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航空、航天科学技术学科发展研究报告2006(简本)

2007年03月18日

 

                                中国航空学会

一、我国航空科学技术的总体发展态势

随着我国经济的发展和科学技术的进步,航空科技迎来了难得的战略机遇期。2005年至2006年,我国航空科技取得的重大进展如下:

1.歼-10战斗机批量装备部队

-10是我国自主研制生产的多用途战斗机,分单座、双座两种,该机采用了大量新技术、新工艺,创造了我国航空史上的多个突破。200612月,我国自主研制生产的新一代战斗机——歼-10首次在公开媒体上亮相。目前,歼-10已经成建制地装备部队,并已形成实战能力。歼-10的研制成功,标志着我国军用飞机已经实现了从第二代向第三代的历史性跨越,大幅度缩短了我国与国外的差距,对于提高我国的国防实力具有重要意义。

2.“枭龙”04架飞机首飞成功

 枭龙轻型战斗机是我国根据国际、国内市场需求,和巴基斯坦共同投资研制的轻型战斗机。枭龙”04架飞机是第一架配装了全状态航电系统和武器系统的枭龙飞机。该机在0103架原型机的基础上,进行了气动、结构和系统的优化设计,大幅度提升了枭龙飞机的整体性能和综合作战能力。20064月,枭龙”04架飞在成都温江机场圆满完成首飞任务。枭龙”04架飞机的成功首飞,为该机的批量生产奠定了基础。

3.“猎鹰”高级教练机横空出世

20063月,我国自主研制的L-15 “猎鹰超音速教练机成功完成首飞。该型高教机能满足第三代战斗机飞行员的培训要求,并且适当兼顾了第四代战斗机的培训要求,以及第二代战斗机改型机的训练要求,具有训练效费比高、低油耗、留空时间长、使用寿命长等特点。L-15的研制成功,是中国教练机发展史上的一个重要里程碑。

4. “太行”涡扇发动机研制成功

我国自行研制的大推力涡轮风扇发动机——“太行航空发动机于2006年初通过技术设计定型审查。该型发动机性能先进、技术成熟,可一机多用,有较大的发展潜力,它的设计定型标志着我国从此跨入了第三代航空发动机研制国家的行列。

5.新支线飞机转入全面试制阶段

20065月,我国ARJ21型新支线飞机转入全面试制阶段,标志着新支线飞机项目取得了重大阶段性成果,研制工作迈入了新阶段。ARJ21是中国第一种完全拥有自主知识产权的喷气式支线客机,基本型为70座级。ARJ21具有很高的客舱宽敞,舒适性好,经济性高。预计20073月在上海开始飞机的总装,2008年首飞,2009年取得适航证并开始交付用户。

6.“山鹰”高级教练机完成设计定型试飞任务

200312月,我国研制的“山鹰”高级教练机首飞成功,经过鉴定试飞和进一步的改装工作,改装后的“山鹰”满足了“前接基础教练机,后接第三代战斗机”的训练和教学需求,达到了设计鉴定的状态。按计划,“山鹰”将于2007年完成设计定型。

7.运九飞机完成结构细节设计

运九飞机是在运八基础上发展的拥有独立知识产权的中型中程多用途战术运输机,具备较强的空运、空投、空降能力。200512月,圆满完成了运九飞机结构细节设计,为运九飞机后续研制工作奠定了基础。

8.中法联手研制6吨级民用直升机

200512月我国与欧洲直升机公司签订了合作研制6吨级直升机的协议。据报道,中法合作研制的6吨级直升机是一种先进的中型通用直升机,技术性能先进、市场前景广泛。该型机生产基地设在哈尔滨,将于2009年实现首飞。

9.新舟60成功进入国际市场

新舟60是继Y-7之后研制生产的新一代双发涡轮螺桨短/中程客货运输机。自2004年首次赢得国外订货,截至200610月底,新舟60已远销非洲、亚洲、美洲、大洋洲等四大洲的8个国家,整个新舟60海外机群累计飞行已经接近5000小时和5000次起落,飞机运营情况良好。

10.新型低空导航吊舱研制成功

在第6届珠海航展上,展出了一种我国最新研制的低空导航吊舱。据称,该吊舱使用高度为30米~3000米,同时具有地形跟随、前视红外成像、真波束锐化(DBS)、空地测距(AGR)等功能。作战飞机挂装这种低空导航吊舱后,可大幅度提升飞机的全天时、全天候低空突防和对地攻击能力。目前,这种吊舱已经装备部队。

