晨枫：歼-10“超机动”的意义究竟何在？

【文/观察者网专栏作者 晨枫】

2018年珠海航展上，歼-10B矢推技术验证机漂亮地表演了眼镜蛇、落叶飘、J转等经典过失速机动动作，引来全场惊呼。人们理所应当地为之欢欣鼓舞。但战斗机是打仗用的，为了说明这些过失速机动的战术意义，坊间涌现了很多文章。遗憾的是，存在很多误解。我们要欢欣鼓舞，但要为正确的理由欢欣鼓舞。如果赞美保时捷的操控凌厉是因为四轮漂移的时候都那么镇定自若，那就赞美错了地方。四轮漂移是失控状态，看起来很酷，但只是看起来而已。

事实上，过失速机动真是可以和四轮漂移相比较。四轮漂移是四个轮胎都失去最低限度的摩擦力时发生的，这时转向、刹车都不管用，只有等剩余摩擦力把车子的速度降到足够低，轮胎恢复摩擦力，才能恢复正常的操控。

漂移和不带矢量推力的过失速机动（如普加乔夫眼镜蛇动作）有相近之处，都是需要等待车\飞机自行恢复，这实际上是一种“可以故意进入，并能控制改出的失控”状态

对于飞机来说，正常飞行是靠机翼上下表面气流的速度差形成压力差而产生升力。如果气流速度过低，或者机翼迎角过大，气流与机翼表面分离，升力机制受到破坏，这就是失速状态。换句话说，在失速状态下，机翼不再产生升力，常规的气动控制也失效了。一旦进入失速，应该尽快改出，恢复正常飞行。问题是，通常情况下，失速与失控是伴生的，因为机翼失速的时候，气动控制面也随之失效，所以很难改出。

除了飞行表演或者科研试验，在通常情况下，飞行员不会有意把飞机带入失速状态，避免无谓的失控。但要是能做到过失速机动，进入失速然后有控制地改出也就成为正常飞行中的一个选项了。问题是这个选项有什么战术价值。

还在米格-29首先作出钟摆、苏-27首先作出眼镜蛇的时候，就存在激烈的争论：过失速机动在战斗中到底有没有用？

在航炮空战时代，角度机动为王，把机头对准敌机是最重要的，否则无法开炮；使得敌机机头无法对准自己也同样重要，否则就没命了。抢占六点钟的原则是从这里延伸出来的，目的有两个：

1. 便于自己瞄准敌机

2. 确保敌机无法瞄准自己

理论上过失速机动能够运用到空战当中，但前提是敌人是缺乏判断力和应对措施的傻瓜

实际上由于现代导弹技术的进步，除非是双方拼机关炮，否则超机动在格斗中意义也不大

在空空导弹的早期，导弹的锁定能力有限，机动性也不足，所以角度机动依然重要。但随着导弹性能的进步，尤其是具有大角度离轴发射能力后，能量机动成为主流。只要导弹与敌机的航迹交汇，从几点钟交汇无关紧要，从什么角度发射也不再关键。

现代空空导弹的最大过载可超过40g，远远高于战斗机的最大过载9g（受飞行员的生理极限限制，而不是飞机结构或者气动限制）。尽管在依靠惯性追击的时候有所下降，但依然大大高于战斗机所能做到的，过失速机动中有限位移的躲避敌人导弹的作用是有限的，而且近失的导弹依然能靠爆炸和破片产生有效杀伤。防御机动的关键在于位置，而不是姿态。在敌人扔手榴弹过来的时候，尽快跑开才是正道，翻跟斗、拿把式是没用的。

用过失速机动导致敌人雷达脱锁的作用也有限，更可况速度还在恢复中，敌人雷达可能已经重新截获了，而自己的速度恢复反而需要更长的过程。

用过失速机动甩掉追踪的敌机，甚至迫使敌机冲到前方而反而被自己咬住，这是在用击剑时代的思维面对冲锋枪时代的现实。敌机如果已经从后半球接近到这么近了，根本不会等到你玩弄过失速机动，就利用大角度离轴发射能力抢先开火了。

