忽如梦一场:中美“和平典范”战斗机改造工程


解放军空军的歼-8II战斗机



80年代,中国的军工迎来了自己的春天。这一时期,中国和西方国家成为战略盟友携手对抗共同的敌人苏联。而随着改革开放的持续深入,一直处于层层神秘的包裹之下的军事工业第一次向世界敞开了胸怀。世界各国的军火商们面对中国人民解放军这支有潜力的大客户,纷纷带着他们的最新技术和最先进的武器装备来到中国或推销或合作。通过国外技术的引进,军事现代化似乎来的那么容易。
曾经把一部军事幻想小说《明斯克号出击》推荐给一些朋友,对方都觉得里面写的太假了:中国军队怎么可能有德国的豹-II坦克,英国的鹞式战机,瑞典的AIP潜艇和美国的新型集束炸弹呢?但是实际上,这些装备当时的的确确地被列入了解放军的军购清单上。只不过后来因为资金问题没有实现,创作这部小说的久留岛龙夫所畅想的,恰恰就是当时中国人希望的。
不过这段时期对中国军队的影响仍是巨大的:法国的“海响尾蛇”舰空导弹,“海豚”反潜直升机,“小羚羊”反坦克武装直升机,英国的“辛柏林”反炮兵雷达,以色列的“大蟒-3”红外空空导弹,联邦德国的奔驰军用卡车和炮兵牵引车,美国的S-70“黑鹰”直升机等直到今天仍然有原装型号或者仿制型号在我军服役。通过那个时期的一系列军购,我们的国防现代化水平有了巨大的提高。

80年代中美之间军事技术交流频繁,中国也从美国购买了一些当时急需的武器装备,其中“黑鹰”直升机至今仍在解放军陆军航空兵服役,在2008年汶川大地震的抗震救灾中,成都军区的“黑鹰”直升机发挥了极其重要的作用,运输了大量的救灾物资,救援了很多居民,当时就有技术人员发出了“这么旧的直升机还在飞行,中国直升机工业能不能争点气”的感慨



而西方国家对中国直接推销东西的很少,因为中国当时还比较贫穷,外汇储备非常少,而且有着严格的管制。所以对于国外的军工产品,中国人大部分都是只看不买。或者就买一两台回去研究。一家法国军工巨头的总经理曾经对中国军事代表团很不满的说:“我们什么时候才能从你们国家获得大于一台的订单呢?”在这一背景下,西方军火商便改变策略,转变为和中国军工集团进行技术合作。这样就有了一系列的合作计划。
而“和平典范”计划,应该说是这个时期的中国与西方技术合作的一大缩影。
上世纪80年代中期,里根总统为了全面遏制苏联,提出了与中国进行军事现代化合作的构想。1987年,中国的航空工业部门和美国格鲁门公司签订了一份价值5.5亿美元的军购合同,合同是按照美国技术为中国升级55架歼-8II型战机。这批战机准备安装美国制造的新型火控雷达,机载计算机和先进的数据总线等设备。改进后的歼-8II将具备远距离攻击和拦截苏联远程轰炸机的能力,从而使其作战性能达到F-16早期型的水平。这个合作计划被称为“和平典范”(美方又称呼其为“和平珍珠”),中国叫“82工程”。
说到歼-8II战机,那是当时中国航空工业界的骄傲,它的原型歼-8是第一种中国人自行设计制造的超音速歼击机,于上世纪60年代诞生自当时中国航空科研和制造水平最高的飞机制造厂-----沈阳飞机制造厂。歼-8II是在歼-8基础上将头部进气改为两侧进气以容纳更大直径的火控雷达的改进型,同时换装了WP-13IIA双转子涡喷发动机。当时这种飞机主要部署在中国空军北方的一些作战单位担负高空远距离拦截任务,是当时中国最先进的主力战斗机。

