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晨枫:印度“光辉”再放光辉?
送交者:  2019年03月12日05:12:48 于 [世界游戏论坛] 发送悄悄话


2019-03-12 08:33:55 字号:A-           A               A+ 来源:观察者网

关键字: 印度LCA光辉战机

               

【文/ 观察者网专栏作者 晨枫】

光辉要再放光辉,这话说着怎么那么拗口呢?没错,印度的事情就是这么拗口。“光辉”当然是指印度斯坦飞机公司(简称HAL)制造的轻型战斗机,曾名LCA,意思就是轻型战斗机。

LCA计划是在拉吉夫·甘地时代(1984-1989年)启动的。他是前总理英迪拉·甘地的儿子。英迪拉·甘地是前总理尼赫鲁的女儿,她的甘地是夫家的名字,但与圣雄甘地无关。夫家甘地的原版拼写是Ghandy,出于对圣雄的崇敬,在30年代改为Gandhi,以至于如今常有把英迪拉混为圣雄甘地的亲属的误解。不过英迪拉和夫家甘地都不是摘桃子派,两人在二战前国大党抗英斗争中认识。据说尼赫鲁反对这门亲事,但小伙子走丈母娘路线,最后赢得芳心,这是题外话了。

2019年印度航展上首次展示了“光辉MK2”战斗机模型,该机终于加上了鸭翼,成为中型战斗机,看起来可能是迄今为止最靠谱的“光辉”改进计划……

拉吉夫·甘地是有见识、敢作为的官二代,不仅投身政治,本人也是飞行员,熟谙高科技。母亲英迪拉遇刺后,他作为国大党领导人,接任总理,并在紧接着的大选里当选。他雄心勃勃地推动高科技工业,希望以此带动印度经济发展,LCA计划就是在他的任期内提出的,不光包括战斗机,还包括“卡维利”涡扇发动机、数字飞控、先进雷达、空空导弹等。

有政府的大力推动,在美英和其他欧洲国家中有很好的人缘,又是苏联在非社会主义国家中少有的关系亲密国家,印度这样左右逢源的国际地位是很令人羡慕的,也是LCA得到各种国际技术援助的基础。LCA在研发初期,就得到法国达索在气动设计方面的援助,数字飞控则直接来自美国洛克希德。发动机在试飞阶段用美国通用电气F404,量产后改用“卡维利”。雷达也一样,初期用以色列埃尔塔的EL/M-2032,以后改为国产或者更先进的外国产品。

1986年开始研制,2001年首飞,2015年宣布服役,LCA的研制之路堪称坎坷,当年首飞的时候多少印度人为之激动

同样是1986年立项,中国的歼-10也不容易,1998年首飞,2004年服役……当年首飞的时候大家也是激动得稀里哗啦的

LCA在一开始就高标准、严要求,比如复材使用按重量计算达到40%,按面积计算更是高达90%。发动机直奔先进涡扇中推,数字电传飞控在拉·甘地时代更是高大上,美国空军到1985年才接收最后一架的F-16A/B还是模拟电传飞控,采用数字电传的C/D则刚开始交付。

LCA八字刚要有一撇,拉·甘地下台了,再次竞选正风卷红旗时,他也遇刺了。

从拉·甘地到现在,印度总理有:维·辛格、谢卡尔、拉奥、瓦杰帕伊(先后两次)、高达、古杰拉尔、曼莫汉·辛格,当然还有现在的莫迪。跨度30年。在此期间,“卡维利”不再考虑,直接用F404了;国产雷达走得还没有“卡维利”远,后来索性不提了,先用EL/M-2032,以后升级到EL/M-2052。

目标为“高度国产”(如果不是“全国产”的话)的LCA对外国技术的依赖在禁运中一下子现了原形,瓦杰帕伊第一次任期内,印度跨过了英迪拉时代定下的“最后一条导线”政策,拉响了第一颗印度原子弹,招来美国的严厉制裁,LCA一下子连首飞都突然遥遥无期了。还好911使得美国回心转意,这才有瓦杰帕伊第二个任期内的LCA首飞,这时已经是2001年1月24日,离拉·甘地启动计划10多年了,还不算太晚。但入役可要等到2015年1月17日,这已经是莫迪的任期内了。LCA也得到响亮的名字:“光辉”。

