中國大陸 

      新時代的殲七--殲七MG、殲七MF     

           The modern J-7 fighters of PLA J-7MG and J-7MF  

                                         

                      (刊登於全球防衛雜誌第215期)  By  成大軍研社LUZE


                                     

    以蘇聯MiG-21為藍本的殲七戰機,在幾十年的發展下,已經自己衍生出一個族系。自早期的殲七、殲七A、殲七B到航電先進的殲七C、殲七M、殲七MG、殲七FS、殲七MF等。殲七A、B到殲七C、M是殲七發展史的第一個台階,他們再航電科技上分別引進當時蘇聯的先進技術以及英國的設備。而殲七E、殲七MG以後,應用了許多中國自己的新科技,可能包括為殲十儲備的技術等等,將殲七帶入了新世紀,也反應成都飛機廠的技術水平。本文就介紹這個家族中最先進的兩者:殲七MG與殲七MF。

        

殲七E/殲七MG

 

殲七MG性能諸元 備註
基本尺寸

長(m)

14.89

翼展(m)

8.32

高(m)

4.1

空重(kg)

5492

正常起飛重量(kg)

7540

最大起飛重量(kg)

9100

燃油(kg) 內載 最大2000
外掛 最大1400
最大外掛重(kg) 1800
翼面積(平方米) 24.88

•機翼含結構油箱

•有空戰襟翼,在殲七系列為首次

主翼後掠角(度) 內57外42
細長比 1.79
展弦比 2.78
最大航程 2200km 殲七B為1500km
作戰半徑 高-高-高 850km

PL-5飛彈2枚 

500升油箱3個 

低-低-高 550km

Mk-82炸彈兩個

500升油箱2個

飛行性能部分
發動機推力 軍用 約4306kg
後燃 約6600kg
推重比 正常起飛 0.87
滿載起飛 0.72
空戰 0.97上下
最大爬升率 195m/s
最大操作負荷 8G
最大轉彎角速度 25.2度/s 也有數據為22度/s,這與測試時高度有關,可以做靈巧力的指標,但不適合拿來比較性能。

持續盤旋角速度

高度/角速度

1000m 16度/s
5000m 11度/s
8000m 8度/s
起飛滑跑距離 約600m 殲七B約1000m
著路滑跑距離 約600m 殲七B約900m
最低航速 200km/hr
雷達、座艙、航電
見內文

殲七E與傳統殲七的基本差異-主翼

     J-7源自MiG-21,採機首進氣、蜂腰機身、帶平尾三角翼氣動構型,主要任務為高空高速攔截。當時的飛機不像現在這樣能盡量顧及全方位性能,往往有一好就有一壞。MiG-21這種構型帶給她不錯的高速性能,但是在中低空中低速的運動能力就比較差。這對於以防空為主的中國空軍來說是不利的。畢竟,沒有超視距火力,如何談上什麼超視距空戰、殲敵於視距外?以纏鬥結束空戰對殲七來說是必要的。為了改善這點,成都飛機公司以殲七B為基礎,將機翼換為複合式三角翼(也就是機翼有兩種後掠角),內側後掠57度外側42度,使飛機具備兩種後掠機翼的氣動優勢。翼面積也增大,降低了翼負荷;翼展增加;還首次在殲七系列中使用空戰襟翼;這些設計增加了運動力,但勢必增加一些阻力,但一架戰機的極速其實並不重要,而殲七E又靠推力更大的發動機來彌補這些缺點。改良型機翼還有一個有別於以往殲七的特點,那就是結構油箱,因此增加了航程,其最大航程超過2000km竟大於殲八II的1900km(兩者同樣要副油箱,而且此時殲八的武器數量也沒有比殲七多多少)。其他關於機動力等飛行性能的提升等提到動力系統後再一並介紹。此外還用上了許多新科技、新設備。這個改型即殲七E,1990年定型,根據公開消息,至1990年代中期,至少有約40架在海航服役。而原使用殲教五的八一飛行表演隊也於1990年代中換裝由殲七E改成的殲七EB(共9架)。因為殲七E是中國空軍自用機種,因此她的細節幾乎保密。外界只能從她的近親,也就是外銷改良型--殲七MG去了解她。這有點類似SU系列戰機在蘇聯的地位(蘇聯戰機中,SU系列主要用於蘇聯本土,從未外銷,而MiG系列則外銷到蘇聯附庸國)。