二、我国航空科学技术各专业领域的进展

1.飞行器设计

飞行器设计是研究飞行器设计理论、方法和设计过程的综合性专业。20052006年,我国在基于效能分析的飞机参数优化设计基础研究、飞机抗战伤能力评估及其提高抗战伤能力措施的研究、倾转旋翼飞行器的关键技术研究等方面取得了进展。同时,我国的无人直升机技术,特别在无人直升机的自主控制技术方面也取得新的进展,为无人直升机进入实用阶段打下了坚实的基础。

2.气动

空气动力学是研究空气运动及空气与物体相互作用规律的一门应用技术学科,气动技术对飞行器的性能起着非常关键的作用。2005年,我国在引射法实现推力转向实验研究、前体非对称涡双稳态流型/气动相关性与控制研究、自由翼研制及其气动特性研究、现代运输机不同发房布局的复杂干扰研究等方面取得了较大进展。

3.结构

飞行器结构技术与航空材料、制造工艺、试飞等技术密切相关,直接影响着飞行器的性能和成本。近两年来,我国在先进气动力结构、隐身结构设计、飞机结构的智能健康检测与诊断、多级多层次复合材料结构优化设计、复杂结构综合强度分析与试验验证等方面取得了显著进展。

4.飞行器推进系统

飞行器推进系统技术是推动航空产品发展的核心技术。2005~2006年期间,我国不但取得了“太行”涡扇发动机设计定型的重大突破,而且还开展了航空发动机设计体系研究和航空发动机关键系统与部件研究,并且取得了一些突破。

5 .飞行控制

飞行控制系统直接影响飞机的总体性能、作战效能和飞行安全。2005年,我国在驾驶员行为描述与人--环境耦合特性分析、采用分布式压电驱动器改善飞机横滚能力的研究、非相似双余度功率电传作动系统研究、超机动飞行控制概念与设计方法研究等方面取得了一些重要进展。

6.航空电子

航空电子系统是飞行员获取飞行、导航、控制信息,并完成既定飞行任务的重要装备。2005年,我国在立体显示控制技术研究、信号处理新原理及方法研究、未来航空电子系统的快速原型仿真环境研究、机载无衍射光瞄准跟踪技术基础研究等航空电子技术方面取得了一系列的突破。

7.人机与环境工程

人机与环境工程对于保障飞行员在安全、高效、健康、舒适的状态下完成既定的任务,将飞机的技术性能最大程度地发挥出来具有重要作用。2005年,我国完成了飞机综合环境控制技术--蒸汽压缩制冷循环及其关键部件研究、热/能量管理系统动态特性研究、人椅系统弹射过程运动轨迹与姿态仿真、飞机驾驶舱作业工效设计与评价等重要研究课题。

8.航空材料

航空材料技术主要研究航空材料的组织成分、合成方法、加工性能和使用性能,在航空产品的发展中占据重要地位。20052006年,我国在树脂基复合材料、先进铸造高温合金、粉末高温合金、钛合金技术等方面都取得了显著进展。

9.航空制造

航空工业本质上是装备制造业,航空制造技术对实现设计要求、保障产品性能、延长使用寿命、降低全寿命成本具有决定性的作用。2005-2006年,我国研制成功喷丸成形支线客机超临界机翼壁板,树脂基复合材料构件制造技术取得了快速发展,突破了在航空结构上单一应用弧焊技术的局面,高能束流焊接、激光焊接等得到应用,柔性制造技术取得初步成果。

三、航空科学技术的国内外差距分析

经过55年的发展,我国在航空科技取得了令人瞩目的成绩。但是与世界发达国家相比,航空产品、航空技术和科研能力都存在比较大的差距。

1. 飞行器设计

在战斗机方面,我国的歼-10战斗机属第三代战斗机,与美国的F-22F-35相比,在技术水平上相差一代;在运输机方面,我国只掌握了中小型运输机技术,还没有掌握大型和超大型运输机技术;在直升机方面,我国掌握了轻小型直升机的设计、生产技术,还缺少重型直升机。此外,我国在倾转旋翼机、变体飞机、高超声速飞机方面,仅做了少量的理论研究,在跨专业综合和多学科优化方面,我国还基本上处在理论研究和演示验证阶段,缺少足够城工程经验和相关数据的支持,在虚拟设计和仿真方面与国外也存在比较大的差距。

