印度AMCA 隐身战斗机进展

印度AMCA隐身战斗机“光辉”（Tejas）是印度轻型战斗机LCA的正式名称。这是印度从1983年开始研制新型战斗机，计划取代米格-21。原计划1990年4月首飞，1995年开始投入使用，实际上2001年1月4日才实现首飞，最新计划于2010年12月投入使用，但至今还没有传出第一个LCA战斗机中队正式组建成军的消息。传统上，印度对于这样给力的消息是不大会保密的。然而，对于失色的LCA，印度并不气馁。印度航空发展局（AeronauticalDevelopmentAgency，简称ADA）在11月18-20日举行的印度2010年度航空大会（AviationConclave2010）上表示，ADA正在向印度政府申请一笔总额达20亿美元的投资，用以研发第5代的“先进中型战斗机”（advancedmediumcombataircraft，简称AMCA）。ADA主任兼作战飞机项目主管苏布拉曼雅姆进一步向外界透露，这20亿美元的资金将用于最初2架AMCA技术验证机和7架AMCA原型机的研制，预计在2017年首飞。目前AMCA研发的相关工作已经开始，并且获得了印度政府10亿卢比的拨款，上述20亿美元资金中剩下的部分也预计将在今后几年内到位，目前气动设计已近完成，概念设计的外观也已经公布。“光辉”缩着头、拱着肩终于飞起来了，但印度给予厚望的“光辉”无疑是失色了，不仅晚出生了20年，还因为身架太轻小而成为鸡肋。但是印度不气馁，接着又推出了“先进中型战斗机”传统上，印度是俄罗斯战斗机最大的出口用户之一，但印度从未放弃自制先进战斗机的努力。早在20世纪60年代，印度就曾请来在二战期间就著名的德国飞机设计师库特·唐克，设计了印度第一架喷气战斗机“风神”（Marut）。库特·唐克设计了著名的Fw190战斗机，机头进气、后掠翼的Ta183更是影响了战后第一代喷气战斗机，从美国的F-86到苏联的米格-15到法国的“神秘”，都有Ta183的影子。但性能平平的“风神”只吹起一丁点不痛不痒的微风，就偃旗息鼓了。为了接替已经老旧的英国“猎人”式战斗机，印度从苏联购买了大批米格-21，并引进技术按许可证在印度生产，以后的米格-29和现在的苏-30MKI也是同样的模式。福克·沃尔夫工程师汉斯·穆尔特霍夫手持Ta183的模型战后到印度，帮助印度设计了“风神”战斗机，这是“光辉”之前唯一的印度“自己设计”的战斗机。时间快进到20世纪80年代，印度的科技水平比60年代有很大的提高，拉吉夫甘地政府有意借军事技术拉动一次科技大跃进，决心再次尝试自己研制先进战斗机，名为“轻型战斗机”LCA，后由总理瓦杰帕伊亲自定名为“光辉”。这是一个雄心勃勃的计划，不仅包括全新的战斗机，还包括全新的发动机、航电和武器系统，对于印度样样都是从零开始，目标都是世界最高水平。不出意料的是，印度在所有领域都遇到了巨大的困难，其中尤以发动机为甚。为了避开发动机的瓶颈，并利用美印关系解冻的机会，印度决定采用美国的F404发动机。问题是，F404的推力只有80千牛级，而LCA需要95-100千牛的推力才能发挥出设计性能。印度已经决定换用F414发动机（美国F-18E的发动机，这是F404的发展型）或者英国的EJ200（欧洲“台风”的发动机），推力能够达到要求。但LCA号称世界最轻的第四代战斗机，具有天然的航程短、载弹量小和航电升级空间局促的局限，在好欺负的对手越来越少见的现代空战场上，很容易成为鸡肋。Part2在这样的背景下，印度启动了AMCA计划。AMCA将用于替代米格-29和幻影2000，填补LCA轻型战斗机和从俄苏-30MKI重型战斗机之间的空白，使印度成为世界各国空军中较独特的高中低档相结合的组合，而不是常见的高低组合。印度方面宣称，AMCA将是一种双发隐身战斗机，将广泛采用隐身技术以对付敌方雷达的探测，包括采用弯曲进气道和内埋武器弹舱，并大量使用碳复合材料和其它先进材料。AMCA还将配备先进的航电，包括主动电扫雷达和宽幅液晶显示，并将具备超音速巡航能力。