殲七MG及其航電設備

殲七C(左)與殲七E(右),可明顯看出座艙罩外型的不同

    成飛把殲七E與殲七M的特性結合,也就是用殲七M比較先進的機體、航電加上殲七E的氣動力佈局,在加以改良工藝、航電等推出外銷型,殲七MG。1996年第一屆珠海航展首次對外公開並進行表演。1998年珠海航展除了也有展出外,還進一步展出其多項航電系統。殲七MG與殲七B相比,零件變更率達80%;更新190項設備達43%之變率;全機使用37種新材料;其電子設備、製造工藝等共獲得超過200項專利,得到〝國家科技進步一等獎〞。

      改良後的航電系統雖稱不上頂尖,但至少將殲七的航電水平提升至西方80年代末至90年代初期水準,除雷達因機首空間有限所以限制了許多性能,操作距離僅約26km,不具備超視距作戰能力,為其致命傷。機體製造工藝以及材料方面,據平可夫的觀察,有些甚至先進於SU-27SK,這是因為中國近年從西方國家,如法國、義大利等進口許多先進加工設備,據觀察,這些設備比製造SU-27SK的還要好。此外,一些新科技可能也是從殲十研究所得,而1986年開始的863計畫把材料科技列為重點項目可能也有助於提升其機體製造工藝。航電與材料是〝殲七E〞與殲七MG的差別,注意,這裡用雙引號,是表示早期的殲七E,早期的殲七E是改良自殲七B,機體工藝上可能沒有外銷用的MG先進,但新服役的殲七E是否會用MG的工藝?或是說從殲七B改成殲七E會不會一同大改?目前無解。比較可以確定的是,在通信上,殲七MG使用外國設備,而殲七E使用與中國空軍通用的設備。以下就介紹筆者收集到的殲七航電資料。

    雷達:雷華電子技術研究所與英國GEC合作的SSR雷達。具有對空搜索、搜索暨測距(相當於都卜勒雷達的追蹤暨掃描,但因為這不是都卜勒雷達,所以不這麼稱呼)、格鬥、空中追蹤、對地測距、俯視俯射、發射離軸飛彈、自我檢測、變頻等多種模式,對空仰視、平視探測距離26km;追8打1;俯視探測距離20km;對地測距10km;搜索方位角+-25度;測距精度15m;測速精度30m/s;測角精度10密位;使用高度300m至21300m;消耗功率500瓦;體積500立方公分;重55kg;平均故障間格200小時;使用平面陣列天線。整體而言,SSR達到先進雷達的指標,例如200小時的故障間隔就相當先進俄國NIIR公司的ZHUK最新系列、F-14、F-15的雷達也不過如此。而用平面陣列天線取代拋物面天線也是觀察雷達進步的指標之一(西方標準的第三代戰機就是以平面陣天線取代拋物面天線);探測距離因為與天線口徑有重要關係,而探測方位角會受到進氣道壁的限制(賣點關子,等一下殲七MF的部份會講原因),所以這兩方面才無法突破。SSR可相當輕易的換裝在MiG-21上(機首購型完全不必修改),這可讓中國再世界米格21改裝市場中具有一定的優勢,當然前提是有一定的行銷手腕。

   雷達警告器方面,殲七E使用KJ8602或改型KJ8602A,殲七MG使用ARW9101系列。前者接收頻率範圍0.7到14千兆赫或2到18兆赫,距離未公開,方位角360度,俯仰角+-30度;可同時處理16個威脅;反應時間小於1秒,方位精度15度,重量20kg,耗電120瓦;可連接干擾絲、熱焰彈發射器形成戰機自衛系統;對威脅能自動分類和識別;能自我檢測等。其改型KJ8602A方位精度提升至12度,重量減至12kg,耗電減至75瓦。

   殲七MG使用的則是南京924廠的ARW9101雷達預警接收器,性能與KJ8602系列接近,重量13.8kg,頻率範圍最大40千兆赫,能儲存100種雷達資料。

  HOTAS雙杆操縱,這也是殲七E的一大進步,將飛行、武器操作整合在右手杆,油門控制整合在左手杆,這使得飛行員的手幾乎完全不用離開操縱杆就能作戰。這是先進戰機必要裝備,光這點就看出殲七E在座艙介面的進步。