2. 气动

在实验设施方面,我国尚没有大尺寸、高速、高雷诺数风洞,也缺乏用于民机结冰试验的冰风洞,现有的风洞试验雷诺数较小,天平精度低,严重制约了我国发展新型飞行器的研制能力。在CFD方面,我国自行开发的计算软件没有进行充分的验证和适时集成,工程实用价值不高,不能满足型号设计的需求。此外,我国至今还没有一架气动技术研究机,很多先进的航空技术特别是一些基础性的技术,缺乏必要的飞行验证,无法转化为工程性应用性的成果。

 

3. 结构

我国在飞机结构综合一体化设计技术方面,特别是工程应用方面明显落后于国外先进技术。在智能材料与结构、自适应变形机翼、自适应减振降噪、结构故障诊断等先进结构技术方面与国外存在较大差距。此外,我国的抗热、隔热结构设计技术、弹性结构舵面高效率设计技术仍缺乏深入的工程应用经验与技术试验验证手段。

4.飞行器推进系统

就发动机总体技术指标而言,我国“太行”发动机相当于国外70年代水平,与国外先进水平相比,大约落后一代半。

在设计技术方面,国外从20世纪50年代末~60年代初就采取了核心机和验证机的途径,并从80年代后期进入了以计算流体力学和计算固体力学为基础的预测设计阶段。而我国基本上还处于参照国外已大量装备的发动机,结合部分预研成果,主要通过试验进行设计的传统方法阶段,尚未走完一个从部件研究-核心机-验证机-型号研制的全过程。

5.飞行控制

在飞控系统产品方面,目前国产战斗机上装备的主要是自动驾驶仪、增稳和控制增稳系统,只有少量第三代战斗机上装备了模拟式或者数字式电传控制系统。

在技术开发方面,有许多国外早已形成装备并投入使用的技术(如自动着陆功能、自动地形跟随/回避系统、直接驱动式作动器、电传动力作动器等)在国内尚处于预先研究或者工程样机研究阶段;国外已试飞验证的技术(如光传飞控技术、短距起降技术等),在国内尚处于概念研究或原理性系统仿真阶段。综合控制技术方面目前尚未有明确的研究方向和结合我国实际情况的开发途径。此外,我国飞控系统产品的可靠性指标比国外产品差,国内尚未建立规范和有效的飞控系统软件验证与确认(V&V)方法。

6. 航空电子

我国相控阵雷达技术在T/R组件的小型化、全频段、可靠性方面与国外尚存在一定差距。在机载SAR方面的差距,主要体现在连续稳定成像和高分辨宽测绘带成像方面。在光学设备,特别是红外信息获取系统方面,第二代扫描型焦平面成像器和凝视型焦平面成像器技术在国外已经进入工程应用阶段,而国内还处于起步阶段。此外,我国在空通信系统、无线电导航系统、电子侦察和电子攻击系统、故障诊断与自动测试系统、敌我识别系统、总线技术、传感器综合技术等方面,与国外也有明显的差距。

7.人机与环境工程

在环控系统方面,航空发达国家已经开始发展发展多电飞机的环控系统,以机载能源的综合利用和全机热管理为设计思想,进行发动机系统,电源系统,液压系统,环控系统,防冰系统等的技术融合和优化。相比之下,我国飞机环境控制系统技术路线独立,综合化程度较低。此外,我国在驾驶舱人机工效评价方面和航空供氧抗荷与个体防护装备方面与国外也存在较大差距。

8. 航空材料

国外先进军用和民用飞机中钛合金和复合材料的用量有明显增加的趋势,而我国机体结构材料钛合金和复合材料用量远低于国外同类机种的用材水平,反映出我国在新型结构材料的材料工程化应用、构件制造以及设计技术等方面基础很薄弱。此外,我国对材料表征评价、缺陷检测、环境行为、结构成分精确测定、失效分析等物理冶金和力学冶金的基础性研究支持不够,缺乏系统的航空材料和热工艺基础性数据及通用性规范。

9. 航空制造

我国对关键制造技术预先研究和预研成果的工程化研究和推广应用重视不够,导致我国航空制造技术基础薄弱,缺乏基础性、机理性研究,导致关键技术与相关技术不配套。此外,我国数字化设计制造技术已经开始应用,但企业的生产组织、管理模式仍采用传统的管理方法,没有进行必要的流程再造,制约和影响了新技术的应用效果。