歼-8II战斗机是当时中国最先进的战斗机


然而,中国飞机传统上存在着的“三大毛病”:“短腿”(航程太短),“心脏病”(发动机太差)和“近视眼”(缺乏性能优良的火控雷达)导致歼-8II自从服役以来一直没有办法完成设计目的,特别突出的是火控雷达,由于当时国内的电子工业落后,新型雷达的研制遇到了重重障碍,最早为歼-8II研制的雷达代号为14所的1471型雷达,虽然它是只有中/低两种脉冲重复率的简单雷达,但仍然有很大的技术难度,研制上遇到了很大阻力。随后四川长虹电子研制出了一种替代型雷达,代号为“208”,是我国第一种具备拦射能力的雷达,采用单脉冲体制,有效探测距离可达40公里,理论上可以实现中距离拦截。但是事实上由于这种雷达的技术水平太先进,超出了当时工业能力的限制,当时有60多种元器件和材料没有着落,175种元器件出现了迟交货或者质量不合格的严重问题,直接导致歼-8II的试飞进度也因此而被拖后腿!而已经造出的雷达也并没有达到期望值。
当时,空十九师在河南郑州进行的试验表明“208”雷达设计上存在严重缺陷,主要表现在目标截获率低,切换跟踪模式时容易跟丢目标,低空探测能力极差等。此后虽然经过科研人员不断改进,1986年的科研试飞中仍然发现“208”的质量不过关,空中容易掉高压,而且目标截获率低和跟踪时易丢失目标的问题并未得到解决。后来,电子工业607所研制成功了射雷-8型脉冲多普勒雷达安装在了歼-8上,这种雷达虽然解决了“208”的一些缺陷,但是仍然不成熟,不具备引导中距导弹进行攻击的能力。

歼-8II的火控雷达示意图,可见巨大的卡塞格伦天线


在自己研制接连受挫之后,中国科研人员决心从国外引进技术,彻底解决歼-8II型战机的雷达问题。这也是中国和美国进行战斗机合作项目的根本目的。
当时中国要做的不止这些,还希望从美国获得F404中等推力发动机,新型航空复合材料等一系列高新技术。“和平典范”只是当时庞大的中美军事合作项目中的冰山一角而已。如果这些合作最终全部谈成并得到执行,对中国空军从装备到技术再到体系架构都将产生难以估量的重大影响!
当时美国人提出对歼-8II型战机的改进包括:换装AN/APG-66(V)火控雷达,按照美国标准安装座舱显示系统,新型火控计算机和1553B总线,总而言之,就是把F-16A/B的火控系统整体照搬到了歼-8II型战机上。
AN/APG-66(V)是一种X波段机载脉冲多普勒雷达,由美国的西屋公司(WestinghouseElectric)研制,主要装在F-16A/B系列战斗机上,采用平板隙缝天线,对大型空中目标的有效探测距离高达140公里,对战斗机的上视探测距离达46---74公里,下视探测距离达37---55公里。全集成电路设计,加上具有频率捷变,所以还具备良好的抗干扰性能。这在当时的中国技术人员眼里是一种天方夜谭一般的技术,因为国内根本找不到同等水平的对应型号。
不过,AN/APG-66(V)并不是歼-8II的理想选择,因为早期的AN/APG-66(V)甚至连连续波照射器都没有(而“208”上有这个部件),所以它在使用中距半主动雷达制导空空导弹就显得力不从心了。中国人更希望获得的是AN/APG-68。不过这种型号的雷达在当时美军的军火库中都算是顶尖技术,所以美国人并未向中方提供。
而和AN/APG-66(V)一起被引进的还有现代座舱显示系统,包括下视显示器(MFD)和平视显示器(HUD)。从而彻底终结了此前中国战斗机简陋的光环瞄准装置,飞行员将可以通过先进的显示系统来及早判断目标性质和飞机状态从而发动攻击,良好的显示终端让飞行员的工作大大简化了。可惜的是我没有找到“和平典范”计划中计划装备给歼-8II的MFD和HUD到底是什么型号。据推测应该是和F-16A/B相同的型号。
在“和平典范”计划中,美国还为歼-8II战斗机提供了新型的机载计算机,它是一个由惯导计算机、火力瞄准计算机、雷达处理机、外挂管理计算机组成的综合数字式计算机。但可惜的是,关于这种计算机,没有任何技术资料可以被找到。据推测也应该是和F-16A/B上的机载计算机同型号。
如果没了数据总线,那么火控系统将无从谈起,美国为中国人提供的是1553B总线,1973年,美国军方先后公布MIL-STD-1553A标准和1553B标准。为美国军用飞机上的电子设备提供了标准的通信协议。从而使得飞机的雷达探测,光学探测,机内传感器,座舱显示器,外挂管理器等电子设备都可以使用统一的通信协议进行通信,组成了第三代战斗机的标志之一--------分布式集中控制系统。从而解决了空战中大量信息的处理问题。
忽如梦一场:中美“和平典范”战斗机改造工程
1553B总线采用屏蔽双绞线为传输介质,是数字命令/响应式分制多路传输数据总线,传输速率为1M比特/秒,字长20比特,数据有效长度16比特,半双工传输方式面霜冗余故障容错方式,平均故障间隔时间高达1万小时。

