石破天惊！公开信息中歼10机动性的秘密

小徐614

石破天惊！公开信息中歼10机动性的秘密（转）

2009-11-11

2009年11月3日，新京报公布了歼-10的性能数据，机长16.43米、翼展9.75米、正常起飞重量12400千克、最大速度2.0马赫、最大升限18000米、着陆距离350－650米。这是至今为止最为全面的数据公布，至此，歼-10性能的暴光已告一段，因为就凭这些已公开的信息，我们已经掌握歼-10在现代作战中最为重要的瞬时机动性能。


今年5月3日，我曾写了一篇《歼-10飞机几何数据背后的秘密》http://yilanz.blog.china.com/index.html，根据已知数据推算了歼-10的机翼面积，但当时歼-10最小平飞速度时的半油重量还未公开，所以对于Cy最大这个最重要的数据还只能推算。现在，这个很重要的正常起飞重量数据也出来了，这就给我们分析歼-10准确的瞬盘性能，提供了更为便利的条件。


今天，在V表失平飞=√2G－Psin（α+φρ）]÷cy最大ρS这个公式中，只有Cy最大是个未知数了，这样我们就可以很方便地求出歼-10最大升力系数这个极为重要的未知数了。


第一、分析歼-10的重量数据


这次暴光的歼-10正常起飞重量为12400公斤。


何为正常起飞重量？最早是指无外挂的起飞重量，如歼六等飞机，因为那时飞机的主要作战武器只有机炮；到歼七时，由于增加了空空导弹，曾停止使用正常起飞重量，取而代之的是各种挂载的起飞重量。三代机，通常是采用飞机的典型作战挂载为正常起飞重量，如F-16A，正常起飞重量减去机内载油、飞机使用空重后为891公斤，这里面包括飞行员重量、炮弹重量、死油、典型挂载导弹重量；F-15的正常起飞重量包括了8枚空空导弹。法国三代机的正常起飞重量不包括外挂导弹。这是因为与超级大国相比，法国的的工业基础还有较大差距，所以法国人喜欢用这类小动作来掩饰自己技术水平的不足。而我国通常是采用美标的，所以我以为，歼-10的正常起飞重量为典型外挂时的起飞重量， 即包括外挂2枚LP-8号导弹（242kg）和2枚DS-10导弹（398kg）的重量，这一点，国庆授阅时已展示世人了。


第二、分析歼-10的机内载油问题


空军试飞团副团长李存宝曾披露过歼-10空中加油时“机内2900kg的油箱加满后还可以向三个副油箱加油”，从文中的表述来分析，有两种可能：一是歼-10的机内油箱的容量为2900kg；二是歼-10在空中加油时机内油箱还有2900kg的空余（因歼-10不可能在用完机内燃油时再加油）。


歼-10的机内载油有多少？从2900kg来看，正常起飞重量时的载油率仅为23.39%，远小于F-16A的29.66%和幻影2000的29.45%；不仅如此，在机体外型尺寸大于F-16和幻影2000飞机13%-7%的情况下，机内载油反而小于后者10%左右（F-16A为3162公斤、幻影2000为3100公斤），因此，按机体比例，歼-10的载油量应为3300公斤比较合理，即在内油还剩400公斤时加油，可加2900公斤。而在内油3300公斤时载油系数为26.61%，虽然仍小于F-16A和幻影2000，但比起23.39%的载油率来说，显然更为可信。结论，歼-10的机内载油量估计在2900kg—3300kg之间。


