ＦＣ－１“梟龍”戰機性能深入評析

李　超

FC-1是中國第一種自己全新設計、主要面向外貿的輕型高機動多用途戰斗機，預備替代“幻影”Ⅲ/5、Q-5、J-7、F-5、米格-21等第二代戰斗機和F-16A/B、“幻影”2000等早期三代機。該機最大起飛重量12噸左右，載彈量4噸左右，主要任務是奪取制空權，次要任務為對地攻擊。

對于該機的性能，用戶方巴基斯坦的要求是價格不超過1500~2000萬美元，必須具備優秀的超視距攻擊能力（BVR）和不遜色于三代機優良的機動性，其主要設計目標是全面超越巴空軍現用的F-16A/B，能正面對抗印度裝備的米格-29、蘇-30和“幻影”2000C。同時，中國空軍由于全新的三代戰斗機價格太高，有可能購買幾百架FC-1作為高檔戰斗機J-10、J-11的補充，形成高中低搭配。

由于定位在低端，該機的價格成本受到嚴格限制，這是研制計劃存在的基礎。特別是考慮到讓工業基礎較差的巴基斯坦也能夠進行批量生產，選用的材料、技術工藝和設備是重點考慮的部分。這是中國首次價格決定技術的全新嘗試，先于美國JSF的可支付性要求，也是中國在商業化管理運作下、首次先進戰斗機研究開發計劃。在價格限制下，機上的設備應該盡可能采用便宜、成熟產品。這是一種自上而下的全新設計思路，用預先給定的整機系統價格，逐級控制各個分系統的價格，以達到總體費用達標。這種設計思路下的飛機講究成熟、可靠，研制風險相對較小，但是不足之處是由于費用限制，往往不能采用最先進的技術和設備，性能受到很大限制。

FC-1設計過程中不可避免的遇到戰術條件要求改變、追加設備、要求提升性能等問題。既要設備先進又要價格便宜讓計劃不可避免地出現了一定的拖延，同時價格也從最初的不超過1500萬美金變為不超過2000萬美金。美國JSF也是類似的設計思想，但是由于其工業基礎極為強大，他們所謂的成熟技術、便宜產品不再是從別的尖端戰斗機上面經過長期試驗、成熟后經過修改而得到的，而是采用發展速度和應用步伐都比較快的民用組件，或者是經過驗證的簡化軍用技術。采用民用技術組件后，飛機性能會稍有降低，但是從可靠性、維修性、通用性、使用費用和全壽命價格方面得到了極大的好處。這樣做最明顯的優點，就是可以用相對較低的價格和較高性能的飛機占領原來F-16、F-18的市場。只是現在因為技術復雜性和不斷疊加的高技術要求，導致飛機比最初預計采購價格高了一倍以上，但由于沒有同類產品競爭前景仍然看好。

FC-1發動機采用比較便宜可靠的俄羅斯RD-93發動機。該發動機是著名的米格-29的唯一動力裝置——RD-33的單發型。RD-33擁有20年以上的使用歷史，穩定性好、表現潑辣，能夠讓米格-29完成諸如尾沖、“眼鏡蛇”等高難動作而不出現異常狀況。但是其主要不足就是推力還不夠大、推重比偏低、壽命也比較短。在中國暫時沒有類似推力級別渦輪風扇發動機的情況下，RD-93這種便宜的發動機成了唯一的選擇。為了應付不可預知的風險，國內也開始研制RD-33的仿制改型——FWS-13。后者的各種指標比RD-33有一定提高，不過成熟要稍待時日，估計2010前后能裝機使用。FC-1的航電系統大量采用成熟產品，直接使用國內其他型號戰斗機成熟設備的簡化型號，如直接從第三代戰斗機挪用過來的8×6英寸液晶顯示器、敵我識別系統、導彈告警裝置、簡化機載脈沖多普勒雷達和多余度電傳飛控系統等等，節省了大量研制、試驗時間和費用。