四、未来发展建议

1.继续加大政策支持力度

航空技术是关系到国家安全和可持续发展能力的综合性高技术。具有投资大、风险高、发展周期长、辐射面广的特点,完全依靠企业无法实现航空科技的快速可持续发展。政府在航空科技的发展方面必须发挥应有的作用。

2.加强行业管理和顶层规划

航空科技涉及到多个专业,参加研究的单位和组织机构也很多。从国际发展的趋势看,航空工业正在向大型化、集中化大方向发展。在这种情况下,必须加强行业管理和顶层规划。

3.集中国家力量,确保大飞机的商业成功

航空科技的发展需要一些重大项目的带动,只有这样,才能走完航空科技从理论研究、试验到工程应用的完整过程。大飞机项目对促进我国航空科技的发展具有重要意义,但是必将会面临来自国外的巨大竞争压力。要集中国家力量,确保大飞机的商业成功。

4.加强产学研结合,促进科研成果的工程化

由于条件限制,我国有不少具有较高创新性的研究成果还停留在理论和实验室研究阶段,没能转实现工程化。政府应通过政策导向促进产学研结合,并加大对中间试验和工程化的投入力度,促进科研成果的转化。

5.加强基础能力建设

开展航空科学技术研究,离不开完备的试验、测试和仿真手段。目前,我国航空科研设施的改造费用大都随具体产品任务一同安排,如果没有产品任务,科研设施往往就长期得不到改善。这对我国航空科研工作已经产生了严重影响。建议政府加大对重点实验室、工程研究中心和大型试验设施等基础条件建设的支持力度。

7.加强前沿技术的探索研究

如果没有前沿技术的探索研究,就不会有原创性的新技术产生。但是,前沿技术具有知识新、内容广、淘汰率高的特点。为了将有限的经费用在最重要的前沿技术开发上,必须加强航空前沿技术的分析论证研究,从而提高探索研究的成功率。

(注:红字可删)

ABSTRACT

With the development of Chinese economy, the role of aeronautical science and technology is becoming more and more important. According to the forecast by Aviation Industry Development Research Center of China in Sept. 2006, the passenger airplanes of Chinese airlines will grow from 832 units in 2005 to 3366 units by the end of 2025. The rapid development of China air transportation has brought aviation manufacture industry and aeronautical science and technology a vigorous requirement.

In order to meet the requirement of economy development and defense construction, the government is paying more attention to aeronautical science and technology. It has set up a beneficial policy environment to prompt the development of aeronautical science and technology. A hard-won strategic opportunity time is coming up. Aeronautical science and technology in China are showing a posture of strong requirement and rapid progress.

During the recent years, China has won many fruits in the field of aeronautical science and technology. J-10 has been successfully delivered to the air force and formed initial operation capability. L-15 Falcon trainer and the 4th FC-1 Fierce Dragon light fighter have fulfilled their maiden flight. ARJ-21 has finished the detailed design and started engineering manufacture. WS-10 Taihang turbofan aero-engine has won its type certification. Y-9 has completed the structure detailed design. Chinese Avionics and airborne weapons have won considerable progress. The successful upgrade of MA60 has resulted that it has been exported to 8 countries in 4 continents, including Africa, Asia, South America, and Oceania. Chinese UAVs and lighter-than-air aerial vehicle have won fast development too.

Up to now, Chinese military aircraft has leaped from the second generation to the third generation. Chinese aero-engine has leaped from the second generation to the third generation, from turbojet to turbofan, and from medium thrust to large thrust. Chinese air to air missile has leaped from the third generation to the fourth generation. Breakthroughs are continuously coming out in the aeronautical science and technology research, including aircraft preliminary design, aerodynamics, structures, propulsion, flight control, avionics, airborne weapons, materials and manufacture. The capability of aeronautical science and technology to support the development of Economy and Defense is greatly enhanced.

However, compared with the advanced technology in the world, Chinese aeronautical science and technology is still quiet lag of time. During the period of 2005~20006, Airbus has successfully developed A380 super large airliner. The forth generation fighter F-35 of Lockheed Martin finished its first flight. The tilt-rotor V-22 started its full scale production. The researches on UCAV, morphing aircraft structure, laser weapons and scramjet have got some important achievements in the foreign countries.

