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主题:看来巴基斯坦的小龙是04标准的 -- 晨枫

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家园 回帖看来是长了...(22)

LCA的一些情况(续)

武器系统

LCA固定武器为1门Gsh-23双管23毫米航炮,射速3300发/分,备弹220发,位于机身右侧发动机进气道下方。

LCA共有8个外挂点(而非通常认为的7个),其中每侧机翼下3个挂点,机身中心线下1个挂点,机身左侧进气道下方1个挂点,所以其外挂管理系统组成中才包括了8个挂架接口盒(PIB)。不过从位置判断,机身左下那个挂点显然是为激光指示吊舱之类的设备预留的,不用于挂载武器。除了这个挂点和机翼最外侧挂点外,其余5个挂点均可挂载副油箱。根据设计指标,LCA外挂能力为4000公斤。

理论上,LCA可以使用印度现有的各类武器。如中/近距空空导弹,精确制导武器,空对面(包括反舰)导弹,常规/减速炸弹,子母弹,无控火箭弹等。其中Astra主动雷达制导中距空空导弹是国防研究与发展实验室正在研制的重要武器。LCA将是该导弹的主要载机。和大多数LCA的关键项目一样,Astra设计指标很高,但前景仍不明朗。由于火控雷达进展缓慢,ADA必须考虑到换装国外雷达的可能性。这对LCA的可用武器将产生重要影响。因为武器生产国一般不会将武器制导参数交给第三国雷达制造商,一方面是安全问题,另一方面是商业利益问题。

目前,LCA的试飞照片上TD1和TD2只挂2枚R-60模型弹。只有PV1的一次公开展示上挂载了实弹,其中空空导弹只有R-73。考虑到PV1没有完整的航电系统,改装前不会承担武器发射试验任务。因此这次展示也没有实际意义。后来的PV2试飞照片上则在翼尖挂了2枚R-73模型弹。这似乎是一个武器系统选择信号,但关键的中距空空导弹仍未出现在LCA的试飞照片上,因此尚难以确定LCA今后将采用国产、俄系、法系或是美式标准的西方武器系统。不过,火控系统无疑将是影响最大的技术因素。

除了武器本身外,良好的人机界面也是保证武器作战效率的要素之一。在达索支持下研制的玻璃座舱加上先进的外挂管理子系统(SMS),将有助于LCA成为一个高效的武器平台。

SMS也是武器系统的一部分,包括9个可更换组件:1个外挂接口盒(SIB)和8个挂架接口盒(PIB)。SIB的功能包括:接收航电系统指令;管理外挂系统电源;作为所有PIB的总线控制器发送指令;监控外挂物的投放;提供到航炮和箔条/曳光弹投放器的直接接口;管理高/低带宽信号;提供紧急情况下投放外挂的延时。PIB的功能包括:接收来自SIB的指令;监视外挂物供电直至投放;管理正常和备用投放电路;监控外挂物安全投放;提供到满足军标1760C的外挂物的直接接口;提供紧急投放功能;管理外挂物保险;检测外挂物就位信号和到军标1760C总线的接口信号。

SMS系统根据军标810D和军标461C设计和制造,以军标1760C武器总线和32位单片机为基础,可以综合控制各类武器的投射、外挂副油箱投放、电子战或其它吊舱的工作等。通过挂架接口组件可以挂载发射印度、俄罗斯以及西方生产的武器。系统灵活性较高,可以方便地增加外挂武器种类。

其它机载功能系统

主要包括:用于驱动气动控制面、减速板、起落架以及刹车的液压系统;用于飞控系统和航电系统供电的电气系统;用于座舱增压和温度调节、机载航电系统冷却以及雷达舱和油箱增压的环境控制系统;液氧系统;GTSU-110燃气涡轮启动机组件——该组件将大大提高飞机的野战部署/保障能力,因为无需再为启动发动机随机配备气源车;机载附件变速箱等。

综合以上特点,我们可以看到,LCA在设计上吸取了80年代末很多先进的设计概念,如涡升力、玻璃座舱、以总线为基础的开放式航电系统等,这些概念的引入不仅有助于LCA自身性能的提高,而且对于印度设计团队来说也是难得的开阔眼界、丰富经验和技巧的机会。在飞行性能上,LCA的设计有明显的兼顾跨音速的意图,而对亚音速巡航和机动性能的提高则寄希望于关键技术的突破。在综合作战能力方面,贯彻了“武器平台”的设计思想,并且力求通过火控雷达和Astra导弹的自行研制而获得跨越式的发展(虽然尚未成功)。在价格控制方面,HAL期望通过控制飞机的尺寸和重量来降低成本,但不吝于在先进机载系统方面投下重金。