不过即使入役了,印度空军依然不放心,不敢派“光辉”上前线。像2019年初克什米尔空战中,印度空军从斯利那加出动的还是米格-21BISON,其实这样的短促出击本应该是“光辉”的强项。


如今歼-10系列已经装备超过300架,成为中国空军的主力战机……


而“光辉”第一个中队估计还得几年才能满编……

“光辉”号称世界上最轻小的战斗机。这一方面是限制成本和技术难度的需要,另一方面也是印度空军对空战的理解。在印度看来,周边只有中国和巴基斯坦构成威胁。中国与印度之间隔着喜玛拉雅山,80年代的中国空军主力还是歼-6、歼-7,歼-8还没有整利索,更先进的战斗机慢说印度,中国也不知道会是什么样子。LCA顶住歼-7是没问题的,努把力,顶住歼-8也办得到。

在巴基斯坦方向,LCA在飞行性能上未必压得住F-16,但超视距空战能力是巴基斯坦的F-16 Block 15不具备的。另外,一来印度有数量,二来印巴是线性接触,巴基斯坦纵深短浅,LCA的航程短不是问题。在巴基斯坦方向上,LCA也是管用的。

当年米格-21BISON本来是打算顶上来不及完成的LCA,成为可以通过中距空战压制巴基斯坦F-16A战斗机的前线战斗机的……然而其BVR能力其实……

实际服役状态的BISON只配备了R-73和各种对地武器,宝贵的R-77导弹还是交给更靠谱的飞机去发射吧……


至于“光辉”嘛,为它配套的印度国产BVR导弹“阿斯特拉”已经黄了……

但30年后,乾坤大变了,只是“光辉”没变。

“光辉”依然是世界最轻小的战斗机。轻小有成本低、部署容易和机动灵活的优点,但根本缺点是战斗力低。航程短、载弹量少,所以带二中二近出击可能是不可承受的超载出击,使得本来就令人捉急的作战半径进一步受限。对地攻击也有一样的问题。

更大的问题是机载系统的性能很受局限。比如说,雷达的性能受到天线直径的限制,重量限制也使得数据处理设备的性能受到限制。计算机的速度增长很快,但对计算机的要求增长更快,加上冷却能力等,功耗和重量要求还是很高的。

“光辉”还没有正式入役,印度空军已经意识到这个问题了。但“光辉”Mk1A只是把Mk1的诸多不可描述的问题解决到不伤大雅的地步,起飞重量的问题无法根本解决。因此,负责设计“光辉”的国防研究与发展组织(简称DRDO)提出下一代“光辉”的研制计划,并在2019年班加罗航展上高调推出。当然,现在推出的只是模型和图版,真飞机还有很长距离。

与Mk1以取代米格-21为目标不一样,Mk2以取代米格-29为目标,所以不再是轻型战斗机,而是中型战斗机(MWF)了。Mk2还要求取代幻影2000和“美洲豹”。不过印度空军还没有提出正式的设计要求。看来印度是设计部门提议研制新战斗机,然后空军再量体裁衣制定新战斗机技术要求的。

几经折腾,光辉MK1和MK1A决定选用以色列“德比”和“怪蛇5”导弹,倒是和它的小身板比较搭配


不甘心的DRDO这次提出了“光辉MK.2”计划,直接从轻型战斗机跳到“中型”战斗机

Mk2将使用通用电气F414-INS6,加力推力达到97.86kN,这比Mk1的F404-IN20的89.8kN增推9%。但印度对F414的强劲有信心,“光辉”Mk2比Mk1将增重30%,最大起飞重量从13.5吨增加到17.5吨,外挂重量从3.3吨增长到6.5吨。Mk2的长度14.6米,比Mk1增加了1.35米,高度和翼展只有微不足道的增加。

在气动布局上,Mk2最大的变化是增加了一对鸭翼。“光辉”Mk1是幻影2000后世界唯一的无尾三角翼战斗机,但“光辉”的三角翼是比较特别的凸型双三角翼,较短的内翼段后掠很小,可以看作为小型固定边条,起涡流发生器作用;外翼段是典型的大三角翼。空空导弹挂载在靠近翼尖的翼下挂架,但翼尖本身是干净的。

Mk2保留了Mk1特有的凸型双三角翼,但位置整体向后移动,以与新增的鸭翼配合。这是必须的,否则鸭翼造成的升力中心前移会造成诸多气动和飞控上的问题,且不说过度重叠的鸭翼与主翼之间的气动干扰。原来的主翼位置不变的话,就必须加长前机体。DRDO选择保持Mk1的前机体,把主翼后退。饶是如此,鸭翼的翼根前缘差不多顶着飞行员的后脑勺,但这都不是什么大问题了。