In the whole, the technology level of Chinese fighters is equivalent to the third generation, which is one generation behind the newly built foreign fighters. China has only mastered the technology of medium and small transport aircraft, and hasn’t grasped the technology of large and super large transport aircraft. In the mean time, in many fields such as aero-engine, avionics, materials, China is also behind the foreign countries.

In order to catch up with the technical lever of advanced country, Chinese government should take more effort to support aeronautical science and technology. The government should concentrate all source of the country to secure the success of the development of Chinese large aircraft, which will pull the development of aeronautical science and technology. Government should enhance industry management and strategic plan to improve the efficiency of scientific research. In the mean while, more aeronautical science and technology infrastructure should be constructed to support the exploration in the frontier field, and upgrade the ability of aeronautical science and technology innovation.

Key Words:  aeronautical science and technology   development trend   difference analysis

附:

               四代战斗机概况

随着技术的进步和作战需求的演变,自从20世纪50年代实现超音速飞行以来,战斗机的发展已经经历了四代。以下是各代战斗机的主要特征和代表机种。
  1)第一代超音速战斗机
  第一代超声速战斗机是指1953年以后开始服役的M数为1.3~1.5的低超音速战斗机,其代表机型是美国的F-100和前苏联的米格-19。有些国家把通常在高亚音速飞行、有时也能超过声速飞行的跨音速战斗机也归于这一代。这一代战斗机大多采用机头进气和大后掠角梯形机翼,飞机的推重比为(所装发动机的推力与飞机正常起飞总重力之比)大多在0.5~0.6之间,机载探测设备以雷达测距器为主,机载武器以机炮为主。这一代战斗机是20世纪五六十年代各国空军的主要装备。
  ——美国第一种超音速战斗机F-100“超佩刀”
  F-100是美国原北美航空公司研制的,设计工作始于1949年,第一架原型机YF-100A于1953年5月首飞,生产型F-100A于1953年投产。F-100A于1954年9月开始交付部队使用,但在训练飞行中连续发生事故。后经大量分析研究,查清事故系横滚交感使垂尾失去稳定性所致。为此,加大了垂尾面积,加长了翼展,并改进了横向和纵向操纵系统,于1955年2月恢复飞行。F-100有多种改型,各型共生产2300架左右,1959年停产。作为战斗轰炸机的F-100D产量最大,为1247架,在越南战争中主要用于轰炸地面目标,载弹量达3400千克。
  ——苏联的第一种超音速战斗机米格-19
  米格-19于1951年开始研制,1953年首飞,1954年初完成国家验收试飞,1954年下半年投入生产,1955年初开始装备部队。在苏联,各型共生产2000架左右,1961年停产。但该机还在波兰、捷克等多个国家成批生产,据估计总产量超过1万架。