总的来说,LCA的设计没有背离ADA的初衷,但成效如何尚有待检验。

性能管窥

LCA的飞行包线至今没有扩展到设计标准,而且相关性能参数也没有公开。但其原型机试飞照片和TD1试飞录像仍可以提供一些有趣的细节,“管中窥豹,可见一斑”,研究这些细节将有助于我们对LCA的设计效果进行一个粗略的评估。

1.升降副翼的大下偏角

在LCA停机状态照片上可以看到,液压系统泄压后,升降副翼下偏角非常大——虽然作动筒的控制偏转角度必然比这个角度小,但仍能说明问题。这么大的下偏角只能是用于大迎角配平的。无尾布局的配平能力本来不太好,低头能力是特别需要注意的地方,否则很容易在大迎角下进入深失速无法改出。这显示HAL的设计人员确实在争取尽可能放宽LCA的纵向静稳定度,以期获得最大的好处。

2.起降时升降副翼上偏

这一点在TD1试飞录像和后续原型机起降照片上均可看到。这对于传统无尾飞机来说并不出奇。但对LCA来说不是个好消息。无尾三角翼飞机要尽量放宽静稳定度的一个主要原因是改善机翼升力特性:静稳定度放宽后,焦点前移,自然产生抬头力矩,升降副翼为了配平抬头力矩而下偏,实际上起到了襟翼的作用,从而大大提高了机翼的升力线斜率。需要特别指出的是,这一设计如果得以实现,RSS带给无尾三角翼飞机的好处将远远超过正常式飞机,原因是升降副翼下偏的升力增量远超过平尾正偏的升力增量。事实上,这个设计在幻影2000上已基本实现,该机起飞照片上可以看到升降副翼有小角度下偏(实际上是作襟翼)。而波音X-32则更加明显。该机短距起降时升降副翼下偏角达到令人吃惊的地步——不要忘记,该机正是采用了涡襟翼技术。

由此推测:一是RSS对LCA的性能改善作用有限,也有可能纵向配平能力不足限制了RSS的优势;二是涡流发生器效果不彰,或者如前文推测仍未装机使用。

3.涡流

LCA公开了一部分试飞照片,其中有不少是起降状态的。但没有一张照片可以看到LCA拉出涡流的。TD1的试飞录像中也看不到涡流的影子。诚然,涡流如果要被肉眼观察到,需要当地温度、湿度达到一定条件,所以不是每次都能看到涡流,但所有公开照片都看不到,这就令人怀疑了:涡流发生器到底是没作用还是压根儿没装?

4.着陆迎角对比

TD1试飞时,由于有幻影2000TH着陆伴飞,使得我们有机会直接对比有达索血统的LCA和纯达索产品幻影2000。LCA接地前瞬间,两架飞机俯仰姿态角差不多——估算TD1俯仰姿态角略超过8°。但由于TD1即将接地,而幻影2000则准备复飞,两架飞机速度矢量方向不同,TD1的实际迎角要比幻影2000大。再考虑到幻影2000挂了两个大副油箱,TD1却是轻载(也许还不到半油),可以推断此时幻影2000的翼载要明显高于TD1。

两相对比,笔者推测:由于LCA机翼展弦比选择太小,而涡流增升效果不彰,使得其机翼升力线斜率明显低于幻影2000,即使翼载比幻影2000低仍不足以弥补这方面的差距,在相同飞行条件下(如平飞或者同样过载),LCA的诱阻将明显大于幻影2000。这一点将直接影响LCA的亚音速巡航性能和机动性能。另一点,由于估算TD1着陆迎角超过8°,那么该机在下滑中可能同样存在无尾三角翼飞机特有的油门反操纵问题。因此笔者对试飞员报告该机着陆操纵品质优于幻影2000的说法表示怀疑。

5.前缘机动缝翼

在LCA所有起降照片和录像上,可以明显看到其前缘机动缝翼均未伸出。反而在PV2的一张平飞照片上(此时发动机喷口收至最小,处于最大推力状态)可以看到,前缘缝翼有明显动作。

这个有趣的现象让笔者立刻想到LCA机翼的扭转设计。从这一现象推测,LCA机翼扭转设计点并不是通常所认为的巡航状态,而是起降状态。所以在起降时才不需要前缘缝翼辅助进行增升减阻,反倒是巡航状态由于偏离设计点而需要前缘缝翼参与工作。如果这一推论成立,那就意味着LCA更偏重飞机的短距起降能力(或者说野战部署能力),而对续航能力的改善则主要寄希望于低耗油率发动机。

