歼-8 中国的超级米格-21 :: 空军世界

歼-8战斗机

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歼-8战斗机是我国在歼-7,即米格-21的基础上独立进行重大改进研制而成的高空高速战斗机,北约编号“长须鲸”。当时,台湾海峡的气氛不像现在这样宽松,台湾连续派出U-2和无人驾驶侦察机“慰问”大陆,美国军队也经常派出高空侦察机入侵中国领空,尤其是核、火箭试验基地上空,获取军事情报。而解放军歼击机的高空性能有局限,难以击落敌高空侦察机。

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1964年5月航空研究院提出在米格-21基础上研制高空高速歼击机。同年10月方案论证提出作战对象为美国空军的B-58两倍音速高空轰炸机和F-105战斗轰炸机。 此前黄志千等所在的沈阳飞机研究所,在对米格-21、歼-7的系统原理、成品附件及试验方法等进行了深入研究,又对美国飞机残骸中的附件进行了对比分析。这为歼-7仿制、歼-8自行设计作了技术储备。1963年7月,黄志千与徐舜寿一起作了“62式(米格-21型)飞机设计工作中的主要技术问题和研究计划”的技术报告,总结了“摸透”工作中的成果与经验。这样,我国的航空工业稳步地迈上了自行设计马赫数为2倍音速歼击机——歼-8的新阶段。

为满足高空作战要求,沈阳飞机设计所提出歼-8的设计思想是:突出高空高速性能,增大航程,提高爬升率和加强火力。确定设计方案时,在采用“单发”(鸭式布局,后来发展成我们现在熟知的歼-9,用一台新研制的涡扇发动机),还是采用“双发”(用两台改进的现有涡喷-7发动机);是“机头进气”,还是“两侧进气”等关键技术问题上存在着激烈的争论。
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航空研究院院长唐延杰认为,由黄志千、王南寿等专家的意见符合“摸着石头过河、初战必胜”的思想,循序渐进的策略。决定采用“双发”方案。这一方案在字面上落后于单发方案,但实际上单发方案过于超前,无法实现。因此“双发”加大了飞机研制的可行性。根据以上意见,决定采用与米格-21类似的“机头进气”方案,外形则参照米格-21,不作大的改动,采用大后掠角、小展弦比、薄三角翼、下平尾、双腹鳍的空气动力学布局形式。由于米格设计局在米格-21基础上研制过E-152系列大型单发战斗机,西方一直猜测歼-8的设计源自E-152,但两者其实并无大的共同点,出发点也不同。

方案选用两台涡喷-7甲(WP-7B)发动机,单台最大推力43.15千牛,单台加力推力58.8千牛。这里还必须谈及涡扇-6。1960年12月中央军委决定组建航空研究院,1961年8月在沈阳组建航空发动机设计研究所。知名发动机专家吴大观被任命技术副所长,授予技术上校军衔。该所对米格-21“摸透、仿制到自行设计”起了重要作用,对米格-21的发动机摸透,形成了较为成熟的涡喷-7系列。当时国家工业基础薄弱,航空工业发展受到大国遏制和封锁,走消化引进之路,是明智之举。具体的说“消化引进”,实际上就是第一步先搞歼-8,决策过程如上文所述;第二步搞歼-9,即高空高速全天候歼击机,配套上加力式涡轮风扇发动机项目,编号涡扇-6。歼-8成功服役,但歼-9后来下马。随着各种配套工作的确定,1965年5月17日,罗瑞卿总长批准新歼的战技指标和研制任务,并正式命名为歼-8。沈阳飞机设计所(601所)承担具体任务。

前总书记华国锋同志视察歼-8。

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歼-8基型方案成功之后,再进一步施行两侧进气方案(以上就是歼-8由来,其实简单的说,就是把米格-21放大;而“再进一步的方案”就是歼-8II)。65年5月17日,总参谋长罗瑞卿批准了歼-8的战术技术指标和研制任务。65年9月设计工作全面展开。总设计师黄志千于这年在国外因飞机失事不幸遇难后,新机研制的技术工作由叶正大领导,以王南寿为负责人的总设计师办公室具体组织。同年12月,木质样机通过审查,次年3月进行现场设计。67年初发出相应文件,工厂开始试制。1968年7月,首批2架歼-8总装完毕。1969年7月5日,原型机由尹玉焕驾驶首飞成功。1979年12月歼-8设计定型。翌年12月交付空军试用,1981年开始装备空军部队。

