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中国军机发展史(上)

2018-04-19 17:08:45    来源:今日头条    

中国军用航空制造产业自初教-5于1954年首飞以来已发展六十余年,目前已具备军用全机种与最新代次的生产能力,并成为继美国后第二个同时独立研制五代机的国家。

一、中国生产的第一种喷气式飞机:歼-5

歼-5仿制自前苏联的MIG-17,北约代号同为"Fresco"(壁画),是一种单座单发机头进气的后掠式中单翼高亚音速喷气战斗机,使用一台涡喷-5离心式加力涡轮喷气发动机。歼-5主要用于昼间截击和空战,也具有一定的对地攻击能力。其改进型歼-5甲机头装有雷达,主要用于夜间截击空战。歼-5由中国沈阳飞机公司制造,是我国制造的第一种喷气式飞机。其改进型歼-5甲由成飞生产。

图表1 米格-17

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图表2 歼-5

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1、研制历程

新中国建国后,迅速开始了仿制生产喷气式战斗机的工作。中苏政府于1951年10月正式签订了《苏维埃社会主义共和国联盟给予中华人民共和国在组织修理飞机、发动机及组织飞机厂方面以技术援助的协定》。同年4月18日重工业部设立航空工业局,统一负责飞机的维修工作。

1951年12月,国家决定要在3到5年的时间里试制成功苏制雅克-18初级教练机以及米格-15。后歼击机项目改为试制更加先进的米格-17喷气式歼击机。1953年11月25日,苏联政府同意向中国移交米格-17Φ歼击机的制造许可证。与此同时,二机部四局正式向112厂下达了试制米格-17Φ歼击机的命令,并要求于1956年10月1日前试制出第一架喷气式飞机。112厂选派考察组前往苏联共青城126厂对米格-17的生产进行考察学习。由于苏联所有型号的米格-17飞机都已停产,生产线上生产的是米格-19飞机,并开始向超两倍音速的米格-21飞机过渡进行前期生产准备。经与苏方协商,考察组改为通过米格-19飞机的生产线,了解和掌握喷气式飞机研制的全过程。1954年10月,沈阳飞机制造公司接受了飞机试制任务,工厂命名为"东风101"。1955年4月,前苏联提供的米格-17Φ飞机成套技术资料和图纸到齐,工厂立即组织翻译和绘图,同年9月开始制造飞机。至1956年2月,整个飞机的14719种253550个零件全部制造完毕。

根据引进试制计划,整个试制过程分为四个阶段:即第一阶段是用苏联提供的部件装配飞机;第二阶段是用苏联提供的组合件装配飞机;第三阶段是用苏联提供的零件装配成组合件,再装配成部件,最后再装配成飞机;第四阶段是用自制零件装配成组合件,再装配成部件,直至总装成国产飞机。为了缩短试制周期,根据苏联专家的建议,工厂采用了四个阶段平行交叉作业的快速试制方法。实践表明,四个阶段平行交叉作业法的确很成功。仅用不到一年的时间,就完成了需要几年的试制周期。

1956年7月19日,飞机进行跃升、俯冲、盘旋、通场等预定的试飞科目,中国第一架喷气式战斗机首飞成功。1956年9月8日,国家验收委员会在112厂举行了验收签字仪式,工厂曾称之为"东风"101歼击机,代号44号机;空军并把该型飞机命名为"56式"飞机(后在全国飞机统一编号时改称为歼-5飞机),同时批准成批生产。

2、结构特点

歼-5采用单座、单发、机头进气、后掠式中单翼布局,机翼后掠角45°;,为双梁结构。机翼内侧有角度可控的后退式襟翼,副翼偏转角范围为±18°;。尾翼垂直尾翼分成上下两段,下段固定在后机身的承力斜框上,上段可拆卸。垂直尾翼后缘是方向舵,转动角度为25°;,水平尾翼后掠角为45°;,安装在垂直尾翼下段顶部,其后缘的升降舵,向上可转动32°;,向下为16°。机身全金属半硬壳式构造,外形为圆形截面的流线体。机身后部装有可操纵的减速板。

3、使用情况

歼-5飞机于1955年初投入试制,1956年7月13日完成总装,7月19日首飞成功,9月投入批生产。随即,歼-5飞机正式列编,装备空军、海军航空兵。歼-5总共生产1994架。其中,歼-5飞机67架,歼-5甲124架,歼教-5教练机1087架,歼侦-5侦察校射飞机16架。

