开创多国合作新纪元——欧洲联合研制的 "狂风多用途"战斗机

讲在前面的话:

在人类航空发展史上,几乎所有的军用航空装备大多数都是遵循仿制到自主研制的发展道路,相关的研发工作也多以单独的一个国家或者一国提供、一国制造的具体方式来完成的,但是上世纪六十年代末,有一款战斗机是集百家之力多国联合研制成功的,那便是欧洲英德(指联邦德国)意三国联合研制的狂风多用途战斗机,开创了人类军用航空发展史上多国联合研制战斗机的先河,被誉为多国联合研制的典范之作。狂风战斗机的研发成功具有深远的历史意义,不仅为欧洲后续联合研发新一代战斗机积累了宝贵的科学管理经验,同时也为世界其他国家提供了一条借鉴思路。

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制空型ADV最先被新一代台风战斗机所取代

现实催生的创新

上世纪60年代,美苏冷战争霸愈演愈烈,为了牢牢掌控军事航空技术制高点,美苏先后开始了新一代主力战斗机的研发工作。作为昔日欧洲大陆的帝国,有很多西方国家不甘落后始终想要摆脱美国在军事技术领域的控制,但是想要自主研发一款能与同时期美苏两个超级大国相匹敌的先进战斗机,最大的难点不在于技术,而是在于二战后普遍面临捉襟见肘的研发资金问题。

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多国联合研发首先要突破一个国家间的壁垒

正是在这个核心"缺钱"的现实窘境面前,欧洲人在推动欧洲一体化进程的过程中,逐步形成了一个研发的共同需求;基于这个需求西方国家开始研究由多国分摊资金和技术,共同开发一款适应各国作战需求的新型多用途战斗机的可行性。如此以来,可以极大的缓解资金压力,同时还能最大限度的发挥各自技术优势,从而推动整个项目省钱又省时的发展,且不用担心研发成功后的市场问题,也能间接的满足欧洲研发国想要在军贸领域占得一席之地的考虑。

1968年7月17日,包括英国、联邦德国、加拿大、荷兰、比利时以及意大利在内的六国就联合研制新一代多用途战斗机开始进行初步的研制论证工作,联合研制工作开始由理论初步进入到实际实施探索阶段。虽然联合研制有上述诸多优势,但面临的问题也是切实摆在眼前的,多国联合研制战斗机最大问题就在于,不同实际需求背后牵引着不同国家利益,各国在战机使用差异主要体现在规格、制式、维护以及保障等具体细节上,比如狂风研发成功后在装备德国的时候就遇到过很尴尬的一幕,因为狂风双座设计,长期飞单座的德国飞行员就需要回炉重塑。

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打破常规的三国研发体制是成功的关键

正是由于各研发国间作战需求上的差异,最终因为新型战机具体技战术指标定位上的分歧,加拿大、荷兰和比利时相继宣布退出联合研制项目。剩余的英德(联邦德国)意三国继续推进既定的联合研制论证工作。其实剩余三国之所以能推进下去,主要和三国的作战需求有很大的关系,在上世纪60-80年代,联邦德国需要一款先进的对地攻击机,英国则是需要需求"火神"轰炸机之后的替代机型,而意大利则是在寻求F-104G战斗机之后的后续机型,三国在作战需求上初步孕育出一个大家都能接受的研发思路,这是整个项目能够继续下去的最核心的原因。

以帕纳维亚飞机公司为核心的多国联合研制体制成型

出于三国在作战需求上的统一性,新型战斗机研发的总体思路逐步孕育成熟。1969年英国宇航公司、联邦德国宇航公司和意大利阿莱尼亚飞机公司共同出资组建的帕纳维亚飞机公司正式宣告成立,标志着联合研发战斗机的工作进入到一个全新的发展阶段。这三个公司分别代表着三国航空工业发展的最高水平,一个集成众家之长的研发新体制初步成型,并成为后续研发的核心。