  增加GPS導航設備   

  如果有需要,勢必可加裝頭盔瞄準具。SU-27引進至今,中國推出了兩種頭盔瞄準具(HMS)。一種是613所與XBOE合作生產的,以SU-27使用的HMS為基礎發展出的,性能大約等同於SU-27者;第二種是XBOE自行研發的另一款。方位角+-90度(SU-27的是+-60),俯仰角+-45度(SU-27的是+-40),測角精度小於9密位,頭部活動範圍前後180cm左右400cm上下160cm,頭盔套件輕於200g。許多性能超過SU-27使用者(最明顯的例子就是方位角),而且工程化程度很高,適合大量生產,發展殲十的相關人士提到殲十的HMS時就很自豪的說〝殲十的頭盔瞄準具由中國人自己發展,比SU-27的更好,更適合量產•••〞也許就是這個吧。由於這種HMS由中國自行發展,所以一定考慮了與中國戰機整合問題。目前中國具備離軸攻擊能力的飛彈有離軸35度的PL-9與超過60度的R-73及其改型,可能還有以色列Pytron4,前者因為中國可能得到R-73或以色列Pytron4的技術而未必能大量裝備,而後兩者則勢必先裝備SU-27、SU-30、殲十等。故短期內,也許殲七E還沒有裝備HMS的需要。但,先進戰機都將必須配備HMS,殲七MG及其〝後代〞作為填補中國空軍戰力的一員,將來很可能裝備上那些先進短程飛彈,這時就需要HMS了。就算中國自己的殲七E不裝備,外銷給他國的殲七MG很可能裝備HMS搭配具有離軸35度能力的PL-9售出,增加該機競爭性。總之,將XBOE的HMS裝備殲七是絕對可行,只是要與不要的問題而已。  

有目共睹的機動力

    機動性是殲七MG的大賣點,除了採用複合三角翼,殲七E開始還將動力換為最大後燃推力6600kg的WP-13F,其詳細數據如下:長4.6m;口徑0.907m;高1.085m;重1198kg;渦輪進口1015度;大修間隔300小時,壽命900小時最大軍用推力約4200kg,最大推力約6600kg。這改良自殲八II系列使用的WP-13A系列發動機,於1992年定型。使得殲七E/MG空戰推重比約0.97,有時可能可超過1,雙三角翼讓她兼顧高低速性能,也因面積加大為24.88平方米,翼負荷減小,空戰翼負荷約275kg/平方米(比SU-27、F-15等按定義計算還小,不過考慮進翼身融合影響,SU-27實際上的升力效果更好),提升了機動力。起降性能也增加,MG型的起飛與著陸滑跑距離皆600m上下,低於殲七B的1000m與900m。推重比與翼負荷是一架戰機機動力的指標,僅從這兩個參數雖不能確定一架飛機的各項性能如何如何,但幾乎可以確定其運動能力的等級是不差的。公開的飛行性能除了證實上述推論,更讓大家見識他有驚人的運動力,殲七MG的美名就是從飛行表演得來的。1996年珠海航展時她所做的表演震驚國內外專家,例如到當時為止只有X-31做過的某項動作,還有持續以30到40度攻角低速衝場。米格設計局曾派試飛員試飛之,飛行員對她評價極高,認為中國已將MiG-21的飛行性能發揮到極緻;此外,中國還將殲七MG送到巴基斯坦與F-16進行纏鬥,結果與F-16打平,自此贏得〝小F-16〞稱號,這也間接證實〝殲七在模擬纏鬥空戰中擊敗F-14與F-15C〞應該不假,此外,殲七MG也在實機演習中,於低空擊敗SU-27SK(SU-27SK飛行員曾有因訓練不足而再演習中不敢與殲七對抗的紀錄,故不知道這裡說〝打敗SU-27SK是與王牌演練的,還是剛好遇上菜鳥);關於剛剛提到的〝低速高攻角衝場〞,我印象非常深刻。筆者曾在2000年珠海航展親眼見過八一表演隊的殲七EB表演,親見殲七EB以時速200到220km以約30度攻角長距離衝場,該時速是塔台播報數據,而實際上她確實相當慢。這是相當驚人的能力,像SU-33的落地速度大約240km/hr,SU-33UB約220km/hr,這些都小於多數戰機的起飛速度,而持續30度攻角也是個〝很招〞,因為目前具備線傳飛控系統的高機動戰機如F-16、F-15等攻角都限制在不到30度(事實上,SU-27同其他同時代飛機一樣,將操縱攻角設定在不到30度,像眼鏡蛇那種其他飛機早該掛點的動作,是意外發現的,只有進入90年代以後的新型戰機或改良戰機才有從飛控系統去達成無功角限制飛行能力,可見在飛控不發達的年代,要做到持續低速及30度以上的攻角並不是容易的事)。從這個低速高攻角動作可看出殲七MG解決了機首進氣飛機高攻角能力差的問題(如劇烈震動、發動機熄火等等),這可能是從進氣道去解決,也可能是WP-13F對亂流的適應性很好。此外,另一個被讚揚的地方是,有這樣機動力的殲七MG並沒有使用線傳飛控系統。關於殲七MG的詳細參數,以及相對於殲七B的改動部份,筆者將之列於性能表,不在此論述。經過估計,與殲七B相比,殲七MG機動力提升43%,綜合戰力提升超過80%。

