“闲聊军事科技,感受技术变迁”,是“闲聊”原创文章所追求的思想内核。以“闲聊”冠名,发表原创文章开始于2019年9月,迄今为止“闲聊”原创共发文18篇。“闲聊”原创力争通过管中窥豹视角,展示在“新军事变革”为指导的建军思想下,国家在科技领域的技术创新、材料与工艺的进步、电子与通讯技术变迁,以及针对“空天一体的信息化、数字化”的体系建设。
小编是典型的理工男,无论是所学专业,还是工作内容,均与“军事领域”完全不搭界,“军事”仅仅是儿时的梦想,是业余爱好。但小编非常认同“科技为王”这句话——国家间的胜负,往往是科技竞争的表现,而“技术领先”的民族,往往是屹立于人类发展前列的弄潮者……
JF-17 BlockII又称“超级雷电”,是“小铁”非常“重要”的机型。这里所说的“重要”并不是单指JF-17 BlockII这个改进型号本身,而是“超级雷电”项目背负的“小铁”航空制造业的梦想,以及“小铁”APC对提高“国产化”工艺水平的不懈追求……
“雷电”与“超级雷电”是制造工艺从“二代”到“三代”的跨越JF-17 BlockI“雷电”,从严格的角度讲,还不能算是“真正”意义上的三代机,而是由三代机气动布局、三代机航电技术、三代机武器系统和作战模式、二代机机体制造工艺构成的廉价的轻型战机。二代机体与三代机体在制造工艺上最直接的区别就是复合材料采用。一种公认的说法是,早期的三代机机体复合材料能达到3%,2000年后生成的三代机,其机体复合材料占比达到6%,而有“三代半”之称的机型其机体复合材料占比已经到达12%。
JF-17 BlockI(左)、JF-17 BlockII(中)、歼10B(右)
对比“小铁”早期的JF-17 BlockI与2015年在“小铁”APC配套厂下线的编号为2P-02的JF-17 BlockII,最直观的感受是:不仅JF-17 BlockI的配套维护车间简陋,JF-17 BlockI的机体蒙皮几乎没有复合材料的影子,与JF-17 BlockII相比也显得过于“古朴”。JF-17 BlockII机体复合材料的使用范围与早期的歼10A完全不同,而是与歼10B极其相似,其机体复合材料占比完全达到12%的水平。如果仅从机体的制造工艺与复合材料的应用的角度看,JF-17 BlockI与JF-17 BlockII、歼10A与歼10B/C完全可是称之为存在“代差”的战机。
歼10A是2003年正式定型生产装备,并入役列装。歼10A机体选择使用复合材料的机体部位,在受力、抗拉、抗压方面其负荷强度相对较小,主要集中在机首设备舱两侧的隔板、鸭翼、机翼末端的襟翼和垂尾后部的方向舵。因此,歼10A机体复合材料占比在3%的水平。歼10A机体材料工艺的落后,并不是因为“兔子”在飞机制造工艺设计方面的水平低,而是受限于当时的复合材料制造工艺的短板。
“兔子”在复合材料领域“苦涩”的发展史早在50~60年代,“兔子”就已经开展有针对性的“复合材料”研究。但是,受限于“兔子”整体的基础研究、工业基础的落后与薄弱,特别是受限于资金短缺、人才匮乏,再加之西方世界对“兔子”在复合材料的全部领域,无论是生产技术,还是复合材料成品,实行严苛的禁运与残酷的限制策略。甚至出现过具有“兔子”血统的商人,因在西方世界采购涉及到T800级碳纤维复合材料的相关产品,直接变成被告的事件。※这段屈辱的历史是需要永远铭记!※
截止到2000年代初,“兔子”在碳纤维复合材料领域只完成T300级系列产品的小规模工业化生产与制造。而被大量应用于航天、航空领域,用于飞机、导弹(洲际弹道导弹)、航天器制造的T700、T800级碳纤维复合材料,几乎成为“兔子”在碳纤维复合材料领域难以逾越的“大山”……
碳纤维材料根据“拉伸强度、弹性模量、断裂伸长率”等技术指标,大体上可分为高强T系列、高模M系列、兼备高强高模的MJ系列。在高强T系列中,又分为通用标模型(T300级)、高强标模型(T700级)、高强中模型(T800级)、高强模型(T1000级)以及超高强中模型(T1100级)。
从2006~2020年,“兔子”以“五年为一个周期”卧薪尝胆十五年,建立国家级重点研发计划,针对材料科学领域的资金扶持和投入力度不断加大,“兔子”在复合材料科技领域终于“守得云开见月明”,呈现出全方位的“井喷式”发展。