歼-8方案突出高空、高速、增大航程、提高爬升率、加强火力等性能。相比歼-7,各项性能指标均有改善。最大速度M2.2;最大升限2万米以上;最大爬升率每秒200米;基本航程1500千米,最大航程2000千米;规定了在高度为1.9万米空中的作战时间;安装改进设计的航炮和空空导弹;安装搜索距离较大的雷达。歼-8采取机头进气,大后掠角、小展弦比、薄三角翼、下平尾、双腹鳍的空气动力布局形式。飞机的推重比为 0.89,优于歼-7飞机。上述指标中,除了雷达一项,歼-8设计均成功达到了要求。如美国“火蜂”无人机最大实用升限18300米,B-58超音速轰炸机实用升限19248米,歼-8均完全有能力将其击落。而F-105的综合作战能力虽然远超歼-8,但假如遇到歼-8高速拦截的话,也难以轻松脱身。但电子工业水平的落后导致火控系统中最关键的雷达没有研制成功,因此导致歼-8战斗力大减。

高速是歼-8重要的指标要求。因此歼-8副总设计师顾诵芬主持测定了歼-7大马赫数时的方向安定性及飞行品质,为歼-8设计提供了基础。601所、沈阳飞机厂、气动力研究试验部门的技术人员与北京航空学院教授陆士嘉、徐华舫等做了大量风洞试验与研究分析,确定了歼-8垂尾和腹鳍的设计方案。最终定为大面积单垂尾加双腹鳍。

歼-8研制中遇到的翼面颤振是最危险的气动弹性现象,也是制约飞机最大速度的一个重要因素。试飞员鹿鸣东不顾危险反复试飞,顾诵芬亲自参加高速风洞飞机模型油流试验、地面共振试验等,查清这一振动乃是源于扰流,初步解决了问题。不料时隔八年之后又发生了跨音速时振动的现象。顾诵芬三次乘坐由鹿鸣东驾驶的歼教-6型超音速教练机升空,尾随歼-8飞行,观察拍摄尾部的飞行流线谱,进一步判明了气流分流区。最后采取局部修型以消除气流分离的方法,彻底解决了问题。其超音速振动是在马赫数为1.24时,由助力器系统震动引起的。六?一(沈阳飞机研究所)所设计人员参照国外样机,设计新的阻尼筒,加装在方向舵上,消除了超音速振动。(本站站长注:不懂行,不懂顾总这是干了大好事,还是设计中的疏忽。)

另外1970年起,发现歼-8在高空大马赫数时出现中后机身温度过高的问题。经过改进强迫冷却的方法,使问题获得初步解决。1976年,歼-8长时间大马赫数飞行试验后,发现后机身温度过高,烧坏了阻力伞和伞舱。六?一所的解思适、六?六所的王乃绪、沈阳发动机厂的贺淑爱等人加大了冷却通用活门开度、调整冷却气流流路,并采取降低发动机壁温、对成品附件局部冷却和隔热等措施,较好地解决了过热问题。

顾诵芬与试飞员等在现场检查歼-8原型机后机身过热问题。

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在发动机改进设计中,空心叶片的技术攻关也取得重大突破。为增大发动机的推力,涡轮前的温度必须提高约100氏度,但涡轮叶片承受不了这样高的温度。1964年,621所副所长、铸造专家荣科提出采用空心气冷叶片。当时这项技术国外刚搞出来,处于高度保密状态。荣科与沈阳金属研究所、六?六所、沈阳发动机厂通力合作,协力攻关。沈阳金属研究所在师昌绪主持下,组织技术攻关,攻克了叶片铸造的技术难点。首先进行了型芯选择,在近100毫米长的叶片上均匀排出粗细不等的小孔,最小的孔径只有0.8毫米。之后研制了相应模具,相继解决脱芯、超声测壁厚等工艺技术问题。66年研制出中国第一片铸造多孔气冷镍基高温合金叶片,经安装在发动机上试车成功,成为世界上第二个在航空发动机上采用铸造空叶片的国家。歼-8原型机还多次发生发动机空中停车的事故,最初采取加装油门限动卡的解决方法,之后又多次出现此类事故。六?一所刘春义、六?六所蒋一鹤、沈阳发动机厂刘继承等采取加装油门限动卡和攻角补偿装置,在发动机上加装反向节流层板、调整分圈分压点等措施,最终解决了空中停车问题。此项改进获得航空工业部科技成果二等奖。

