印度国产中型五代机设计又有大改!一心瞄准超声速巡航关键能力
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图注:本届印度航展上最新公布的AMCA五代机模型,注意其主翼和尾翼采用插入式的耦合设计,垂尾则采用后
2019印度航展是外界观察印度航空工业最新进步的最佳窗口,本届航展上,除了"光辉"战斗机推出重大改进型号LCA MK2外,印度自行研制的AMCA中型隐身五代机项目,其设计方案相比两年前,也有了重大调整和变化,这回,印度人瞄准的是五代机一项核心能力——超声速巡航。
印度五代机早期设计方案原本不具备超声速巡航能力
众所周知,超声速巡航是第五代战斗机4S能力中的关键指标之一,然而除了F-22、苏-57和歼-20外,并不是所有的五代机都顺理成章具备该能力,一些定位中低档、多用途的五代机或准五代机,为了实现设计与功能的妥协,不得已放弃了该能力,比如F-35、韩国与马来西亚联合研制的KFX,就不具备超声速巡航能力。之所以如此,是因为超声速巡航不但需要战机具备超强推力的顶级发动机(目前世界上具备符合该要求的先进发动机可谓凤毛麟角),还要求在总体布局上采取一系列相关设计,难度是可想而知的。
同理,印度AMCA中型第五代战斗机早期被定位为印俄联合研制FGFA重型五代机(即苏-57双座版)的中级搭档,定位稍低,同时印度航空工业的领导人认识到本国在航空工业技术水平和能力上还很薄弱,要直接追求顶级配置的五代机非常困难,因此在AMCA早期设计时较为务实,从2009年印度航展上首次展出的风洞模型方案到2017年上一届航展上所展出的方案,一直走的是中低档多用途五代机的路子,不盲目追求超声速巡航能力。其目标是研制一款起飞重量20吨级的中轻型多用途五代机,实现与FGFA的高低搭配。
然而最近几年形势发生了变化,首先是印度与俄罗斯在苏-57印度版合作上分歧不断,苏-57进入印度看上去不再是板上钉钉;其二是印度总理莫迪一向标榜"印度制造"。在此情况下,印度高层对AMCA此前的低指标估计十分不满,于是重新设计的AMCA在2019年印度航展上横空出世了。
图注:此前2015印度航展上公布的AMCA早期设计方案,可以看出主翼和尾翼之间距离较大,且尾翼无后掠
设计方案变化分析:一切为了超声速巡航
从AMCA的新方案看,主要变化主要有两个地方。
第一,在早期方案中,AMCA的尾翼和主翼拉开明显距离,类似于F-35A/B,而在新方案中,AMCA的尾翼插入主翼中,这在飞机设计术语中,是典型的"耦合设计"。为什么有这种变化?这是因为在飞机超声速飞行中,尾翼和主翼耦合设计,有利于两者之间产生有利的气动耦合效应,而这一效应,可大大减小在超声速飞行中飞机的气动焦点前移现象,在第五代以前的超声速战斗机中,超声速飞行气动焦点前移后,会造成原先飞机重力与气动升力的原有平衡被打破,为了实现配平,战机不得不偏转气动舵面,而在超声速飞行中,偏转舵面配平,必然带来极大阻力,导致飞机难以长时间保持超声速飞行状态,也就难以实现超声速巡航这一能力了。我们来看F-22和苏-57,都采用了尾翼和主翼耦合设计来实现超声速配平,这样一来无须舵面偏转也能配平,自然超声速飞行阻力大减,顺理成章实现了超声速巡航的目标。
第二,除了主翼和尾翼耦合设计,新版AMCA相比早期方案,尾翼设计外形也发生重大变化,由原来的常规设计,转为后掠式设计,该设计在F-117、歼-31和歼-20上早有采用,与常规尾翼相比,该设计更有利于减阻增速,有利于超声速巡航,此外,这种设计使得尾翼更靠后,距离机身更远,可更多避免机身流场对尾翼干扰,舵效更高,从飞控角度看更为有利。
印度为何追求超声速巡航?这是因为该能力在空优作战中,可以赋予战机压倒性优势,具备超声速巡航能力的五代机,可在超声速巡航中直接打开弹仓发射空空导弹,可赋予导弹更大初速和更远射程,实现先敌打击,先敌摧毁,还能在武器发射后,快速脱离发射阵位,实现先敌脱离,先敌摆脱,这在中远超视距空战中,可使五代机相对四代机拥有压倒性优势。
小而紧凑的内置弹仓设计
除了超声速巡航,本届航展上AMCA还公布了新设计的小型内置弹仓,可装载两中两近四枚空空导弹或相似尺寸重量的中小型制导炸弹或空地导弹,兼具空优和对面打击能力。
此前印度希望AMCA能力搭载3中5近八枚导弹,现在看来,印度方面已经意识到要在20吨级的战机上设计大中型弹仓是不切实际的,由于AMCA比F-35可能轻10吨左右,其内置弹仓应小于F-35,恐怕难以携带比AIM120更大的中距离空空导弹,比如"魔术"、"流星",印度自研的国产中距空空导弹个头恐怕也太大,这是一个问题。
结语
印度方面推出新版AMCA后,意味着设计指标和技术难度进一步大大提升了,对动力系统、导弹武器系统等设计提出了巨大挑战,现在印度官方更提出要在2026年实现AMCA首飞,比技术部门ADA(印度航空发展局)此前提出的2032年早了足足6年。这一"技术大跃进"能否如期实现?不妨拭目以待。
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