苏联对米格-19的设计要求是:结构简单、轻巧灵活、爬升快、高速性能好、能超音速作战、火力强等。米高扬设计局遵照这些要求,设计出了这种性能较好的飞机。
   2)第二代超音速战斗机
  第二代超音速战斗机是20世纪60年代初开始装备各国空军的最大速度为M2.0一级的战斗机。这一代战斗机的型号非常之多,美国的F-104、F-4;苏联的米格-21、米格-23、;法国的“幻影”III;英国的“闪电”,瑞典的Saab-35、Saab-37等均是这一代战斗机的代表之作。我国在米格-21基础上发展的歼7系列和自行车研制的歼8系列也属于这一代。
  第二代超音速战斗机的外形,各国有很大差异,代表了各国战斗机设计思想的不同。但与第一代超音速战斗机相比,它们仍然有着一些共同的基本特征,即采用小展弦比薄机翼及细长机身等更先进的气动外型;飞机的起飞推重比达到0.8左右;探测设备大多是可用于全天候作战的火控雷达;机载武器是近距红外制导导弹及中距雷达制导导弹加机炮,标准的机载武器方案是1门机炮加4枚空空导弹。
目前,第二代超音速战斗机在美国已全部退役,在西欧和俄罗斯也将全部退役,但对大多数发展中国家来说,仍然是空军的主要装备。
  ——美国空海军通用的战斗机F-4“鬼怪”
  1952年,美海军要求麦克唐纳公司研制一种舰载超音速战斗轰炸机,1954年10月正式订购2架原型机,称AH-1。1955年海军修改了设计要求,改为舰载防空战斗机,改编号为F4H-1,1956年开始设计,第一架原型机于1958年5月试飞,生产型于1960年投产,1961年~1962年开始交付。1961年,美国空军也决定选用该机,飞机编号随即统一改为F-4。F-4自1960年投产至1981年停产,有十几种改型,共生产了5195架。除美国空、海军外,还被英国、德国、日本、伊朗、希腊、土耳其、西班牙、埃及、以色列和韩国等采用。F-4的早期型别上,受“机炮过时论”的错误思潮影响而不装机炮,后实践证明,没有机炮对空战不利,故F-4的后期型别上又加装了机炮。
  ——苏联米格-21前线战斗机
根据朝鲜战争中空战的经验,苏联米高扬设计局研制了米格-21,1955年试飞成功,在1956年6月苏联航空节上首次公开露面,1958年开始装备苏联空军,并在多个国家进行仿制,装备近40个国家的空军。米格-21总产量超过5000架,和美国F-4“鬼怪”、法国“幻影”III同属于第二代战斗机的代表作之一。米格-21是一种轻型前线战斗机,具有轻巧、灵活、爬升快、火力强、超音速操纵性好等优点。米格-21开始服役后,在六七十年代的历次局部战争中都可以看到它活动的身影。在越南战争中,越南人民军只有少量的米格战斗机,却能够以少胜多,取得击落美国飞机近百架的显赫战绩。至今还有为数不少的米格-21,经过改进后,在很多国家继续服役。 
  ——法国第一种投产的超音速战斗机“幻影”III
  “幻影”III是法国达索飞机公司研制的第一种投产的M2.0一级的战斗机,其主要任务是能全天侯截击,也能执行对地攻击任务。早在1952年,达索公司自行研制了“幻影”I截击机。1954年,该公司以此飞机向法国政府的“轻型截击机计划”投标并签定了研制合同。“幻影”I于1955年6月25日首飞,但终因该机设备简单、载荷太小以及空战全靠地面导引等问题而终止发展。“幻影”II的结构与“幻影”I基本相同,翼展略加大,推力增大。但由于法国在1956年后树立了核战略思想,要求战斗机“在核战争中能进攻,在常规战争中能多用途”而放弃了单纯防御性要求,因而 “幻影”II的研制也终止了。”幻影“III是在核战略思想主导下,在”幻影“I、II的基础上研制而成的,其原型机比”幻影“I重量大30%,推力大37%,仍采用无尾三角翼布局,但机身按”跨音速面积律“设计。该机1956年11月17日首飞,次年1月速度达到M1.0,在使用助推火箭发动机后速度达到M1.9。“幻影”共发展了十多个型别,总共生产了约840架(包括外面仿制的153架)。该机除装备法国空军外,还出口以色列、巴基斯坦、巴西等20多个国家和地区。
    3)第三代超音速战斗机
  第三代超音战斗机是20世纪70年代中期开始服役的、以高机动性为主要特点的战斗机,典型机型是美国的F-14、F-15、F-16和F/A-18,俄罗斯的米格-29、苏-27,法国的“幻影”2000等。这一代战斗机的基本特征是:在气动外形上采用边条翼、前缘缝翼和翼身融合体,并采用电传操纵主动控制技术;装推重比8.0一级的发动机,使得起飞推重比接近或超过1.0;装具有下视/下射能力及可用于对地攻击的多功能雷达,其作用距离在50千米以上,多数超过100千米。