碳纤维复合材料变成了“大白菜”从2009年开始,T300级、T700级、T800级、M30级、M55级、T1000级碳纤维的大规模的工业化生产技术与工艺,被“兔子”的材料领域的科学技术人员逐一突破。特别是2018年,“兔子”将世界最强、最前沿的T1100级碳纤维技术“收入囊中”。在此之前,T1100级碳纤维生产与制造技术一直处于日本的垄断之下,是日本在世界碳纤维市场最具竞争力的“金矿”。2019年,“兔子”已经完成T1100级碳纤维百吨级小规模生产,千吨级别生产线有望在2020年中后期进入建设阶段。
在当今世界碳纤维复合材料市场中,“兔子”的生产能力与产量跃居世界第二位。“兔子”在T700级、T800级碳纤维复合材料领域的生产能力达到万吨级,在T1000级碳纤维复合材料领域生产能力达到千吨级。“兔子”生产的高强度碳纤维复合材料,在世界碳纤维复合材料市场具备“摧毁性”的竞争力。以“兔子”产量最高的T800级碳纤维复合材料为例:拉伸强度平均值5.63GPa,弹性模量平均值292GPa,断裂伸长率平均值1.9%。在弹性模量、断裂伸长率方面与日本的T800级相当,而拉伸强度平均值要强于日本的T800级。但“兔子”的T800级碳纤维复合材料在大规模生产模式下,成本仅为国际同类产品的⅓,据说出厂价还不足350元人民币每千克。
所以,“兔子”的“东风速递”、“鹰击掠海”、“红旗啸天”、“黑丝带”、“鹘鹰”、歼11~16等系列新型号产品,基本上属于碳纤维复合材料“敞开用”的状态。
“小铁”的APC通过JF-17 BlockII项目步入精密制造领域新阶段JF-17 BlockII机体采用大量碳纤维复合材料,在保证战机结构强度的条件下,大幅度减轻战机自重,不仅增加航程,其机体的抗疲劳、防变形、防锈蚀等特性相对于航空铝材均有不同程度的提高。JF-17 BlockII的机体新工艺进一步扩展了其重载载荷的挂载能力,由此拓展了JF-17 BlockII的对空、对地、对海打击能力。“小铁”的Takbir滑翔弹(“兔子”版雷石)、CM-400AKG重型巡航导弹、CM-102中程超音速反辐射导弹、PL-15远程空空导弹,先后出现在JF-17 BlockII的武器列表中。
JF-17 BlockII机体大量采用碳纤维复合材料,获得的冗余载荷增加,为其新增“空中受油”装置提供可能。“小铁”的APC与“兔子”合作研发基于轻型战机机体特点的“空中加油装置”,“小铁”的APC技术人员不仅将该“空中加油装置”应用于JF-17 BlockII机型,并且,还能将其作为“技术储备”进行改造,逐步移植到老式强击机的体上,从而扩大空对地打击的作战半径……
在飞机制造领域,采用碳纤维复合材料工艺制造机体,属于是精密制造范畴的高等级制造工艺。碳纤维复合材料在工业制造领域的应用能力,能从一个侧面反映出一个国家在精密制造方面所处的技术水平。“小铁”通过JF-17 BlockII项目,零距离接触碳纤维复合材料在应用领域的制造工艺,对其提升国家整体在材料、工艺、设计等诸多方面的技术等级,是具有积极意义的。如果再加之针对“小铁”航空、航天制造领域的影响,其意义就更加深远……
“超级雷电”也许存在少量配备“相控阵雷达”的版本截止到2019年5月,在“小铁”APC“超级雷电”项目装配厂,尾部编号为2P-59的最后一架JF-17 BlockII下线,这标志着第二批次的“新型号雷电”共59架战机全部生产完成。根据目前所能检索到的资讯,JF-17 BlockII改进型至少存在装配有“空中加油系统”和没有空中加油能力的两个版本。那么,JF-17 BlockII还会存在配备有“有源相控阵”的版本吗?这是一个值得“八卦”的问题。
最后一架全新下线的JF-17 BlockII
关于JF-17 BlockII存在“有源相控阵”雷达版本传言,有很多的“媒体证据”,之所以被称为“媒体证据”根本原因是这些“证据多见于媒体报道”,而非出现在技术期刊上。换句话说,没有军事装备的专业人士正面给出“标准答案”,所有的媒体证据均为“道听途说”的旁证,只能作为“捕风捉影”的猜测依据。
小编作为典型的“红裤衩”、“自干五”,对待具备“兔子”血统的军事装备具有与生俱来的偏爱,所以,小编选择相信这些“传言”。毕竟,JF-17 BlockII是“兔子”为数不多的“大宗高科技”军事外贸产品,性能越优异,小编越感“自豪”!
