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呼之欲出

作者:jnscsh   时间:2021-06-30 09:06:33   浏览次数:

2008年夏天,是瑞典的萨伯公司又一个引起世界媒体和航空受好者广泛关注的季节。4月23日,一架经过改装升级重新包装的新“鹰狮”验证机在隆重的下线仪式上闪亮登场,公开展示在世界面前。紧接着,这架新“鹰狮”验证机就于5月27日顺利升空,成功地完成了首次飞行。目前,萨伯公司正快马加鞭,加速推进该计划的进程,希望尽快完成升级方案中的各项技术验证工作,力求早日打造出更具竞争力的“下一代鹰狮”战斗机,进一步扩大萨伯公司在国际战斗机市场上的范围和份额。

看准潜在市场

重新启动发展计划

“鹰狮”验证机的横空出世经过了多年的酝酿和发展。新世纪伊始,萨伯公司通过广泛调查和论证,认为世界各国大约有5000架轻型战斗机日趋老化,其中有半数将被替代,而这些潜在需求将会在此后的十年内出现。为此,公司提出了“鹰狮”战机的具体生产、销售计划,并取得初步成效。借助于销售和租赁等灵活多样的方式,萨伯公司陆续获得了捷克、匈牙利等国空军的订单,开始在国际市场上拥有一席之地。

然而,随着美国的F-16E/F、F-15K、F/A-18E/F和俄罗斯的苏-35、米格-35先后强力出击,萨伯公司清楚地看到了现役“鹰狮”战斗机的总体性能日趋落后,难以赢得潜在用户的青睐。例如2001年荷兰国防部在考虑替换老式F-16的候选方案时,首先排除的就是“鹰狮”,理由是对其航程、武器、协同作战能力和传感器设备不甚满意。

为了赢得一线生机,萨伯公司决定启动一项“鹰狮2010”计划,以满足2010年后瑞典空军和国际市场的作战需要,但是由于瑞典防务预算有限,加之出口市场前景并不明朗,这项计划进展比较缓慢。近年来,随着北欧的挪威、丹麦和瑞士等国空军先后提出了战斗机更新换代需求,加上印度空军“中型多用途战斗机”计划的驱动,萨伯公司立即兴奋起来,重新启动了“鹰狮”的改进发展计划,并更名为“下一代鹰狮”(GripenNG)。

按照这项计划的目标,萨伯公司根据各国空军的招标要求,陆续提出了“鹰狮”N(挪威型)、“鹰狮”DK(丹麦型)和“鹰狮”IN(印度型)等方案,而瑞典空军的“下一代鹰狮”有可能称之为JAS.39E/F型。接着,萨伯公司还将参与投标巴西空军的战斗机替代计划,也许不久“鹰狮”BR方案也会浮出水面。据最新消息,荷兰国防部在F-35战斗机项目延迟和超支的情况下,决定从价格、品质和交付进度等方面重新评估“下一代鹰狮”的可行性。

萨伯公司在“鹰狮”验证机的研发过程中承袭了近60年的发展思路,主要负责机体和系统的集成,而其它子系统则由合作伙伴来研制和发展。为了满足潜在用户对于多用途战斗机的作战需求,设计人员着力在“鹰狮”验证机上进一步扩大各项成熟技术的使用。为此,萨伯公司采取了机体结构改进、换装动力装置、改装火控雷达、更新航电体系和加装新型武器等一系列措施,希望“下一代鹰狮”将会有脱胎换骨的显著变化。

增大载荷空间

弥补腿短和外挂少的不足

与国际上的竞争对手相比,现役“鹰狮”在总体性能上的一个先天不足是航程过短,萨伯公司在“鹰狮2010”计划中就重点考虑增加该机的机内燃油量。当时的设计方案受到了F-16E/F战斗机的影响,直接在机身两侧加装保形油箱,这是一种简便易行的改进措施,但会相应地增大气动阻力、影响机翼和尾冀的俯仰力矩,导致原有的机动性能有所下降。为了避免不必要的风险,研制人员决定采取更加稳妥的措施,立足于机身内部结构的改进,将原来用于安放机轮的结构舱重新设计成为燃油箱的空间。