第三，分析歼-10的平飞最小速度试飞


《航空知识》2007年第2期刊登了《歼-10试飞大曝光》的文章，文中写道：“天空中，李中华逐渐减慢飞机的速度，飞机在空中开始变得‘不安分’起来。随着速度的减小，李中华对飞机操纵越来越困难，最后，飞机的速度只有145千米/小时。……此时的飞机就像‘喝醉了酒一样’，摇摇晃晃，飞机机头逐渐仰了起来，并发出低沉的‘吼声’，李中华感到平时熟悉亲切的飞机变得异常可怕起来。歼-10飞机装有限制系统，飞机的‘迎角’超过26度时，限制系统就会工作，将飞机稳定在安全范围内。所以正常情况下，歼-10飞机的‘迎角’是无法超过26度以上的。但李中华采用了特别的方法，在使飞机减速到一定范围时，把驾驶杆突然推到杆位的最前面；当飞机机头刚要下沉时，再突然把杆拉到底，飞机瞬间抬头越过‘迎角’限制。”


“飞机超过26度‘迎角’时，飞机的语音告警系统向李中华发出‘迎角过大，迎角过大’的警告；当‘迎角’达到27度时，告警系统再次向李中华发出‘防止失速，防止失速’的警告。……李中华将驾驶杆压到底，再蹬舵到底，飞机瞬间进入了滚转状态，在空中横滚了4、5圈。此时，飞机告警系统再次向李中华提示：‘侧滑率大，侧滑率大’。李中华这次听从了‘警告’，将飞机调整到平飞状态。”


很明显，这是在试飞歼-10的平飞最小速度（表速），即最大平飞迎角试飞（飞机的最小平飞迎角通常是对应平飞最小速度）， 而且是一次非常完美地试飞。


什么是平飞最小表速？空军的教材上对于这个概念是这样解释的：飞机的平飞最小表速：飞机做直线飞行时所能保持的最小表速，就是平飞失速表速。


由于记者不是专业人士，所以没有完整的述描整个过程，但我们还是可以从中看出一些门道来。应该说，歼-10由于有迎角的限制系统，正常的飞行是飞不到平飞最小表速的。所以李中华采用了一些特殊措施，并经过精心计算，才使得歼-10在瞬间达到最小平飞表速所对应的迎角。这个迎角大约在28度。从李中华压杆、蹬舵的操作看，之前，飞机已出现倾斜，而蹬舵、压杆是正常操作情况，飞行员下意识的操作习惯，目的是制止飞机的倾斜（通常是往反方向蹬舵、压杆），然而多年的经验表明，这种极限飞行中的正常操作，恰恰是错误的，并会导致飞机立即向蹬舵的一边进入螺旋。李中华不可能不知道这个情况，他这样做的目的，就是要试验歼-10是否如二代机一样立即进入螺旋。结果歼-10却并没有立即进入螺旋，而是进入了滚转状态。这种状态对二代机是相当危险的，因为在接近平飞最小速度前，如果飞机出现侧滑和滚转，飞机的临界迎角和最大升力系数会减小，飞机会提前失速。然而令人不可思议的是，歼-10竟然在高迎角下滚转了4、5圈还未失速，而且很容易调整到了平飞状态。由此可见，歼-10极限飞行的安全性，比起二代机来有了质的飞跃。


下面我们再来看一看歼-7平飞最小表速的飞行过程。


当表速减小到310~290公里/小时时，飞机出现轻微的抖动和左右摇晃，此时飞机已达到平飞抖动速度。继续减小速度，飞机的抖动强度没有明显的增加。当表速减小到260/小时时，飞机开始出现倾斜趋势，这时用副翼和方向舵还可以消除倾斜。当表速减小到220~210公里/小时时（歼-7的平飞最小表速度为210~220公里/小时），飞机出现的倾斜已控制不住，在方向舵和副翼处于中立位置时，飞机将出现不安定，机翼向一边下坠，同时机头下沉，这时飞机已减速至平飞最小表速了。


此时，如果向前推杆，飞机就会以小迎角转入俯冲增速，恢复正常飞行；但如果想用反方向蹬舵、压杆来制止飞机的倾斜，其结果就会适得其反，飞机会立即向蹬舵、压力杆方向进入螺旋，这就是二代机与三代机的代差。


