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中國空軍神秘的殲九殲擊機研製的前世今生

原標題:中國空軍神秘的殲九殲擊機研製的前世今生



殲-9(英文:Chengdu J-9,中國代號:J-9)戰鬥機,是中國航空設計研究單位20世紀60年代提出的一型戰鬥機設計方案。


殲-9飛機是一種全天候高空高速要地防空截擊機,以蘇聯圖-22「逆火」和美國B-1B 超音速轟炸機為主要作戰對象。殲-9飛機設計技術指標達」雙26」(即升限 26千米,時速2.6倍音速),是當時中國裝備和在研的殲擊機性能之最。


殲-9飛機是與殲-8同期立項、平行研製的兩個項目。殲-9項目設計方案幾經調整,最後因為指標要求過高、技術無法實現而於1980年取消後續研製計劃。

  • 中文名稱
  • 殲-9
  • 英文名稱
  • Chengdu J-9 Fighter
  • 前型/級
  • 殲-7
  • 次型/級
  • 殲-10
  • 研製時間
  • 1964~1980年

發展沿革


歷史背景


1960年末至1961年春,為了緩解與美國對峙所帶來的巨大壓力,蘇聯領導人赫魯曉夫向中國表達了緩和蘇中兩國關係的意願,自1959年以來一度緊張的中蘇關係稍見好轉。雖然兩國在1961年秋蘇共召開22大時便因中國反對批判斯大林而再度鬧翻並徹底決裂。但對中國空軍而言,這段為時不到一年的「二次蜜月」卻帶來了一件極為珍貴的禮物--米格-21戰鬥機。



蘇聯米格-21戰鬥機


1962年,直接從蘇聯引進的12架米格-21戰鬥機開始以「殲擊-7型」戰鬥機的編號加入中國空軍服役。而當時它最主要的作戰對象便是憑藉著自己過人的高空性能時常游弋於中國上空的美製U-2高空偵察機。


20世紀60年代初期,以當時的國際標準來衡量,殲-7是一種性能優良的戰鬥機。但是,從1963年冬季至1964年初,殲-7飛機參加的一系列高空作戰中陸續暴露出其升限留空時間短、高空高速性能差、沒有雷達和高空機動性差等缺陷。另外,在作戰火力和起飛著陸性能上也有待加強和改善。1963年,空軍提出研製一種新型殲擊機,以代替殲-7型飛機。



中國空軍殲-7戰鬥機


中國航空工業以米格-21為基礎開始新一代戰機的研發工作。

研製啟動


新戰鬥機選型過程自1964年初開始,第三機械工業部(簡稱:三機部)航空技術研究院(簡稱:六院)的瀋陽飛機設計所(代號:601所)就開始考慮改進殲-7,以滿足高空作戰要求。1964年10月25日,六院在瀋陽601所召開了「米格-21和伊爾-28改進改型預備會」。會上,601所提出了米格-21的兩種改型方案:



國空軍殲-8戰鬥機


第一種方案為米格-21漸改型:飛機氣動外形參照米格-21飛機,不做大的改變,同樣採用機頭進氣模式,發動機則由單變雙,裝用兩台渦噴-7發動機的改進型。簡單的說,該機就是將米格-21的放大版本,即後來的殲-8型戰鬥機。


第二種方案則為米格-21大改型:飛機的氣動布局做了較大的修改--採用機身兩側進氣模式取代了米格-21的機頭進氣模式,以留出機頭空間安排新型機載雷達,發動機則繼續採用單發布局,但是從新選用了瀋陽發動機設計所(代號:606所)新設計的推力為8500千克的加力式渦輪風扇發動機--即渦扇-6型發動機,取代了殲-7原有的渦噴-7型發動機,以滿足該機飛行性能提高所帶來的動力需要。這就是殲-9型戰鬥機的最初方案。