这样做的问题是要重新设计主起落架的结构和位置,从“鹰狮”验证机可以看出解决的办法是将主起落架外移,加大它们的间距。设计人员将承力点从原来的机身两侧向外移至机翼的翼根位置,为此修改了机翼内部结构,增加了新的支撑框架,同时在翼根下部设计了保形起落架舱,尽可能地减小气动阻力,主机轮旋转90度向前收进保形轮舱。

这一改进显著增大了飞机内部油箱,使验证机的燃油容量增加了40%,从原来的2268千克增加到3175千克,有效地扩大了飞机作战半径。这种改进措施的好处在于,最大限度地保持了原有的气动外形,避免外部油箱对性能带来的不良影响,确保验证计划的顺利进行。此外,该机还可以在机翼下挂载新型副油箱,并保留了空中加油的能力。

至于“下一代鹰狮”是否会采用保形油箱,萨伯公司已经明确表示:这一措施具有可行性,只是取决于用户的作战需要。如果未来的用户,在多用途任务方面特别强调作战半径这一参数,那么“下一代鹰狮”的某个型别也可能增加一对保形油箱。

由于增大了主起落架间距,“下一代鹰狮”腹部的外挂布局也相应进行了改进。取消了原来在机身腹部轴线部位设计的一个5号外挂点,代之以两个新的外挂点(5L和5R),可以挂载精确制导炸弹或副油箱。尽管只增加了一个外挂点,但是全机所能携带的武器载荷却增加了1吨,最大外挂能力达到6吨,这对于一架轻型战斗机而言已经相当突出了。同时,通过使用复合挂架,有效地解决了外挂武器数量的不足,外挂数量增加到10~12枚,能够满足近距格斗、超视距空战和远距对地攻击等不同的任务需要。

换装强劲动力

继续保持良好的机动能力

除了外部载荷增加1吨外,“下一代鹰狮”由于燃油增加和结构变化也增加了1吨重量,从而导致最大起飞重量增加了2吨。在这种情况下,“鹰狮”现在使用的RM12发动机已经力不从心,必须换装更高推重比的新型动力装置,才有可能继续保持或超出原有的总体性能和机动能力。

早在方案论证阶段,设计人员就先后考察了欧洲喷气涡轮公司的EJ200、斯奈克玛公司的M88-3和通用电气(GE)公司的F414等发动机候选方案,希望寻找到合作伙伴,有力地支持和推动这个项目。其中,EJ200发动机的推重比达到10,F414-GE-400发动机推重比超过9.0,均超过RM12发动机的推重比7.8。相比之下,F414发动机的最大加力推力达到98千牛,并具有进一步提高的潜力,而且已经大量装备美国海军的F/A-18E/F战斗机上,各项性能和可靠性已经得到全面验证。经过反复评估之后,萨伯公司认为F414发动机的性价比较高,可以较好地满足“下一代鹰狮”对于动力装置的要求。

F414发动机是GE公司根据美国海军发展F/A-18E/F战斗机的需要,以F404和F412发动机为基础,充分利用多项成熟技术而研制的。为提高推力性能,F414发动机采取了一系列措施:增大进口直径,使空气流量增加16%,达78.1千克/秒;采

用高增压比的风扇,使总增压比达到28,显著提高了做功能力;通过在涡轮叶片上采用物理气相沉积的隔热涂层,很好地起到隔离高温燃气的作用,从而使涡轮前温度提高了150K,有效地提高了单位推力。

这样,F414发动机加力推力和最大推力分别比F404发动机提高了38%和28%,为“下一代鹰狮”提供强劲动力奠定了基础。F414发动机的最大特点是在飞行包线内,允许飞行员无顾虑地操纵油门杆,而不会发生失速停车故障,有利于飞行员集中精力完成作战任务。此外,该发动机的可靠性高、返修率低,不仅节省了地面维护的时间,还可节约全寿命期间的保障费用。

2007年,GE公司正式成为“鹰狮”验证计划的合作伙伴,主要针对“下一代鹰狮”的使用和安装要求,对F414-GE,400发动机进行适用性改进,并将其定名为F414G型发动机。为了确保“下一代鹰狮”具备“返回基地”的能力,GE公司还修改了F414G发动机的全权限数字式电子控制(FADEC)软件,采用新的控制/飞机接口和发电机。

