“少数派鸭翼”报告：差点从编辑部里飞出的“中国创造”三代半

【上期内容：10年前的日本9级大地震，以及我们这代军迷见证的“余震”】

如今提到国产三代半战机，那自然是歼-10C和歼-16。大家都知道，两型机改进的主要是航电和武器系统，飞行性能并不是改进提升的重点。但在“三代半”这个概念刚刚兴起的时候，当时普遍的一种认识是，相比三代机，“三代半”在飞行性能上也应当有明显的提升。

上世纪90年代中期，在“阵风”和“台风”的原型机相继投入试飞后，与之相关的一些资料也陆续传来。当时的初步分析认为，无论是苏-27还是正在研制的歼-10，在机动性上都难以取得对“两风”的优势，这就在军内引发了一场小规模讨论：在四代机仍处于早期预研，短期内无法投入研制、更不要说生产的时候，是否要研制一型机动性相比苏-27和歼-10有明显提升、同时又要控制成本的“三代半”？

▲体格小巧，有着良好短距起降性能的JAS-39，在这一时期也很受国内关注。图为泰国空军的JAS-39，该机是近年来中泰空军“鹰击”系列联训的主角之一

作为一个军内论证项目开始讨论的“三代半”，它被空军科研院所确定为一型采用单发布局，正常起飞重量8.5吨左右，强调机动性的轻型战斗机。但论证很快就遇到了动力问题这个“天花板”，当时国内可选的推力最大的型号是涡喷-14“昆仑”，但其推力并不能完全满足要求，可靠性问题更是正在困扰着歼-8Ⅲ的试飞；虽然“枭龙”在确定使用俄制RD-93发动机之前，曾有基于涡喷-14研制涡扇-14用于配套的计划，但这个并未开始详细设计的型号就更不能指望了。

因此虽然论证方案里确实有涡喷-14的地儿，但毕竟当时的追求目标是达到“三代半”的机动性，所以加力推力8吨以上、中间耗油率低于涡喷-14的RD-93仍然是论证中不能丢掉的那根稻草。考虑到需要配备较为完善的综合航电系统等机载设备，飞机结构重量上能往下抠的空间不多，从论证要求中“航程可略小于歼-10、但应显著大于歼-7”这一条，说明要减重还得牺牲些内油，这样一来没个涡扇确实不行。

▲“昆仑”直到2002年7月才通过国家定型试验，且在之后与新机的磨合中也花费了很长的时间才达到堪用的状态

如果论证方案选用RD-93，就基本意味着新机的体量和“枭龙”不会有太大的区别，如何在整机推重比有限的情况下让机动性上一个台阶，必然要在气动和飞控上琢磨。最简单的思路当然是让611所搞一个“等比缩小”的歼-10，但当时歼-10还没有进入试飞阶段，大家对鸭式气动布局+电传飞控究竟能够达到怎样的水平心里没底，所以新机甚至要做好在电传飞控实用性达不到要求的情况下，用传统操纵系统实现高性能的准备。

说到“控制不足气动补”这种设定，大家往往想到的是苏联的航空航天产品，但国内也并不缺乏对新型气动布局的探索，只是常常受限于国力难以造出实物来。后来担任空军专业期刊《航空杂志》副编审的傅前哨老师参与方案论证时，便将他之前参与西北工业大学的“751”抬式布局战斗机方案改进时的一个思路拿了出来。

▲西北工业大学航空馆展示的“751”方案模型，注意该机的前翼并非完全可动，后缘有可动的襟翼，有些类似瑞典Saab-37“雷”

“751”是1975年三机部确定的国家航空重点科研项目，虽然方案到1976年之后受限于经费等原因被搁置，但西工大仍然对其进行着力所能及的完善工作。傅前哨老师1977年从西工大空气动力学专业毕业后，就曾一度参与到对“751”的改进中，当时他提出的方案就是加装侧板。

傅老后来接受采访时回忆称，“后来空军机关接手了这个项目，做了相应的评审，拨了一部分钱，以这个技术为基础，做一个新的强击机的方案。”虽然这个强击机方案也未能继续推进下去，但侧板布局仍然作为技术储备保留了下来。而在这次预研论证中，傅老提出的侧板布局方案再次得到了重视。