從最初的設計指標上看,兩種方案的飛行性能均與美國的F-4B相當,即升限20000米,最大馬赫數2.2,基本航程1600千米,重量約10噸。


1965年1月12~17日,三機部在北京召開了航空工業企事業單位領導幹部會,會議期間又專門由段子俊副部長主持召開了新機研製工作座談會。考慮到當時國際航空業上對於渦扇發動機的研究也是剛剛起步,而中國航空業也僅僅具有仿製和改進蘇式渦噴發動機的經驗,出於新發動機的研製周期可能會因此而延誤的擔心,所以會議一致同意以米格-21為原型機搞雙發設計方案,從而確定了殲-8的研製方向。



殲-9模型

雖然單純的從技術指標來看,第二種方案無疑具備更大的吸引力。但考慮到中國航空工業直到1967年才基本掌握米格-21生產技術的現實,選擇第一套方案無疑更為務實穩妥。根據最初的決定,601所按照原本提出的第一方案,在摸透米格-21的同時,對國內外有關技術情況進行了調研,提出了殲-8飛機的初步戰術技術要求,並於1965年3月19日上報六院。


作為米格-21的直接改進型,該殲-8方案的指導思想主要是根據米格-21在實戰中暴露出來的不足進行多種極富針對性的改進--突出高空高速性能,增大航程,提高爬升率和加強火力。



中國航空博物館展出的殲-9簡介


殲-8的具體性能指標要求是:


1、使用升限19000~20000米;


2、最大平飛馬赫數2.1~2.2。


601所設想1967年殲-8飛機完成首飛,1970年能小批裝備部隊。在隨後的時間裡,殲-8飛機很快得到了批准,並定下了試製的具體時間。


研製歷程


最初方案

雖然已經選定了殲-8方案,但考慮技術儲備的需要,同時也是顧及到為部隊提供另外一種可能的選擇。三機部決定在進行殲-8戰機研製的同時,在小範圍內開展對於新型單發戰鬥機、渦扇發動機和中程空空導彈的技術論證工作。



風洞試驗用殲-9方案模型


1965年4月12日,三機部正式向601所下達了《關於開展殲9飛機方案設計》的通知,要求在兩個方面進行方案論證和比較,從中選一作為殲-9的最終定稿:


1、突出殲擊性能,兼顧截擊作戰和對付低空高速目標,最大馬赫數2.3左右,升限20000米左右,航程要大,作戰半徑大於450千米。


2、突出截擊性能,兼顧殲擊作戰,最大馬赫數2.4~2.5,升限21~22千米,作戰半徑350千米。飛機總重量則要求控制在14噸左右。


1965年5月,601所組織了殲-9的型號線,投入了10%的技術力量。此時,601所已經從越南戰場上獲得了F-4B飛機的殘骸,根據中央軍委"要把 F-4B 飛機的新技術迅速運用到自行設計或改進的飛機上去"的指示,抽調部分技術力量進行殘骸的分析工作,並在此基礎上搞了三個方案。8 月中旬,賀龍元帥到瀋陽視察,在聽取了瀋陽飛機設 計所與瀋陽航空發動機研究所部分同志關於殲-8、殲-9飛機設計方案和F-4B飛機殘骸分析研究工作的彙報後,同意了殲-8、殲-9的設計方案。



殲-9VI-III方案


1966年4月1日,三機部向國防工辦,國防科工委呈報了《殲9飛機設計方案》。國防科工委開會審查了殲9飛機的設計方案,並向軍委呈報了《殲9飛機戰術技術論證報告》。中央軍委在審查了兩個方案後,最終決定按第一方案研製殲9飛機,並在設計指標上進行了一定的改動:最大馬赫數2.4,升限21000米,最大爬升率200米/秒,最大航程3000千米,作戰半徑600千米,續航時間3小時。