有关JF-17 BlockII装配有“有源相控阵雷达”的最早证据2010年的珠海航展上,英国一家名为“大战略”的网站采访了一位在南京工作的“小铁”电子工程师伊戈尔·汗南。这位“小铁”的电子工程师精通乌尔都语与汉语,在本次珠海航展中担任受邀参展的官方团体、飞行员团体的交流翻译工作。据“电子工程师”描述,JF-17 BlockII很有可能配备旋转盘式(swash-plate)有源相控阵雷达,类似于瑞典“鹰狮NG”战机采用的雷达系统。
KLJ-7 V2(左)、KLJ-7A 机相扫有源相控阵(右)
有军事大V曾针对“上述报道”做出评论:具备旋转盘式雷达天线,未必就是有源相控阵雷达,因为JF-17 BlockII标配的KLJ-7 V2型机载雷达其天线就是能左右旋转的“圆盘”。因此,JF-17 BlockII装备有“有源相控阵雷达”是不专业翻译的口误,是对KLJ-7 V2机载雷达天线外形的“美丽误解”。
不过小编却不这样认为,因为其采访的原文中引用了“swash-plate”这个单词。“swash-plate”常出现于液压传动动力泵系统的专业文献中,是用于描述“控制动力泵管路中液体流速与流量的旋转斜盘”专用名词。液压动力泵系统通过改变“旋转斜盘”的旋转速度与倾斜角度,从而能够控制液体流速与流量,进而控制液压泵排量输出大小。那么,机载雷达可以在战机鼻锥中倾斜摆放雷达天线的雷达系统,貌似这只能是相控阵雷达天线采取的布置方式。因此,小编以为,“swash-plate”这个单词的使用,不应该是翻译的口误,而是为了强调的“特指”……
关于中电科14所徐建(KLJ-7A副总设计师)采访的捕风捉影2016年的珠海航展上,KLJ-7A有源相控阵家族联袂亮相,在业界、媒体界均引起不小的轰动。《现代兵器》杂志有幸采访到徐副总师,根据徐副总师叙述:KLJ-7A雷达的技术层次与美国F-22隐身战机的APG-77雷达不相上下,在功能上不逊于F35使用的AN/APG-81型雷达,KLJ-7A的最大优势在于它的额定功率不变情况下的“低功耗”。其电源与冷却单元能够灵活的适应于现役飞机的液冷、风冷截然不同的冷却方式。中电科14所甚至可以为其量身定制专门的小型液冷单元。整体而言,KLJ-7A结构设计紧凑,具有非常好的载机平台适装性。在小批雷达成功交付后,外方基于获得技术进步的想法,后续的雷达采购采取合作生产方式进行。
徐副总师的不经意间的一句话,令许多军事媒体人“浮想联翩”。由此,在自媒体上有不少人对JF-17 BlockII存在“有源相控阵”版本持有支持态度。2017年底,传出“小铁”追加生产12架JF-17 BlockII的订单,这批订单都将在位于卡马拉的APC总装线上进行最后组装工作。这个消息又引起诸多军事媒体多方猜测。
有关JF-17 BlockII配备“有源相控阵雷达”的“小铁”非正式的官方证据2018年珠海航展上,“小铁”军方直言来访的某些国家军购团,2017年下旬筹备生产的JF-17 Block II战机已经安装了一种“神奇的带小转圆盘的有源相控阵体制雷达(AESA)”。那么,按照“小铁”非正式官方说辞,这种所谓的“神奇的带小圆盘的AESA体制雷达”只能是中电科南京14所研发的KLJ-7A有源相控阵雷达家族中的“机相扫”有源相控阵雷达。
土耳其“安纳托利亚之鹰”军演提供的JF-17 BlockII配备“有源相控阵雷达”的证据2019年7月,在土耳其科尼亚空军基地,“安纳托利亚之鹰”年度演习正如火如荼。土耳其海空军 ,以及美国、意大利、“小铁”、阿塞拜疆及卡塔尔、约旦悉数到场,并且北约多国空军也参与其中。参演国携主力战机严阵以待,静待悉数登场“大打出手”。
“小铁”共携带5架JF-17“雷电”参演(具体型号未知),其目的显而易见:展露“小铁”空中实力风采,寻找“金主”,卖JF-17“雷电”!当军演进入到第二阶段,“小铁”的5架JF-17“雷电”终于获得登场机会。
根据土耳其国防部披露的消息,JF-17“雷电战斗机升空仅八分钟,便发现并锁定来自“鹰酱”空军的F-15战斗机。随后,JF-17“雷电”战斗机与土耳其的F-16V战斗机进行的空中格斗演练中,JF-17“雷电”战斗机更是大比分获胜。