武器、籌載   (按這裡看圖,本圖可見殲七MG之空戰外掛模式)

   武器掛點有5個,兩翼各兩個,機腹一個,通常只攜帶兩個武器以及三個500公升副油箱作戰:空對空x2+油箱x3或炸彈x2+油箱x3。內燃油最多2000kg,三個副油箱的燃油1400kg,最大航程由殲七B的1500km提升至2200km;最大外掛1800kg,當掛三個副油箱時,還有兩個掛點可載400kg武器。空對空飛彈可掛載PL-5、PL-7、PL-8、PL-9等國產短程飛彈;對地攻擊時可掛Mk-82炸彈或火箭彈。

概論殲七MG

    我們大致可以歸納殲七MG具有如下的特性:媲美F-16的機動力、達西方90年代初期水平的航電系統、沒有超視距攻擊能力的雷達、太少的籌載(要有超過2000km航程時只能攜帶兩個武器),這使得她對於走向攻防兼備型的中國空軍而言幾無幫助。但卻可以做為低衝突區域隻防空幾種以及部署在前線座幾地防衛分攤先進戰機之工作等。此外,她也很適合第三世界國家的小規模衝突及經濟狀況。故1996年航展中就收到訂單,到1998年,共得到超過270架訂單。

    巴基斯坦也購買了,賣給巴基斯坦的稱作殲七PG。2001年底巴基斯坦接收2披用船運抵的殲七PG套件,在中國技術人員協助下於巴基斯坦組裝。不知道這是不是代表中巴之間有什麼技術轉移合同。此外,據詹氏報導,巴基斯坦這幾年需要80架新型殲七,而到2001年底止,巴國共向中國購買50架殲七PG。而2001年中旬中國總理朱鎔基訪巴時與之簽訂30架殲七銷售案。之前的50架與這裡提到的30架有什麼差別呢?有可能都是殲七PG,但也有消息說,30架的這批是最新的殲七MF。

    

殲七MF

 

    前面提到了殲七MG的最大缺陷,也就是她無法適應現代空戰環境的一點,是她的超視距作戰能力。關於這方面,在米格二十一上面已有解決之道:俄國為MiG-21換裝探測距離達57km的Kopyo〝矛〞雷達成為MiG-21-93,具備發射R-77射後不理飛彈的能力,在那之後又推出幾種供MiG-21這類飛機使用的超視距雷達。經過這樣的換裝結果,雖然提升MiG-21的超視距戰力,但帶來兩項缺點:首先,因為雷達增大,所以進氣量減少,這勢必對氣動力性能帶來負面影響。對於MiG-21-93而言,其任務定位與MiG-21同為高空高速攔截,不必講求纏鬥,故這樣做到沒什麼關係,但對殲七MG而言,像21-93這種修改法,將可能使其喪失一定的運動能力。再者,安裝大雷達會影響前方視野,就像殲七C,因為使用比較大的雷達以及射控系統,因此機頭較大,又因講究高速性能所以座艙較低矮,故其視野不佳。為了改善殲七系列的視距外作戰能力且要避免影響視野,成飛對殲七進行了又一次的改良。

