作為我國首款自行研製的四代戰鬥機,殲-10被稱為是我國航空工業的明珠和驕傲。目前已經成為海空軍裝備數量最多的機型。不過作為一款單發中型戰鬥機,殲-10同樣存在中型機的先天不足,那就是航程較短。對於國土面積巨大,還擁有廣闊海洋國土的我們來說,這就是一個很大的問題。為此,從殲-10A開始,到最新的殲-10C,我們的科研人員都在為提高殲-10的航程而努力。今天我們就來簡單盤點下,為了增加殲-10的航程,我們科研人員都做了哪些努力和嘗試。
殲10航程短的緣由
殲-10在研製時對攔截效能和機動性是放在第一位的,因此在氣動佈局上採用了“鴨翼+三角形機翼”的設計。這種氣動佈局的優點很多,比如主翼展弦比和激波阻力均較小,具備不俗的超音速效能。而且結構特性出色,在獲得較大機翼面積的同時能夠以較低的結構重量實現較好的機翼強度和剛度。此外,鴨翼賦予了殲-10強悍的大迎角飛行效能,在近距格鬥中擁有遠超採用傳統氣動佈局的戰鬥機的瞬盤效能,能夠在最短的時間裡將機頭指向目標,然後率先鎖定並發動攻擊。
但是鴨式氣動佈局有一個巨大的缺點,那就是容易因為“氣流分離”形成旋渦而導致前緣升力損失,進而使誘導阻力增大,這對殲-10亞音速條件下的航程有較大影響。再加上殲-10採用的是機腹進氣和單發設計,中距彈無法掛載在機腹下,只能選擇阻力較大的翼掛方式,這又進一步影響了殲-10的航程。在僅依靠內油的情況下,殲-10A的最大航程只有1650公里,最大作戰半徑也只有660公里。不過這在殲-10研製和服役之初倒也不算啥缺點,因為彼時我國空軍整體戰力較弱,作戰任務還是以國土防空為主。
不過隨著國際形勢的變化,以及隨著我國綜合國力和軍力的增強。一方面,我國建立起了全世界範圍內最先進、最完善的防空體系,原本空防薄弱的問題得到根本性扭轉,可以說包括美國在內,已經沒有一個國家的戰機能夠擅自闖入我國的領空。另一方面則是進入新世紀之後,國際形勢發生鉅變,我國在南海和東海海域的合法權益受到非法侵害,國家領土主權遭遇巨大的挑戰,這要求我國空軍必須要從原來的國土防空向攻防兼備轉變,空軍戰機需要飛出去並在更遠的距離上進行作戰。這樣一來,殲-10腿短的問題就頓時尖銳了起來。
增大航程之加掛副油箱
為了增大殲-10的航程,我們的科研人員可謂是多管齊下,其中最直接的方法就是加掛副油箱,我們為殲-10專門研製了目前國內最大容量的副油箱(1700升)。通常情況下,殲-10A會掛載三個容量分別為1700、1700和900升的副油箱,總共4300升,約3.33噸,算上2.9噸的內油,總燃油量達到6.23噸。
殲-10A掛載副油箱後的實際效果如何呢?在標準空戰模式下,武器掛載方案為“兩中兩近”或“四中兩近”,採用“高-高-高”的飛行剖面,到達指定空域後進行20~30分鐘的空中巡邏,並保留5%的餘油,此時殲-10A的最大航程為2817公里,最大作戰半徑為1127公里。很顯然,在我國尚未在南海擁有能夠起降戰鬥機的機場的日子裡,攜帶三個副油箱的殲-10A從海南島起飛依然無法完全覆蓋整個南海海域。PS:南海最遠端的曾母暗沙距離海南島約1600公里。
增大航程之加空中加油
於是第二個增加殲-10航程的辦法就應運而生,那就是空中加油。我軍目前能夠為殲-10A提供空中加油的現役加油機是轟油-6和運-20加油機,最大起飛重量75.8噸,最大載油量37噸。在加油半徑1000公里的條件下,能夠提供18.5噸燃油用於空中加油,可以同時給兩架飛機進行空中加油。運-20加油機可以攜帶至少150噸燃油,在加油半徑1000公里的條件下,可以提供75噸燃油用來空中加油。運-20加油機安裝了3套軟管加油裝置,可以同時對3架飛機進行空中加油。
殲-10A標準空戰模式下最大燃油容量為6.23噸(內油箱+3個副油箱),預留60%的燃油,一次空中加油後最大作戰半徑能夠從1127公里增加到1577公里。從海南島起飛,已經基本能夠覆蓋最南端的曾母暗沙,而且這個作戰半徑是預留了在曾母暗沙上空進行20~30分鐘的巡邏或者空戰時間後的資料。很顯然,經過空中加油後,殲-10A擁有了媲美蘇-27和蘇-30MKK的遠端奔襲作戰能力,為維護我國在南海的領土主權起到了積極的作用。
增大航程之增加內油