在解决研发体制问题后,首要解决的第一个问题就是三国有关资金投入比例和分工的问题,帕纳维亚飞机公司是三国共同入股成立的,成立之后三国经过多轮的反复磋商,最终确立按照各自的优势,在研制资金投入和研制范围分工上,英国和联邦德国各占据整个研发的42.5%工作,剩余的15%由意大利担负。同步还确立了分工制造的相关规则,英国负责前部机体和机尾的制造,联邦德国负责中心机体的制造,意大利则承接的是机翼部位的制造。

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三国股份分割比例

在确立大的新研发体制构架之后,新型战斗机核心的动力系统也是按照三国共同入股成立新公司的方式进行的,英国罗尔斯·罗伊斯公司、联邦德国MTU航空发动机公司和意大利菲亚特公司共同出资成立了涡轮联合公司,专门用于新型战斗机发动机的研制工作。具体的操作还是以分工研发的方式进行,英国负责低压压气机、燃烧室及机匣、高压涡轮及机匣以及加力燃烧室等研发,联邦德国负责中高压压气机、中压涡轮、外涵道、反推力装置以及调节系统等研发工作,意大利则是主要负责研发低压涡轮轴、排气扩压器、喷管以及可调喷口转子后轴承等具体工作。

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发动机的研制也是遵循这一准则

新的研发体制,集中了三国航空研发领域的优势力量,按照各家的优势领域同步推进具体的研发细节,如此以来可以保证研发成功的产品,基本上都能满足三国各自的作战需求,将研制论证阶段的分歧转化为设计,体现出一种集中力量办大事的工作效能,为狂风战斗机项目的研发成功奠定了基础。如果各国不能有效的折中各自的需求的话,整个研发工作难逃分道扬镳的结局,其实在台风和阵风战斗机研发过程中,最初的联合研制变成阵风单飞,就是因为法国的分歧无法得到解决而导致的。

多用途战斗机向战斗轰炸机定位转变

我们都知道,狂风战斗机最初的设计定位是研发一款能与美苏同类产品相匹敌的多用途战斗机。由于在当时的技术条件之下,想要在一款进行上实现多用途,即一个机型同时兼具制空、对地攻击任务,技术发展并不成熟,实现的难度相当大。为此,三国经过协商,最终选择了以降低技术风险确保研发工作成功为核心的折中办法,那就是同一机型上安装不同的设备,最终实现多用途的目的,具体的方法便是按照一机多型的方法进行研制。

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一机多种作战功能在当时技术条件下根本实现不了,一机多型是一个全新的思路被延续至今

因此多用途战斗机按照作战任务划分被分为以制空作战为主的单座帕纳维亚100型战斗机和以对地攻击为主的双座帕纳维亚200型战斗轰炸机两个方案。由于三国对于制空型帕纳维亚100型战斗机的设计指标定位比较高,要求综合作战能力要超过美国F-4E/F战斗机,这一高指标的设计要求以当时的三国的航空技术很难实现,因而在帕纳维亚100型后续的测试中发现,其整体设计包括技战术指标都无法达到最初的基本设计指标,最终三国无奈之下,决定取消以制空为主的帕纳维亚100型发展计划,集中力量研发性能更加完美的帕纳维亚200型战斗轰炸机。

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帕纳维亚100型和200型早期方案

根据三国商讨的结果,对于制空型战斗机的研发工作权且滞后,先有效的集中研制力量,将设计相对比较成熟的帕纳维亚200型战斗轰炸机搞出来,而后在对地攻击型的成功的基础上再进行对空型的开发工作。自此,狂风战斗机一机多型的研发思路算是梳理清晰了。

1970年7月,英国订购的空优型帕纳维亚200型原型机开始研制,两年后,英国空军提出了具体的任务需求清单,提出该机需要完成的六大主要作战任务:①近距空中支援/战场遮断,②空中遮断/反航空兵作战,③夺取制空权,④截击/防空,⑤海上攻击,⑥空中侦察。根据新型机的研发需求,狂风原型机在相同的一个研制方向范围内被分为对地攻击IDS型、空中优势和防空型ADV型和电子侦察型ECR型三个主要型号。

