台灣IDF戰鬥機

台灣IDF戰鬥機

20世紀70-80年代,台灣當局為了應付祖國大陸日新月異的發展,開始考慮從美國引進高性能的戰鬥機。台灣軍方將最終的目標鎖定在了諾斯羅普的F-5G(即後來命名為F-20的虎鯊戰鬥機)及通用動力的F-16/J79上。客觀的說F-20堪稱一款性能優異的戰鬥機,這得益於其採用先進的F404發動機,加力推力可達71.1千牛(約合7255公斤),為其贏得了當時“世界上緊急起飛最快,對地攻擊最準”的美譽。

研製過程

台灣IDF戰鬥機台灣IDF戰鬥機

台先進戰鬥機計畫1983年展開,戰鬥機定名為IDF(IndigenousDefenceFighter自製防禦戰機)。計畫總的目標是研究一種防禦性的戰鬥機,針對目標為解放軍大量裝備的殲-7、殲-8戰鬥機和對地攻擊飛機,力求在質量上取得優勢。總研製計畫稱為“安翔計畫”,內轄四個子計畫,分別是空氣動力和機體設計的“鷹揚計畫”,先進發動機的“雲漢計畫”,飛行控制和航空電子系統的“天雷計畫”,最後是自行研製空對空飛彈的“天劍計畫”。整個研製計畫最終耗費超過10億美元。準備階段中台方選定美國通用動力公司為主要技術支持提供商,主要參與“鷹揚計畫”。這使得IDF在很多方面有模仿 F-16的痕跡。

台灣在和通用合作前,是和丹尼爾公司合作的,以F-104G為基礎發展,但後期構型有點類似當時為機密的F-117而被美國政府反對繼續發展。其中F- 104M6是使用兩台F404發動機。為什麼會以F-104G為基礎發展一架新機呢?就是考慮到自身的科技小平及時間的迫切性(當時台灣評估PLAAF九十年代會有J-8II,Mirage2000,甚至是F-16A。F-5EF-104將不是對手。丹尼爾公司是由丹尼爾先生所率領,他在當時是已退休之 Lockheed副總裁;由於Lockheed當時已不再生產F-104,於是便授權他負責全球F-104之後勤保養工作。所以台灣便找他來合作發展F- 104。

20世紀70年代末,台灣裝備的戰鬥機主要是F-5E和F-104,還有一些F-100戰鬥機。F-100是美國早期第二代戰鬥機,性能已經落後;F- 104是2倍音速的高空高速截擊機,高空高速性能優秀,但格鬥能力較差;F-5E則是美國用於國際軍事援助的輕型戰鬥機,注重中低空機動性,具備多用途能力,但性能並不突出。在海峽對面,中國大陸開始裝備米格-21/殲7戰鬥機,更加先進的殲8戰鬥機也已經試飛。越南戰爭的經驗表明美國第二代主力戰鬥機 F-4不足以有效攔截米格-21系列戰鬥機,而F-5E的綜合性能尚且不如F-4,F-104就更加老舊。台灣感到現有戰鬥機已不能滿足防空需求,因而開始尋求解決方案。

越南戰爭的經驗表明,F-4尚且不足以對抗米格-21系列戰鬥機,台灣當時的作戰飛機就更是不堪,此時美國空軍已經用第三代戰鬥機F-15、F-16淘汰在越戰中表現不理想的第二代戰鬥機 F-4“鬼怪”。第三代戰鬥機的特點是推重比大,機動性好,在保證了超視距攻擊能力的同時強調視距內空戰能力,與第二代戰鬥機有本質的區別。台灣一開始先尋求向美國購買F-16A/B戰鬥機,遭到美國拒絕,於是台灣在繼續尋找購買渠道的同時開始研究自行研製戰鬥機的可能性。台灣航發中心的超音速戰鬥機計畫於1978年夏季提出,由於這是台灣自行研製的第6種飛機,因此該機的項目編號為XF-6。航發中心隨即開始展開預研,而最重要的就是先確定能找到什麼樣的發動機(通常設計飛機是根據飛機的性能要求估算大致的重量,隨後確定需要什麼等級的發動機,然後確定大概的方案,但台灣在發動機上是一片空白,因此能找到什麼樣的發動機反而成了決定性因素)。