FC-1的設計采用最先進的無紙流程，以及CATIA這種功能強大的計算機輔助設計解決方案，可以構建虛擬現實的三維飛機結構，能預先進行虛擬裝配和調試，使設計制造周期大大減小，錯誤返工率急劇降低。中國在10年前就開始應用這款由達索系統公司開發的軟件，其在B777、B737-X、B787和A380等著名客機上也有超過10年的成功應用。該軟件現在已經普遍推廣到整個世界航空工業，使飛機設計和制造真正進入數字化時代，實現數字化設計、數字化制造、數字化檢驗和數字化裝配，大大提高了設計制造效率、裝配精度，使設計修改變得極為快捷方便，也利于提高工作效率。現在的做法往往是配合并行工程的開展，使得以前的“設計—工裝—零件—裝配—檢驗”一條龍模式，變成了并行流程，真正達到設計、強度、氣動和制造、檢驗、維護等部門同時開始工作，大大提高工作效率。這是一個真正和國際接軌的進步。

FC-1為了降低造價和使用成本，大量使用了常規材料和工藝，制造和設計難度比較小，類似于J-7E。其選材方面基本是：鈦合金很少使用，絕大部分為常規的鋁合金，復合材料僅在操縱面和雷達罩上使用，但是出人意料的在部分操縱面上使用了原來僅見于新型殲擊機的灰色柔性材料。為了降低制造費用和維修難度，機身蒙皮使用小尺寸蒙皮進行拼接。從一些公開的裝配照片上可以看出，很多機身零件都為鈑金成型，造價低、方便生產，但是不足之處是造成飛機結構重量有所增加。而從公開的電子樣機圖像看來，在關鍵的框上應該使用了高強度預拉伸鋁合金厚板機加框。這樣的工藝材料選取比較能夠配合巴基斯坦和其他第三世界國家的現有工業基礎，方便輸出生產線技術、提高出口競爭力。就是在這種條件限制下，FC-1戰斗機的結構壽命依然比傳統國內戰斗機高150%，結構重量系數并沒有明顯增加，載荷限制還從7.5g提高到9g。盡管沒有什么特別突出的地方，但考慮到在價格和材料選取限制下達到這樣的水平還是非常不容易的。這也能看出中國在材料和加工工藝上的巨大進步。

氣動及飛行性能評析

FC-1設計要求類似于F-16，要求有突出的亞音速機動性，同時兼顧一定的超音速性能。為了控制價格，該機尺寸、重量設計點取值偏小，氣動布局和結構大量借鑒F-16，并針對其不足作了很多調整。從FC-1的機翼、尾翼和機身都可以明顯看到F-16的影子。該機最明顯的氣動特征之一是兩側布局的DSI進氣道。這是一種F-35戰斗機上才開始應用的、最先進的進氣道設計技術。采用這種技術不僅可以大幅度減輕重量，還能提供更好的超音速飛行性能。機翼設計也比較特別，選擇了大型哥特式尖拱型邊條。這種邊條比F-16較窄的內凹邊條性能好很多，能夠提供強力而穩定的渦升力；加上機翼設計上選擇了更低的翼載荷，可以以較小的迎角飛行。在兩機展弦比相同的情況下，FC-1的亞音速升阻比應該比F-16更好。

同F-16一樣，FC-1采用了計算機控制的變彎機翼設計，但不同的是將副翼獨立出來。這能讓飛機橫向控制更為有效，且不會在縱向機動時影響橫側機動性。同時，由于大邊條和機翼的結合，FC-1升力斜率比F-16大，升力系數也較大，特別是同樣迎角下的實際升力系數更大，非常有利于在盤旋中取得對F-16的優勢。由于氣動設計傾向于亞音速機動性，FC-1高速阻力較大。為了不使飛機超音速性能下降太多、盡量降低迎風面積，FC-1使用了較低矮的座艙，但飛行員坐姿較高，視野優于“幻影”2000，優先保證了前視野，一定程度上犧牲了后視野。不過，即便是F-16這樣的氣泡式座艙，要想在綁著安全帶作機動的時候繞過彈射座椅去看尾后目標也是很困難的。并非所有的西方戰斗機都設計有這樣的視野，同樣也有很多采用帶后視鏡的設計。因此以FC-1的實際情況來考慮，犧牲一些后視野換取阻力的降低還是值得的。

在進行戰斗機機動性能對比時，一般采用兩種對空戰具有決定意義的曲線： (瞬等值曲線和SEP等值曲線。采用這兩種曲線的依據是：戰斗機的瞬時盤旋角速度(瞬和單位重量剩余功率SEP是反映戰斗機空戰格斗機動能力關鍵參數。實踐表明，噴氣戰斗機空戰最關鍵的性能參數是瞬時盤旋角速度。因為目前很多國家空軍戰機已經裝備了具有大離軸角發射能力的空空導彈，所以只要將機頭稍微對著目標，即使本身速度在逐步下降，由于導彈加速很快，仍然可以發射并有效攻擊目標。

