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军迷眼中的歼-15

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  进入2011年5月以来,有关中国改造的“瓦良格”号航母工程快速进展的图片现身互联网。从照片上看,该航母已经开始在舰岛上安装相控阵雷达天线,舷侧也安装了多管近防武器系统,显示该舰离完成改装越来越近。而航母战斗力的体现――舰载机,也由一些网友将大量清晰图片发于网络,众多军事迷终于可以一睹该机的庐山真面目。
  
  多项突破
  
  网络上称中国舰载战斗机编号歼-15,从图片来看,歼-15外形与俄罗斯苏-33舰载机非常相似。比较肯定的消息是,中国从没有正式引进过苏-33,但据海外媒体报道,中国沈阳飞机设计研究所(中航工业601所)在21世纪初从乌克兰引进了一架苏-33的原型机――T-10K。而601所在中国按许可证引进制造苏-27后(中国编号歼-11),一直致力于研究该机,并在彻底摸透该机后研制了大幅改进并全国产化的歼-11B战斗机,因此中国第一艘航母的舰载机也顺理成章应由该所研制,沈阳飞机工业公司制造。
  应该说,中国以苏-33为蓝本研制舰载机是非常合适的。不仅是沈飞有制造苏-27的经验,而且俄罗斯唯一的一艘航母――“库兹涅佐夫”号也使用苏-33。中国在21世纪初以娱乐为最初目的引进的苏联未完工航母――“瓦良格”号,正是“库兹涅佐夫”号的改进型后续舰,完全适合起降苏-33。既然中国从没正式引进过苏-33,那么歼-15的研制成功从多个方面实现了中国飞机研制的突破。
  首先,苏-33虽然脱胎于苏-27,但其外形与苏-27是有区别的。苏-33比苏-27多了前翼,是一种“三翼面”布局飞机。此前,中国研制的飞机要么是正常布局的飞机,如歼-8系列、歼轰-7,要么是没有平尾的鸭式布局飞机,如歼-10。三翼面的歼-15预示中国第一次涉足了这种设计并开发了相应的飞控系统。苏-33的一对前翼不能差动,只起到简单的可控边条的作用。
  第二,从公开的照片看,歼-15采用了折叠机翼。因为照片显示飞机主翼中间有一道明显的痕迹,虽然还没有直接将机翼折叠的照片为佐证,但应该明确使用了这种设计。这对于大型舰载战斗机节约在母舰上的占地面积也是必须的。苏-33的水平尾翼也可以折叠,因此歼-15的平尾估计也可以折叠。虽然机翼折叠理论上不是一个高不可攀的技术,但对中国来说也是头一次。折叠后如何保证相应管线的牢靠以及机翼放平后的可靠固定、确保强度,这些对研制单位来说都是首次面对的挑战。
  第三,首次使用了伸缩式空中受油管。从一些照片来看,歼-15在机头左侧采用了伸缩式可收放空中受油管。当然,由于中国此前引进了采用这种设计的苏-30MKK多用途战斗机,因此可以直接借鉴。中国此前研制的歼-8D/F和歼-10等机型均采用固定的或可拆卸的空中受油管,比较简单,没有额外的收放机构,减少了复杂性和重量。缺点是多少会破坏整体气动,有时会出现一些怪毛病。比如歼-8B最初装这种受油管后,高速飞行时曾产生很大的啸鸣音。俄罗斯专家也曾指出,固定受油管会影响飞机高速性能。
  第四,首次采用专为舰载机研制的起落架系统和着舰尾钩。从照片来看,歼-15的起落架明显加粗,前机轮从苏-27的单轮改为双轮,更靠近液压支柱的中间位置。取消了前轮挡泥板,因为在母舰上起飞不用担心机轮卷起泥沙而被吸入发动机。苏-33是滑跃起飞,所以前起落架没有美国舰载机前起落架那样的弹射器牵引钩。着舰尾钩是所有舰载机必须的装备。歼-15也如苏-33那样缩短了尾锥,以避免起降时擦撞甲板;取消了减速伞,因为舰载机着舰降落时靠尾钩钩住拦阻索使飞机停止。
  这些只是简单地从照片外表解读,研制舰载机还需要夯实很多内在的部分,舰载机的起落架系统设计就是一个主要的复杂课题。利用上翘甲板起飞的舰载机,其起落架的承重分布(指前后起落架承受力量的比例)与陆基或弹射起飞飞机不同。它与前后起落架分别对重心的距离等有关,会严重影响离舰瞬间飞机的上仰角速度。
  此外,飞机起落架的减震等动力学特点也必须与舰上使用要求相适应。现代飞机的减震支柱设计是考虑大下沉率、短时间压缩(例如0.1秒)的特点设计的。飞机从上翘甲板滑跃起飞,从滑行到圆弧形甲板上直至离开甲板的时间约0.5~1.0秒,因此起落架的受力情况不同,要予以加固或重新设计。航母在海上航行时甲板会有起伏和俯仰运动。在起飞期间,甲板运动引起的附加作用力有时相当严重。例如当飞机刚滑行到圆弧甲板的开始位置,舰艏正好产生向上的俯仰运动,这就加大了起落架的受力程度。同时,甲板向上运动相当于甲板的圆弧半径减少,所以还产生一个“弹弓效应”(正式物理学名词为“科里奥里”加速度)。对于18000吨级左右的航母来说,这种附加过载可能达到0.5g,视海情而定。航母越小,其作用越明显。起落架的设计都必须把这些不利因素考虑在内。
  总之,对舰载战斗机来说,起落架系统是一个非常重要的设计。歼-15在今后的试飞特别是在航母的试飞中,将检验其起落架设计是否成功。
  