先行者─殲七FS

  首先以殲七為基礎(不曉得是哪一型,可能是殲七B,因為從照片看殲七FS的機翼為早期殲七的純三角翼)修改機頭,將進氣口移至機鼻下方,呈w型,類似美國海軍A-7攻擊機的佈局。其目的是為了空出較大的空間安置雷達,且雷達視野不會受進氣道影響(殲七MG的雷達放在進氣到裡面一點點,故雷達側向視野會受非透波材料的進氣道壁之影響,所以殲七MG的SSR雷達探測方位角僅約25度,而像MiG-21-93雷達則幾乎放在外面,側向較不受影響),這實驗機就是殲七FS,於1998年公佈。這是用來裝備大型雷達測試超視距作戰所需之設計的。這也是該機沒有採用增加機動力以及顧慮視野如採用雙三角翼,機首跟殲七C差不多大的原因。該機的超視據能力以及航電性能達到預期目標。

殲七MG+殲七FS===>殲七MF

 

    在殲七FS上的實驗成功後,成飛就將FS與MG的特性整合成殲七MF。以殲七MG為基礎,維持後段機身;前機身修改為幾腹進氣,進氣口呈長方形;增大機首空間以安裝更大的雷達(機首空間比殲七FS大);座艙緊鄰雷達罩,下視角14度,較殲七C、FS大有提高;緊鄰座艙後方兩側有一對小前翼,應該是固定式的類似幻象2000-5的小邊條翼一般用來增加靈巧力與升力,就算不是先天不穩定構型,也肯定放寬了穩定性;發動機使用WP-13改良型,這幾年貴州黎陽發動機公司平均每兩年為WP-13提升一個推力級,所以殲七MF使用的型號無法確定。2000年珠海航展上,就公佈了其模型及性能估計表。根據性能估計表,其極速約1.8馬赫,最大航程大於2600km,最大爬升率大於200m/s,最小速度230km/hr,座艙方面有三個顯示器(包括HUD),HOTAS雙杆操縱(即一手控制飛行與武器,一手操縱油門),起飛滑跑距離小於650m,雷達操作距離約80km,有7個武器掛點(翼下各3個,機腹1個),外掛量約3000kg。這些指標是頗高的,而從與殲七MG的性能比對來看並不誇張,這樣的性能甚至與殲八IIM同級甚至在航程方面超越許多(殲八IIM不加油最大航程1900km)。此外,成飛已經為FC-1研製成功的二餘度縱向線傳飛控系統很可能會用在J-7MF上。殲七MF似乎直逼另一架成飛研製的外貿機--FC-1。事實上她的檔次蠻高的,以殲八IIM為例,國際報價約800萬美元,而據說殲七MF給巴基斯坦的報價也大約800萬美元,不過,武器價格算法千百種,只能做個參考。

    上面講到〝給巴基斯坦的報價〞,這來自網路上的消息:巴基斯坦要新一代戰機,要求有超視距空戰能力、不錯的纏鬥能力即可,法國推出幻象2000-5,中國以殲七MF與之競標。儘管幻象2000-5性能更好,但一架超過5000萬美元的價格巴國不能買幾架,而殲七MF至少能滿足巴國要求,且價格800萬美元,故巴國選擇殲七MF,朱鎔基訪巴時簽訂的〝30架殲七〞就是殲七MF。這個消息筆者目前沒看到權威媒體證實,但從詹氏所說的〝巴國需要80架新戰機.....購買50架殲七PG...〞來看,剩下的30架是什麼呢?與FC-1的進度合在一起看,似乎可以絕得巴基斯坦是真的有可能買殲七MF:FC-1發展多年,遲遲未定案,可能是她的計畫內容複雜,首先是研究團隊,由中巴合資,設備來自英、俄、以共同競標,要顧及性能,又要顧及成本,此外,選用哪些設備也需要與巴基斯坦商量,而選用設備後還要整合•••反觀殲七MF技術幾乎完全掌握在成飛,加上進年中國航空工業的進步,她似乎可以更順利問世。儘管從FC-1超過1000萬美元、殲七MF800萬美元的架差來看,他們應有一定差距,但對極需新戰機的巴基斯坦,能獲得比較能預測服役年限且與固有戰機保持後勤共通的殲七MF是個不錯的選擇。這也似乎能解釋為什麼成飛在FC-1之餘還開發了殲七MF。

    殲七MF已經於2001年底完成風洞測試(跟FC-1幾乎同時),開始建造原型機。