6.飞机空重

LCA的设计空重是5500公斤,即使假定PV1已经达到设计目标,那么根据其减重幅度,TD1空重至少达到6246公斤。这个重量是在应用了30%复合材料的基础上得到的。与之相比,当年的YF-16基本采用常规材料,尺寸比LCA大一号,还是正常式布局,空重仅有6360公斤。换句话说,LCA较小的空重完全依赖于复合材料,而其结构设计水平仍然处于较落后的水平,达不到70年代初通用动力飞机分部设计团队的水平。

根据以上细节,笔者推测:LCA的气动设计并未完全达到预定目标,特别是涡流增升措施效果不彰严重影响了飞机的性能。当前状态的LCA其性能的改善将主要得益于较低的翼载,但这并不足以弥补升力线斜率过低带来的诱阻增大问题。飞机起降性能将受到最严重的影响,续航能力也将受到影响。至于LCA的亚音速机动能力(特别是盘旋能力),由于涡流发生器仅用于起降阶段,因此不会受其影响,但如果没有特别改进措施,也不会比现在更好。而飞机的跨音速性能估计不会受到明显影响,原因是诱导阻力的影响在跨音速后明显下降,起主要作用的是零升阻力。基于LCA的特点(机翼、进气道等),配合F404发动机良好的加速能力,可能使它的跨音速加速性还好过幻影2000,因此比较适合执行从前沿基地紧急起飞拦截任务。从效费比考虑,和苏-30MKI长时间滞空备战相比,这一模式更适合在小规模冲突中应付对手骚扰性质的空袭。但就总体性能而言,ADA宣称LCA达到甚至超过幻影2000的说法,在现阶段是无法实现的。

由于缺乏更详尽的设计规范文件,目前难以确定究竟是HAL的设计带来了这样的性能,还是这样的性能要求促使HAL采用了当前的设计。一个设计团队的总体水平就在被动接受与主动选择的差距中得以体现——遗憾的是,目前我们尚无法就此作出判断。

成败得失

作为一个战斗机项目,LCA自1983年立项至今已近23年,然而距离该机定型服役仍遥遥无期,研制费用却仍在持续上涨。这种蜗牛速度遭到印度国内外的强烈抨击和嘲笑。作为LCA预期的主要客户,印度空军对LCA的性能也颇多微辞,认为等LCA服役其性能早已落后,还不如进口飞机。LCA遭到批评的另一个重要原因是过多的国外技术背景。印度国内就有人提出,LCA号称是国产的,但发动机、飞控系统、复材技术、燃料系统、氧气系统以及Astra导弹系统等均有国外技术支持甚至直接进口,以至于有人说“LCA上唯一国产的就是飞行员”。还有人将矛头直指印度政坛,要求政府拿出魄力终止这个因为民族自尊心而一直苟延残喘的项目。当然,支持LCA的声音也不少。

那么,究竟应该如何看待LCA呢?

笔者认为,LCA发展过程中如此多的坎坷与挫折并不是偶然的,而是发展中国家试图在航空领域追赶航空发达国家时必然会遭遇的问题。正确的态度、良好的管理加上纯熟的处理技巧有助于缓和这些问题带来的矛盾(但不能避免),印度对LCA的处理往往让事情变得更糟。

首先,印度国内没有进行航空领域研究的权威机构。

印度国内航空技术的相关研究机构是有不少,但隶属不同单位,没有统筹安排和技术方向指导,无异于一盘散沙。这一现象在发展中国家并不罕见,但恰恰是这些国家试图进行航空跨越式发展的致命伤。

美国能够成为今天的航空帝国,NASA的贡献有目共睹。ATF问世之前,NASA做了多少预研工作!更早一些,NASA参与FX计划提出的气动方案,分别奠定了海军F-14和空军F-15的基础。原苏联中央空气动力研究院,它的研究成果造就了几代名机。人们注意到的是几大设计局,却忽略了同一时代苏联飞机气动布局相似的原因——因为它们都是在中央空气动力研究院的成果上研制出来的,最典型的就是前苏联最后的颠峰之作——米格-29和苏-27。

而印度没有这类机构。当年研制Marut就是在DRO领导下进行的。现在的LCA也是由DRDO提出来的,后来虽然成立了专职负责的ADA,但仍是国防部的下属单位。换句话说,ADA的权限与经费以及对LCA的发展规划必然受到印度国防部的制约。而且ADA只是一个行政管理机构,而不是技术研究部门,它无力为LCA提供技术支持。LCA后来的种种问题,归根结底原因在这里。

第二,几乎没有预研和技术储备。

出现这种现象并不奇怪,因为航空研究耗资巨大,必须要依靠国家支持。但由于第一点原因,自然不会有人主导这方面的工作。HAL虽然印度国内实力最强的航空技术单位,但预研和技术储备的巨大开销绝对不是HAL能够承担的,而且经济效益也绝对不是短期内可以体现的。HAL作为商业公司,从自身实力、投资回报以及责任义务方面考虑,也不会把主要精力投入这方面。