如果說上面的兩個方法是指標,那麼增加殲-10的內油就是治本。作為殲-10A的全面升級型號,殲-10B除了更改部分機體設計,升級全套航電以及更換國產太行發動機之外,同樣也想方設法增加了內油。首先是結構減重,透過使用DSI進氣道,以及大幅增加鋁鋰合金和碳纖維複合材料的使用比例等措施,殲-10B最終減重將近1噸。這1噸的重量除去部分預留給前視紅外探測系統等新增電子裝置外,餘下全部用於增加內油。
殲-10B透過大幅增加鋁鋰合金的使用比例(機身上綠色的部分),為增加多個內部油箱提供了可能。鋁鋰合金的抗拉強度高達800Mpa,重量比航空鋁合金輕了10%,延展性增加了10%,可以做成各種形狀的油箱。從下面殲-10S和殲-10B的對比圖可以看到,殲-10B相比前者增加了兩個主翼油箱和一個位於座艙後部的口字型油箱,內油增加到了3.5噸,燃油係數達到了29%。兩項資料都超過同級別的F-16(內油為3.1噸,燃油係數為27%)。
這樣一來,殲-10B/C採用與殲-10A同樣的副油箱掛載方案,總燃油量增加到了6.8噸,最大航程提高到3100公里,空戰模式下最大作戰半徑增加到了1240公里。殲-10B/C同樣支援空中加油,如果採用殲-10A同樣的空中加油方案,一次空中加油後殲-10B/C的最大作戰半徑將提升到1736公里。至於珠海航展上官方公資料裡提到殲10C空中加油後擁有2600公里的作戰半徑,這應該不是一次空中加油的資料,而是在考慮到飛行員生理極限的前提下進行多次空中加油後的結果。
遺憾放棄的保形油箱方案
在諸多方案裡,為殲-10A加裝保型油箱應該是最可惜的一個。根據央視的報道,殲-10A早期曾有過加裝保形油箱的方案。油箱具體容量並未透露,不過應該不會比殲-10A使用的1700升的副油箱小。我們這裡姑且認為殲-10A的單個保形油箱容量也是1700升,那麼按照這個方案,殲10A的最大燃油攜帶量將達到5.5噸。在忽略保形油箱帶來的風阻的前提下,殲-10A的航程能夠增加到2486公里,最大作戰半徑能夠達到994公里,更關鍵是這種方案不佔用外掛點,能夠完全釋放殲-10A的掛載能力。
而該方案的問題有兩個,一個是保形油箱會增加了機體的死重,雖然殲10A的保形油箱重量沒有透露,不過我們可以參考美國F-16使用的保形油箱的重量資料,容量同樣為1700升,單個重量大概在350公斤左右,兩個保形油箱為增加至少700公斤的重量。而單發的殲-10A的動力本來就不太充沛,這多出的700公斤重量無疑將會增加不小的負擔,甚至對殲-10A的載彈量和起降效能造成較大的不利影響。
其次,保形油箱的外觀無論設計得再流線型,對飛機的氣動外形都會造成破壞,進而影響戰鬥機的機動效能,這對於主打製空的殲-10A來說,負面影響顯然大於正面收益。所以這個方案很快便被束之高閣。
不過就此認為保形油箱以後不會出現在殲-10上也為時過早。隨著我國空軍殲-20、殲-16數量的增加,再加上純空優的殲-11D的即將服役,兼顧多用途效能的殲10B/C以後或許會更多地執行對地攻擊任務。
由於殲-10B/C的內油不多,稍微遠點的任務就必須攜帶副油箱。這樣一來,2個1700升的副油箱和1個800升的副油箱,再加上2枚用於自衛的格鬥彈,殲-10B/C的11個外掛點便已經佔用了5個,其中3個副油箱佔用的還是重掛點,餘下6個可以用來掛載對地打擊武器。看起來雖然不少,但是位於機身下的4個外掛點由於受起落艙門和減速板的限制,只能掛載重量不超過250公斤的彈藥或者吊艙,只剩下2個位於機翼內側的重型掛點可以用來掛載諸如鷹擊-91這類的重型彈藥,打擊效率無疑是偏低的。
當然也可以選擇下面這樣掛載方案,只保留機腹的副油箱,釋放出兩個重掛點用來掛載兩枚500公斤的鐳射制導炸彈,但是這樣一來,作戰半徑會下降了30%,需要空中加油來提升作戰半徑。但是空中加油需要提前規劃好航線上的加油點,並將加油機提前“前出部”署,非常麻煩且耗時間,無法應付突發情況。而且一旦暴露,將會導致加油機和執行任務的戰鬥機遭遇危險。
殲10B/C的另一種對地打擊掛載模式,航程較短,需要空中加油支援
這個時候,保形油箱的優越性就體現出來了,再考慮到殲-10C的後續批次應該會使用最大加力推力達14.2噸的太行改發動機,屆時使用保形油箱帶來的機動性下降的影響將被抵消。說不定我們真的能在某一天看到保型油箱出現在殲-10C上。
當然,上述手段並沒有絕對的優劣之分。而是需要根據實際情況靈活選用其中的一種,甚至是集中結合使用,從而發揮出最大的效果。可以說,經過多年的努力,殲-10戰鬥機已經徹底擺脫了腿短的弊端,成長為能夠與F-16媲美的頂級戰鬥機。