从外形看歼10的气动设计变化和发展过程.docx

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从外形看歼10的气动设计变化和发展过程

从外形看歼-10的气动设计变化和发展过程

中国战斗机技术产品的发展在经历了几十年模仿和改进后，从上世纪80年代开始逐步过渡到自行研制的阶段，这个阶段的代表产品有歼轰-7、K-8和歼-10这三个主要的型号，其中在2006年公开的歼-10是中国首型自行设计的三代战斗机。

歼-10在公开初期对飞机的发展和技术细节采取了严格的保密措施，各种回忆文章和图片都集中在对生产型歼-10的简单介绍，关于歼-10从论证方案到原型机的演变过程仅仅是有限的说明，这样少的资料给了解歼-10的发展造成了很大的困难。

最近在国家媒体上频繁出现了关于歼-10研制的各种消息，其中有关于歼-10发展历程的介绍不但透露了更多的信息，从影象资料上也可以看到早期歼-10气动方案的模型，尤其是方案论证阶段的模型对歼-10的发展更是珍贵的资料。

对比歼-10的方案模型、气动模型、金属样机和原型机，可以基本上了解歼-10整个方案完善过程中的主要演变过程。

九下十上的新方案

提到歼-10就不能不首先提到用时16年研制的歼-9。

歼-9机长18米，采用单发大推力910发动机和鸭式布局，前缘后掠角60度的三角翼面积为50平方米，前缘后掠55度的固定前翼面积为2.6平方米，带有3度安装角的前翼安装在两侧二元多波系进气道侧上方，前翼与主翼采用近距耦合方式以提高飞机的升力性能，歼-9除进气道外的基本结构特点已经具备了歼-10的基本特征。

J-9的气动布局类似于MIG-23和“幻影”III的混合体

歼-9计划采用205火控雷达、PL-4空-空导弹、910（WS-6）发动机，综合飞行性能和机载设备都达到二代机较先进水平，但当时用于歼-9的绝大部分成品在短时间里还无法完成，其整体技术需要对于611所的实际能力也有过大的跨度，当1978年611所开始测绘米格-21MF仿制歼-7III后，为了集中力量就在1980年停止了歼-9的研制工作。

歼-9研制项目停止一方面是因为611所要集中力量仿制歼-7III，另外也是因为歼-9的技术水平只相当于二代机标准，其综合战斗力和技术水平相比同时期的歼-8II并无明显优势，过多的成品和设计问题使歼-9的研制进度存在很大不确定性，为了避免国内飞机研制中存在的一出生（甚至没出生）就落后的局面，下马接近重复建设的歼-9是调整国防型号研制的合理措施。

上世纪70年代美国先后装备了F-15和F-16两型三代战斗机机，70年代末期法国的“幻影”2000也初步完成，苏联的“拉明”系列三代机方案逐步开始接近装备的阶段，这些新机型在技术和战术水平上相比歼-9都有跨越性提高。

歼-9下马后一方面可以集中力量完善二代机的项目，同时也可以抽出力量发展具备三代机水平的先进战斗机方案，保证新机从起步阶段就站在和对手同样的起跑线上。

611所新机方案采用了与歼-9类似的鸭翼三角翼布局，在总体设计上延续了在歼-9上取得的气动和结构设计成果，从1982年开始正式投入论证和基础开发的新机方案，某些程度上等于是对歼-9进行全面技术改造的换代产品，其技术跨度和设计特点与法国在“幻影”III基础上开发“幻影”2000类似。

歼-9的基础和鸭翼布局的价值

中国航空工业在度过60~70年代中期那段摸黑前进的困难阶段后，从70年代中期开始恢复了对外航空技术交流，首先是通过各种渠道找到苏联较新型飞机来完善原有设计，依靠引进样机完善研制了歼-8II、歼-7III和歼教-7这三个型号。

参考苏联战斗机确实对解决国内的迫切需要有重要作用，但当时西方战斗机技术已经开始逐步过渡到三代机的标准，中国通过与西方的军事交流了解到三代机的先进性，同时也跳出苏联的框框更广泛的认识了世界航空技术的发展。

西方航空技术先进性和交流活动影响了中国战斗机的设计方向，中国战斗机技术方向开始出现了由东向西的大幅度转变，歼-11和歼-13都是参考西方战斗机设计思想的方案，而较早开始的歼-9则是以苏联技术为基础自行完善的二代战斗机方案。