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歼-8的研制历程由于处于特殊的历史时代、指导思想和技术能力等原因,可谓一团糟。最初仅仅有一架原型机在试飞,发动机、成品经常出现故障,停飞的时间超过了飞行的时间。调整试飞本应在制造厂试飞时就完成,但实际上没有这样做,拖长了试飞时间,增加了解决问题的难度。技术和行政指挥系统几经变动,人员变动太大,也影响了研制进程。等到歼-8实用化时,早已落后于形势的需要,美军作战飞机全面转向低空高速突防,歼-8立即成为鸡肋。而当时的研制体制制肘过多,无数的论战严重影响歼-8进度。20年后,有的人对顾总师的个人能力也提出了置疑,当然顾总师始终是好的总师,细节问题我们并不应该夸大。

从试飞过程来看,1969年7月5日,歼-8飞机由尹玉焕驾驶成功进行了首次试飞。“文化大革命”极大的阻碍了歼-8的研制,首次试飞后试飞领导小组、联合指挥部相继被解散,规章制度遭到破坏,王南寿、顾诵芬、冯钟越等先后被停止工作。歼-8一度处于徘徊不前的境地。因此直到十年之后,在1979年12月31日歼-8方才设计定型,动力装置定为涡喷-7B(WP-7B)发动机。一年后,飞机开始装备部队。期间,在80年6月25日,沈阳飞机厂的歼-8发生烧毁事故,从而导致航空部门切实把航空产品的质量控制由原来局限于生产过程推进到科研、设计、试制、生产和售后服务的全过程。武器采用两门30-1型30mm机炮,可挂4枚空空导弹。下图中可见,歼-8白天型仍使用米格-21F的前开式舱盖设计。

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歼-8白昼型的空速管能够向后折叠,以避免在地面停放时被车辆设备等撞击而导致损坏。

尽管最初歼-8被定位为全天候高空高速截击型号,将作为国土防空的主力,但由于交流电、火控雷达进度跟不上,不得不先行装备直流电、测距器的白昼截击型。这就是我们所说的歼-8白天型。同样,航炮和火箭导弹的选择也有类似情况。原计划使用847厂1962年开始仿制的30-2型30mm单管转膛(四膛)炮,射速高达1600发/分,是较为理想的高射速航炮。无奈实际研制中故障频繁,多次出现炸膛、炮管弯曲等重大故障。最终拖延之1979年,上级决定以两门30-1型航炮取代30-2型作为歼-8的航炮。歼-8的30-1航炮供排弹系统也是个设计难点,经过一段时间才得以解决。苏联一直对航炮供排弹系统进行保密,最终中国设计人员和工人改装了一门能模拟射击的航炮,打了一万发假弹,取得了设计的成功。而原本计划配套使用的霹雳-4甲/乙型中距半主动雷达制导导弹也无法按时研制成功,只好先用霹雳-2和霹雳-5近距红外制导空空导弹系列。到头来,仿自AIM-7B“麻雀”的霹雳-4一直就没有研制成功,中距空战能力成为歼-8和解放军空军的致命弱点。进入80年代,由于歼-7的不断改进和歼-8II的出现,歼-8逐渐被部队冷落,于87年停产。

歼-8白昼型在博物馆内展示。鸣谢网友 银翼 摄影及数码处理。

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歼-8白昼型还可使用配套的照相侦察吊舱,外挂于机身中线下方。内装两具KA-112A型长焦距照相机,可完成高空全景倾斜式可见光侦察摄影,与地面机动战术侦察设备组成一个完整的航空侦察系统。覆盖范围纵向3.5度,横向30度,工作高度9200到15000米。携带610米的EK3412型胶片,分辨率为56线对/毫米,可摄影550张。