二、中国自主生产第一代超音速战机:歼-6

歼-6,仿制自前苏联的MIG-19,北约代号同为"Farmer"(农夫)。歼-6战机为中国自主生产第一代超音速战机,1964年首架交付使用,1986年停产,2010年6月12日,国产歼6飞机正式退出空军编制序列。歼-6是中国人民解放军空军于1960至1970年代的主力,也是中国航空工业生产装备数量最多的机型,自用生产了逾4500架,远超过该型飞机于苏联的数量,该机同时出口到了许多国家。

图表3 米格-19

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图表4 歼-6

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1、研制历程

1953年5月25日,美国空军YF-100在首次试飞中成功突破音障。次年1月5日,苏联第一代超音速战斗机米格-19的直系祖先SM-9/1原型机首飞成功。从此,各国空军开始纷纷向超音速时代迈进。而当时的中国空军,主力仍然是朝鲜战争后期换装的米格-15比斯。在超音速时代,这种亚音速战斗机的性能已显得落后,即使是进一步改进的米格-17仍不足以满足空军的需要。特别是在驻台湾的美国第13航空队换装F-100后,对我夺取闽浙地区的战区制空权构成了极大威胁——1958年金门炮战期间,其司令穆尔曼就声称:美国部署在台湾的飞机,"如果接到命令,可以用来跟中国共产党的飞机战斗"。对于中国空军来说,跨入超音速门槛的唯一希望在于苏联。在当时而言,只有苏联能够向我们提供超音速战斗机。因此大陆相关部门一直在关注苏联超音速战斗机的进展:1955年3月,苏联米格-19才装备部队;1956年6月二机部和四局就计划开展米格-19喷气式超音速歼击机及其发动机的仿制,并且进行了一些生产准备工作。有资料称,由于条件不完全具备,准备工作没有进行下去。

1957年赫鲁晓夫为了求得中国的支持,在向中国转让军事技术方面作了重大让步。1957年9月,中国政府代表团去苏联谈判转让军工产品制造问题。10月中苏两国签定协议,由苏联向中国出售米格-19飞机的制造技术,并提供全套技术资料、样机和部分散装件、成品附件。在签署许可生产协议的时候,中国选择米格-19P作为仿制型号,购买了该型飞机和发动机的整套图纸,并定点在沈阳飞机制造厂、沈阳黎明发动机厂生产。按照1957年协议,苏联于1958年上半年陆续将米格-19P的图纸发到沈阳飞机制造厂和黎阳发动机厂。当年8月仿制前期准备基本完成,遂正式开始仿制工作。仿制的米格-19P在国内被称作东风103,这是当时国内航空工业提出发展的一系列"东风"型号之一。

2、结构特点

机翼为全金属中单翼,1/4弦线后掠角55°。高速对称翼型,顺气流方向翼根处相对厚度8.73%,翼尖处8%。机翼上表面装有导流片,下表面有扰流片,与副翼的操纵联动。机身半硬壳式结构。头部有进气道,为圆截面形,尾部转变为椭圆型。尾翼全动水平尾翼后掠角55°,相对厚度7%。垂直尾翼由垂直安定面和方向舵组成,后掠角56°,顺气流翼型的相对厚度8%。起落架为液压收放前三点式。主起落架上装有双面刹车的KT-37机轮。

3、使用情况

歼6战机为中国自主生产第一代超音速战机,1964年首架交付使用,1986年停产,在中国空军和海军航空兵的装备序列当中,它曾经是装备数量最多,服役时间最长,实战当中击落敌机最多的国产喷气式超音速战斗机。歼-6歼击机系列共生产了5205架,其中780架出口到十几个国家,受到所在国空军的欢迎。从1964年到1968年,歼6战机共击落20多架各型战机,而自己没有一架被击落。

三、中国主力歼击机:歼-7

歼-7是六十年代沈阳飞机制造厂(后转产至成都飞机制造厂和贵州飞机制造厂)制造的单座单发超音速歼击机,是根据前苏联的米格-21Φ-13型飞机仿制和发展的,主要用于国土防空和夺取战场前线制空权,也可以执行对地攻击任务。中国于1961年开始从原苏联引进米格-21Φ-13型飞机,从最初的仿制开始,通过两代航空人一步一步的努力,最终将其发展成为家族庞大的歼-7飞机系列,并成为中国空军主力歼击机和对外出口的支柱产品。

图表5 米格-21

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图表6 歼-7

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1、研制历程

1961年中苏签署协定,授予中国米格-21F-13飞机及R-11F-300发动机的制造特许权,包括全套生产技术资料,飞机、发动机散装件,以及当时国内缺少的成品、原材料。

