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沙上建塔-LCA舰载机为什么拖延  

2012-03-18 20:36:40|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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沙上建塔-LCA舰载机为什么拖延 - 小飞猪 - 小飞猪的博客
试飞拖延的LCA舰载机

    不久前,印度媒体报道;印度LCA舰载型作战飞机因为出现技术问题,所以首飞推迟,更让人大跃眼镜的是,此前印度已经批准小批量生产LCA舰载机的计划。

从相关新闻报道来看,LCA舰载型的问题主要有两处;一个起落架超重,一个是可动边条还是有问题,这也说明尽管经过多年的研制,印度对于LCA的发展仍旧没有做到得心应手。

LCA是上世纪印度发展的一型轻型多功能作战飞机,最初是针对巴基斯坦空军获得F-16战斗机,但是凭借印度航空工业自身的实力,这个目标显然过大,所以在1988年印度斯坦航空公司(HAL)公布LCA设想图的时候,希望该机的性能达到或者超过F-20,并且能够适应印度高温、高原的作战环境,考虑到HAL缺乏研制高性能作战飞机的经验,印度国内也无法解决相应的发动机、机载设备等,所以LCA象其他印度武器发展计划一样,是在国外厂商协助下、把众多国外系统“攒”起来:LCA的气动是在法国达索公司协助下完成的,飞控系统来自英国BAE、发动机是美国通用电气的F404发动机,尽管这些厂商在国际上大名鼎鼎,但是LCA的研制计划依然困难重重,到上世纪末LCA的样机PV-1才正式出厂,2001年进行了首次试飞,但是试飞当中就暴露出许多问题,其中就包括超重的问题,所以在后面几架原型机进行了减少重设计,根据相关资料PV-2比PV-1的重量降低大约700公斤,此外还对飞行控制系统进行了改进,经过改进后的LCA原型机在2003年才进行了第一次超音速试飞,此后LCA的试飞一直在缓慢的进行,尽管2010年印度曾经宣布LCA达到IOC(初始作战能力),但是也承认LCA许多重要性能没有达标,一些关键课目的试飞也没有进行,甚至连许多武器的测试也没有进行,因此这个IOC更多是一种心理上的安慰,并不代表LCA的实际科研成果.

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LCA MK1至今仍旧未能形成作战能力 

除了LCA本身以外,它的诸多关键系统的研制也处于停滞不前的状态,如配套的卡佛里涡扇发动机,卡佛里是由印度燃气轮机研究院研制的一型中等推力涡扇发动机,本来作为LCA的配套发动机,但是它的进度甚至比LCA本身还要缓慢,实际上印度人自己也缺乏相关的科研设施和手段,如发动机的高空测试飞机就是空白,因此不得不求助于俄罗斯及其他西方发动机厂商,根据合同卡佛里的飞行试验是在俄罗斯的飞行试验飞机完成的,2010年才开始首次高空飞行试验,离设计定型还遥遥无期,另外以它的最初设计的指标,作为LCA舰载型及MK2型作战飞机的动力也远远不够,此外印度其他部门研制LCA的多功能雷达、机载航空电子系统、阿加斯特中距雷达制导空空导弹等方面也是困难重重,尽管这些航空电子系统在印度的航空电子试验飞机进行了多次试飞,但是由于技术障碍,研制进度也是徘徊不前,所以最终LCA的航空电子系统和发动机一样,先选择国外成熟产品,根据相关资料LCA选择的是ELTA的EL/M-2032机载火控雷达,导弹采用拉斐尔设计局的德比中距主动雷达制导空空导弹。 

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 正在俄罗斯试飞的卡佛里发动机

发动机、航空电子及机载武器可以选择国外成熟的货架产品,但是设计中存在的问题却是几乎得到解决,从现在看LCA的问题有两个;一个超重,这个问题可以一直伴随着LCA,当初LCA的PV-1原型机就存在这个问题,所以后面几架原型机一个重大的改进就是减重,但是从印度公开的LCA MK1构型数据来看,它的重量依然达到了6500公斤,比最初公布的空重5500公斤,增加了一吨重,并且这还是LCA大规模使用复合材料的结果,飞机重量增加对于飞机的飞行性能和作战性能有着非常不利的影响,首先就是推重减少,起降、爬升、加速度、稳盘等性能都会下降,同时也会影响飞机的载荷和载油,即使可以通过增加发动机推力的办法来提高推重比,但是飞机的机翼载荷却没有下降,所以性能还是下降了,F-16的各种改进型空重直线增加,虽然发动机推力也在增加,但是由于机翼面积没有变化,所以机动性能还是逐渐下降。另外就是迎角达不到设计要求,我们知道迎角影响着飞机的机动性能如盘旋等,LCA采用的双三角翼,利用机翼的拱肩来生成涡,从而对机翼气流进行补充和加强,以推迟分离,提高飞机的升力,从LCA的迎角达不到设计要求来看,似乎是这段距离不够,涡的加强不够,从而对机翼气流补充不如预期。正是因为存在以上问题,所以LCA迟迟未能形成完全作战能力。