出乎台灣的意料,發動機的渠道建立異常艱難。由於美國關於發動機的出口管理比較嚴格,需要確定發動機的使用方身份,而台灣的身份尷尬,連正在使用的J-79和J-85都無法單獨獲得(分別為F-104和F-5E使用),在這種情況下,航發中心開始考慮先用現有的J-85和J-79庫存發動機開展研究。由於台灣空軍對戰鬥機的主要戰術要求為能夠有效攔截大陸的殲7、殲8戰鬥機,因此對飛機的加速性能和最大速度要求較高,最大速度指標定在2.3M。J-85屬於尺寸和推力都比較小的發動機,而飛機的加速性能和最大速度和發動機關係較大,因此憑藉 J-85想達到空軍的指標較為困難。航發中心認為憑藉當時的技術積累,用J-85搞雙發戰鬥機不會超過F-5E的水平,而三發布局則過於複雜,可操作性不高,因此最終決定在J-79的基礎上展開研究。1978年年底,XF-6戰鬥機正式獲得台灣“國防部”的資金支持,項目名稱為“鷹揚計畫”。

“鷹揚計畫”開始後不久,正好有一個洛克希德公司的退休副總裁丹尼爾自己開了個顧問公司,到台灣來推銷F-104戰鬥機的後勤維護方案,想從中牟利。台灣方面對於維護F-104並沒有興趣,但考慮到丹尼爾的背景,開始與之討論協助設計戰鬥機的可能性。丹尼爾自然不願放棄這個商機,於是立刻著手戰鬥機方案階段計畫的制定。1979年5月,丹尼爾給台灣帶來建議書,建議按照三個階段進行戰鬥機改進計畫:第一階段是飛機預研和制定總體發展方案,第二階段改進F-104戰鬥機,第三階段研製新型飛機。很顯然這個建議書最大程度考慮了丹尼爾的利益,但和台灣空軍的需求相差較遠。

不過台灣也有自己的無奈,完全獨立研製困難重重,其他的援助暫時又找不到,大約拖了2年後,丹尼爾還是拿到了台灣的契約。契約內僅包含原方案的第一階段,契約期6個月,價值74萬美元。

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此時對於航發中心來說,外部和內部條件已經和1979年不同。1981年美國正在討論是否向台灣出售性能較低的F-16-79(安裝J-79發動機)或F-20戰鬥機,這使得“鷹揚計畫”多少受到一些影響,而此時台灣和美國加雷特公司關於 TFE-1042發動機合作的契約已經簽訂,為台灣自行研製戰鬥機多了一個選擇。

1981年底,台灣的人員來到美國洛克希德公司,丹尼爾開始利用洛克希德的資料和設備著手進行台灣的計畫。此時正值北京向華盛頓抗議售台武器,因此台灣工作人員在洛克希德公司的行動受到了很大限制,而此前美國《航空周刊》曾報導台灣正在自行研製高性能戰鬥機,這就使得美國對台灣人員活動的控制更加嚴密,而丹尼爾關於技術援助的生意也基本做不下去了。1982年6月,丹尼爾向台灣提供了研究報告,包括作戰分析、性能需求、飛機氣動設計、飛機結構、原型機研製等五份計畫。該報告建議台灣採取洛克希德研製U-2、SR-71等飛機的模式,將大量的試驗放到原型機生產的階段執行,這樣可以保證進度並節約資金,該建議在台灣獲得通過並在以後的工作中付諸實際。但這么做其實存在隱患:戰鬥機的飛行性能要求較高,飛行速度和高度的區域和飛機姿態的變化遠比偵察機等飛機複雜,因此一般而言戰鬥機的預研和論證需要做得比較充分,這樣飛機的製造、試飛就會順利一些,後來的事實證明IDF飛機確實因為前期工作不到位而引發了不少問題。與洛克希德的合作到此也算告一段落,不過台灣與洛克希德公司的瓜葛還未結束,10餘年後收購了通用動力的洛克希德-馬丁公司向台灣出售了150架F-16戰鬥機,從而嚴重影響了IDF的地位,頗具諷刺意味。

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1982年對於“鷹揚計畫”而言頗為重要,當年中美簽署發表“八·一七公報”,美國承諾在向台灣出售武器問題上,在性能和數量上將不超過中美建交後近幾年供應的水平,並準備逐步減少對台灣的武器銷售,經過一段時間導致這一問題的最後解決。“八·一七”公報基本上斷絕了台灣購買F-16或者F-20的可能性,這一方面使F-20戰鬥機項目失去了希望,另一方面也提高了“鷹揚計畫”的地位——此時台灣已經別無選擇了。