鸭翼的翼根顶着飞行员后脑勺,但这都不是什么大问题了

这是典型的近耦鸭翼。鸭翼的下洗气流对主翼增升,鸭翼也控制翼面上方涡流走向。这是比Mk1的固定的涡流发生器有效得多的气动控制。

在Mk1的原设计里,凸型双三角翼的翼根前缘略超前于进气口,“盖住”进气口,这是有意的。“光辉”采用简单的半圆形固定进气口,本身的进气预压缩能力有限,只有靠内翼段充当激波控制,改善超音速进气效率。常规的隔板则用来分离附面层,通过翼根上表面的泄流道泄放呆滞气流。这个设计很常规,F-18经典型也是这样的。

内翼段的另一个作用是在大迎角机动时,“兜住”进气气流,利用冲压把进气气流转向进气口,理顺进气流场,改善压气机工作条件。

但Mk2把主翼往后移动后,内翼段从略“领先”于进气口的位置,移动到“落后”于进气口的位置了,上述激波控制和进气整流作用都没有了。翼根前缘与附面层分离版前缘之间有一条细小的过渡,难说是结构强度上的需要,还是有一点点激波控制的作用,但要有也不可能有多少。问题是固定进气口还没有一点预压缩,这样的简单正激波进气口的超音速效率很糟糕,可以预料,Mk2的超音速性能还不如Mk1,远远低于F-16、F-18这些本来就不以超音速性能为重点的第三代战斗机。

缺乏进气整流作用后,大迎角机动时发动机的工作条件急剧恶化,这可能大大限制Mk2的机动性。不过瑞典萨伯JAS-39“鹰狮”的进气口也没有什么外整流手段,机动性还不错,说不定有什么内部诀窍,被印度学了去,所以敢这样做。这两架是世界上仅有的采用“裸”进气口的第三代战斗机,Mk2还是从本来的“半裸”变到现在的“全裸”。所有其他美欧及中国第三代战斗机进气口都在不同程度上采用一定的预压缩和大迎角整流技术。

主翼后退之后,进气口完全失去预压和外整流,显然是不打算考虑太多超音速飞行性能了

另一方面,内翼段的涡流发生器作用还在,与鸭翼的涡流可能形成干扰。到底是有利干扰,还是不利干扰,就要看DRDO的功力了。这还真是全在一念之间。难说DRDO是否有意保留内翼段的涡流发生器功能。比照气动布局最接近的法国“阵风”,这里应该采用圆滑过渡的小边条,而不是Mk2这样凸起然后再凹下。估计DRDO 很可能是“慎之又慎”了,不想更动主翼翼根的气动和结构了。

翼尖增加了一对挂架,这样挂架总数比Mk1更多,翼展也因此而稍微加大。翼面积保持不变,也就是说,翼载增加30%。这是符合机动性下降的大主题的。也或许DRDO得到洛克希德的真传,可以用数学技巧打败物理原理,像F-35一样“向飞控要机动性”,翼载增加、推重比下降都挡不住机动性呼呼往上涨。

Mk2的其他部分都是常规的三代半,将装备主动电扫雷达(大概率是指以色列埃尔塔EL/M-2052)、红外搜索跟踪系统、导弹来袭预警、智能座舱显控、增强的数字飞控,还有机载制氧系统(简称OBORG)。Mk2采用OBORG是挺有意思的事情。OBORG消除了起飞准备中的充气步骤,不需要氧气、氮气钢瓶,取消了留空时间因为氧气、氮气供应的限制,是各国先进战斗机的共同方向。但美国空军和海军的OBORG使用体验不好,F-22甚至因此被迫停飞了好一段时间,F-18E/F也受到影响。“光辉”Mk2的航程和留空时间都加长了,但与F-22、F-18E/F还是不能相提并论,印度也没有那么多加油机,OBORG的优点发挥不出来,技术风险却很大,似乎必要性并不大。

