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云月隐暗雪鸮去,长虹流波鹘鹰来——小记沈飞公司FC-31战机的前世今生(一)
刘敏
军事观察员,独立撰稿人2018-03-28 21:44
在刚刚过去的2017年,从巴基斯坦传来了最新消息,在其首都伊斯兰堡召开的“2017年
航空技术会议”上,巴基斯坦空军参谋长索哈尔·阿曼(Sohail Aman)上将向媒体证
实,将会在中国的帮助下研制第四代战机,中方还将协助巴基斯坦发射遥感卫星,甚至
帮助巴国首位宇航员登入太空。据悉,巴基斯坦空军为发展第四代战机已经制订了专项
计划,命名为“AZM项目”(project Azm)。外界的军事观察家纷纷评论,认为沈阳飞
机公司研制的最新第四代“FC-31鹘鹰”战机已经在和巴基斯坦下一代战机合作中取得
领先地位。这再次将公众的目光聚焦于这架命运多舛的战机。
图1:巴基斯坦空军四代机专项计划项目LOGO
一、世纪之败
关于FC-31的故事,一切还要从二十年前“成都飞机工业公司”和“沈阳飞机工业公司
”展开的四代机之争开始说起(美俄军标为五代机)。1997年9月7日美国洛克希德·马
丁公司的首架生产型F-22进行了首飞,同年中国空军也正式向成都飞机公司和沈阳飞机
公司下达了研制第四代重型空优战斗机的任务,并分别签署了研制合同。这就是后来广
为人知的“歼-20”项目,成飞和沈飞两家公司将展开项目竞标,谁家的方案最终获胜
,谁家的战机就能得到空军订单并获得歼-20这个军用番号。
当时成飞手上的“歼-10”项目正处于首飞前的最后关头,对于四代机实在无暇多顾,
只能分配部分人员进行前期工作。而沈飞则无此负担,立即全身心的投入到四代机的研
制中。其实沈飞对四代战机的预研可以追述到上个世纪八十年代初,曾先后提出了几十
种气动布局方案,其中又以“中等后掠角切尖三角翼正常布局”的方案在当时被认为是
最有希望的发展方向,八十年代中期,随着美国隐身飞机资料相继披露,国内航空界和
军方开始对战机的隐身性能逐步重视,之后的几年沈飞公司又结合隐身方面的需求,不
断的优化常规布局方案,这就是后来的92、93方案和补充的具有隐身设计特点的新93方
案。而这一阶段的成飞公司研究重点则是立足于“歼-9”方案的两侧进气鸭式布局双发
方案,这种布局方案成飞已经有了几十年的研究积累,收集了海量的实验数据,成飞对
此种布局方案十分有自信,算是走了条和沈飞完全不同的道路。随着沈飞进一步研究深
入,沈飞又从新93方案发展出常规布局的K94和K96方案,然后又以此为基础研究出了“
鸭翼+主翼+水平尾翼”的三翼面K96方案和全新的三翼面K98方案,其中K98方案实验数
据最为理想,各方面性能俱佳,这让沈飞大为振奋,随后就将一架“歼-8IIB”改装成
数字式四余度电传操纵系统的三翼面验证机,该机于1996年12月31日首飞,于1999年6
月完成所有实验科目,这就是“歼-8IIACT”验证机。而成飞则继续深入研究“升力体
边条翼鸭式布局”,发展出96和98两种布局方案,并验证出以升力体配合边条翼和鸭翼
,实现小展弦比主翼的气动布局。
所以1997年当军方跟成飞和沈飞签订发展四代机合同时,成飞和沈飞实际上已经在四代
机方面预研多年,已经有了较深厚的积累。签订合同后沈飞动作十分迅速,使用性能最
佳的K98-03方案为技术蓝本设计型号原型机,仅用四年时间就完成了设计方案。沈飞的
方案是当时非常时髦的三翼面设计,前伸边条翼,主翼为双三角翼,非常强调战机的机
动性能,不使用矢量发动机就可以达到65度可控迎角,极限情况下甚至90度迎角都仍有
一定控制能力,再配合超音速性能优异的加莱特进气道和双全动垂尾,在所有竞标方案
中机动性第一,沈飞将该方案命名为“雪鸮”。随后还为雪鸮制作了一架全尺寸模型,