在武器方面，AMCA可携带多种先进机载武器，包括印度自行研制的“阿斯特拉”（Astra）中距空空导弹，以及各种防区外精确制导武器。印度还有计划将AMCA发展成舰载型。和LCA一样，这是一个雄心勃勃的计划。印度AMCA将是世界上第一种中型隐身战斗机如果印度对AMCA的每一个期望都兑现的话，这确实是一架很了不起的战斗机，比F-35强多了印度宣称，AMCA将是世界第一种中型隐身战斗机，其重量只有20吨左右，用于填补LCA和苏-30MKI之间的空挡。印度方面没有具体指出这是空重、正常起飞重量还是最大起飞重量。按照惯例，这应该是指正常起飞重量。也就是说，AMCA将比米格-29的16.8吨要重，但轻于F-35的22.5吨，符合中型战斗机的概念。不过印度宣称的世界第一种中型隐身战斗机的说法值得商榷，如果AMCA是第一，那F-35呢？Part3根据印度公布的AMCA概念图，AMCA在气动布局上相当于缩小的苏霍伊T-50，采用双发动机，较大翼面积的截梢三角翼，大型直边条，较小翼面积的常规平尾和外倾双垂尾，机头锥截面呈深V形，和F-22、F-35相似，和T-50的平底菱形不同。在LCA刚公诸于世的早些年的时候，印度曾公布MCA的概念图，那还是一架放大的LCA，依旧采用无尾三角翼，只不过是很有印度特色的凸形双三角翼，而且没有垂尾，以降低雷达反射面积。AMCA既没有继续采用早先MCA的无尾三角翼，也没有采用欧洲和中国流行的鸭式布局，而是回归常规布局。估计印度对凸式双三角翼的效果并不满意，对鸭式布局又缺乏信心，鸭翼的位置、大小、形状、在飞控中的权限都是很有讲究的，弄好了是画龙点睛，弄糟了是弄巧成拙，索性不节外生枝了。尽管印度对于T-50的研制贡献大体局限于捐献资金，印度还是在和苏霍伊合作研发T-50的过程中获得了大量的设计数据，AMCA受到T-50的很大影响不奇怪。早期的MCA概念图MCA外形的演变印度或许从T-50的合作中获取了大量技术数据，AMCA受到T-50的影响不奇怪不过说AMCA抄袭T-50也不尽公平，还是有自己特色的AMCA将采用S形进气道机内武器舱环绕进气道。不知道对武器尺寸的限制是否严重后机身的设计十分粗糙，后体阻力和结构重量都会成问题Part4不过AMCA和T-50还是有一些重大的差别。T-50继承了苏-27翼下间距很大的双发布局，双发之间有一个显著的隧道。这个隧道和翼身融合体一体，形成一个等效的升力体，极大地提高了苏-27在大迎角时的升力，增强了机动性。这个隧道还可以用来吊挂外挂大型武器，相对于翼下吊挂，机腹吊挂的阻力较小。在T-50上，双发的间距依然很大，但双发之间的空间被部分填补起来，用作机内武器舱。由于隧道的空间规整，T-50的机内武器舱不仅容积大，而且形状规整，很适合装载机内武器。但相距较大的双发万一有一台发动机故障，容易造成很大的偏航力矩，甚至造成危险的平螺旋。另外一个问题是机尾必须要有一个苏-27的大型尾椎那样的东西降低后体阻力，不过大型尾椎可以用作机尾油箱，用于配平，减少用平尾配平造成的阻力，所以也不是一无是处。宽间距双发最主要的缺点则是湿面积较大，造成阻力较大。2009年露面的AMCA风洞模型AMCA的发动机一改T-50的宽间距，而是采用F-22那样的紧密布置。也就是说，两台发动机肩并肩，中间不再有宽大的隧道。这样做最大的好处是避免了过大的湿面积带来的阻力，还自然地解决了T-50不容易布置S形进气道的困难。AMCA将采用S形进气道，大大降低前向雷达反射面积。雷达反射面积是一个等效值。雷达反射面积不仅和物理面积成正比，还和反射率成正比。进气道形成一个空腔，入射波如果直接照射到几乎没有什么办法可以降低雷达反射特征的发动机风扇表面，将形成很强的反射回波。这道理很容易理解：如果向一个10米深的井里吼一声，回声比向10米之外和井底面积相当的磨盘吼一声要大得多。S形进气道迫使入射波在到达风扇之前经过多次反射，每一次反射都造成一定的损失，加上雷达吸波材料的功效，可以有效地抑制最终回波的强度。