第四、选择歼-10平飞最小表速的重量数据


从已公开的数据来看，歼-10正常起飞重量为12400公斤，但这不可能是平飞最小表速的试飞数据，通常试飞平飞最小表速最多只挂2枚近距弹。那么，歼-10的平飞最小表速的试飞重量就得减去外挂的2枚DS-10导弹（重量398公斤）以及相应的导弹外挂梁（重量48公斤），并减去机内载油量的一半。机内载油分两种情况：一是载油2900公斤；二是载油3300公斤。减完后，歼-10试飞平飞最小表速的重量为10504公斤（内油按2900公斤的一半）、10382公斤（内油按3300公斤的一半）。


第五、选择发动机分力的迎角


根据试飞文章分析，歼-10的最大迎角试飞瞬时达到了28度，迎角取28度时的数据。


第六、选择歼-10平飞最小表速所需发动机推力


公式：P平需=G÷K。K选择4.5。重量为10504时P平需为2334公斤，重量为10382时P平需为2307公斤。


第七、计算歼-10海平面最大瞬盘旋可用过载


代入公式：V表失平飞=√2G－Psin（α+φρ）]÷Cy最大ρS


1、重量为10504时，Cy最大=（21008－1096）÷1624.1*×0.1255×40=2.45


2、重量为10382时，Cy最大=（20764－1083）÷1624.1*×0.125×40=2.42

式中sin28度=0.4695，V表失平飞取145公里/小时，ρ取标准气压时的数据，机翼面积按我在《歼-10飞机几何数据背后的秘密》中推算出来的40平方米计算（下同。由于机翼面积在公式中是除数，所以机翼面积越小，最大升力系数也就越大）。

由此可知，在平飞最小速度确定的条件下，歼-10的机内载油量越少，实际最大升力系数越大，但差别不是太大。

由于上述计算是按照标准气象条件的数据计算的，与实际情况可能还有些差距，因此，我们必须修正气象条件的误差。要修正气象误差，就必须知道试飞地在什么地方。从文章我们可以看到这样的描写：“迎着新世纪的曙光，中国航空科研试飞队伍的千军万马进驻古玉门关外的大漠戈壁。”

在描写李中华试飞平飞最小表速的那段中，开头是这样记述的：“在戈壁大漠深处，一条笔直的机场跑道如同镶嵌在荒漠中的银色地毯。起飞线上，一架墨绿色的歼-10飞机正发出低沉的轰鸣声。座舱内，李中华进行着起飞前的最后准备”。

从这两段描写中我们可以确定，试飞地是甘肃省的酒泉机场，而试飞的时间是8月到11月。经查有关气象资料，甘肃省西北地区最热的月份是7月，最高平均气温为26度。因此，我们将修正误差的地面最高气温确定在26度。修正后的最大升力系数为2.15。

由于有了正常起飞重量这个比较可靠的数据，歼-10的净重是多少已无关紧要了，我们只要用正常起飞重量减去机内半油的重重，就是作战重量了。

按机内载油2900公斤计算，半油的作战重量为10950公斤，翼载为274公斤；按机内载油3300公斤计算，半油的作战重量为10750公斤，翼载为269公斤。最大抖动升力系数取最大升力系数的90%，其他数据选择海平面0.4M数的数据。

机内载油2900公斤时，海平面M数0.4时的最大可用过载为8.2G；机内载油3300公斤时，海平面M数0.4时的最大可用过载为8.37G。

将上述G的数据代入角速度公式：

机内载油量为2900公斤的一半时，海平面最大角速度为33.5度/秒；机内载油量为3300公斤的一半时，海平面最大角速度为34.2度/秒。

这就是歼-10最真实的水平机能动性能了，即实考虑到其他不可预知的误差，在此水平上再扣减5%，歼-10的海平面最大瞬盘角速度也达到了32度/秒的惊人程度，这就难怪雷大校敢于夸口说F-16的水平盘旋能力与歼-10不是一个量级的，原来中国自行研制的歼-10确实有这个惊人的实力，凭这个实力，歼-10足以傲视三代机了。

带*的数据为平飞最小表速145公里/小时化为米/秒后的平方数。