現代空戰一般都把飛機拉到最大可用升力系數以便快速掉轉機頭，有些三代戰斗機的最大瞬時盤旋角速度已經達到30°/秒。典型的三代機如F-16A，其最大瞬時盤旋角速度能達到26°/秒，這一性能主要和翼載荷有關；其后期型號重量增加了近2噸，但機翼和氣動設計毫無變化，雖然可用攻角范圍放寬、升力系數有所增加，但是盤旋能力仍然有所下降，最大瞬盤角速度降為24°/秒左右（各批次重量不同）。FC-1空戰翼載荷約為325公斤/米2，參考F-16A的風洞試驗資料，可以推測該機如果限制最大許用迎角30°的話，其最大升力系數可達1.8左右；考慮抖振、非對稱機動較嚴格的限制等因素，其瞬時盤旋能力應該優于F-16A，估計可達28°/秒。

在劇烈空戰過程中，飛機速度將會下降很快，因為發動機推力一般都不足以補償為獲得最大瞬時盤旋過載而用最大升力系數轉彎所產生的阻力，所以速度不斷降低。在發射完武器后，加速性的優劣十分關鍵。如果長時間在低速狀態對下一步空戰十分不利。飛機加速性的好壞決定于單位重量剩余功率SEP。SEP=(發動機推力－阻力)×速度/重量。SEP越大，加速性能和爬升性能越好。特別是西方強調的能量空戰戰術異常重視能量補充能力，SEP幾乎已經成為衡量三代機性能優劣的重要指標。

對FC-1的SEP的計算取決于對推力和阻力的估算。RD-93是一種典型小涵道比渦扇發動機，因此套用經驗公式。根據手冊上介紹RD-33發動機特別強調了高空性能，對高空性能指數取較大值。飛行阻力包含零升阻力和升致阻力，零升阻力與飛機的浸潤面積等參數有關，也與飛機表面質量有關，較難準確估算，筆者采取在F-16和T-38實際數據基礎上進行推測的方法。根據不斷采取提高超音速可用推力的情況，估計FC-1零升阻力要大于F-16。FC-1的升致阻力，由于可以計算出42°后掠角切尖三角翼的奧斯瓦爾德效率因子，可以通過經驗公式計算得到，再參照實際型號進行修正。筆者同時根據部分計算數據和同類飛機實際數據，擬合了FC-1的飛行包線。

FC-1的最大瞬時盤旋角速度比較優異，但是由于發動機推力限制，整體推重比稍弱于F-16，SEP指標不算高，加速和爬升性能稍微欠缺。但是FC-1的空戰推重比高于“幻影”2000，和F/A-18A/B相當，海平面SEP大于295米/秒，和F-16的330米/秒有一定差距。但考慮到FC-1本身還具有一定的發展潛力，未來有改進9000公斤級推力發動機的趨勢。如果這一改進成為現實，FC-1的推重比將比F-16更高，SEP性能也會超越后者。即便是沿用RD-93的8300公斤推力，目前FC-1的SEP性能也能達到三代戰斗機的中游水平。由于空空導彈的進步，SEP雖然對飛機性能至關重要，但對空戰勝負的影響力卻在降低。對于一種價格只有F-16一半的戰斗機，過度求全是不現實的。即便如此，FC-1的SEP還是比號稱“三代半”的瑞典JAS-39戰斗機更有優勢。