1961年3月30日,中国政府代表团与苏联政府谈判,签订转让米格-21及其发动机和卡-13(K-13,北约代号AA-2"环礁",仿制中国转交的美蒋AIM-9B"响尾蛇"导弹而成)空空导弹制造技术的有关协议。1962年5月18日,航空研究院与航空工业局发出《关于共同组织米格-21飞机技术摸底,为仿制及进一步自行设计做好准备的联合指示》。歼-7的原型机于1964年初开始生产,1965年11月完成机体静力试验。第一架生产型歼7,如早期制造的歼7一样,由沈阳飞机工厂制造,并于1966年1月17日,首架歼-7在沈阳飞机厂首飞。

2、衍生型号

(一) 歼-7原型机

歼-7原型是歼-7飞机的第一种生产型,由沈阳飞机制造厂按照米格-21Φ-13型飞机仿制而成的。飞机结构基本与米格-21Φ-13型一样,但根据当时工厂生产工艺的要求进行了少量的改动。沈阳飞机制造厂于1967年开始歼-7原型的小批生产,不过生产时间很短,到1970年停产为止一共只生产了23架,加上用苏制米格-21散装件组装的15架整机以及当初引进的那架样机,一共交付给空军39架,其中军援阿尔巴尼亚12架。

图表7 援助阿尔巴尼亚的歼-7原型

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(二) 歼-7I

由于作为歼-7原型的米格-21Ф-13飞机是一种高空高速歼击机,偏重于高速飞行和爬升截击性能,而亚音速中、低空加速和盘旋性能并不是很好。而中国空军却恰恰需要执行在战场上空机动飞行进行夺取制空权的战斗,因此歼-7原型并不能完全满足这种作战方式需要,为此空军提出了对歼-7飞机进行改进的要求。要求歼-7飞机的改进主要解决弹射跳伞的安全性,增加一门机炮和备弹量,增加飞机的续航时间,改进操纵性和稳定性,缩短着陆滑跑距离,提高发动机的推力、降低耗油量、减轻重量并延长使用寿命等问题。

根据上述基本要求,从1969年4月开始,成都飞机制造厂对歼-7进行了一系列的改型设计和试制尝试。首先提出了一个"六改"方案,主要改进项目共有六项,包括机身左侧增加了一门30-1型机炮和60发炮弹,以增强飞机的近战射击火力,改善了歼-7飞机在发射空空导弹后近距作战火力不足的缺点。但这样也占用了机内原有的一个油箱的空间,减少了100升的载油量。座舱盖外形加高70毫米,防止弹射跳伞时飞行员的头部撞击到座舱盖上,提高了弹射救生的安全性,同时使飞行员感觉座舱空间也更宽敞和舒适。机头的进气锥由米格-21原设计的三级调节改为无级自动调节,这样可以更好的适应发动机在不同飞行速度条件下对进气量的需求,进气效率得到提高,从而小幅提高了发动机的推力,改善了飞机的平飞加速性能。进气道唇口加厚,唇口圆弧半径由0.5毫米增加到2.0毫米,这一变化改善了进气口在低速飞行下的进气特性,同时进气口的加工工艺性也得到了改善。动力装置换装了采用了高温涡轮和空心涡轮叶片的涡喷-7乙型发动机,增大了推力。扩大机翼后整体油箱的容积,使飞机的续航时间得以有一定程度的增加。这六项改进都是针对米格-21暴露出的一些缺陷而提出的,并且考虑到了当时工厂技术能力所能达到的水平,改进后将会使歼-7更能适应部队的使用。

为了加快歼击-7的改型研制速度,成都飞机制造厂首先在一架从空军部队借来的2010号米格-21飞机作为样机,按照"六改"方案进行初步的改装试验。鉴于扩大机翼整体油箱容积的改装较为复杂,因此在这架飞机上没有实施,而是在机翼下加挂了一对480升副油箱的方式来增大燃油量。此外,进气道唇口圆弧半径也由于当时改装条件的限制而没有进行更改。因此1964年4月改装完成的这架样机实际上是"五改"状态。1969年6月16日,空军第十一航校副团长王瑞生驾驶这架改装后的米格-21进行了首飞,随后又进行了多次的测试飞行,到1969年9月完成了28个起落的全部鉴定试飞科目。除机翼加装480升副油箱可能会引起全机重心失调而在试飞前的样机预审时被临时取消外,另外四项改进项目都顺利通过了试飞鉴定,也就是所谓的歼-7"四改"状态。