初選翼型


殲-9在設計之初設定為米格-21的大改型,在技術繼承性上明顯要低於採用「漸改」方案的殲-8,這在提升飛機性能的同時也大大的增加了該機的研製難度,更為不利的是,在殲-9的研製過程中,軍方的性能要求一改再改,迫使研發部門不得不一再的修改設計方案,對殲-9的正常研發造成了極為不利的影響。


殲-9研製初期的四個翼型布局方案,根據殲-9的最初研製要求,1965年起,601開始進行殲-9氣動布局參數的選擇,選出了4種機翼平面形狀,即:


1、前緣後掠50度的後掠翼


2、後掠57度的三角翼


3、前緣後掠55度的後掠翼


4、以及雙前緣後掠角的雙三角翼


601所對四種機翼平面形狀方案均做出了模型,進行了風洞實驗。


其中主要是考慮採用後掠翼還是三角翼,後掠翼和三角翼都是採用前緣後掠的方法來增加機翼的臨界馬赫數。但是如果超音速飛行增加到馬赫數為2.0時,要採用亞音速後掠翼方案就必須使前緣後掠角大於60度。但前緣後掠角過大,翼根結構受力就會惡化,將增加結構重量;另外,低速時空氣動力特性也將惡化,升力下降,阻力增加,將直接影響到戰機的機動能力,故採用大後掠翼很不利。而三角翼則比較適用,不但具有後掠翼所具有的優點,而且比較長的翼根弦長保證了根部結構受力狀況,減輕結構重量,還有助於保證飛機的縱向飛行穩定性。所以601所淘汰了前三個方案,又把三角翼的前緣後掠角改為55度,稱為殲-9Ⅳ方案。


殲-9Ⅵ-Ⅱ模型


殲-9Ⅳ


殲9Ⅳ方案是一種正常布局形式的三角翼方案,外形上除機頭改為兩側進氣外,其餘均與殲-7、殲-8相同,類似於FC-1戰鬥機的早期型--殲-7CP的氣動外形,只是尺寸上要大得多。可以看作是米格-21的兩側進氣放大型,由於這種方案對米格-21的改動並不算很大,所以成功的把握性挺大。



殲-9Ⅳ方案


但從1966年第四季度到1967年初,經過風洞實驗發現,殲9Ⅳ方案的機動性不夠理想,於是又提出無尾三角翼方案,稱Ⅴ方案。殲-9Ⅴ方案是兩側進氣的無尾三角翼飛機,外形上和聞名遐邇的法國「幻影」系列戰機頗有幾分相似,該機採用前緣後掠角60度的三角翼,翼面積達62平方米。由於機翼面積極大,翼載荷相應降低,Ⅴ方案的機動性較Ⅳ方案相比有了明顯的提升。但升降副翼的剛度和操縱功率問題以及零升力矩帶來的操縱困難卻難以解決。



殲-9方案側視圖


在此期間,作為殲-9同期研製的殲-8則發展的較為順利。1966年底,601所完成了全部圖紙設計工作。8月由瀋陽飛機製造廠(代號:112廠)開始試製兩架原型機,1968年6月,殲-8戰鬥機的01號原型機總裝完成。12月19日完成首次地面滑行,雖然滑行中前輪擺振嚴重,緊急剎車時左側主輪輪胎爆破。但是殲-8仍於1969年7月5日由試飛員尹玉煥駕駛,在112廠完成了首次航線起落試飛,歷時30分鐘,試飛中飛行高度3000米,速度500千米/小時。


殲-9Ⅴ

隨著「文化大革命」干擾,兩機的研製工作相繼陷入了停頓狀態。



殲-9Ⅴ無尾三角翼方案


1968年3月,六院召開了「動員落實殲-9飛機研製任務」會議,決定採用Ⅴ方案,並提出力爭1969年「十一」國慶20周年前把殲-9送上天,向國慶20周年獻禮。由於Ⅴ方案一些技術問題難以解決,加上國內生產受運動衝擊不能正常進行,Ⅴ方案一直搞不下去,於是六院指示停止了Ⅴ方案的試製。


