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換裝相控陣雷達有利有弊,殲10B機動性下降較明顯


換裝相控陣雷達有利有弊,殲10B機動性下降較明顯



圖:殲10B參加珠海航展

根據空軍工程大學的論文《新型戰機綜合航電系統及其高速光互聯技術》,殲10B上採用的是類似美國F22航電總體架構的設計。


而根據國內其它的資料分析,國內在發展殲20的過程中,航電總體方案設計經歷了兩個主要階段;早期是跟蹤F22的寶石柱系統構架,而後期則放棄了這一設計,轉而跟蹤綜合化程度更高、未來發展潛力更大的F35寶石台系統構架。殲10B上的航電系統,實際上就是國內第一輪四代航電系統研究的具體成果。



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圖:殲10B採用了相控陣雷達


在外觀上來看,殲10B最顯著的改變特徵就在於使用DSI進氣道減重並更換了相控陣雷達天線。對於現代的先進戰鬥機來說,相控陣天線的探測性能要遠遠優越於傳統的平板縫隙陣列天線;特別是其掃描速度極快、探測數據刷新率極高、而且波束變化快速靈活等特性,能使得相當多傳統的雷達對抗戰術幾乎完全失效。



換裝相控陣雷達有利有弊,殲10B機動性下降較明顯



圖:F15從機械多普勒雷達更換相控陣雷達後增重明顯

但是另一方面,除了大幅度提升成本以外,相控陣雷達也對殲10B造成了明顯的飛行性能負面拖累。事實上這不只是殲10B一家的問題,包括F15、F16在內,幾乎所有的三代機改裝相控陣雷達,都要面臨飛行性能下降的問題。


最為直觀的問題在於,戰鬥機相控陣雷達的天線由少則近千個、多則近兩千個信號發射和接受單元組成;其重量遠遠高於傳統的平板縫隙天線和倒置卡賽格論天線,再加上其供電消耗和散熱都要求更高,最終會使雷達的總重量明顯增加。飛機越重,飛行性能就會被拖累的越厲害。


而另一個不太直觀、但影響同樣嚴重的問題;在於飛機要保證飛行安全和機動性,它的重心是有嚴格限制的。重心過於靠後,則飛機過度不穩定,極易失控;重心過於靠前,則飛機過度穩定,機動性和操縱性變得很差。



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圖:戰鬥機的重心本身都處於比較靠後的地方


相控陣雷達的大幅增重,正好是在飛機的最前端,對飛機重心前移影響最大。為了把重心給調回去,保持在初始設計範圍以內,戰鬥機必須相應的增大後機身的重量。如果沒有辦法通過能獲得收益的手段滿足增重要求——比如加大發動機的重量,換取更高的推力和壽命;那麼就只能進一步靠增加配重這樣的死重來保證飛機重量分布的平衡了。


比如以F15為例,美國空軍的一部分F15C/D進行了相控陣雷達的升級工作。其中較早在2000年左右升級、採用重量較大的AN/APG-63(V)2有源相控陣雷達的F15C,就被迫在飛機尾部增加了重達272公斤(600磅)的配重。


特別是噴氣式戰鬥機,發動機在機身後方,後機身增重對於重心的影響能力,由於力臂長度較短,天生就不如前機身厲害。在F15C上,雷達重量在超過一定幅度以後,增重和配重的比例高達1:2.47,機頭增重1公斤,機尾要用接近2.5倍的重量補回來。飛機不同,重心設計不同,殲10對應的比例關係也不會完全和F15相同,但是類似的問題是同樣存在、不可避免的。


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圖:戰鬥機重量和阻力增加帶來的飛行性能惡化,並不能完全依靠發動機推力的加大進行彌補。


這也是殲10B採用DSI進氣道的最核心原因,通過取消進氣道的附面層隔道結構、複雜的液壓調節機構,它能為飛機減下很大的重量。但是由於它位置更接近機身中央,因此只能在一定程度上緩解殲10B改進後的增重和重心前移問題,而不能徹底消除。



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圖:殲20等四代機,設計之初就採用相控陣雷達,重心設計一開始就給機頭重量留出了足夠的餘地,因此不存在三代機改裝時存在的負面影響


除了重量以外,殲10B另一個困擾是,它裝備的雷達其實最初是為四代重型機設計的,天線尺寸很大。這雖然帶來了更強的探測能力,但是除了增重大以外,還迫使殲10B進一步加粗機頭。而跨超聲速阻力,對於飛機的機頭截面積是非常敏感的,機頭明顯加粗必然帶來跨超聲速阻力的顯著增大。


目前很多人認為,殲10B作為重大改型、三代半型號,其飛行性能也會顯著優於殲10A。然而這並不符合客觀規律,殲10B作戰性能的提升是依靠其四代機的航電武器水平來獲得的,而飛行性能則在一定程度上為此做了讓步。


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