军方和国家领导人多次到沈飞参观了解过该方案,一时间雪鸮声名鹊起,获得了航空界
和军方一片赞叹之声,雪鸮方案当年就获得了“2001年国防科工委科技进步一等奖”。
之后不久成飞也拿出了自己的四代机方案,正是升力体边条翼鸭式布局。该方案为两侧
DSI进气道、鸭翼带边条翼,双全动垂尾,为了强化可控迎角,该方案还设计了腹鳍,
基本上是传统的鸭翼布局重型战机方案。成飞沿续了自己龙字辈命名传统,将该方案命
名为“威龙”。到2006年上半年,雪鸮方案冻结,按照沈飞的说法,雪鸮各项指标均达
到或超过了空军规定的技术指标,沈飞此时志在必得。2007年初由空军主导的四代机竞
标正式开始,沈飞的三翼面雪鸮迎战成飞的鸭翼威龙。竞标首先在北京“空军航空装备
研究所”进行方案相关评审对比,10月初再到29基地进行气动力评审,相关数据由风洞
实验对比完成。2007年10月底,总装备部正式发文宣布成飞公司的“威龙”方案获胜,
取得军用番号——歼-20。
图2:成飞公司于上个世纪60年代开始发展的歼-9项目,由此演化出的气动布局方案繁
多,后来歼-20“威龙”的基础架构和技术传承均脱胎于此,上图为歼-9Ⅵ-Ⅱ方案
纵观沈飞在四代机竞标上的失败,不得不提的就是沈飞在追求机动性上的偏执。沈飞当
年在技术路线上受前苏联影响太深,认为战斗机作战能力的高低极大程度要体现在机动
能力上,在四代机上将更是如此。认为战机在超视距空战、电子战和对地打击等方面的
性能取决于先进的航电系统,只有近距离空中缠斗,胜负取决于战机的机动性,而机动
性又取决于战机先进的气动外形和强大的发动机。只要机动性优越,在近距缠斗中能压
制对手,再配合先进的航电系统,这样的战机就能在空战中获胜。这种思路在第四代战
机上的体现首推就是米格设计局的Mig-1.44,该机为了追求机动性甚至连腹鳍都带有可
动翼面,连鸭翼上都有锯齿设计,可谓把追求机动性的理念发挥到了极致。苏霍伊设计
局的Su-47也是这种思路下的产物,三翼面设计再加前掠翼带边条翼,可谓惊世骇俗,
虽然带有腹部弹舱,但其实Su-47是完全追求极限机动能力下的非隐身设计。而沈飞的
三翼面加矢量发动机的布局还明显受当时的老Su-35和Su-30MKI的影响。但这种设计思
路却明显忽略了四代机另一个根本重要属性,那就是隐身。前苏联虽然发明了隐身计算
公式,却一直高唱隐身无用论,这种腔调一直延续到今天俄罗斯最新锐的Su-57身上,在
俄罗斯空军给出的八项设计要求中,隐身的重要性仅排名第七,仅高于短距起降性能,
让人匪夷所思,当然这是后话了。
图3:沈飞公司的“雪鸮”三翼面方案,不使用矢量发动机就实现了65度可控迎角,配
合加莱特进气道和双全动垂尾,在所有竞标方案中机动性第一。该方案曾获得2001年国
防科工委科技进步一等奖
沈飞虽然受前苏联影响深远,但也没有全盘听信前苏联的隐身无用论,雪鸮的设计自始
至终强调高隐身性能,但三翼面的设计先天就不利于隐身,加莱特进气道的隐身效果也
不如DSI进气道;其次三翼面设计虽然先天升力系数高,但同样阻力系数也高,雪鸮是
所有竞标方案中阻力系数最大的,这一点又极不利于超音速巡航,作战半径也短,对发
动机推力要求也是最高的,为了减阻,雪鸮使用了小机头设计和非常复古的双三角翼主
翼设计,但小机头设计意味着要缩小机头的雷达尺寸,其它航电设备的尺寸和安装也会
受到巨大影响,这又直接影响了战机的战场感知能力。双三角翼的设计更是一个灾难,
虽然它平衡住了三翼面的高升力要求和由此带来的阻力过高的问题,但主翼由大后掠角
的内段和小后掠角的外段组成,这在隐身设计的角度来看完全就是一个败笔,主翼的折
角处会形成一个天然电磁波反射源,破坏了隐身;最后由于三翼面加边条翼的设计导致
机体过长,雪鸮是所有四代机中,长度最长的,甚至比美国的YF-23的20.6米还长,达