我們必須看清當時的國際形勢才能明白美國後來的舉動。20世紀80年代初正處於冷戰的高峰期,對於美國而言,一個友好的能夠在亞洲牽制蘇聯的中國對於緩解歐洲的軍事壓力非常重要,相比之下台灣的利益就不那么重要了,因此美國必須尊重中國大陸的意見;但美國還是要通過台灣牽制中國大陸。正是在這樣的考慮下,美國並不向台灣直接出售武器,但卻默許美國公司為台灣提供技術。

事實上在“八·一七公報”發布之前,美國公司就已經明白繼續推銷戰鬥機已經意義不大,在這種情況下諾斯羅普公司作最後的努力,試圖以F-5G的型號向台灣出售F-20,而通用動力則開始和台灣研究共同研製戰鬥機的可能性。就在“八·一七公報”發布的同一個月,通用動力的技術人員來到台灣,開始詳細的就研製戰鬥機進行商討,此後航發中心與通用動力的聯繫日漸密切。9月,航發中心與通用動力達成初步協定,分四個階段研製一種輕型戰鬥機:第一階段,通用動力根據台灣的情況進行飛機的戰術技術分析,提出方案;第二階段,台灣研究通用動力的方案,決定繼續XF-6的設計還是通用動力的新設計,通用動力提供必要的支援;第三階段,台灣技術人員赴通用動力公司進行初步設計;第四階段,通用動力派遣技術人員到台灣完成飛機的製造。

設計風格

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IDF從總體上講達到了設計目標,即對抗中國的J-7改進型和J-8改進型。很多人一聽J-7和J-8就覺得它們很落後,台灣原先裝備的F-104和F- 5對付它們已經綽綽有餘了。但實際上,中國的J-7和J-8經過多次改進後的性能遠非F-104F-5可比擬。最新型的J-E/MG防空戰鬥機是相當優秀的。而中國已經開始J-7F的計畫,更表明J-7依然有改進得餘地。J-7F的進氣道結果很象JSF的波音方案的設計。作為J-7的另一種改進型的 FC-1,估計其性能接近早期的F-16MIG-29。中國的J-8及改進型其高空高速性能確實優異,要優於F-104。台灣軍方早在80年代初就對中國的戰機發展做出預測,從而決定研究製造IDF。

從其設計看IDF的用途是:(1)防空,做戰對象是J-7改進型。(2)攻艦。依照 80年代初期的國際形式,台灣軍方無法預測到,中國能夠從俄國引進Su-27SMK這樣的先進戰鬥機。所以從IDF以J-7改進型為做戰對象來看,IDF 完全達到了要求。即使是中國的J-7最新改進型FC-1,估計其綜合性能也是略優於IDF而已,而J-7E/MG則稍遜於IDF。IDF 外行可以說是F-16和F-18的混血兒。類似於F-16的機翼設計,類似於F-18的機身設計。機載設備也大多是美械或仿美械。實際上,IDF是美國技術台灣製造。早在89年《航空知識》就詳細介紹過IDF。

有意思的是在同一期里還介紹了J-8II。從《航空知識》的介紹中可以發現IDF的設計思想要比 J-8II先進。J-8II的設計依然停留在高空高速上,跨音速機動能力沒有實質性的改進。這也是中國戰機設計的一大缺點。中國的超音速飛機設計技術大部分來自較老的MIG-21F13。IDF則完全依照國際上第三代戰機的設計思想強調跨音速機動性能。再加上大量美國技術的輸入,所以IDF的設計起點是相當高的。

作戰性能

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但是從現在兩岸空軍對峙的情況看,IDF是最差的飛機。首先,中國空軍已經拋棄了J-8的改進計畫,而代之以Su- 27SMK/J-11計畫。不要說IDF根本不是Su-27SMK的對手,就是幻象2000-5在空戰中也不是Su-27SMK的對手,F-16和Su- 27SMK的空戰交換比估計是3:1。其次,IDF可能永遠沒有機會和它的設計中的對手J-7E/MG交手。估計中國只會將J-7E/MG用於截擊用途。除非台灣空軍用IDF去攻擊中國的地面和海上目標才有可能碰上J-7E/MG。但在這種情況下投入空戰對IDF來講是不幸的,因為只帶了近距空空飛彈的 IDF和J-7E/MG進入格鬥空戰後占不到太多的便宜。再說J-7E/MG似乎只是一個過渡,至於中國下一代的J-10,IDF更是無能為力。一般的估計是,J-10的生產型的性能略優於台灣空軍的幻象-2000-5。即使是中國用於出口的FC-1,其性能也要比IDF稍微好一些。所以在未來的台海大戰中IDF的用途將十分有限。