J-11和J-13的气动布局总给人些似曾相似的印象

歼-9研制时选择鸭式布局主要目的是提高飞机的升力特性和飞行性能，但为了避免鸭式布局在配平阻力和俯仰力矩非线形上存在的问题，同时也因为机械-增稳飞行控制系统的控制能力限制，歼-9采用了带固定安装角的小面积前翼和大后掠三角翼布局，作为固定气动面的前翼作用是利用涡升力的效果，与“幼狮”C2、“幻影”4000的前翼一样都不属于控制面。

歼-9的成功之处在于采用前翼完善了无尾布局的气动效果，前翼加常规副翼的俯仰控制方式改变了飞机的气动布局，能够在发动机长度、重量较大的情况下明显降低机身的长度和重量，如歼-9的18米长机体相比常规布局的歼-8I机体21.6米要短很多，这样的特点非常适合中国航空动力和结构材料技术水平略低的现实情况，也符合80年代欧洲新型战斗机方案普遍选择的气动布局。

J-9飞机模型

鸭翼三角翼较好的平衡了飞机的性能、重量和结构条件，在中国当时的航空基础条件下是比较好的措施，尤其是在航空动力装置的推力和尺寸比较落后的当时，能够缩小飞机的尺寸和长度对提高性能的作用是明显的，也是鸭式布局新歼方案综合评价超越常规方案的关键。

歼-9的设计虽然最终因为各种因素没有得到完成的机会，但是整个研制周期中国内独立发展的技术途径，却使611所在鸭式三角翼布局上拥有了系统的基础经验，这些经验在新歼研制中成为了技术方案的基础，也在新歼对外交流合作的工作中争取到了更多的主动权。

先进航空技术对歼-10初步设计的作用

歼-9的气动设计虽然应用了比较有优势的鸭式布局，但整体设计水平仍然是相当于“幻影”III和米格-23的二代标准，想用这样的机体发展三代机显然缺乏基础条件和发展潜力。

中国航空系统从70年代就开始跟踪国外三代机的发展，在80年代初期利用与西方较好的军事技术交流环境，通过技术交流和访问体验的方式考察了“幻影”2000和F-16等机型，吸收借鉴了西方国家很多较先进的飞机设计思想和技术手段。

J-10方案模型，机身下挂载的红外导弹很耐人寻味

新歼方案利用电传操纵系统取代了歼-9上的机械飞控装置，这个进步可以保证飞行控制得到计算机的辅助，依靠计算机的作用改善飞机的控制精度和稳定性。

歼-9用作配平和涡升力的小前翼被更大尺寸的前翼替代，适应宽速度范围的大后掠三角翼布局则得到了保留。

新歼相对歼-9最大的结构变化就是采用了腹下进气道，虽然相比常规两侧进气的技术难度和结构要求更高，但采用同样进气唇口截面尺寸时的结构重量更小，发动机工作条件较好也更适合大迎角或大偏角机动的需要，有利于提高新歼动力性能和机动飞行的动力稳定性。

J-10最初设计方案中可以看到很多J-9遗留下来的痕迹，除进气道外的细节与论证方案几无差异

图象资料中公开的新歼最初方案论证模型的外部特征中，新歼采用了机身腹下进气道和双后掠大型垂尾，翼面设计上应用了大尺寸前翼和中段带锯齿的大后掠三角翼布局，机体整体布局已经基本具备了现在歼-10的大概轮廓，尤其是机翼内侧前端翼身融合部分的曲面结构，可看出与现在的歼-10翼面整体设计上所存在的直接联系。

新歼的方案综合了歼-9的基础和国外三代机的先进技术，歼-9的基础是继承了飞机的整体翼面设计和结构特点，采用类似F-16的腹下进气道提高了结构效率和飞行员视野，机身外挂布局和翼面气动设计则参考了“幻影”2000，从基础上保证新歼达到了西方同时期三代战斗机的较好标准。

歼-10和LAVI的相似与差异

新歼方案虽然具备较好的基础条件和发展潜力，但当时国内在先进气动和航空技术方面的基础非常薄弱，当时的611所在能力上还只处于测绘仿制米格-21MF的程度，想要独立完成在技术上存在这么大跨度的新歼项目，至少在当时国内的整体航空科研条件下是无法实现的任务。

中国并不缺乏先进气动布局的构思和方案的能力，比如先后下马的歼-9到歼-13的各种方案中，很多方案的气动设计和布局都达到了较高的水平，但这些型号却存在难以从方案演变到具体设计的问题。