LCA的雷达和光电系统都算是三代半战斗机中规中矩的产品,能不能搞定就看印度自己本事了

不过Mk2是具有空中加油能力的。采用美国空军以外世界通用的软式空中加油,固定的探头安装在座舱右前方。

总的来说,Mk2的改进并无太大意外,比较费解的是对Mk2的总体定位。现代战斗机都具有多用途能力,但还是有以空优为主的空战战斗机和以对地攻击为主的打击战斗机之分的。“光辉”Mk1看来是空优为主的,这点载弹量和航程也很难以对地攻击为主。

Mk2的载弹量和航程都有显著增加,但机动性就不大好说了。一方面鸭翼可以增强机动性,另一方面降低的推重比(尽管发动机推力增加了)和增加的翼载都是不利于机动性的。Mk2与Mk1相比,推重比从0.94下降到0.78,翼载从255公斤/平方米上升到332公斤/平方米。与典型的三代和三代半如瑞典“鹰狮”、法国“阵风”、欧洲“台风”、中国歼-10相比,这可能是很使印度空军不放心的数据,尽管与幻影2000相比,还是很可比的。或许印度的雄心从替换米格-21升级到替换幻影2000,更加高远的目标就不考虑了。

幻影2000的根子最早开始于1965年,确实比开始于50年代初的米格-21要先进不止10年。幻影2000是一段很有意思的故事,达索最后把单一设计一分为二,单发轻型的称为“小幻影”(Mini Mirage),简称“咪咪”;双发重型的称为“大幻影”(Maxi Mirage),简称“妈咪”。最后“咪咪”成为幻影2000,“妈咪”成为幻影4000,但只有幻影2000投产。

幻影2000用电传飞控把无尾三角翼技术发挥到了极致,但也把这条胡同走到了顶。“光辉”是幻影2000之后唯一的无尾三角翼,尽管已经不再是简单三角翼了。看来DRDO也明白过来,这条胡同到顶了就是到顶了,只有走鸭式三角翼的侧胡同才能走得出去。

和“光辉MK2”相比,“肥电”堪称轻捷如燕……

但哪条胡同都需要基本气动和推力才走得通。与Mk2相比,F-35简直轻捷如燕了,推重比“高达”0.87。翼载更高,达到525公斤/平方米,但常规机翼与大三角翼不能简单地比翼面积,前者的气动效率高于后者,也就是说,后者需要更大的翼面积才能产生同样的升力贡献。推重比和翼载的问题将使得Mk2的机动性最多只够作为打击战斗机使用,或许这才是Mk2的真实定位。鸭翼只是对降低的机动性的某种补偿,而不是将Mk2打造为高机动空战战斗机的企图。

DRDO宣称,如果投资到位,Mk2可在2023年首飞,2025年达到初始作战状态(简称IOC)。有意思的是,同样由DRDO负责并在历年班加罗航展赚足眼球和口水的“先进中型战斗机”(简称AMCA)要在2025年首飞,很难想象DRDO有足够力量同时推进两个大项目。

别忘了DRDO还有个AMCA的坑要填呢……

AMCA也采用通用电气F414,以后要换用印度国产的带矢推的先进中推,很难不使人产生对“光辉”发展历程的联想。

30年后,“光辉”功成不居,在克什米尔前线把建功立业的机会让给老前辈米格-21,无奈小胡子中校不领情,竟然没有把送上门来的24架巴基斯坦F-16敲下几架来。

……对此,阿比南丹中校表示……巴基斯坦茶真好,嗯……

Mk1A在2019年班加罗航展上得到印度空军颁发的完全作战状态(简称FOC)证书,IOC是在2013年达到的,进入印度空军中队批量服役是在2016年7月。

HAL在航展上宣布,Mk1已接到40架订购,其中包括8架双座,分两批每批20架交付。目前只有12架按照IOC标准已经交付,3月底前再交付4架。最后4架将按印度空军要求,按FOC标准交付,但作为为训练型。第二批20架全部为FOC标准,HAL希望在2020年前交付完毕。

印度空军还要求HAL投标新83架的计划。这是有点奇怪的。投标一般是多家竞标,但“光辉”是独家供应,也要走一遍程序或许是民主国家的必须。也好,反正印度不差时间,不差钱。

HAL对“光辉”增产的前景很兴奋,希望在西部的马哈拉什特拉建造第二条生产线,好与班加罗的主生产线一起,把年产量从8架提高到16架,这将是HAL历史上最宏伟的生产规模。

但这一切取决于印度空军首先把Mk2的战术技术要求制定完毕,还要符合DRDO的基本设计。

HAL:大干快上,实现年产16架的宏伟目标!!……


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