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LCA的飞行性能不如预期 

令人惊奇的是,LCA的岸基型问题还没有完全解决的时候,2010年LCA舰载机又举行了隆重的出厂仪式,根据印度媒介的说法;LCA舰载型将配备在印度国产航空母舰上面,与引进的米格-29K形成高低搭配,笔者感到惊奇的是LCA MK1还没有解决超重问题,HAL如何控制LCA舰载型的重量?我们知道航母的起降空间要远小于陆地机场,所以在航母上降落的时候,舰载机需要通过安装在机体下方的拦阻钩钩住甲板上的阻拦索,然后利用后者的制动机构,在短距离内迅速减速制动,这个时候飞机需要承受5G左右的过载,飞机的下沉速度达到6米/秒,远大于岸基飞机,这样着舰瞬间的撞击载荷、拦阻索强制制动载荷等作用在舰载机上面的力是非常大的,所以需要地舰载机的起落架、着舰钩以及相关的机体结构都要进行特别的加强,以避免飞机起飞、降落时受力过大,对飞机结构造成损坏,这样对相关结构进行加强,比如对起落架进行加强、起落架支柱直接与机身主承力结构相连,前起落架采用双轮等,这些措施不可避免的就会增加飞机的结构重量,最明显的例子就是F/A-18舰载型作战飞机,它的主起落架重量超过600公斤,前起落架在300公斤左右,加上拦阻钩,整套起落装置重量为1吨重,而岸基型F/A-18L,它主要部件只相当于前者的二分之一,甚至三分之一重量,因此总体重量只有F/A-18起落装置的一半,两者重量相差之大,可见一斑,而阵风海军型作战飞机,加长了机身以增加拦阻钩,加强了起落架结构强度,空重比阵风空军型增重大约600公斤以上,而HAL在结构设计、重量控制等方面比达索差的不是一点半点,加上LCA MK1超重在前,所以很难想像LCA的舰型机不会超重,所以我们很快就看到了LCA舰载型超重的消息。

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航母降落对于舰载机结构要求较高  

LCA 舰载型超重,一个最直接的影响就是航母的起飞性能,从现在的资料来看,印度现役及正在发展的航母都采用滑跃起飞技术,而滑跃起飞一个最基本的要求就是要有大的推重比,因为推重比越大,加速度越快,增升也会更大,特别是在垂直方向产生的动能也更大,也就是说飞机可以更快的达到起飞速成度,并且在脱离航母甲板更快的爬升,LCA舰载型空重的增加,那么想达到一定的推重比,以保证飞机起飞的安全,那么就需要控制飞机的重量,空重一定的情况下,能够减少的只有载油和载荷,这又限制了飞机的作战半径和作战效能,如果想增加飞机作战半径及效能,飞机的重量又会增加,所以LCA舰载型和LCA MK2构型一样,采用了推力更大的F414发动机,利用发动机推力增加来抵消飞机重量的增加,但是这会产生一系列问题,比如发动机重量变化造成飞机重心的改变,飞控系统也要随之改变,空气流量改变对于进气道要求提高等等,所以LCA舰载机也在情理之中。

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 LCA舰载型采用了可动边条

对于滑跃起飞来讲,还有一个要求就是要求较大的升阻比,也就是说相同推重比的情况下,升阻比的飞机增升效率高,增升幅度大,因此起降距离更小,也更加安全,前面说过从LCA基本型攻角迟迟未能达标来看,似乎显现它的气动设计存在着不足,所以LCA新一代改进型采用了可变边条也改善飞机的升力特性,以提高飞机的升阻比等指标,固定边条翼的缺点就是当迎角达到一定的程度的时候,涡在机翼后缘破裂并向前发展,这样就会造成机翼气流提前分离,升力下降,俯仰力矩出现上仰,特别是当两边涡破裂不对称的时候,对于飞机的横侧稳定性会产生不利的影响,而可动边条与与固定边条相比,最大的特点就可以上下俯仰,这样可以根据气流的变化来调节边条的位置,从而让其处于最佳的角度,以便更好生成和利用脱体涡,从而提高涡对机翼表面气流的补充作用,也就是说它在不动的时候,具备常规边条的特点,而在需要的时候,可以向下偏转一定的角度,以延迟涡的破裂,也可以不对称的偏称,这样边条与机身的干扰就可吧生产偏航力矩,同时由于对机翼产生不对称的干扰,这样两侧机翼产生的升力不尽相同,产生可以控制的滚转力矩,不过可动边条的变化,对飞机状态会产生影响,所以对于飞机的飞控和操纵系统要求较高,从现在印度人要求限制可动边条的范围,显然是现有的飞控可能还无法适应气动布局升级后的飞行状态。这个问题如果不能及时解决,那么对于LCA的下一步发展将会是一个比较大的障碍,因为LCA MK2型飞机也将采用可动边条。

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 LCA的发展完全是一锅夹生饭

纵观整个的发展历程,我们可以看出来LCA完全是一锅夹生饭,在经过了漫长的研制时间之后,LCA基本型仍然面临着一系列技术问题需要解决,关键系统也迟迟不能国产化,在这种情况下,印度需要做的是静下心来,认真完善LCA的基本型,因为这些技术问题说明印度在一些基础研究的缺失,比如飞机超重,可能说明印度在飞机结构受力及传递路线方面研究不足,不得不采用加强部件来补足,攻角达不到,说明气动布局的原型及设计存在不足,,通过这样一系列的科研攻关来积累自己的经验和知识,但是印度有关方面不但没有这样做,反而继续进行更高难度的改进型设计,而不管有没有能力解决改进型设计遇到的难题,这样实际上就是沙上建塔,这也是为什么LCA的舰载型试飞一拖再拖的根本原因。

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印度的AMCA,这个,还是不说了..... 

从LCA的发展来看,一个人、民族乃至国家有雄心壮志是好事,但是同时也要脚踏实地,否则就是好高骛远,仍然一事无成,行文之际,又传来印度要研制“世界第一的中型隐身作战飞机”-AMCA,不得不感叹我们这个南亚领国,真是撞了南墙也不回头。

 

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注:

参考资料:

1、战斗机气动布局设计

2、世界飞机手册

3、本文图片来源于网络,权利归原作者所有

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