▲“751”的大展弦比小后掠角机翼等布局，有利于进行低空较长时间飞行，加之出色的短距起降性能，确实适合朝着强击机的方向发展（图为白玮老师制作的“751”CG图）

对于采用涡升力增升、提升机动性的鸭式布局飞机来说，迎角的增加会使得俯仰力矩发生非线性变化，以人类的反应速度无法驾驭这种变化，这就使得成熟的鸭式布局飞机普遍采用电传飞控，用计算机代替飞行员去适应这种变化。虽然当时国内还拿不出电传飞控来，但通过歼-9和“751”等型号的研制，已经让中国航空科研人员对这类布局的气动特点有了初步认识，傅前哨提出的侧板方案，就是“驯服”鸭式布局飞机非线性俯仰力矩的一种手段。

侧板，是在主翼上方、靠近鸭翼后方加装的一条展弦比很小、类似一些导弹弹翼的不可调节气动面。当迎角增加时，通过对鸭翼涡流的吸引和稳定，侧板控制并推迟机翼上表面气流分离，进而使得飞机俯仰力矩线性化，飞行员仍然可以使用机械操纵系统控制飞机；且在突破迎角限制之前，这种作用是随着迎角的增加而增加的，侧板的附带增升作用也随之增加。

▲“台风”的机身小侧板对鸭翼涡流也有类似的作用，但由于电传飞控能够保证飞机有足够的稳定性，因此尺寸上就小巧得多，无需延伸到后机身

另外，侧板技术与电传飞控也并非互斥关系，由于操纵复杂性的降低，使得操纵规律可以更简单地反映在计算机中，这让电传飞控的软件编写工作量大为减轻。空军相关单位在新机论证方案中也认为，如果结合电传飞控、进一步放宽静安定度、采用这种布局的飞机能够实现更出色的亚音速机动性，特别是盘旋性能。

尽管这两块侧板不算太重，但它们的增装难免使得飞机的零升阻力有所增加，超音速波阻也有相对平缓的增长，加上总体布局协调等因素，这使得论证方案的最大M数不超过1.6，不过这一点在论证中并不被认为是太大的问题。另外由于方案采用两侧进气布局，空间问题也增加了进气道、鸭翼、主翼和侧板协调布置的难度。

▲LCA的改进型虽然没装侧板，但空间布置上也已经紧紧巴巴了

随着歼-10的成功首飞和苏-27国产化工程的推进，新一代航电武器系统的研制也有了喜人的进展，上级做出决策，国产第三代歼击机在21世纪的改型发展以提升航电武器性能为主，对机动性能暂不做更高要求。因此论证中的新机也变成了与歼-7F定位相似的“低成本歼击机”，涡扇发动机和电传飞控自然都不需要了，侧板鸭式气动布局成为了它提升机动性的重中之重。

定位的下调，使得论证难度也随之降低了很多。上世纪90年代末，代号“618”的方案诞生，分为单座的“618A”和双座的“618B”两型，采用一台涡喷-13FⅠ发动机（与歼-7E相同），估算内油航程为1600千米左右；除机腹1个外挂点之外、计划在翼下和翼尖共设8个外挂点，全机外挂能力达到3吨，符合轻型多用途战机的定位。

▲“618”想象图，蓝色部分就是延伸到尾部的侧板

为了进一步提升机动性，“618”采用了双三角翼布局，机翼前缘延伸到鸭翼根部，侧板从机翼前缘延伸到尾喷管两侧；相比早期论证方案，“618”还在侧板末端加上了可沿转轴转动、末端有随动侧鳍的后舵，该舵与鸭翼联动，其作用是在取消电传飞控之后，起到对鸭翼产生的脱体涡的补偿控制作用，也控制侧板产生的旋涡。

经计算，“618”能够达到28°/秒（持续3秒）的最大瞬时盘旋角速度，这也是后来宣传侧板布局时“机动性媲美F-16”的来源。而其良好的增升效果，使得“618”起降距离的估算值也在300-500米之内，相比歼-7有了明显的提升，达到甚至超过了部分三代机的水平。实际上“618”出色的起降性能也是让它后来以新面貌在世人面前两度亮相的一大原因，这是后话。

▲理论上侧板布局可以适配（双）三角翼、后掠翼等多种翼形，但都需要进一步的完善设计

2000年4月28日，由宋文骢、顾诵芬、屠基达等专家总师组成的评审组，对侧板鸭式气动布局技术及采用该项技术的“618”进行了全面评审。评审组结论认为，“侧板鸭式气动布局技术是一项创新，突破了国外传统的气动布局方法，它利用侧板控制大迎角下的机翼气流分离，可改善飞机起降性能、力矩特性，简化飞机操纵。”