新歼的最初方案中我们可以看到很多意向性的设计，从基础论证和简单的模型过渡到真正可行的设计，是新歼研制过程中摆在611所技术人员面前的最大的困难。

J-10金属样机采用了与F-16和LAVI类似的进气道

新歼项目从开始就在积极寻找国外技术来补充和提高国内项目，从现在已经公开的各种相关文章的内容来看，虽然主要宣传的是国内科研人员经济努力发展的事迹，但在内容中仍然可以看到关于合作和交流方面的内容。

新歼的技术合作与当时国内其他型号的技术途径类似，只是全新设计的新歼项目在自主投入方面有从头开始的良好基础。

新歼方案在1984年最终确定后给予了歼-10的编号序列名称，在新歼项目确定前后国内利用与西方国家的交流方式，从美国、欧洲和以色列等国引进了先进航空技术和成品填补空白，很多新技术和新成果都用来调整和修正歼-10细化设计中的不足。

歼-9所遗留下来的最大遗产是让我们获得了较系统的鸭式布局研制经验，歼-9的技术基础和“抬”式布局开发所取得的经验积累，让中国在歼-10的对外合作和引进中占据了比较主动的地位。

正是因为有歼-9这个基础才在对外谈判中能够拿出自己的东西，有了对等谈判的底气歼-10的对外合作才真正成为合作而不被外方牵制。

参考学习还是抄袭模仿

歼-10公开前就有国外媒体宣称歼-10是模仿LAVI的产物，公开后确实也可以从歼-10身上看到LAVI的很多特征，但现代航空技术成果并不是简单的靠模仿就可以获得。

歼-10拥有自己的气动特征、结构布局、性能指标和发展规划，用某些相似之处就判断歼-10模仿甚至抄袭LAVI是错误的，但用航空设计的趋同样无法解释歼-10和LAVI的相似之处，要说歼-10在设计过程中没有参考LAVI同样是不客观的。

MIG-29和SU-27是按照同样的气动试验结果和参考意见，在同时期研制的第三代超音速战斗机，这两种飞机相同的基础依据产生了类似的气动布局，但对比却可以发现这两个机型的结构细节上竟然没有任何相似之处

歼-10是中国自行研制的具备第三代水平的多用途战斗机，但我们知道航空技术的发展需要长期的实践经验积累，没有基础的跨越式发展在历史上根本就没有成功的例子，中国航空技术发展同样不可能摆脱这个基本规律的影响。

611所在开始歼-10项目时还不具备二代机的独立研制经验，在1984年完成的歼-7III只是测绘仿制米格-21MF的成果。

新歼研究单位并没有现代化战斗机的设计经验和基础，发展三代机时跨过二代机的阶段有难以克服的困难，在歼-10研制过程中不参考国外技术和经验根本就不现实。

歼-10在技术上需要参考的主要是气动、飞控和航电这几大方面。

气动上的参考份额不多但重要性很高。

新歼的基础设计已经基本规划了歼-10的气动布局，对气动的参考主要应该集中在完善设计的具体细节，比如机翼的翼型设计和主翼可动翼面的布置特点，后机身边条和腹鳍的位置与气动条件，垂尾的布置和机身结构的细节处理等，进气道也经历了从自行开发到参考再到自行完善改进的过程，但这些修正完善的结构和气动措施都是依托歼-10的基础方案进行，其发挥的作用只是在我们走到门口后提供顺畅进入的路标。

比较系统的设计后的J-10模型，在结构上已经混合了机身边条和更加细致的尾翼部分。

J-10的气动模型另外的角度，翼面设计与早期方案已经出现了部分差异，进气道部分的设计更加细致。

J-10首架原型机的进气道采用了二元多波系可调结构，进气道的变化是更换发动机和强化飞行性能指标的直接体现。

航电系统是中国航空技术整体发展中的弱点，国内虽然先后发展有873和973两大航电项目，部分技术成果在90年代中期就已经应用在国内型号中，但歼-10作为部队迫切需要的跨代装备，很难有足够的时间等待国内技术的逐步完善和实用检验，事实上当国内首套先进航电系统完成系统飞行验证试验之前，歼-10原型机的综合航电就已经达到了装机实用的标准。