在改装试验取得经验之后,成都飞机制造厂开始正式按"六改"方案投料试制五架原型机。1970年4月12日,首架"六改"状态的01号原型机在试飞员庞立柱驾驶下首飞成功,到7月份完成所有试飞科目。而用于静力试验的02号原型机也于1970年8月完成了全机静力试验,加载到设计载荷的110%时才发生破坏,证明机体强度满足设计要求。1970年8月16日,第三机械工业部将这种"六改"状态的歼-7正式命名为歼-7I型飞机,空军后来又改称为歼-7A,随后工厂开始了小批量试生产。

歼-7I型飞机的生产持续到1981年,一共生产了188架,交付187架(含军援朝鲜的40架)。其中"六改"状态的34架,"三改"状态的153架。1978年,歼-7I型飞机获得了四川省和全国科学大会奖。

图表8 中国空军的歼-7I机群

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(三) 歼-7靶

随着中国空军武器装备的发展,空军以前装备的"长空一号"和由米格-15改装的靶-5乙型无人驾驶靶机由于是亚音速靶机,不能满足第三代空空导弹的实弹靶试中对马赫数大于1.5的超音速目标的命中率的考核需求,因此空军航空试验中心开始研制超音速无人驾驶靶机。由于歼-7I型飞机在飞行性能和使用安全性上有较多的缺陷,随着歼-7性能更好的后续改进型的陆续服役,老旧的歼-7I型飞机开始逐步退出现役。为了充分发挥这些飞机的余热,填补国内在超音速靶机领域的空白,空军航空试验中心开始对这些退役的飞机进行改装作为空中导弹实弹攻击的目标靶机。1990年10月,空军航空试验中心正式开始了将歼-7I型飞机改装成超音速靶机的研制工作。利用退役的歼-7I型飞机改装的超音速靶机在外形尺寸、机体结构强度以及雷达和红外目标特性等方面均与真实战斗机相同,因此能够最大程度地模拟实际作战环境,使导弹试验中对导弹的导引头的捕获能力、战斗部的杀伤效果等的考核更加真实可信,而且改装后的靶机价格便宜,能够重复使用,性价比较高。

在歼-7I型飞机基础上拆除了原有的有人驾驶系统、飞行仪表、通讯导航系统、军械火控系统等不需要的设备,全新设计了一套模拟式自动飞行控制系统,实现了大速度全权限控制,可以自动进行导航计算和自主导航,保证了飞机能够自动滑跑起飞、进入退出超音速飞行及全自主返场着陆。加装了遥测、遥控等无线电控制装置以及脱靶量指示器等靶机专用的特种设备,并对原机的液压系统、冷气系统等进行了相应的改装。1998年歼-7I飞机改装的无人驾驶靶机完成设计定型,各项指标达到了设计要求,填补了我国在该领域的空白,2000年获得了国家科技进步二等奖。

图表9 歼-7靶

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(四) 歼-7II

为了进一步提高歼-7飞机的战术技术性能,成都飞机制造厂从1975年7月开始在歼-7I型的基础上开始进一步的改型工作,解决设计定型时遗留下的主要问题。当时这种改进型被称为歼-7I改,后来歼-7I改被正式命名为歼-7II型,空军后来又改称为歼-7B。1977年5月,国务院、常规装备发展领导小组正式批准了工厂提交的改进方案,同意在歼-7I型基础上继续进行四项改进,要求尽快完成研制并定型生产以装备部队。

歼-7II型飞机延续了歼-7I的"六改"方案的改进,实际上是为了完成歼-7I所没有完成的改进内容,其中最重要的就是要解决弹射救生系统不可靠和不安全的问题。到1986年停产,歼-7II型飞机共生产了375架,其中011基地的飞机制造厂生产了约100架。1980年,歼-7II型飞机获得了国务院国防工业办公室重大技术改进项目一等奖。1984年10月1日,在建国35周年的阅兵仪式上,空军的35架歼-7II型飞机以七组的五机编队队形飞越天安门广场上空接受了检阅。

图表10 歼-7II134号原型机

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(五) 歼-7IIA

歼-7II型飞机尽管改进的较为成功,但相比米格-21Ф-13型飞机来看改进的几乎都是使用性和可靠性方面的缺陷,而在飞机本身性能方面却并没有多少改观,大体还是和米格-21早期型的性能相当,只能达到五十年代末的世界战斗机的技术水平。

1978年6月,当时主持军委工作的领导人在听取第三机械工业部东部长关于航空工业发展问题的汇报时指出,国内飞机技术水平提高的解决途径要包括引进外国先进技术,然后在引进、吃透的基础上再自行发展。随着1972年美国总统尼克松的访华,中国和美国等西方国家之间的关系开始进入自新中国建立以来最好的时期,因此从西方国家引进先进航空技术也就成为了可能。1978年11月2日至12月23日,为了掌握西方发达国家航空工业的第一手材料,中国航空代表团前往英国、法国和联邦德国这三个西欧国家开始为期52天的考察。