到了近23米,甚至比Su-27还要长,过长的机体又反过来让机体更重,阻力更大,又需
要更大的发动机推力,这是一个恶性螺旋循环。
最后和成飞的威龙相比,雪鸮更大、更长、更重、更复杂,必然造成采购、维护成本更
高;然后先天阻力大,超音速巡航性能低,作战半径短,对发动机性能依赖性更高,使
用同样的发动机推重比更低;由于小机头设计,直接造成了战场感知能力更弱;然后最
重要的是隐身性能相对不太理想,这几乎就是硬伤了。在四代机的“4S”性能中,隐身
、超音速巡航、超级战场感知三项输给了威龙,仅超机动性一项领先。相比之下成飞的
威龙各方面都要均衡的多,更符合空军需求,所以沈飞输的不冤。但连续在歼-10和歼-
20两个空军重点项目中输给成飞,沈飞毫无疑问陷入了极大的困境中。生存还是毁灭,
这是个问题。
图4:即生瑜,何生亮。一度呼声最高的沈飞“雪鸮”方案,可惜在隐身、重量、机体
复杂度上败给了各方面更加均衡的成飞“威龙”方案,痛失歼-20番号,永远停留在了
设计图上
二、一生悬命的私生子
雪鸮的失利对沈飞的打击不言而喻,虽然手上还有歼-11、歼-15、歼-16等型号的订单
,但那只是眼前,这些重型三代机迟早是要被四代机歼-20取代的,等过几年歼-20逐步
成军服役时,这些三代机的订单就会逐步转移到歼-20身上,到那时沈飞就无以为继了
,这是从企业经营层面来说;从技术层面来说,在四代机时代失去了话语权,这是一个
战略性失败,沈飞手里已经没有一个先进型号来引领技术研发和创新了,较长时间的研
发断层还会导制研发团队的流失,将来还拿什么来竞标五代机?西方国家的航空公司,
因一个重点型号的竞标失败而导制公司破产倒闭,然后被兼并重组的情况屡见不鲜。毫
无疑问,沈飞也陷入了这样一个死局,思来想去,只有出奇制胜,才能扭转局面了。
沈飞出的“奇招”,就是自创一个四代机型号,自主设计,自主研发,自主市场化运作
,针对国际市场甚至中国军方未来潜在的需求设计一款中型四代机。而此时沈飞最大的
竞争对手成飞刚刚中标歼-20,要想腾出手来染指中型四代机,至少也要等歼-20服役以
后,算是跟成飞打了个时间差。沈飞的思路其实很清晰,如果把四代机看做一种商品,
那全世界的供应商也没有几家,现在市场上的已知产品,美国F-22是非卖品,中国歼-
20和俄罗斯的T-50都还处于研制阶段,成军服役至少还要十年八年,而且这种重型空优
战机对国防具有重大战略意义,轻易不可能出口。现在市面上真正能买到的四代机,其
实只有F-35一种,但F-35的供应商美国是不可能向非盟友出售防务装备的,更别提F-35
还有八个支付了研发费用的伙伴国及两个安全成员国,这十个国家将优先得到战机,而
且美国自己还有2775架的需求,以洛马公司宣称的进入全速生产后一个工作日一架的产
能计算,要想向新用户提供产品最快也要2035年以后。这么一算,沈飞觉得自己进入了
市场的空档期,机会难得,因为中国在国际上是有自己传统战机销售市场的,这些市场
迟早也要面临三代机到四代机的升级,再加上四代机的稀缺性,要开拓F-35以外的非传
统市场机会也是巨大的。而且中国空军本身的需求也是巨大的潜在市场,歼-20虽然已
经被成飞夺走,但中国空军只装备歼-20一款重型四代机是极小概率的事,连美国都需
要发展F-35来和F-22做高低搭配。如果沈飞的中型四代机最终能被中国空军采购,用于
替换现役的歼-7、歼-8、歼-10、强-5、歼轰-7等机型,就算不是一比一替换,保守估
计至少也有2000架以上的市场规模。而且还有海军舰载机项目的可能,美国也是用F-
35C这样的中型四代机充当舰载机,这又给沈飞未来的四代机上舰留下了想像空间。
图5:中国海军某训练基地的“教练-11”机群
这种没有军方立项,纯粹企业根据国际军购市场自主研发军机,自主运营,最后成功返