FC-1裝備巴基斯坦空軍后，其作戰對象將是印度空軍的300～400架三代戰斗機，如“幻影”2000、米格-29、蘇-30MKI等。在下個10年，巴基斯坦老式的“幻影”Ⅲ/5、J-7M、J-7P、J-7PG和Q-5等戰機大部分要退出現役。那時，巴基斯坦擁有的高性能戰斗機或許就是30～60架中國J-10出口型，以及100架左右高速性能不很突出的F-16和150架FC-1。一旦發生戰爭，這一空中實力是遠遠不夠的。所以，巴基斯坦空軍提出盡量在不過度提高價格的情況下提高高速性能。為此，04架樣機采用了DSI進氣道，并修改了整個前機身，全機重量降低了200公斤，高速阻力也得以降低，同時提高了發動機的進氣品質特性。更換DSI的意義不僅僅是減重，更在于改善了進氣—推進系統的效率，能夠在同樣高度和速度下提供更大的實際推力。這不僅提高了SEP，還提高了高速飛行能力——FC-1的DSI取值設計在1.4馬赫以后總壓恢復比F-16高3%、1.8馬赫以后提高甚至達到10%。每提高1%的總壓恢復系數，可以產生1.5%的推力增益，FC-1最大速度原設計目標只是達到1.6馬赫，而改進以后可望達到1.8馬赫左右。最大速度提高的同時，包線靠右端位置的加速性和穩定盤旋能力也得到提高。面對印度空軍大量裝備R-77導彈的米格-29、蘇-30MKI戰機，改進后的FC-1憑借高速能力的大幅度提升，基本能夠與之對抗，同時還有體形小、雷達反射面積小的特點，一定程度上還能占據優勢。

巴基斯坦空軍在01架試飛后，提出將最高速度從1.6馬赫提高到1.8馬赫。從04架的情況推測，經過努力（假如發動機推力能提高到9000公斤的話），FC-1最大飛行馬赫數也許還會有所提高，接近或達到F-16的水平。較好的高速性能對巴方的截擊作戰要求是比較實用的。從現在情況來看，由于發動機推力小，FC-1的爬升性能稍微不足，與F-16A相差較多，但是比IDF好。對近距空戰最關鍵的盤旋性能指標，穩定盤旋角速度略低于F-16，但是瞬時盤旋性能更好，遠遠超過IDF。這主要歸功于大邊條高渦流升力和低翼載的綜合作用，是FC-1的主要設計亮點之一。

總的說來，FC-1經過不斷設計、改進，目前的水平是：機動性能基本和F-16A持平，大迎角性能則要超過F-16A，關鍵飛行性能指標遠遠超過IDF。

對空對地作戰能力評估

對戰斗機作戰效能影響的關鍵因素是作戰半徑和載彈量能力。載彈量大，對空作戰時候可以多掛油箱，增大航程、提高效能；對地攻擊時可以多掛彈。在戰斗機普遍多用途化的形勢下，盡量提高載彈量有很大必要。從第三代戰斗機的型號發展歷史中可以看出，改進重點主要包括增加起飛重量、提高載彈量和航程。比如F-16A/B早期型號最大起飛重量16.06噸，F-16C/D Block 60則提高到22.679噸；蘇-27早期SK型號最大起飛重量33噸，改進后蘇-30MKK達到38噸；F-15早期型號A/B型從25噸增加到C/D型的30噸，E型增加到36.7噸。

預計FC-1以后的批次應該也會考慮增加起飛重量、提高載彈量，采用的方式可以考慮增加保形油箱、提高發動機推力、改進和增強機翼、提高掛載能力、增強起落架、采用多聯裝掛架等。

巴基斯坦用FC-1的機載雷達具體型號現在還沒有確定，但是由于客戶實際考察和試用，勝利天平現在明顯偏向國產某型雷達了。FC-1的雷達現在看來有兩種選擇：意大利的Grifo S2000和國產某型雷達。從性能來看，國產雷達指標要稍微好一些，也超過美國F-16C/D用的AN/APG-66雷達不少，配用射程80公里的PL12/SD-10后會有更大的殺傷力。當然，隨著中國雷達技術的不斷進步，在FC-1中期改進中配備先進的有源相控陣雷達（AESA）和沖壓式空空導彈也不是沒有可能的。

FC-1的基本機載武器是一門從米格-23“遺傳”下來的雙管23毫米加斯特機炮，機身下有1個掛架，機翼下左右各有3個（包括機翼翼尖掛架），基本與JAS-39、IDF類似，數量不算少。但是從現代空戰和對地攻擊的角度來說，掛架明顯不足。現在FC-1對空只能在機翼內側掛載2枚中距攔射空空導彈，外側掛載4枚近距格斗導彈，火力密度明顯不足。改進方法主要是增加攔射導彈的雙聯裝掛架，這樣會稍微增加阻力，對性能不大。美國F-16在高威脅環境作戰時需要掛載電子干擾吊艙，FC-1的電子自衛設備則安裝在機體內，不用再占用機腹掛點。這個掛架也可以掛載一個雙聯裝PL12/SD-10掛架。這樣的話，掛載中距攔射導彈的數量就可以達到6枚，加上機翼外側的4枚近距格斗導彈，火力已經足夠應付一場超高強度空戰了，與F-16C/D不相上下。