即使用过失速机动侥幸躲过一击，损失的能量需要很长时间重新积聚，敌机在这当口补射，基本上就是打静止靶了。

在防御机动中保持能量至关重要，主动放弃能量不可取。这对进攻机动也是一样。在理论上，可以通过过失速机动抢占发射角度，但在空空导弹具有大离轴发射能力后，用大幅度损失能力来换取发射角度得不偿失。

应该指出，空空导弹的能量也是很重要的，大离轴发射对导弹能量有相当大的损失。在可能的情况下，战斗机依然应该尽量对准敌机方向，减少发射过程中空空导弹的能量损失，确保尽可能多的能量用于最终的追击。这是扩大必杀区的重要手段。但在导弹和自己战斗机的能量之间，牺牲导弹能量、保存自己能量是正道。实际空战不是一对一的比武，螳螂捕蝉 ，黄雀在后，永远要防备看不见的敌人的偷袭，何况在过失速机动中勉强发射的导弹也未必一击必杀，敌机对处在低能量状态的自己反击的话，就很被动了。

从这一层面来说，西方对米格-29和苏-27的过失速机动的战术作用的质疑是有道理的，并不完全是酸葡萄。

在技术层面，米格-29和苏-27的过失速机动是利用气动设计里特殊条件的组合，在过失速动作期间实际上是无控的，只有等待惯性和重心的特殊组合使得飞机自然回到可控状态。这也决定了只有在特殊的速度、高度、迎角组合下才能安全进入并退出这些过失速机动，极大地限制了任何可能的战术好处。

矢量推力使得过失速机动在过失速期间也可控，可控性大大提高，但依然不解决能量问题。苏-30MKI是第一个使用矢量推力的量产战斗机，印度飞行员在与美国和英国空军的联合演习中迫不及待地大量使用矢量推力，但屡屡被打的满地找牙，正是因为能量问题。

但这是不是说过失速机动就没有战术作用了。战斗机在拼机动的时候，拼的是极限性能，一不小心就容易过线，落入失速区。具有有效、可控的过失速能力能确保及时改出，恢复正常飞行，使得飞行员可以无忧虑操作，其战术价值是不可低估的，尽管这是间接价值而不是直接作用。

但矢量推力更重要的作用是超音速机动。在超音速状态下，常规气动控制面处于激波后的低压区，控制效用显著降低。在矢推之前是通过大大加大垂尾和采用全动平尾补偿的，但这毕竟增加阻力，所以典型超音速战斗机只有有限的超音速机动能力，超音速主要是用于接敌前的最后冲刺或者全速撤离。

对于第四代战斗机而言，矢量推力最大的意义是增强了超音速飞行时的控制力、灵活性，以及减少气动控制面动作，避免影响隐身性

矢推不仅在超音速时依然有效，而且不增加气动阻力。这对具有超巡能力的战斗机尤其重要。传统的超音速战斗机需要用很费油的加力推力才能达到超音速，因此只有几分钟的超音速时间，超音速机动性不足克服一下也就过去了。但超巡战斗机可以长时间超音速飞行，必须具备高效低阻的控制手段，否则超巡是没有意义的。除了瞎赶时髦的苏-30MKI，第一个具有超巡能力的F-22是第一种真正用上矢推的战斗机，不是偶然的。

但矢推是增加重量的。

很大所以缺乏实用价值的花瓣型，矢推主要有二维和三维。典型的二维矢推是矩形喷口，只能在一个方向上摆动。对F-22来说，这是上下摆动；对还在模型阶段的达索NGF来说，这是左右摆动。