按照最新公开的歼-10模拟器和实机座舱的仪表显示布局，可以发现歼-10座舱仪表布局、外观甚至按键的数量和位置都与LAVI相同，不但国内没有任何机型采用类似的仪表布局，国外除LAVI外也没有任何机型采用类似的仪表布局，将这样的相似性用偶然来解释显然理由不够充分，再考虑到在歼-10研制中提到的大量航电设备国产化的内容，可以认为至少在歼-10基本型的研制过程中参照了LAVI的航电系统。

J-10的座舱主要显示系统的布置与LAVI存在大量相似之处

飞行控制系统是否自行研制是关于歼-10技术上争论最多的内容，从技术上说歼-10的飞控是独立设计的并不能算错，因为每种飞机都有自己特有的气动条件和对应的参数设定，想拿到个成品电传操纵系统直接用到歼-10上根本不可能。

但是，以歼-10气动的特殊性判断电传全面自研同样不客观，因为电传操纵系统本身就是适应性很强的飞行控制系统，同样的控制系统完全可以通过参数调整适应不同飞机需要，如美国的F-16XL相比F-16A的翼面变化堪称颠覆，但F-16XL和F-16A的电传飞行控制系统仍然有技术上的延续性，再如中国自行研制的歼-8IIACT主动控制验证机，电传系统就可以适应ACT静安定、中立安定和静不安定的不同构型（含常规翼面和三翼面），这些依据证明电传操纵系统具备比较大的适应性和包容性。

歼-10的飞行控制系统几乎是在国内没有任何储备的条件下完成，当时国内数字电传验证机的应用技术与歼-10差异很明显，从接近于零的基础上一次完成歼-10这样复杂电传系统，在世界航空发展历史上还没有其他的例子可以类比。

前文已经论述歼-10的整体气动布局和结构设计由国内自行完成，这个基础是中国在发展歼-10时保持自主性的最重要的核心，在这个基础上才有参考和应用国外先进技术进行调整完善的条件。

歼-10项目中参考国外技术的关键是为了提高技术成熟程度，依靠参考国外技术和引进成品填补技术上的空白，在研制过程中避免在这些方面的资金和研制时间的投入。

通过引进吸收争取到的时间可以提高飞机研制的进度和完善程度，避免出现因技术跨度大导致项目拖延影响到技术的先进性，回避中国战斗机研制中频繁出现的进度赶不上技术更新速度的问题。

成功的开始和跨越的起步

歼-10研制过程中充分的利用了当时中国与西方国家的合作环境，从技术引进、参考研究到材料、工艺这些技术的吸收和借鉴，很大程度上促进了歼-10的研制过程和飞机的技术战术性能。

歼-10定型证明依靠国内基础设计和国外引进技术综合的成功，随着歼-10技术完善的推动和改进改型的发展，说明中国已经消化吸收了从歼-10研制上得到的各种技术，这些来源、途径、方式和程度不同的技术已经融合成了自己的能力。

611所通过歼-10的研制从仿制二代直接进步到了研制三代，通过歼-10研制建立的综合设计和系统协调体系，在新一代先进战斗机的设计方面也发挥了非常关键的作用。

歼-10在国内技术和引进技术的平衡方面与歼-8II比较接近，虽然歼-10和歼-8II在技术水平上有代的差距，歼-10在1998年首飞的时间也比1984年的歼-8II要晚14年，但与歼-8II在歼-8I的基础上参考米格-23改进后具备完整二代机性能类似，歼-10也是在歼-9和新歼方案基础上利用引进技术进行提高完善，通过自行研制和引进吸收的综合获得相当西方三代的性能。

歼-8II的技术提高只是在苏联体系内完成了从二代到三代的进步（米格-21到23），歼-10则通过研制过程的推动整体转变了技术发展的方向，由苏联米格-23等级的歼-9进步到“幻影”2000和F-16C标准的歼-10，整个研制过程正好验证中国航空技术跨越时代前进的关键阶段。

中国航空工业从1980年到2000年期间所取得的技术发展成果，从装备条件上保持了中国战斗机装备的整体更新，同时也通过对自行研制和引进技术的吸收和再利用，在战斗机综合技术上取得了跨越性发展的整体成绩。

随着先进航空动力系统在新机型上的成功应用和实用，中国已经能够完成真正具备全面国产化标准的第三代先进战斗机，更加先进的第四代战斗机可能成为真正意义上全国产的战斗机。

中国航空技术发展已经完成从学生到伙伴的转化过程，中国战斗机在整体装备技术水平和性能指标上已经处于世界前列，而歼-10项目在这个发展和调整过程中发挥了难以估量的重要作用。