FC-1的對空武器可能包括以下幾個導彈型號：PL-5、PL-9、法國“魔術”1、未來配備128×128像素紅外凝視成像頭的推力矢量控制PL-X、中距的PL-12和未來的沖壓型PL-12X。預計在2010年后，FC-1的對空火力將和世界上任何一種先進機型不相上下。

在對地攻擊武器方面，FC-1以前披露出來的只是普通火箭彈、低阻炸彈、AM-39“飛魚”空艦導彈、C-801/802空艦導彈和激光制導炸彈。但是隨著國內空面武器10多年的發展，各種精確制導武器已經應有盡有，東西方各種代表性武器在國內幾乎都有相應的型號。可以預測FC-1的主要對海攻擊精確武器包括：C602（類似“戰斧”反艦導彈）、C-701(類似法國AS15)、C801（類似AS39“飛魚”）、C802（類似“魚叉”）、C803（類似俄羅斯“俱樂部”S）、Kh-31A國產型和AM39“飛魚” 等。

對地攻擊導彈包括：換導引頭的C701（類似于美國“小牛”）、KD88（類似AGM-84L對陸攻擊導彈或者SLAM）、Kh-31P反輻射導彈，還有類似歐洲“阿帕奇”、射程300公里左右的對地攻擊隱身導彈。雖然中國也研制了射程2000公里左右的超遠程巡航導彈（類似“戰斧”），但是這種武器不會被掛載到戰術戰斗機上，也不可能出口。

精確制導炸彈包括：仿制俄羅斯的Kr-500R系列紅外制導炸彈、Kr-500L激光，還有國內自己研制的250公斤系列激光制導炸彈、國內參照JDAM 設計的GPS/INS制導250公斤級炸彈 FT-1和500公斤級炸彈FT-3、加裝滑翔機翼設計、最大射程80公里的GPS/INS制導炸彈LS-6。還有動力和無動力精確制導子母彈布撒器等等。

這樣的火力足以讓任何敵對國家感到膽寒，只是彈藥價值不菲。實際上巴基斯坦最后能采購到些什么樣的武器來配備FC-1，還要拭目以待。

總的來說，從空空武器系統指標看來，FC-1基本能達到F-16 Block50/52的水平。在對地攻擊方面，由于近年國內精確制導炸彈和巡航導彈的飛速發展，品種和質量與美國F-16 Block50 的配備武器已經沒有很大差距。不過，這些武器要配備到FC-1上還要經過數年的艱苦努力。FC-1關鍵的不足之處在于：原始設計不足（發動機推力限制、

機體尺寸過小、對全機重量的嚴格控制），限制了航程和載彈量的提升。但是這也是設計者在用戶苛刻的費用、

時間要求下做出的最好答卷，仍然不失為經典設計。

改 進 設 想

按照目前FC-1交付巴空軍的技術狀態及水平考慮，筆者認為主要改進項目包括以下幾點：新型大推力高推重比發動機、推力矢量技術、保形油箱、有源相控陣雷達（AESA）和全新的武器系統。

目前FC-1主要問題是發動機推力不足，爬升和加速性能稍微差，超音速性能不夠好。如果將來出現安裝推重比9～10的FWS-13發動機的FC-1改進型，這個指標就會得到全面提升，飛行性能全面超過F-16和“幻影”2000。為了進一步提高機動性能，FC-1還可以采用推力矢量技術。按照國內的進展情況，在2015年左右出現超高機動的FC-1也不全是夢想。為了提高續航能力，還有必要安裝保形油箱，主要用于專門對地攻擊的改型上。

電子設備的改進主要寄希望于國產有源相控陣雷達（AESA）的發展，在配合相應對空對地武器系統，“梟龍”就不再是一種低價、低檔戰斗機，基本具備和3.5代戰斗機抗衡的能力。武器系統方面主要是期待國產新型紅外凝視陣格斗導彈和沖壓發動機版PL12/SD-10的出現，以及廉價GPS/INS制導滑翔炸彈、遠程對地攻擊巡航導彈和超音速反艦導彈的成熟。這也是提升“梟龍”戰斗力的重要核心。

（編輯/一翔）