最早的“花瓣形”或者叫折流板式矢量喷口会导致动力的严重损失

F-22采用上下摆动的喷口

苏-30MKI和一脉相承的苏-35的矢推是圆形的，在理论上可以三维，但实际上也是二维的，只能上下摆动，但由于特殊的设计考虑，还是斜上斜下的V形摆动。

俄罗斯苏-30MKI和苏-35的喷口采用的是V型摆动的方式

苏-30MKI、苏-35上使用的矢量喷口是整个喷口进行调节，转动系统的重量大，不够敏捷

珠海歼-10B矢推的涡扇10B是三维的，能在上下和左右同时摆动，这可能是世界上第一种能三维摆动的量产发动机。

美国的矩形二维用上下挡板实现矢推，动作敏捷，雷达和红外隐身好，后体阻力小，但密封要求高，重量大，推力损失大。

俄罗斯的圆形二维在传统的收敛扩散喷口前增加一段球形外壁的管道，收敛扩散喷口套在这上面转动。好处是保留了已经成熟的收敛扩散喷口设计，在现有发动机的低压涡轮出口和收敛扩散喷口之间插一段球形外壁管道就可成为矢推，但这不仅导致额外的重量，额外的长度和内部唇口与收敛扩散喷口连接部的不连续也导致推力损失。最大的坏处还是动作不敏捷。如果说F-22喷口的上下挡板的动作好比虎口控制下的拇指和食指，俄式就好比肩膀控制的整个手臂，动作不可能敏捷。

歼-10的矢量喷口则是真正的三维摆动

其实两段式“羽片”设计俄罗斯礼炮设计局向中国推销多年，以前几乎每届航展上他们都会带来采用这种设计的AL-31FN改进型模型（而这个喷口设计的最初来源据称是克里莫夫局），不过这个设计并不完善，还需要投资进行进一步的实验和完善

俄罗斯产品30发动机的喷口技术水平可能比较接近歼-10TVC的喷口，只不过两者原理虽然类似，实现的机械结构还是有区别的

传统的收敛扩散喷口是用内外两层交替重叠的羽片构成的。外层羽片聚拢收缩时，内层羽片在错位滑动中自然填补外层羽片之间的空隙，确保喷口密封。由于内外羽片有重叠，密封是容易保证的。这也是俄式矢推的优点。

矩形矢推没有羽片，可动上下挡板和固定的侧壁之间只有靠材质和制作来密封，难度高，效果也不容易做好。

中国的矢推研究开始得很早，也不乏接触俄式的机会。但中国没有满足于“先解决有无问题”，而是创造性地另辟蹊径，采用两段式羽片。前段与后段一起作用时，担任收敛扩散喷口；但后段单独作用时，用作矢推。与虎口式的矩形二维和摆动整个手臂的俄式相比，中国的两段式更像手指节，勾手指甚至比虎口开合更加敏捷。这避免了俄式额外接管的重量、推力损失和动作迟钝问题，也避免了美式的重量和密封问题。

缺点后段羽片较短，矢推的力度较小。而且机构比较细巧，长期可靠性还有待考验。另外，羽片不可能宽度太大，所以只可能形成隐身相对不足的小锯齿。

F135的羽片就采用了大锯齿设计，对于隐身的效果要好一些

但两段式羽片的潜力也更大。如果发动机推力足够，不怕损失，也可以做成长圆形喷口，也就是上下是平的，因此可以用宽羽片和大锯齿；但两侧是半圆的，依然用窄羽片和小锯齿。这样可以在矩形和圆形喷口之间得到最好的折衷。进一步发展的话，可能可以通过不对称羽片运动，在圆形和长圆形之间无缝转换，根据不同战术需求，在推力和隐身之间灵活选择。这就更上一层楼了。

涡扇10B与歼-10B矢推的成就是显然的，但坊间很有一些不实赞美，比如盛赞这是第一种单发矢推。矢推与双发、单发关系不大，除了不能用差动矢推实现横滚控制，单发矢推可以做双发矢推的所有动作。美国的罗克韦尔X-31矢推研究机也是单发的。歼-10B矢推的技术完成度高一点，但也是技术验证机。另外，还有把鸭式与矢推相结合作为中国飞控技压世界的标志。鸭式与常规布局相比，在飞控难度上并无质的差别。莱特兄弟的第一架飞机就是鸭式的。歼-10B矢推的成就是了不起的，但还是那句话：赞美要赞对地方，否则会适得其反。

涡扇10B采用的矢推技术代表了世界最先进水平，这不是夸张。这是歼-20能有效超巡的必要条件之一。另一个当然就是更大的推力，这就要等涡扇15上岗了。、

这才是为什么我们要为歼-10B的眼镜蛇而欢欣鼓舞。

歼-10TVC的表演，表明我国在发动机、结合矢量推力的飞行控制等领域已经走出了自己的路

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