1553B总线(MIL-STD-1553B)标准采用的屏蔽双绞线

由于安装了先进的雷达和其他电子设备,导致飞机上航电设备的总功率比原来高出很多倍,歼-8II飞机上原有的航空电源因为容量太小而无法满足要求,所以美国技术人员给歼-8II设计了全新的15KVA整机电源系统,他们还在歼-8II的机腹上设计了一个冷却空气的进气道,并改进了原有的冷却系统设计以便给这些大功率美制电子设备散热。




1989年,中国将2架歼-8II飞机运往美国进行技术评估


1989年初,中国派出了20名技术人员前往美国纽约州长岛的格鲁门工厂进行相关技术的学习,同时,沈阳飞机制造厂也制造出两架歼-8II运往美国加州进行技术测试和评估。这是中美两国航空工业和空军的第一次深入交流,它的结果,就是双方都被对方空军的技术水平震撼了。
先说美国方面:当歼-8II被送往美国的时候,美国人非常重视,他们利用自己雄厚的试飞力量,将飞机交给了爱德华兹空军基地的6510测试与评估中队,由试飞中心一名有5700小时飞行经验,曾经为美国空军编写飞行教材的资深试飞员进行歼-8II的试飞。
试飞中发现,歼-8II战斗机的设计有很多超凡之处,本来美国人以为中国的发动机是众所周知的落后,所以歼-8II的飞行速度和加速性能也会比较差。但没想到歼-8II具有良好的高空高速性能,在5000米高度时从0.8Ma加速至1.2Ma,歼-8II居然只需要20秒就足够了(要知道美国自以为傲的F-16这个指标也不过是30多秒!),此外歼-8II的飞行速度可以达到2.2Ma以上,这也让美国人吃惊不小。歼-8II之所以用如此落后的发动机还达到了这么高的性能,主要是因为其采用了细长的低阻力机身,而且中国的空气动力学设计水平当时国际领先,使得歼-8II拥有了非常完美的适合高速的气动外形。
但是歼-8II上的技术细节实在让美国人不敢恭维。中国飞机刚被运抵爱德华兹基地时,1号机就出现了机械故障不能试飞,由于等待原厂送来配件需要时间,所以为了不影响试飞进度,试飞中心打算先把2号机上的相同部件拆下来装在1号机上,结果发现装不上去-----------原来当时中国的航空工业根本没有能力制造标准化的飞机配件,只能一架一架的单独制造和修配,此事让美国人大为惊讶:中国人搞了30多年的工业化,居然连互换性这样的基本的常识都没有!
接下来发生的一些事情更让美国人感到哭笑不得:歼-8II飞机上大量采用传统的螺纹连接,而美国人一般采用快速接头设计,导致飞机在检修时,中国飞机的维修性非常差,经常一点小问题就得伤筋动骨地修半天。美国工程师们感到最惊奇的,是歼-8II上的很多重要零部件居然不是标准化的安装,而是靠老师傅通过精巧的修配而装在一起的,每架飞机都不一样,这得要工人师傅有多高的技术就不得而知了,总之,歼-8II飞机的技术性能几乎完全取决于老师傅的手艺如何。此外,机体结构设计不合理,后机身的传热不均匀导致温度过高,机内的电缆,液压管路和油路布置杂乱无章,生产大纲和工艺管理混乱的问题在歼-8II上暴露无遗。
这样的情景,让美国人联想起四十多年前他们研究日本的“零战”的时候,也是遇到了这样的情况,当时日本人没有学会标准化生产制造导致生产管理混乱无序加上落后的产能,从而导致他们的飞机产量严重不足,质量参差不齐,从而在战争中吃了很大的亏,没想到几十年过去了,中国人仍然继承了同样的毛病。特别是生产歼-8II的沈阳飞机制造厂当时还是代表了中国最先进的制造水平。“中国最好的飞机制造厂就这水平?”美国人满头雾水。
这里我得插播点题外话:为什么要拿歼-8II和二战日本战斗机作比,其实说来有趣,沈阳飞机制造厂的前身就是日本的满洲飞行机制造株式会社,曾经在二战时期为日本陆军生产过Ki-44“钟馗”,Ki-84“疾风”战斗机,还自己开发过Ki-98局地战斗机。所以说起来,歼-8II战斗机和这些二战日本战斗机还有那么点儿沾亲带故的意思。