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三个型号都是基于帕纳维亚200型研发的

1974年8月14日,第一架狂风战斗机原型机在联邦德国进行首次试飞,同年9月被证实命名为狂风IDS对地攻击机;10月30日第二架原型机在英国完成首飞,英德(联邦德国)意三国从正式研制到实现首飞仅用了四年时间,将新体制下联合研制的优势充分发挥出来。1976年7月狂风开始投入批量生产,1980年陆续开始装备英国、联邦德国和意大利以及其他一些国家的空军部队。

狂风战斗机的基础数据

机长:16.72米 机高:5.95米 翼面积26.6平方米

最大起飞重量:28吨 最大飞行速度:2417.6千米/小时

实用升限:15240米 爬升率:76.7米/秒

低空高速突防杀手锏:地形跟踪雷达

和同时期的美苏战斗轰炸机相比,狂风在设计上有其独到之处,低空高速突防成为其最具特色的技战术性能指标,也是后来被诸多国家引进而沿用至今的重要原因,开创了超低空突防的战术先河。而成就其独树一帜的低空高速突防性能的核心技术就是先进的地形跟踪雷达系统

地形跟踪雷达又叫地形跟随雷达或者地形回避雷达,是实现战机低空高速突防性能的关键设备;它是战机自动地形跟随系统的重要组成部分,可以在飞行过程中实时把探测到的地形距离、方位以及高度信息反馈给战机的自动飞行控制系统,搭载的航电的核心中央数字计算机通过高速运算,自动控制飞机与地面的垂直距离,从而将战机的飞行高度保持在一个相对安全的距离范围内。

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Tornado多用途前视地形测绘雷达系统应用的是椭圆形雷达天线面

地形跟踪雷达还可以不断地探测出飞行方向前方高于规定高度的障碍物,驾驶员根据雷达所提示的信息进行横向机动飞行。该系统具备持续判断前方2.5公里范围内地形的能力,能够实时掌握飞行航线上的多种条件下的地面情况,极大的增加了飞机低空飞行状态下的飞行安全性,结合可变后掠翼设计从而实现超能力——低空高速突防。

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低空高速突防是一个历史时期最具特色的突防方式

尽管狂风战斗机使用的Tornado型地形跟踪雷达赋予了其优异的低空高速突防超能力,但遗憾的是,由于当时欧洲在机载雷达技术领域远不及美国,就连美国早期的F-16、F-15战斗机多需要挂载吊舱来弥补雷达性能上的欠缺,因而狂风战斗机搭载Tornado型地形跟踪雷达并不具备集成空中拦截任务的能力,因而这种雷达仅装备了对地攻击IDS型,而制空型ADV则采用是截然不同的两种机载雷达。

动力系统是关键

上文我们讲到了狂风战斗机在原型机相同的发展方向上拓展出了IDS、ADV和ECR三个型号,其基本的研发次序也在单座帕纳维亚100型计划取消后,确立了先设计相对比较成熟的对地攻击型,再在其基础上开发对空作战机型的基本顺序。这就对发动机提出了很高的要求,我们都知道战斗轰炸机和战斗机相比,两种机型对于机动性的要求是相差悬殊的,在战斗轰炸机的基础上开发空优型号,其作为基准型,自身的各项技术指标需要达到一个很高的水准,尤其是发动机。

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RB199发动机模型

狂风战斗机使用的是三国航发公司联合研制的RB199型三转子涡扇发动机。该型发动机有三国合资组建涡轮联合公司基于1965年英国提出的RB199方案设计而来的,在1971年9月完成测试工作。这款专门为狂风战斗机设计的发动机具有两大技术特色,第一个能够在长航程巡航情况下保持低油耗,并为短距起飞、作战机动和超音速加速提供100%的全加力;第二个就是发动机反推力装置,由于RB199发动机增加了一个反推力挡板,结合可变后掠翼设计,在紧急情况下只需800米-1000米的跑道即可满足对机场条件的需要,提高狂风战机的快速部署能力和短距起降能力,降低对机场跑道的依赖性。