双发紧密布置还避免了后体处理的麻烦，所以AMCA不需要苏-27或者T-50那样的大型尾椎。S形进气道还带有一定的扭转，不仅有利于隐身，还有利于进气道总压恢复。不过AMCA采用S形进气道也有特有的问题，机内武器舱可能只能像F-22那样在两侧分置了。根据示意图，AMCA在两个进气道的外侧利用S形进气道形成的空间布置武器舱，但比较特别的是，这个武器舱是U形的，环绕机侧和机腹。两侧武器舱不如T-50的隧道武器舱那样紧凑、高效，但也有好处。空空导弹需要在发射前暴露于空气之中，导引头好开始工作，“响尾蛇”那样的近程空空导弹还要求在发射架上就发动机点火，依靠自己动力飞离发射架，而不是像炸弹那样抛投下来然后再点火，所以隐身战斗机的空空导弹通常是从和舱门随动的探出式挂架上发射的。T-50的机内武器舱还是埋入在隧道里，导弹的视界也只能是“隧道视界”，不利于及早捕获目标。加长挂架的延伸结构则带来种种重量、强度、体积、可靠性的问题，也不是一个好办法。不过AMCA这样的U形武器舱需要的舱门较大，还可能是多个舱门分段开关，那样机体表面缝隙较多，不利于隐身。U形武器舱也较浅，适合挂载的武器尺寸受到限制。AMCA采用S形进气道的另一个问题是进气道加长了，发动机的位置相对于T-50也靠后了。AMCA秉承T-50的做法，平尾和双垂尾的面积都很小。尾翼位置靠后所以较大控制力矩可以补偿较小控制面的面积是一个方面，另一个方面是AMCA要求采用了推力转向技术。印度的苏-30MKI号称是世界上第一种量产的采用推力转向技术的战斗机，印度为此很是得意。在凝聚了印度的雄心和希望的AMCA上继续采用这一领先时代的技术自然不意外。有意思的是，AMCA的垂尾依然是传统的固定面加尾舵，而不是T-50那样的全动垂尾，换句话说，和T-50相比，AMCA垂尾的作用要大大弱化，AMCA是否能达到印度空军所规定的高机动性，就要看印度飞控技术对推力转向的整合了。AMCA和T-50另一个不同的地方是进气口，和F-22反而更加相像。也就是说，AMCA不像T-50那样，从翼下和进气口上唇之间的横向空隙向两侧泄放附面层呆滞气流，而是从翼根穿过机翼，从上表面泄放。这样泄放的效率更高，也没有横向空隙带来的隐身问题，但这样从机翼下表面向上表面的“漏气”造成机翼的升力损失，也带来额外的阻力。这两种做法没有绝对的优劣，考虑到LCA也是这样处理的，印度对这个方式更有经验，采用上表面泄放是合理的。不过AMCA的加莱特进气口采用了前伸的附面层隔板，这对隐身不利，但容易保证附面层分离效果，或许是印度对F-22那样“纯”加莱特进气口的设计缺乏信心的缘故。Part5印度计划为AMCA装备两台印度自研的“卡维利”发动机，这是80千牛级的先进涡扇发动机，但尺寸比同推力级的F404还要紧凑。不过“卡维利”的发展历程比LCA还要曲折。“卡维利”发动机计划于1986年正式启动，晚于LCA的启动时间，但LCA的技术验证机本来就打算用美国F404试飞的，所以这不是太大的问题。“卡维利”发动机由印度的燃气涡轮研究中心（GasTurbineResearchEstablishment，简称GTRE）负责研制，研发在1989年全面铺开，预计投资8,970万美元，到1997年交付使用。核心发动机到1995年才首次运转。原计划1999年首次空中运行，2000年首次装上LCA试飞，但2004年在俄罗斯的高空试验失败，按计划装用LCA不再可能，印度转向美国订购F404，用于第一批生产型LCA战斗机。2009年，“卡维利”计划全面铺开10年后，耗资4.54亿美元，但还没能装上LCA试飞，研发工作至少还需要5-6年。2010年11月4日，一台“卡维利”在俄罗斯的格罗莫夫试飞院的伊尔-76高空试验台上终于成功，从起飞到着陆，整整连续运转了一个多小时，飞到6,000米高空，达到0.6马赫的速度。按照印度标准，三次这样的成功试验就可以容许“卡维利”放飞，但连永远乐观的GTRE都认为最早201