与第二代相比,第三代超音速战斗的飞行速度和飞行高度无多大区别,主要的不同是飞机的空战机动性大大提高。主要的机动性指标,如爬升率、盘旋半径、盘旋角速度及加速度等,都比第二代有大幅度改善。目前,美国、俄罗斯及西欧一些发达国家,第三代超音速战斗机是其空、海军的主要装备。
  ——美国空军的主力战斗机F-15“鹰”
  F-15是美国原麦道公司(现并入波音公司)研制的双发重型超音速空战战斗机,主要用于夺取战区制空权,同时兼有对地攻击能力,现为美国空军的主力战斗机。
1965年美国空军开始考虑F-4后继机,1968年9月正式招标。1969年12月,选定麦道公司为主承包商,并签订了制造20原型机的合同,其中2架为双座型、3架是供静力和疲劳试验用的机体。第1架原型机于1972年7月开始试飞,1974年9月生产型首飞,1974年11月开始交付使用。
  F-15的设计重点是突出空战格斗能力,具有推重比大、翼载小、机动性好等特点,为典型的第三代超音速战斗机。该机装有良好的机载电子设备,特别适用于近距格斗和超视距导弹攻击。F-15有多个型别,到1998年,麦道公司共生产1316架、日本仿制205架,目前尚未停产。以色列和沙特阿拉伯也装备该机。
  ——美国当代销量最好的战斗机F-16“战隼”
  F-16是美国通用动力公司为美国空军研制的轻型战斗机,主要用于空战,也可用于对地攻击和近距支援,现为美国空军的主力机种之一。
  1972年1月美空军正式提出“轻型战斗机原型机”计划。1972年4月,从5家公司的方案中通用动力公司YF-16和诺斯罗普公司的YF-17被选中进行对比试飞。经过12个月200小时的试飞后,于1974年4月决定要从中选取一种继续发展,作为小型、简单、便宜的轻型战斗机,与重型战斗机F-15搭配使用。1975年1月美空军宣布YF-16中选,并与通用动力公司签订制造15架(后改为8架)预生产型的合同,进行全尺寸工程发展。同年,该机还被荷兰、比利时、挪威和丹麦等北约国家选作F-104等的替换机种。F-16的第1架生产型于1978年8月首飞,并于当月交付美国空军。1993年,洛克希德•马丁公司并购了生产该机的通用动力公司沃尔思堡分公司,从而接管了该项目。F-16的销售十分成功,截至1998年,十多个型别的总订货量就超过了4000架,有20多个国家和地区使用该机,一些国家还引进了生产线。
F-16采用了边条翼、翼身融合体、过载座舱、电传操纵系统、放宽静稳定度等先进技术,加上先进的电子设备和武器,是具有代表性的第三代超音速战斗机。
    ——法国第三代]超音速战斗机“幻影”2000
“幻影”2000是法国达索公司研制的超音速多用途战斗机,主要任务是防空截击和制空,也可用于执行对地攻击、近距空中支援和侦察等任务。1975年12月18日,法国政府决定选用“红影”2000作为20世纪80年代中期以后的主力战斗机。“幻影”2000重新采用了无尾三角翼布局,具有超音速阻力小、结构重量轻、刚性好、大迎角时抖振小、翼载荷低、内部空间大、贮油多等优点。该机是继美国F-16之后的世界上第二种采用电传操纵系统的战斗机,同时它还采用放宽静稳定度、复合材料等先进技术,装有高推重比的涡扇发动机及更先进的电子设备,因而是典型的第三代超速战斗机。共制造5架原型机(其中1架为双座型)和2架供静力及疲劳试验用的机体。第1架原型机于1978年3月10日首飞,首架生产型于1982年11月20日首飞,随后开始交付使用,1984年2月形成初始作战能力。截至1998年底,“幻影”2000各型共接到订货574架,除装备法国空军外,还出口埃及、希腊等国家和地区。
  ——俄罗斯当代主力战斗机苏-27
苏-27是俄罗斯“苏霍伊实验设计局”开放型联合公司研制的全天候空中优势重型战斗机。该机可执行截击低空突防的超音速轰炸机和超音速巡航导弹,为深入敌后的轰炸机或攻击机护航,以及海上巡逻、为水面舰艇航等任务。
苏-27于1969年开始研制,共制造原型机11架,1977年5月20日首飞。生产型对机体进行了重新设计,1981年5月20首飞,1982年开始批生产,1985年进入部队服役,1986年初形成初始作战能力。该机主要是针对美国的F-16、F-15设计的,突破了苏联战斗机的传统格局,采用翼身融合体、先进的电传飞行控制系统和高推重比发动机,具有机动性和敏捷性好、续航时间长等特点,可进行超视距作战。该机完成的“普加乔夫眼镜蛇”机动动作,充分显示出它的优异飞行性能和操纵性能,以及发动机的良好加速性能。因此,该机是当今世界上第三代超音速战斗机中的佼佼者。但该机的机载电子设备和座舱显示设备稍显落后,且不具有隐身性能。北约称该机为“侧卫”。该机共有十来个型别,截至1998年,共制造520多架,目前仍在继续生产,主要用于出口。