“和平典范”计划中美国计划为中国提供的AN/APG-66(V)X波段机载脉冲多普勒雷达


而被派往美国学习的中国工程师和技术人员们,则被美国人的技术震撼了:AN/APG-66(V)上先进的性能倒是其次,但是其模块化的设计让人耳目一新。AN/APG-66(V)雷达由7个模块组成,每个模块都采用独立的电源和统一的硬件接口+软件通信协议,使用时只需要简单的组装在一起即可。而且这种设计也使得其很容易进行外场维护和修理:如果哪个部件坏了,只需要拆下来损坏的模块换一个就行了。加上集成电路使得接触不良的可能性降低到最小,提高了电路的可靠性,使得这种雷达的故障率非常低。中国人当时面对的是苏联大规模立体化进攻的威胁,这种好修,好用,故障率低的雷达正是当时的中国空军梦寐以求的。
而1553B总线结构更是给了中国人以很大的启发。采用了这种结构之后,歼-8II上电子设备那些复杂的点对点连接都可以取消了,不但电子设备的总重量被大大减轻,更重要的是技术性能出现了直线上升,一下子就达到了80年代西方技术水平。而且1553B标准的航空电子系统还存在着任务分工明晰,通用性好,信息处理速度快,具有良好的兼容性和可扩展性等优点。中国技术人员从这里看到了未来航空电子设备技术的发展方向,从而有效推动了最早的“国军标”的制定。
就在中美双方的“和平典范”计划按照双方越来越深入的合作而循序渐进的时候,世界局势突然改变了,首先是北京发生的政治风波导致西方国家开始对中国实行最严厉的贸易和技术制裁。中美关系一夜之间跌到了谷底,所有中国和西方之间的军事技术合作不是被冻结,就是被推迟或取消。接下来“和平典范”计划也随着这一严重政治事件而宣告中止。中国送到美国的歼-8II型战机被美方没收,两国技术人员几年的共同努力在X月4日那个早晨之后,一下子付诸东流了。
1990年,苏联总统戈尔巴乔夫为了改善对华关系,打算向中国解禁一批航空高技术合作项目,批准了向中国出口苏-27型战斗机的请求。有了替代的选择之后,中国方面于1990年7月正式通知美方“和平典范”计划中止执行。尽管格鲁门公司表示愿意继续执行“和平典范”,只是中国人需要支付额外的2亿美元用于合同外技术改进产生的费用,但中国人仍然拒绝了这一建议。
1992年,美国总统布什下令对中国的军事合作项目“一次性结清”。于是当年,美国技术人员向中国军工移交了TPQ-37反炮兵雷达,MK46轻型反潜鱼雷等武器的技术资料,西科斯基直升机公司也继续为解放军装备的美制“黑鹰”直升机提供备件及售后服务。两架歼-8II飞机也终于被结束了扣留状态归还中国,现在其中的一架仍然在中国航空博物馆里保存(航博后来装修了,也不知道现在还在不在)。除此之外,美国还赠送给中国四套基于AN/APG-66雷达的火控系统。这些设备被送到中国后很快被各大科研院所和工厂拿去研究分析,成了中国后来自己设计雷达和相关设备时的重要参考依据。

今天,歼-8II仍然在解放军空军服役,“和平典范”虽然最终夭折,但是对歼-8II的技术升级仍然起到了一定作用


“和平典范”成了中国航空工业永远的痛,花费了巨额的资金不但没能换回原计划的55台雷达,而且连自己的战机技术性能和工业能力都让别人摸了个门清,可以说是“赔了夫人又折兵”。但是应该说,“和平典范”计划并非一无是处。正是从“和平典范”之后,中国的军事工业体系才开始了全方位的升级换代,从技术设备到思想理念都进行了全面的更新,一项一项的“国军标”被制定出来,在航空工业上,综合航电系统的概念在设计中得到了贯彻,而从“和平典范”之中得到的美国先进技术也被用在了新型雷达和航空电子设备的研制之中。在这一计划中止之后没多久,虽然中国没有继续“和平典范”雷达的装机和试飞工作,但是当时中国自行研制的歼-8IIM战斗机火控系统的性能就已经超过了美国“和平典范”计划提供的火控系统。没有了外部来源,就得自己努力。也正是这次合作的半途而废,把中国人的自主创新潜力激发出来了。
今天,歼-8II战斗机的改进型仍然是中国空军和海军航空兵的主力战斗机之一,而且也是唯一一种具备高空高速目标拦截能力的飞机。当年的“和平典范”的夭折,始终在警醒着中国航空工业的每一个人那个最简单,最直白的道理:国防现代化是买不来的。要建设强大的国防工业,千万不能做依赖技术引进的白日梦,它需要的是自己探索,进步,自主创新的艰难过程。

  

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