此外,为了适应发动机的安装,F414G发动机的外部构型和“鹰狮”验证机的局部结构都作了相应修改。萨伯公司根据内部安装的需要,最小限度地改动了发动机舱结构,同时修改了进气口,增大了进气道的流通面积,以满足空气流量增大的需要。

2008年3月,F414G发动机按照进度完成了所要求的全部综合试验,包括安装地面试验和在最大加力状态下的运转、最大油门状态,有利地保障了“鹰狮”验证机的飞行试验计划。可以看出,萨伯公司通过合作引进的方式,使“下一代鹰狮”顺利换上了更加强劲有力的新“心脏”。

打造火眼金睛

升级航电系统

2007年9月,萨伯微波系统公司与法国的泰莱斯公司达成合作协议,利用各自的技术优势为“鹰狮”验证计划研制一种AESA雷达。其中,前者负责改进PS,05/A多模式雷达的信号/数据处理器、升级发射机/接收机和雷达控制软件,后者负责研制适合于“鹰狮”的天线阵列,最后由萨伯航空系统公司完成载机综合。

近10年来,泰莱斯公司一直致力于研究“阵风”战斗机的有源相控阵雷达技术,目前已经独立研制出由1000~1200个T/R模块组成的AESA天线。此次,该公司的主要任务是研制一种适合于“鹰狮”机头雷达罩内部空间的AESA雷达天线,将在明年初安装在“鹰狮”验证机上,开始验证试飞工作。按照总体设计要求,目前“鹰狮”验证机在前部设备舱内已经安装了新型雷达电子设备和一种新型液体冷却系统。如果试验结果达到预期目标,萨伯公司将会在此基础上进一步提高系统硬件的性能,为“下一代鹰狮”着手研制全新的AESA雷达,力争在火控系统性能方面后来居上。

萨伯公司在“下一代鹰狮”计划中遵循着一种持续的、递增改进和快速应用的设计理念,借助于方兴未艾的综合模块化航空电子技术,通过改变“软件驱动”设计来实现技术和性能的大幅度升级。具体而言,“下一代鹰狮”将采用全新的航空电子体系,当用户为飞机增加新的使用性能时,绝对不会触及这些关键功能,有利于加快改装进度和降低升级成本。

“下一代鹰狮”的航空电子体系采用了最新的ARINC 653综合模块化航空电子标准,为战斗机上关键功能的划分提供了条件。ARINC 653标准为通用性能和用户特定性能在安全、保密与综合等方面确定了新的设计准则,通过引入“分区”概念,有效地确保一个区间出现故障不会导致其它区间同时出现故障。这样,“下一代鹰狮”借助于这种稳固和容错的系统设计,能够更好地应对服役周期内所需的各种现实要求。借助于这种航电体系,萨伯公司可以隔离不同用户的专用数据,有利于及时、快速地满足各国空军的作战使用和改进升级。

为了提高“下一代鹰狮”在空战中的生存能力,萨伯公司近期目标是研制一种模块式综合防御信息系统(MIDIS),通过采用数字技术,发展出体积小、结构紧凑的电子战系统,有效地实施电子对抗。同时,为了进一步增强该机的自我防御能力,萨伯航空电子公司在MAW-300系统的基础上研制了新型导弹逼近告警系统(MAWS),并首次安装在“鹰狮”验证机上。

当前,正在服役“鹰狮”战斗机就通过采用战术信息数据链系统和战术无线电系统(TARAS),具备了较为完善的战术信息能力,已经成为一种网络化的作战飞机。飞行员借助于这种内部数据传输能力,可以直接共享电子战和雷达数据,从而采用更好的空战战术,突破了密集编队的局限。在此基础上,萨伯公司正在致力于将“下一代鹰狮”的网络战能力提升到一个新的水平。