  ——我国歼十飞机
歼十飞机作为我国自行研制的、具有自主知识产权的高性能、多用途第三代先进战斗机,具有高可靠性、高生存力和高机动性能,作战半径大,起降距离短,攻击能力强,综合作战效能达到国际同类战斗机的先进水平。歼十飞机的研制成功,使我军航空武器装备具有了与国外现役先进战斗机相抗衡的能力,实现了我军航空武器装备从第二代到第三代的历史跨越,属于第三代战斗机。
歼十飞机作为我国自行研制的、具有自主知识产权的高性能、多用途第三代先进战斗机,具有高可靠性、高生存力和高机动性能,作战半径大,起降距离短,攻击能力强,综合作战效能达到国际同类战斗机的先进水平。歼十飞机的研制成功,使我军航空武器装备具有了与国外现役先进战斗机相抗衡的能力,实现了我军航空武器装备从第二代到第三代的历史跨越,属于第三代战斗机。
歼十飞机研制是我国航空发展史上规模最大、技术难度最高、协作面最广的复杂系统工程,涉及空气动力、电子信息、材料冶金、机械制造、兵器、航天等技术领域,航空、航天、电子、兵器、冶金、机械、化工、轻工、纺织、中科院等14个部委、100多家单位、数十万人直接参与了整个工程研制工作。歼十飞机的成功研制,使我国掌握了一整套具有自主知识产权的新一代战斗机研制技术,形成了自主研制、生产新一代战斗机的能力。歼十飞机研制过程中取得的一大批技术成果填补了国内空白,极大地推动了我国航空工业的发展,标志着我国航空武器装备自主研发能力跻身于世界先进行列,达到国际先进水平。该项目获得国家科学技术进步特等奖。
    4)第四代超音速战斗机
  第四代战斗机是美国80年代开始研制的隐身战斗机。其基本特征是:采用翼身融合体和具有隐身能力的气动布局;机体结构大量采用复合材料;装带二无喷管、推力可转向的、推重比10一级的先进发动机,使飞机推重比超过1.0;机载火控系统是可同时跟踪和攻击多个空中目标的多功能火控雷达;主要机载武器是能以大离轴角发射和发射后不管的空对空导弹。与第三代战斗机相比,第四代战斗机的主要特点是:隐身、机动能力强、可超音速巡航、有短距起降能力。典型的机种是美国的F-22和F-35。俄罗斯按自己的标准研制的所谓“第五代战斗机”PAK FA亦属此类。
  ——美国典型的第四代超音速战斗机F-22“猛禽”
  F-22是美国洛克希德•马丁公司研制的先进战术战斗机,计划用于取代现役的F-15战斗机,执行夺取空中优势任务,是美国空军21世纪初的主力机种。
  20世纪80年代初,美国空军开始制订先进战术战斗机(ATF)计划,研制下一代制空战斗机,特别强调飞机要具有低可探测性、高机动性和敏捷性、超音速巡航和超音速机动能力、超视距作战能力,在作战中能先敌发现、先敌摧毁,并具有良好的使用维护特性和短距起降能力。1983年9月,美国空军授权多家公司进行概念研究。1985年9月开始招标,1986年10月31日宣布洛克希德/波音/通用动力联合小组的YF-22和诺斯罗普/麦道联合小组的YF-23为候选方案,各制造2架原型机,分别装普惠公司的YF119和通用电气公司的YF120发动机,进行演示验证。1990年6月,YF-23首飞;9月29日YF-22首飞。经过半年多对比试飞,1991年4月23日宣布YF-22和YF119组合方案中选。1991年8月2日签订工程发展合同,制造11架原型机(其中2架双座型,1993年原型机减为9架,1996年7月双座机取消)、2架静力和疲劳试验用机体。F-22研制小组中,洛克希德占份额35%、波音占32.5%、通用动力32.5%,1993年3月通用动力将其军机业务卖给了洛克希德,从而使洛克希德在F-22研制中的份额增至67.5%,确立了它在此项目中的主导地位。
  F-22于1992年4月通过初始设计评审,1995年2月通过最终设计评审。1996年9月24日,普惠公司交付第1台F119发动机。1997年4月9日首架原型机出厂,被命名为“猛禽”,同年9月27日首飞。1998年2月5日交美空军试飞,1999年7月20日首次进行了超音速巡航,以大于M1.5的速度飞行了2小时 。F-22从2001年11月开始交付,2005年12月形成初始作战能力。该机为目前世界上惟一正在生产的典型的第四代超音速战斗机。F-35 2006年12月首飞成功。

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