1969年2月3日,601所決定抽出部分力量繼續進行殲-9飛機的研製。1969年10月10日,航空工業領導小組決定繼續研製殲-9,並決定先試製兩側進氣的正常布局三角翼方案,即殲-9Ⅳ方案,並把試製工作安排在了112廠(沈飛),要求1971年底上天。


由於當時112廠正全力恢復進行殲-8的研製工作,1969年10月30日,三機部和六院軍管會根據實際情況,決定把殲-9試製任務定點在成都飛機製造廠(代號:132廠,簡稱:成飛)。


1970年5月4日,601所抽出300多人到成都空軍13航校(後組建成都飛機設計所,代號:611所),繼續從事殲-9飛機的試製工作。



殲-9方案與殲-7比較3D模擬圖


1970年6月9日,航空工業領導小組在北京專門開會審查殲-9方案,對殲-9的性能指標提出了更高的要求:作戰半徑900~1000千米,重量13噸,使用過載8G,升限25000米,飛行馬赫數2.5。即通常所說的「雙25」方案。

1970年11月,六院在西安召開廠、所領導幹部會議。空軍領導對正在研製中的殲-9又提出了新的要求:「雙25太小,雙28太高,應該是雙26,即最大使用馬赫數2.6,靜升限26千米,最大使用錶速 1300 公里每小時。」


殲-9Ⅵ


殲-9原有布局均不能滿足「雙26」這一新要求,不得不再次對氣動布局進行重新設計。



殲-9Ⅵ鴨翼氣動布局設計方案


經過反覆的設計-選擇-評定-淘汰過程後,中國設計人員最終為殲-9選擇了鴨式布局,腹部或兩側進氣的方案,稱之為殲9Ⅵ方案。


這是一次大膽的嘗試,要知道,世界上第一種採用鴨式布局的實用型戰鬥機--瑞典的Saab-37雷式戰鬥機,是在1971年才真正服役的。也就是說,在中國選定殲9Ⅵ方案的時候,世界上還沒有一種戰鬥機是採用了鴨式布局的。


殲-9Ⅵ方案充分體現了中國航空科研人員的創新精神。但同時,設計方案的一改再改也折射出了中國航空工業在早期探索過程中的盲目與燥動。



殲-9方案3D模擬圖

雖然解決了氣動布局的問題,但在殲9-Ⅵ方案研究一段時間後發現,「雙26」標準確定的升限指標仍然太高,選用的渦扇-6發動機性能無法達到要求,殲-9飛機的研製工作因此再一次面臨擱淺的境地。


殲-9Ⅵ-Ⅱ


1975年1月10日,三機部以(75)三院字8號文《關於請求繼續研製殲9飛機的報告》上報國務院、中央軍委。文件希望對殲-9的指標作適當的下調,即最大馬赫數保持2.5~2.6,升限降為23000米,最大爬升率220米/秒,基本航程2000千米,作戰半徑大於600千米。2月18日,在當時主持國務院工作的鄧小平同志的親自干預下,國務院、中央軍委下達國發(1975)34號文,同意按調整後的指標繼續研製殲-9飛機。



殲-9Ⅵ-Ⅱ方案3D模擬圖


1975年12月23日,國家計委、國務院國防工辦以(75)工辦字395號文批准三機部上報的殲-9飛機研製實施計劃。同意零批試製5架,1980年首架上天,1983年設計定型,並原則上同意到1983年撥給研製費4億元。


此方案雖然解決了長期存在的飛機氣動布局問題,但以中國當時的技術科研能力而言,殲-9的一系列方案,尤其是殲-9Ⅵ-Ⅱ方案的設計思想太過於領先。雖然殲-9Ⅵ-Ⅱ在各種性能指標上無疑是大大超越了和它「同父異母」的殲-8 方案,但在研製過程中遇到的不可逾越的困難層出不窮,從而使得研製工作進展緩慢,舉步維艱。