通过与泰莱斯挪威公司合作,萨伯公司已经将一种商业化的“铱”系统安装到“鹰狮”验证机上,利用卫星通信设备的高速数据传输能力,验证进一步完善协同作战所需的技术途径,为发展实时指挥与控制能力积累经验。此外,“鹰狮”验证机还安装了一种宽带UHF视频数据链,主要与地面部队实现联络,在执行近距空中支援任务时,飞行员可以非常高效率地与前线空中控制员实现通信。

装备先进武器

具备超视距作战能力

作为新型多用途战斗机,“下一代鹰狮”不仅扮演争夺制空权的关键角色,还将承担起对地攻击和海上反舰的重要任务,因此必须强调具备超视距、防区外作战能力的尖端武器。为此,萨伯公司在现役“鹰狮”外挂武器能力的基础上,通过积极参与一些欧洲联合武器研制项目,为“下一代鹰狮”磨砺出更加锋利的“利爪”。

目前,外界从已出厂的“鹰狮”验证机上可以清楚地看到了攻击能力全面提升的迹象,已经完全印证了萨伯公司当初在“鹰狮2010”计划中的一些设想。这架验证机的翼尖上携带了IRIS-T近距格斗红外导弹,机翼外侧挂架上携带有“流星”超视距空空导弹,机翼内侧挂载了新型副油箱,机身腹部则挂载了两枚JDAM,可以说完全具备了多用途作战能力。

IRIS-T红外导弹是一种欧洲自主研制的近距格斗导弹,在弹体上采用了涡流发生器、边条弹翼、尾鳍和推力矢量等诸多设计,从而具备了较强的敏捷性,可以实现大迎角攻击。它的导引头采用了先进的机械扫描红外成像技术,具有+90度视角,即使在激光干扰装置作用下仍能保持非常高的稳定性,可以发射后不管,实现全向截获目标。目前,IRIS-T导弹已经在德国空军的战斗机部队使用,“鹰狮”验证机将用于测试IRlS-T导弹与头盔瞄准具之间的匹配性能。

同样,“流星”导弹也是欧洲潜心研制的一种超视距空空导弹,采用了整体式固体火箭冲压发动机、主动寻的雷达导引头、双向数据链和倾斜转弯机动控制模式,具有非常宽的飞行包线,最大射程超过120千米,能够在各种天气条件和电子战环境下全天候自动攻击空中目标。目前,“流星”导弹已经完成了第一阶段试验,开始小批量生产。此次,“鹰狮”验证机的一个主要任务就是继续承担试射“流星”导弹的任务,确保“下一代鹰狮”具备超视距攻击能力。

“鹰狮”验证机挂载的JDAM已为人熟知,表明升级后的武器控制系统将完全可以投放这类武器,满足潜在用户提出的作战使用需要。此前,丹麦和挪威都对“下一代鹰狮”提出了通过复合挂架携带多枚JDAM或小直径炸弹(SDB)的要求,后者还专门将武器弹药兼容性作为参与验证计划的一项合作内容,因此“鹰狮”验证机将实施JDAM和SDB外挂及投放试验。从目前公开的想像图来看,“鹰狮”N方案在机翼内侧挂点上可以通过不同复合挂架携带2枚JDAM或4枚SDB,还在一种武器外挂方案中设想了携带防区外巡航导弹。

值得注意的是,萨伯公司还公布了投标印度空军的“鹰狮”IN战斗机的武器配置方案,以印度自行研制的空空导弹和激光制导炸弹核心,完全不同于欧洲的同门兄弟。究其原因,萨伯公司在“一机多型”设计理念的基础上,进一步提出了“核心平台、模块系统”的改进思路,借助于全新的航空电子系统设计,可以非常容易地让用户自主选择武器配置,降低了“下一代鹰狮”本土化的门槛,这对于印度、巴西等具备空空导弹研制和生产能力的国家来说,具有很大的吸引力。

由此可见,萨伯公司正在通过“鹰狮”验证机保持自身研发能力,借助于丰富的系统集成经验,将“下一代鹰狮”战斗机打造成为一种“出类拔萃”的作战平台,从现役高性能战斗机的改进改型中脱颖而出。随着各项技术升级方案的日益成熟,“下一代鹰狮”正在呼之欲出。

责任编辑 思空

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