JF-17“雷电”在土耳其军演中的表现,既令人神往,也令人疑惑:在机动能力方面,JF-17“雷电”战机其水平机动能力相对突出,但与F15、F16V相比并不占据优势,而JF-17“雷电”战机受限于发动机推力限制,在垂直机动能力方面与F15、F16V相比完全处于下风。
在机载雷达方面,无论是JF-17 BlockI配备的KLJ-7 V1雷达,还是JF-17 BlockII标配的KLJ-7 V2雷达,在探测距离、探测精度方面与F15的配备的AN/APG-63(V1、V2、V3)雷达、F16V配备的APG-83雷达相比绝无胜算。
那么,以JF-17“雷电”的机动能力,要想在空中格斗的对抗当中取得优势,只有一种可能——JF-17“雷电”配备的机载雷达系统相比F15、F16V配置的机载雷达具备更宽泛的目标搜索范围。这种“宽泛的目标搜索范围”能够使得JF-17“雷电”不需要持续的稳盘状态,就能持续的将机载雷达波束的主瓣能量投射到目标位置,从而形成快速锁定目标的绝对优势。假如这种猜测与分析是合理的,那么只能得出一种结果,参加土耳其军演的JF-17“雷电”配备有KLJ-7A“机相扫”有源相控阵雷达。
KLJ-7A“机相扫”有源相控阵雷达大角度全能量跟踪目标示意图
根据2017年巴黎航展上,KLJ-7A“机相扫”有源相控阵雷达的介绍,其最大搜索监视范围可达200°,在载机正面180°范围内,KLJ-7A“机相扫”能够根据被跟踪目标的移动轨迹,自动旋转相控阵雷达阵面,在雷达波束主瓣能量不衰减的情况下,扩大扫描范围,将主瓣能量始终对准目标方向,完成快速锁定,并可持续引导导弹进行攻击。
JF-17 BlockII配备KLJ-7A“机相扫”雷达是相对可行的方案。因为在KLJ-7A有源相控阵雷达家族当中,“机相扫”相控阵雷达阵面的面积最小,相应的其T/R组件数量也最少,所需电力能耗的总功率也是最低。因此,JF-17 BlockII不需要对供电系统、鼻锥空间进行大幅度改装,就能完成雷达系统的换装。
虽然KLJ-7A“机相扫”雷达受到“总功率低”的限制,其最大探测距离有所降低,但其拥有的“高达180°的全能量扫描与跟踪范围”,在多机协同模式下,每一个方向上都会形成一个严密监视的电磁探测网。如果通过数据链系统,进一步实现多机协同的信息共享,再配合“A射B导”的超视距攻击模式,那将成为制敌于死地的空中“杀手锏”……
JF-17 BlockII配备“机相扫”相控阵雷达“三向”扫描想象图
最后的总结JF-17 BlockII“超级雷电”项目,无论是对于“小铁”的国土航空作战,还是“小铁”APC航空制造工业的发展,都是意义非凡的“进化过程”。
JF-17 BlockII对于“小铁”而言是真可谓承上启下“大跃进”项目:
“小铁”通过JF-17 BlockII的“国产化”生产,真正意义上拥有了“自主的三代机”,共有59架JF-17 BlockII入役“小铁”空中作战序列,这无疑将“小铁”的国土防空能力提高到一个新的高度与起点。由于JF-17 BlockII的机体复合材料使用率达到12%,在其“国产化”进程中,“小铁”的APC技术人员完成新配套厂的规划与建设,并且,通过“边干边学”的模式,培养出一定规模的高水平技工,逐步掌握了碳纤维复合材料应用于飞机机体制造的工艺与流程。这为后来快速掌握JF-17B(复合材料使用率超过20%)的生产制造提前打下良好基础,JF-17B的机体结构与JF-17 BlockIII极其类似,因此,生产制造JF-17B的高水平技工,能够快速的转化为生产制造JF-17 BlockIII机体的主要技术力量。由此,JF-17 BlockII项目培养的技术人员,从另一个侧面可以看做是为JF-17 BlockIII项目的发展提前“铺路”。综上所述,JF-17 BlockII项目,既是“小铁”根据其自身长远战略考量,也是完全符合其短期利益需求,而确立的产品与技术相融合的一举多得的发展节点。JF-17 BlockII承接着“小铁”的梦想,那就是——建立“小铁”自己的航空工业,打造具备“小铁”自己血统、拥有“自主知识产权”的空中力量……