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殲10總設計師宋文驄先生。


3.殲20絕非憑空誕生,它身上有著數十年的積累


真正熟悉飛機研製、熟悉成都飛機集團歷史沿襲的人,並不難看出殲20的發展脈絡。成都飛機集團最早在殲9時代正式開始對於鴨式布局和超視距作戰能力的研究,但是必須指出的是,在70年代的這些研究過程中,其技術成果的成熟程度都非常低;只能用於定性指導發展路線規劃,而還不到定量用於具體機型、特別是高性能機型設計的程度。


在80年代以後,西方設計手段(包括大量專業軟體、資料庫)、電傳飛控、綜合化航電等技術的引進;使得成都飛機集團能夠開始有能力解決此前設計中遭遇的問題——氣動研究結果過於粗糙,存在大量的不確定性問題,而且由於控制難度問題,很多理論上的設計性能極限無法實際應用。在經歷十多年的艱苦投入以後,成都飛機集團完成了殲10的研製,完全掌握了以西方技術設計製造戰鬥機的過程,使得自身的戰鬥機設計製造能力得到了脫胎換骨的提升,具備了自主開發西方三代戰鬥機的能力。


而在FC-1上,成都飛機集團一方面嘗試實現更高的設計製造效率,另一方面開始有意識的突破一些空白領域,為未來的技術需求進行先期驗證。比如DSI進氣道的應用,邊條氣動設計的運用和研究,綜合化程度更高的航空電子系統——特別是它的數字化分布式電源管理系統,這是四代機的關鍵核心技術之一。

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FC-1雖然是廉價三代機,但卻應用了一些四代機技術。


而與FC-1類似,在殲10B/C上第四代航空電子系統的領先使用,使得在殲20首飛之前數年,成都飛機集團就能夠在戰鬥機上實際研究四代機航電的關鍵技術——比如火控系統與其它航電系統的高度綜合化,如何有效的提取和融合各類關鍵信息,而這些都是四代機研製過程中極為消耗人力和時間的項目。有了殲10B的經驗,殲20的研製過程中可以極大的減小技術風險、加快研製速度。


依靠殲10、FC-1,成都飛機集團在殲20研製之前,就掌握了先進鴨式布局的氣動設計與飛行控制、邊條翼的氣動力和控制特性、第四代航空電子系統的實際研製和改進經驗;這是殲20能夠以驚人速度完成研製,並非常順利完成試飛和定型的關鍵所在。

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殲10B戰鬥機則全面使用四代機航電系統了。

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從殲9、到殲10、再到殲20,這是一步步積累過來的。


空軍實力的60年輪迴告訴我們,政治經濟環境的穩定對軍力發展而言不可或缺,否則再強大的軍隊也會在短時間內把家底敗光。


世界上沒有無緣無故的成功,殲20的出現使中國空軍裝備水平重回世界頂級水平,背後是67年代以來,中國有一群人始終緊盯著世界最前沿水平,奮發不懈的努力追趕了40多年的結果。


本文鳴謝:騰訊軍事頻道 講武堂


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