IDF最吃虧的地方是發動機。根據《航空知識》上的介紹,IDF使用的是非加力發動機。這在現代戰機中可以說是獨樹一幟。這個缺陷嚴重限制了IDF的設計性能的發揮。而且IDF的設計使它不能使用F404/414這一量級的發動機。象IDF這么小的戰機還要裝兩台發動機真是有點莫名其妙。即使IDF換裝加力式發動機,由於固定式進氣道的限制,超音速性能之差可想而知。而且IDF的發動機的推力級別不在世界軍用發動機主流產品的範圍內,不會很先進的。

從現在兩岸空軍的情況看,IDF作為防空戰機恐怕有點勉強。中國的Su- 27SMK/J-11實在是太強了。若是用IDF對付JH-7,那就好多了。不過,中國有可能大量裝備FC-1用來消耗IDF。IDF在超視距和纏鬥上比 FC-1都沒有太大的優勢。IDF作為對艦攻擊機還是滿好的,但要比JH-7差,這主要是IDF太小了。而且IDF在台灣海峽反艦的時候還要時刻提防J- 7E/MG這些雖然過時但是有效的截擊機。由於這些“破”飛機是中國安全自產的,它們在數量上占優勢將是不可避免的。IDF要進行精確對地攻擊則需要很多的改進,況且台灣還買了150架F-16。對於這150架F-16,鄙人認為它們完全是攻擊性的,很可能在戰爭初期用來空襲中國的機場等縱深目標。至於IDF則很可能用作空中火力支援,戰術遮斷,具體的講就是反登入。從這個意義上講IDF和Q-5(強-5)的使命大致相當。

不過在實戰中,IDF扮演的角色可能很多,但有一點可以保證,IDF演哪個角色表現都不會太好。

空中優勢:不如Su-27SMK/J-11

截 擊:不如J-7E/MG

縱深打擊:不如Su-30

反 艦:不如JH-7

戰術遮斷:不如Q-5(中國的Q-5M有全套雷射瞄準與制導設備)

總體來說IDF華而不實,樣子貨。不過總算是台灣第一種“自產”的戰機。而且從對付J-7和J-8改進型上講還是成功的 。

發展現狀

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對航發中心的技術人員而言,現在擺在面前的最大難題就是“速度”。超音速戰鬥機的設計與亞音速飛機不同,超音速飛機的阻力主要是激波阻力,而亞音速飛機的阻力主要是摩擦阻力和誘導阻力。台灣的飛機設計人員沒有實際接觸過超音速飛機的設計,對於超音速飛機產生激波時的氣動狀況缺乏了解,所擁有的知識主要來自書本理論;另外航發中心對於在超音速狀態下工作的發動機也不了解,如何設計進氣道才能保證發動機在超音速時正常工作,也是亟待解決的難題。

此時航發中心已經建造了一個低速風洞台灣中山科學院也製造了一個小型超音速風洞,氣動外形的試驗工作由此展開。最初的XF-6採用了類似幻影2000戰鬥機的無尾大三角翼鴨式布局,進氣道為帶激波錐的多波系進氣道。該方案相對而言技術較為成熟,已經有過成功使用經驗,相對於蘇聯的米格-21類型的機頭進氣高速機設計而言,這種設計能夠為飛機安裝口徑較大的雷達,有助於提高飛機的作戰性能。

不過對於航發中心的技術積累而言,即便是這個設計也有很大風險。首先,雖然嚴格地說這種布局不能算鴨式布局(幻影2000的鴨翼主要是提供了部分配平能力和俯仰能力),但鴨翼與主翼近距耦合仍然帶來了明顯的渦升力作用,隨之而來的就是飛機抬頭趨勢明顯。在20世紀70年代末,鴨式布局渦系控制還是一個較新的領域,國際航空界對鴨式布局飛機的控制特性尚且積累不多,更不要說台灣了。其次,台灣沒有製造大三角翼高速飛機的經驗,一方面不了解大三角翼飛機的氣動特性,另一方面也沒有製造經驗。高速飛機對於飛機的強度和材料要求較高,沒有經驗的設計往往會在實際製造中存在超重的問題,當然,這個問題不論台灣採用什麼方案都會存在。此後航發中心還提出過XX-101/XX-201/XX-301/XX-301S等幾個方案,都是類似的無尾雙三角翼布局,旨在突出高速性能。但是根據實際情況,基本可以說台灣當時是不具備獨立設計高速戰鬥機的能力的。

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