销中国空军的模式,在中国也是不乏先例的。最典型的例子就是洪都飞机公司在1987年
根据国际市场自行研制“K-8”教练机,巴基斯坦分摊600万美元研发费用占25%的股份
,这个模式跟今天F-35的国际合作分摊研发费用如出一辙,K-8这个名字来源于中国和
巴基斯坦边境的喀喇昆仑(Karakoram Range),K-8研发成功后迅速在国际市场上大红
大紫,先后出口十四个国家,出口量超过300架,占同级别教练机国际市场份额的70%。
而一直到90年代末期,中国空军开始大量装备三代机后(美俄军标四代机),对中型教
练机的需求大增,才采购了国产航电版的K-8,授予了军用番号“教练-8”,后来又升
级了发动机和航电系统,升级为“教练-11”,同时海军也有大量采购,中国海空军迅
速成为K-8系列教练机的最大用户,采购总数超过500架。墙内开花两头香的洪都飞机公
司显然成了最大赢家。这样立足国际市场研制,厂家自行投资的例子还有洪都的L-15教
练机,成飞的FC-1战机,还有数不胜数的无人机等等。但是利益有多大,风险就有多大
,巨大的市场前景必将伴随巨大的市场风险,沈飞在研发雪鸮时,是与中国空军签署了
研发合同的,由中国空军承担研发费用,沈飞自研的中型四代机可就需要自掏腰包了。
四代机的研发费用惊人,美国F-35的研发费用超过600亿美元,这笔钱是当年沈飞年销
售额的近三十倍,如果这款四代机由沈飞自筹资金来完成研发,完全市场化运作,那风
险将十分惊人,但是沈飞已无退路,决定孤注一掷。
既然下定了决心,沈飞上下立即动员起来,2007年10月底沈飞才在歼-20项目上竞标失
败,几乎立即就投入到中型四代机的研制中。三年零两个月后的2011年1月11日,成飞
组装出的第一架歼-20成功首飞,仅过了一年,沈飞的中型四代机就在2012年10月31日
成功首飞,又是只用了一个四年,只不过这次跟雪鸮不一样的是,沈飞这四年不但完成
了一架全新中型四代机的设计,还造出了验证机,还完成了首飞。这次再也没有讨厌的
军方来评头论足了,当然也没有那象征无数订单和正统的军用番号了,这是一个没有准
生证的私生子。首飞当天,无数的沈飞人仰望着天上那瘦黑的身影,忍不住热泪迎框,
百感交集,它就像一个呱呱坠地的新生儿一样,寄托着沈飞所有的未来和希望。沈飞像
父亲一样为新中型四代机命名型号为“FC-31”,中文名字则延续了沈飞以猛禽命名战机
的传统,取名“鹘鹰”。
图6:沈飞公司的FC-31验证机(310验证机),这是2012首飞时最初的设计,注意机翼
边条带起的涡流
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云月隐暗雪鸮去,长虹流波鹘鹰来 ——小记沈飞公司FC-31战机的前世今生(解疑)
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s*x
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3
比较惊奇的一点是,FC31可以超音速巡航
l*******2
发帖数: 1
4
双发

【在 s*x 的大作中提到】
: 比较惊奇的一点是,FC31可以超音速巡航
s*x
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5
双发的战机多了

【在 l*******2 的大作中提到】
: 双发
I******n
发帖数: 5952
6
双发,中型,多用途已经被证明是一个不可能的任务。最多兼顾其中的两项。我不看好
沈飞的项目。

【在 s*x 的大作中提到】
: 比较惊奇的一点是,FC31可以超音速巡航
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