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2007年报刊上公开的歼-8白

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歼-8I全天候型

装备后随着部分新系统的研制成功,所有歼-8都改进为歼-8I型,又称歼-8全天候。与白天型相比,主要改进有:安装歼雷-7甲改(JL-7AG)型火控雷达、射瞄-8A改瞄准具、火控计算机、导弹随控装置等十一项电子设备;舱盖改为与歼-7II相同的向后开设计。座椅、氧气系统和组合仪表重新设计;武器系统改装23-Ⅲ型双管航炮、4枚霹雳-2乙导弹、4组火箭。后进一步加装了霹雳-5乙导弹。I型1985年7月设计定型。歼-8和歼-8I飞机的研制成功,标志着中国自行设计的歼击机达到了一个新水平。85年10月,经国家科学技术进步评审委员会评定核准,授予国家科技进步奖特等奖。主要获奖人是顾诵芬、王甫寿、叶正大、罗时大、赵沛霖、方文富、鹿鸣东、朱克昕。歼-8和歼-8I装备了空军和海军,产量不大。

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歼-8I的研制也历尽坎坷。六?一所于1978年2月发出歼-8I飞机全部生产图,由沈阳飞机公司(原沈阳飞机厂)试制。1980年5月总装完成首架飞机。6月25日原型机地面准备试车发生重大事故。第一次试车中发动机突然起火,烧毁整架飞机。直接原因是液压系统导管破裂,液压油喷射到发动机扩散段壳体上引起火灾。详细原因是歼-8I液压系统改用了YB-20B泵,承包的厂家在地面试验中认为出口动压力小于规定值,但没有按歼-8I的实际情况进行全系统试验。事故后重复试验结果证明泵的压力脉动频率与导管的自振频率相同,其共振导致压力急剧增大,因而破裂。六?一所决定改用ZB-34 泵。沈阳飞机公司赶工装配了全新的一架歼-8I,1982年4月24日首飞。10月第二架歼-8I上天。1983年7月完成全机静力破坏试验,85年7月27日,航定委正式批准歼-8I设计定型。

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歼-8装备的两种雷达,上为204雷达,下为歼雷-7(JL-7)雷达。歼-8I型飞机火控系统的研制是关键项目之一,其中单脉冲体制的204雷达的性能达到国内领先水平。使用的射瞄-8甲型航空瞄准具,是中国首次采用速率陀螺作为歼击机瞄准具的测量装置,构成瞄准系统,射击精度高。82年9月,歼-8I开始武器系统验证试飞。装有新型航炮的歼-8I型战斗机顺利进行了左右盘旋、俯冲拉起、平飞射击、对地靶射击和升限射击等科目,空中发射炮弹300余发,试验圆满成功。85年7月27日,航空产品定型委负会正式批准歼-8I型设计定型。

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1990年前后,歼-8又发展出了“主动控制技术验证机”(ACT)改型,用于验证在飞行纵轴上的主动控制技术。1989年1月28日,歼-8飞机主动控制技术验证机模拟式纵轴电传操纵系统完成试飞。90年6月24日,歼-8主动控制技术验证机的数字式纵轴电传操纵系统闭环首飞成功,标志着该机验证获得初步成功,其技术后来由歼-8IIACT验证机继续研制并推进发展。

1991年4月23日,歼-8ACT正常完成了例行试飞,着陆时轻跳起30厘米,飞行员推杆制止机头上仰。但因动作稍猛,而试验中的飞行控制软件存在缺陷,使得这一操纵动作超出了计算机的运算范围,飞行控制软件完全失效。飞机第二次跳跃至10米高度,倾斜35度,飞行员被迫跳伞逃生,飞机坠毁。

近年沈飞将歼-8A(即歼-8I)改进成歼-8E型,主要改善了部分机载设备,如垂尾顶部的两个小黑点状的全向告警天线等。改进均在现役的A型上进行。

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技术数据

翼展:9.34米
机长:21.52米
机高:5.41米
机翼面积:42.19平方米
正常起飞重量:13850千克
最大平飞速度:M2.2(高空)
实用升限:20500米

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