同年空军在位于北京小汤山的航空博物馆举行了科技练兵成果展示，作为新技术展示环节的一部分，“618”的模型和展板受到了多位首长的关注。但参考基于与现有机型保障通用性等“短平快”因素考量，空军最终放弃了“大改”的歼-7F方案而选择小改的歼-7G和歼-8F，那么距离成熟还需要寻找厂家进行一定时间的细化研制和试飞工作，所需时间更长的“618”，就更没有成为空军歼击机机队一员的机会了。虽然展示模型上特意挂载了鹰击-8A空舰导弹，但装备经费有限的海军航空兵，对这款航程有所欠缺的单发战机的兴趣，同样停留在“点到为止”的程度。

▲以快速形成战斗力，满足备战打仗需求为准绳，是那个年代很多装备研制的特点

1999年9月，一家名为北京超翼技术研究所有限公司（下文简称“超翼公司”）的企业成立。2002年，超翼公司带着一架名为CY-1（“超翼一号”）的飞机模型参加珠海航展，首次对外公开的侧板布局，加上机动性超群的宣传（最大瞬时盘旋角速度30°/秒），让它成为那届“（本土）星味不足”的航展上，国产机型里的一颗明星。

▲模型除了“2中2近”之外，还挂载了2枚激光制导炸弹；升力系数的提升，使得该机的确具备较强的挂载潜力

▲2002年至2003年，CY-1的1:7缩比模型进行了飞行试验，部分视频曾在2002年珠海航展上公开播放，完整视频网上是找不到了，只有当时观众拍摄的几张零零散散的照片

2003年2月，超翼公司将侧板鸭式气动布局技术申请了专利（包含三个气动子构型），这些专利于2004年年初完成公告手续，在专利的设计人一栏中，我们看到了傅前哨老师和另一位同为空军《航空杂志》出身的航空科普专家宋心之老师的名字。此后超翼公司的发展重点，主要转向无人机及其控制系统等领域。

▲三种气动布局在专利中的展示（机身断面展示侧板和机翼与机身的对接方式），5为侧板，6即为后舵（通过转轴7与机尾连接），可见后舵末端带有下反安装的侧鳍

我们回到上世纪90年代后期，当时为了研制性能既满足二代飞机又承接三代战斗机的训练功能、以取代歼教-7的新一代高级教练机，贵飞已经开始了方案预研论证。而在贵飞前往空军机关调研期间，恰好了解到当时正在论证的“618”，虽然该机与后来的“山鹰”定位差别明显，但在提升起降性能方面的目标上颇为接近。

▲2004年珠海航展上的LFC-16，展示了其较强的外挂能力（机腹还串列挂载了2枚炸弹），下图可以看到LFC-16带有侧鳍的后舵

2002年珠海航展后，贵飞与超翼公司展开了进一步合作，2004年珠海航展上，贵飞展品中除了“山鹰”之外，还多了一个名为LFC-16（其实是Light Fighter China/中国轻型战斗机的意思，但常常被戏称为“来发财”）的新机模型。实际上除了从双座改成单座之外，这个模型和CY-1的区别也就是挂载和涂装了，另外不知何故，CY-1/LFC-16的航展展示模型始终是三角翼，但从“618”到试飞模型都采用双三角翼，与“山鹰”更为相似。

▲CY-1/LFC-16的缩比试飞模型（上图），可见其机翼平面外形与“山鹰”（下图）较为接近，由于前者需要安装大尺寸鸭翼，因此进气道延伸的更为靠前

此后LFC-16再未亮相过，侧板布局也再度成为了技术储备。在电传飞控技术不断成熟发展的今天，相比边条翼等增升手段，侧板布局在对飞行性能的提升没有明显优势的同时，还带来更大的死重和废阻问题；而且应用机型也必须采用中单翼或下单翼才行，影响飞机总体布局和表面设备布置；再加上在隐身性能上的先天不足，这些都使得侧板布局无法在新一代作战飞机的发展中找到自己的位置。也许在强调低速起降性能的（舰载）教练机上，侧板布局还有一些应用的机会。

▲训练中的“海山鹰”改进型岸基教练机，为满足岸基模拟着舰需要，该机将减速板改为类似苏-25UTG的翼尖布局，起落架进一步加强——完全没有任何下一步就是加侧板的意思

虽然从未有装上侧板的全尺寸样机造出来并投入试飞（这一点确实是时也命也），让这项技术的实际效能仍然存在争议，未来也不太可能有这样的机会了，但作为中国航空工业创新历程的见证者之一，侧板技术经历的几度沉浮，仍然是值得中国航空爱好者们回忆分享的故事。

▲现在看多了西里尔字母，回过头看2002年航展模型上这个CY-1，写得还有点像是俄语拼写的“СУ”（苏）

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