  动力装置
  
  对任何一种战斗机来说,强大的动力和高推重比都是性能的重要保障,对舰载机来说更是这样。
  苏-33使用的AL-31F3发动机与苏-27的AL-31FN不完全一样。由于起落架系统和飞机结构加强增加了重量,以及航母甲板的起飞距离有限,因此对舰载机的发动机提出了更高的要求。AL-31F3单台最大加力推力达到140千牛(AL-31FN为125千牛)。采取这些措施后,苏-33在地面起飞的最大重量达到33吨,最大有效载荷达到8000千克左右,在舰上起飞的最大重量达到26吨。
  从公开的一些我国“太行”发动机数据来看,其推力应该小于或等于AL-31FN,改进型也许推力更大,但现在不可能安装在歼-15上。那歼-15如何保证在尽量带较多载荷的情况下从母舰起飞呢?一方面,可以从减少飞机空重下手。之前有很多报道说明沈飞在研制歼-11B时,由于大量采用轻质材料和先进、轻量化的设备,使该机空重比苏-27大幅减少700多千克。虽然苏-33因起落架系统增重并加装着舰尾钩等使性能与苏-27相比有所下降,但歼-11B的大幅减重可以抵消一些不利因素。另一方面,为保持飞机性能,可以对发动机采取一些权宜的技术手段。苏-33的发动机推力比苏-27的要大,但发动机要损失寿命并减少大修间隔时间。也就是说,该发动机可能为加大推力,以损失寿命为代价,以短时间提高转速的方法直接提高了推力,否则,该发动机直接用到苏-27上不是更好?当然,最终的完美解决办法还是研制装备推力更大的发动机,尽可能使飞机整体推重比加大,或研制装大推力弹射器的航母。但即使装弹射器的航母,飞机也不一定能以过大载荷起飞。例如美海军F-14A舰载战斗机,陆地最大允许起飞重量33725千克,从航母弹射起飞则限制为不超过24500千克,为此外挂武器或载油量也要相应降低。
  为解决飞机无法挂载更多、更重的武器,或挂载重武器但只能携带较少燃油才能起飞离舰的矛盾,可以用伙伴空中加油的办法来弥补。也就是说,在执行强度较低的任务时,战斗机可以挂载重武器并携带较少的燃油起飞离舰,然后由同型的战斗机不外挂武器满油起飞,在空中通过加油吊舱进行伙伴加油,以补足执行战斗任务的飞机的油量。由于中国已经掌握空中加受油技术,因此应该较易解决该问题。但这种方法不适用于高强度的作战。
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