当时英、法两国也希望能将自己研制的"鹞"式和"幻影"战斗机销售给中国。引进西方现成的先进战斗机尽管可以较快地缩小和国外技术水平的差距,但引进飞机的要价也是非常高的,国家的经济能力无法承受,因此当时由总参、国防工办、三机部、四机部以及空军和海军共同组成的歼-7、歼-8改装领导小组决定首先从英国引进一些雷达电子火控设备来改进歼-7和歼-8飞机的作战能力,先弥补中国飞机的最薄弱的环节,并希望借此尽快提高国内落后的航空电子水平。1979年3月3日,在中国航空技术进出口公司的组织下,成都飞机制造厂开始同英国马可尼公司就引进六项航空电子设备的项目进行谈判。

1980年6月30日,中航技公司和马可尼公司终于正式签订了双方合作改装歼-7飞机的合同,这也是改革开放后中国与西方国家的第一个军事技术合作项目。除了从马可尼公司引进六项设备外,中航技公司还和英国的史密斯公司签订了引进无线电高度表的合同。两个合同共购买七项设备共计124套,用于为中国空军改装100架歼-7飞机(含备件)。同时还达成了这些引进设备的制造许可权,以便之后能够在国内进行生产供应。引进的这七项电子设备包括:"空中巡逻兵"7M型雷达测距器、50-408-02型大气数据计算机、AD3400型多频段通讯电台(带AA3460型保密机)、956型平视显示器、2032型照相枪、DH-1030-24-1200-CS-IIB型静止变流机(两台单相、一台三相)、0101-HRA/2型雷达高度表。其中静止变流机并不是马可尼公司的产品,而是通过马可尼公司向美国凤凰公司购买的,用以替代飞机上原有的旋转式变流机来保证各项引进设备所需的交流电供电品质和功率。1980年7月31日,中国政府正式批准了上述合同。随后第三机械工业部还决定引进的雷达测距器由兰州长风机器厂(781厂)试制生产,大气数据计算机由成都航空仪表厂(161厂)试制生产,通讯电台由天津无线电厂(712厂)试制生产,雷达高度表由宝鸡长岭机器厂(782厂)试制生产,静止变流机由兴平秦岭航空电气厂(135厂)试制生产,照相枪由西安西北光学仪器厂(248厂)试制生产,平视显示器的光学部件由西安西北光学仪器厂试制生产,而电子部件及总装则由苏州长风机械厂(171厂)负责。

1980年9月,成都飞机制造厂完成了歼-7飞机改装引进火控电子设备总体设计方案,改进后的飞机被称为歼-7IIA型。1980年11月,第三机械工业部正式批准了改装任务。为了与英国引进的电子设备相配套,歼-7IIA型飞机还采用了七项当时国内新研制的国产设备,包括:LZ-2型综合罗盘、XS-6A型信标接收机、GGJ-7型空速管、GGJ-9型迎角传感器、CW-1002型大气总温传感器、BM2.5型膜盒式M数表、WL-7型无线电罗盘控制盒改小并将天线改为腹鳍铜网天线。由于加装引进和国产的这些新设备,相应地取消了射瞄-3甲型瞄准具、226型雷达测距器、CT-3型超短波通讯电台、262型无线电高度表、相枪-4甲型照相枪等一些原有类似用途的机载设备。

为了实施改装,成都飞机制造厂在歼-7II飞机生产线上抽出了两架飞机作为引进设备的试验机,另外还将工厂自留使用的139号歼-7飞机作为国产配套设备和系统改装的试验机,三架飞机同时进行改装试验和试飞以便尽快地能把外贸型飞机搞出来。1982年9月,屠基达被任命为歼-7IIA型飞机的总设计师。1982年第三季度,两架歼-7IIA型飞机改装完成,完成各项地面试验后于1982年9月7日首飞上天。歼-7IIA的全部试飞历时一年零四个月,共飞行了197架次,164小时。1984年3月7日鉴定试飞结束,1984年4月19日与英方签署了引进设备试飞鉴定结论,鉴定结果为"良好"。

歼-7IIA飞机是西方雷达火控电子设备首次在中国歼击机上安装使用的机型,引进的设备使歼-7飞机在火控、导航、通讯等方面的功能得到了大幅的改善,并为歼-7飞机以后的继续发展创造了条件。歼-7IIA虽然最终没有能够投入批量生产,但其改装成果为后续的外贸出口型飞机的研制打下了必要的技术基础。

图表11 歼-7IIA

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[责任编辑:秦艳]
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