而且从LCA的研制来看,印度相关部门也是采取了以型号为中心的制度。型号立项,才有权限和经费,这就使得预研工作很难开战。这一点从LCA海军型可以看出来。1998年预研工作准备已经完成,但需要等政府批准才能开始进行。1999年政府批准舰载型方案,进入工程研制则是2002年。那么预研什么时候开始的呢?严格来说已经不是“预研”了。不难想象,LCA发展的过程中会遇到很多此类情况,这是导致LCA研制进度迟缓的原因之一。

技术储备不足导致进度迟缓,而这又促使研制方寻求国外技术支持,以期加快研制进度。有国外技术支持并不是坏事,适度进口也无可厚非。但一旦形成惯例,遇到瓶颈就要求国外支持,进度压力一大就直接进口,这就违背了DRDO发展国产飞机的初衷了。而且另一个副作用是研制费用和飞机成本大幅上升。

第三,研制策略失误

飞机本身就是一个综合性极强的工业产品,其技术进步应该是全面的。一架好飞机必然在某一个或几个技术领域取得突破性进展,但不等于仅仅依赖某些技术突破就可以造就一架好飞机。

但从LCA的研制过程和设计特点来看,HAL的团队恰恰把希望寄托于几项关键技术的突破。如前文提及的空重问题,HAL的减重希望完全在于复材结构,而结构设计水平仍然不高。虽然复材结构到目前还没出什么问题,但飞机的过载包线也才达到4.5G,今后会不会有意外还有待实践检验。一旦复材出现问题而需要代之以合金材料,LCA的性能就会直线下降。

应该说,HAL选择这样的研制策略也有其无奈的一面。因为第二点问题,LCA研制时的技术起点并不高,虽然研制过程中适逢其会引入很多80年代末的先进概念,但自身实力还是有限。不能指望一个30年来没有研制过飞机的国家立刻达到世界先进水平,即使有达索的支持也不可能。但不管怎样,完全指望单项技术突破提高飞机整体性能的策略肯定是不行的——水桶原理是最好的说明。从LCA的研制经历我们可以看到,HAL已经为这个策略吃足了苦头。

第四,军方支持不足。

作为LCA的主要用户,印度空军的态度一直摇摆不定。就IAF的观点看来,LCA又贵性能又达不到要求,从性价比来看肯定不如进口飞机划算。实事求是地说,IAF的观点并没有什么大问题。毕竟作战是空军的首要职责,如果作战能力无法达到要求而在未来作战中失利,千夫所指的是空军而不是HAL或者ADA。

但IAF的态度反过来又影响到LCA的研制。想想看,当初LCA的研制目标是什么?是达到或者超过F-20的水平。现在宣传的LCA达到什么水平?是四代甚至四代半的水平(俄系标准)!设计目标会出现如此之大的差距,根子就在IAF那里。你不是嫌性能不好吗?我就提升性能。性能提升需要时间和技术:时间不够,于是进度拖延;技术达不到,向国外采购,于是成本上升。但时间也过去了,成本也上去了,性能才达到这个水平,还是不行。于是再来一个循环……一个个恶性循环下来,LCA就处于“不断升级、永不定型”状态。

要发展本土航空工业,军方的支持是少不了的,但更重要的是国家的支持,没有这个前提,军方想支持也无从做起。这一点在英国60年代航空发展的历史性转折上体现得尤其明显。在工党政府砍掉了所有军机研制项目之后,英国航空工业再也没有独立研制出一架战斗机。看到两“风”在航展同台竞技,笔者感慨不已:阵风还是法国的“风”,台风却不是英国的“风”。

然后就是与军方的协调。毕竟相当一段时间内国产飞机比不上进口飞机是事实,LCA就是一味追高性能而走入恶性循环。这方面,印度的体制让人感觉不尽合理。无论是DRDO还是ADA都是国防部单位,地位与权限都不足以担当协调责任,那么LCA的设计目标跟着军方指挥棒起舞的命运也就难以避免了。

尽管LCA的研制一路磕磕碰碰、问题不断,很多预定目标未能实现,但如果我们抛开主观看法,剔除ADA为了迎合军方要求而拔高的宣传,我们会看到,印度航空工业在LCA的研制过程中还是学到了不少东西。参加过金工实习的朋友想必还记得当年自己做的那把小榔头。对印度航空工业来说,LCA就是那把榔头,这20多年的研制就是那次实习。榔头做得漂亮固然好,但更重要的是实习过程中学到的车床、铣床的操纵技能和相关规程。

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