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反推挡板是RB199发动机的最大特色

RB199型发动机共有MK103、MK104和MK105三个型号,分别装备狂风IDS、ADV和ECR三个机型,其中MK104是在MK103的基础上,将发动机加力燃烧室延长14英寸,从而提高发动机的油耗率和加力推力,借而满足ADV型对于超音速拦截性能的要求。这也是狂风战机整个系列比较成功的一个地方,打破常规的三国研发体制功不可没。

从发展历程给予一些客观的评价

狂风战斗机之所以开创军事航空多国合作的新纪元,其实质上和当时的冷战背景有直接的联系,正是由于欧洲各国在当时的背景下对军事装备的研发有三个出发点,即一应对来自华约集团的巨大军事压力,二尽可能摆脱美国的军事技术控制,三在国际军贸市场上博得一席之地。正是这三个最基础的出发点,在大环境上营造了一个需求牵引发展的"多国共同需求",为最终英国、联邦德国和意大利完成对狂风战斗机的联合研制奠定了基础。

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狂风战斗机采用的子母弹比激光制导炸弹对机场的毁伤效果更好

在整个研发过程中,各国有效的中和了由于不同实际需求背后牵引的不同国家利益带来的体制上的障碍,将各国之间的分歧转化为设计,有效协调了不同国家对同一款飞机的不同要求,为多国联合研制积累了宝贵的科学管理经验,摸索出以最低的投入、最短的时间拿出一款性能比较优异的武器装备发展大体思路,为后续欧洲国家联合研制台风战斗机以及进一步拓展到其他海陆装备研制打下坚实的基础,给世界各国发展提供参考,进入本世纪美国就拉着八个国家于2001年开启了号称全球最大的"联合战斗机项目"。

这是狂风战斗机对于多国打破传统壁垒联合研制这一新思路作出的巨大贡献,狂风项目的成功为后续欧洲各国推进联合研制探清了路子,成为现在欧洲军工发展的一大特色。

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装配先进防区外打击武器的狂风未来更多的将以中高空防区外打击为主,低空高速突防打击模式成为过去式

单纯就战机本身来看,狂风基本上达到了同时期美苏先进战机的同等水平,并在局部进行了针对性的创新。但也存在一些遗憾,那就是狂风战机最初的专用制空型帕纳维亚100型单座战斗机研发因设计指标过高而取消,反而求其次先研发战斗轰炸机IDS,而后空优型是基于IDS型发展而来,因而世人只知狂风IDS战斗轰炸机,而其制空型ADV性能并不是很突出,这是根本的原因,最初定位的多用途战机最终被发展成战斗轰炸机,多少有些讽刺的味道。

这个无奈之下选择的发展思路,确保了狂风战斗机整个研发进程的顺利推进,也成就了狂风IDS的最终成功。IDS以短距起降和低空高速突防两项性能指标著称,其机体尺寸和重量也要比主要对手苏-24小一圈,但在外挂能力、机载武器种类、通用性和灵活性上要比苏-24略胜一筹。其制空型号得益于发动机在对阵同时期F-104、F-4早期型号以及米格-23上也具备明显的优势。

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狂风、F-111以及苏-24对比

在过去的几十年中,狂风战斗机主要作为战斗轰炸机使用,在海湾战争中共出动2400架次,摧毁35个伊拉克机场和60个小型机场,在破坏范围、恢复时间等实际使用效果上要比同时期美军使用激光制导炸弹的攻击机更好。进入新世纪,随着作战服务方式的转变,狂风战斗机更多的以"约定火力"的方式出现,作为执行防空任务的远程"轰炸截击机"使用淘汰了早期的机载弹药,取而代之的是先进的防区外武器系统,为其继续发挥余热奠定基础,其作战使用需要其他机型的约定协同,单独作战能力欠缺的特点愈发突出。

或许在不久的将来,狂风战斗机伴随着以察打一体无人机为核心的"值班火力"普及化,最终将淡出我们的视线。


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