項目中止


1978年,由於611所承擔的殲-7大改(即殲-7Ⅲ)的設計發圖工作要求緊迫,殲-9的研製工作開始收縮。1980年,為貫徹國家國民經濟調整方針,殲-9的研製工作即全部中止。殲-9項總計投入的研製費約2122萬元。



殲-9Ⅵ-Ⅱ模型


殲-9飛機在研製過程中,有許多成品、材料已經研製出來;而且製造的500多項模型、試驗件與試驗設備也進行了12000 次高低速風洞試驗和258項結構、強度、系統、特設材料方面的試驗;另外在新機研製中還廣泛應用了電子計算機,編製了154項計算程序,進行了15000多小時的計算分析,也解決了20多項主要技術問題]。這些技術積累和經驗教訓都是中國後來航空科技發展的寶貴財富。


設計特點


氣動布局


殲-9Ⅵ-Ⅱ方案進一步調整了殲-9總體氣動力布局和設計參數,該機保持了殲-9Ⅵ的鴨式布局設計,主翼為60度三角翼,機翼面積50平方米,鴨翼為55度三角翼,固定安裝角3度,鴨翼面積2.58平方米。該機採用兩側進氣,進氣道為二元可調節多波系混合壓縮式。



殲-9Ⅵ-Ⅱ方案3D模擬圖



殲20


動力裝置


殲-9飛機的動力裝置,最初採用910發動機,是中國第一次設計的大推力飛機發動機,其設計為雙軸內外涵混合加力式渦扇發動機,設計最大推力70.6千牛,加力推力121.5千牛,推重比為6。在當時來說是一種性能十分先進的大推力發動機。當時中國已經從越南弄來了一些F-4的殘骸,1964年9月在英國范堡羅航展上又把英國斯貝發動機的結構圖抄了回來,這些重要的參考資料成為了910發動機的基礎。910發動機於1964年10月開始進行初步設計。910發動機後來正式編號為渦扇-6發動機。



當年研製的代號910,即渦扇-6發動機


機載雷達


殲-9飛機裝一部205雷達,探測距離60~70千米,跟蹤距離45~52千米。


機載武器


殲-9飛機的主要武器:一門23毫米6管航空機關炮;4枚PL-4攔射導彈,該導彈按導引頭不同分為兩種型號――半主動雷達型PL-4A,最大射程18千米,被動紅外型PL-4B,最大有效射程8千米。




殲-9


從這些最終設計指標來看,殲9已經具備了和F14等早期第三代戰機正面抗衡的能力。某種意義上,殲-9Ⅵ-Ⅱ可以稱之為中國自主開發的第一種達到了國際第三代戰鬥機標準的戰機。


總體評價


殲-9戰鬥機是中國在航空科技技術水平有限、工業基礎薄弱的情況下,試圖追趕國際先進軍機指標的一次嘗試。殲-9方案的過高性能指標超出了中國的工業科技能力,導致項目終止。



殲十



殲20



611所在殲-9積累的經驗基礎上研製成功的殲-10


殲-9並沒有因為項目的下馬而徹底淡出。相反,航空工業611所對飛機鴨式氣動布局的研究為後來研製殲-10做了技術探索和儲備。在殲-9的研製過程中,611所對鴨式布局的研究進行了近萬次風洞試驗,取得了大量的數據,編寫了數十本研究報告。在經過3年對新型殲擊機的摸索和與「10號工程」研製方案的反覆比較後,終於被多數領導機關和領導人員所承認。20世紀80年代中期,國防科工委批複,確定殲-10殲擊機研製總體單位定點在611研究所和132廠,殲-10設計工作由611研究所承擔。事實上,殲-9項目相當於為殲-10的研製作了一次技術預研,並最終為殲-10,殲20的成功奠定了一定的技術基礎。



殲20



殲20

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