台风的诞生

M.弗里默

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　　本文描述了欧洲战斗机的研制过程中所经历的艰辛而曲折的历程。在研制“台风”战斗机的历程中，4 个国家必须 互相妥协以达成共同要求，并且 4 家公司也必须寻求一种技术和商业方案，以可承受的价格来制造这种极具挑战性的战斗机。他们要在极其困难的条件下研制一种飞机。

　　欧洲战斗机研制合同签订后不久，不料政治风云突变，苏联解体，德国统一，导致各国军队预算严重削减。另外，几乎全球范围内出现了经济危机， 对有些国家影响到至今，结果各国国内航空市场萎缩。所有公司都面临严重的经济压力，一些工厂减员停工，许多工厂合并，今天的公司与 8 年前签订研制合同的公司已大不相同。1992 年，欧洲战斗机公司遇到更大的困难，当时德国政府极力要求退出该项目。

　　尽管该项目经历了许多困难，也经过多次的检验，但今天我们能够保证提供一种有前途的高性能飞机。

　　更令人欣喜的是，它不仅仅是一种技术产品，也是欧洲技术与欧洲合作的的里程碑。

溯源

　　70 年代未，几个西欧国家建立合作，想研制一种通用战斗机以对付俄国第 3 代和第 4 代战斗机。到 1983 年 12 月，5 个国家（意大利、法国、德国、西班牙、英国）协调了他们各自的要求，推出“欧洲集团目标纲要（OEST）”。欧洲战斗机公司做了适当的预先可行性研究，于 1984 年 10 月推出了“欧洲集团目标（EST）”协议。

　　1985 年 8 月，法国退出该方案研制他们的 ACX 战斗机，最后成为“阵风”战斗机。其余 4 国以详细的“欧洲集团要求“（ESR-European Staff Requirement）为依据，继续进行方案研究，最后 4 国集团领导于 1987 年 9 月签署了“欧洲集团要求”作为“欧洲集团研制要求（ESR-DEuropean staff requirement for development）”。1988 年 1 月取得研制许可并于同年 11 月签定了有关研制合同。

　　欧洲战斗机将具备超视距（BVR）空战性能和近距格斗性能。另外武器系统还可以适应大范围的空对地任务。这种作战的灵活性无疑使欧洲战斗机成为代替参与国家一些现役机种（如 F-4“鬼怪”、“幻影”、F-104“星”、“美洲虎”）的合适机种。

　　 系统自动化能分担飞行员的工作量，因而欧洲战斗机武器系统仅需一名飞行员操纵。少数双座型将用作教练机，但它们同样具备完全的单飞行员操作的能力。

　　 欧洲战斗机的主要目标之一是以最小的寿命周期获得高的可用率。“主要研制合同”（MDC）中同样也强调作战要求和可靠性、维修性及测试性的支持情况。

初始方案研究

　　 为了确定研制飞机的具体规范，在提出具体要求的同时，各国国内和各国之间进行了防空研究和空中战斗模拟，从中得到相关的知识并确立基本原理和指导思想，研制一种高效经济的防空和空战战斗机。这种 研究包括：

　　战斗模拟包括：

　　得出的结果是：

　　．空袭不可取代防空。成功的防空系统必须由多种战斗机、地对空导弹和枪炮组成。
　　．防空系统中，有人战斗机是唯一真正的灵活武器。
　　．数量不能取代质量并且不能产生显著的机队效能。
　　．良好的超音速飞行性能非常重要（具备 4g 的持续转弯角速度），武器/航空电子可以提高飞机的性能标准。
　　．良好的雷达性能与低可见性同等重要。
　　．在未来战场上大量使用遥控飞行器的话、地面站和作战要求所固有的复杂性使遥控飞行器的费用至少与具有一定灵活性的有人飞机的费用一样。
　　．短距空中战斗的主要特点是高度的失稳机动、快速改变载荷因子、瞄准时间短、低速时有较小的包线空间。

　　鉴于此背景，确定了关键德 300~400kg/m² 低翼载和 0.9~1.2 的高推重比。这种构形的目的在于获得高度的灵活性和机动性，在采用矢量发动机时甚至可以超过失速攻角。

　　有趣的是在纯三角翼或带边条的梯形翼的大量初始方案研究后，所有欧洲国家都建议采用三角翼鸭式布局，该方案最初 应用在瑞典 Saab 公司的“雷”式战斗机上。虽然在翼面、进气道位置、前翼连接和尾翼设计上存在细节上的差异，但所有公司都认为三角翼鸭式布局可能是满足挑战要求的最佳选择。

鸭式布局

　　三角翼具备许多气动、结构和布局上的优势。由于翼根弦长很大，提供了很大的绝对机翼厚度和长细比，从而减小了超音速时的阻力。 同时机翼结构更轻且具有更高的体积效益，可以最大程度地装载燃油，又提高了超音速任务性能和战斗持久性。另一方面，大机翼还减小了外桂物不良的气动作用并方便了它们的排列。

　　鸭式布局可以获得更好的飞机机动性。英国或俄国对水平尾翼 前置布局所做的飞行表演证明：这种飞机也具有良好的机动性，是最佳的整体综合设计方案。前翼涡流与机翼气流的相互作用增加的总升力，比它们各自升力产生的升力之和还大。这种作用有利于提高瞬时转弯角速度。另外同种涡流的相互作用有利于展向气动载荷分布，使外侧机翼载荷减小，从而减小了机翼的弯曲力矩和结构质量。我们的早期研究表明：除三角翼的优势外，三角翼鸭式布局的飞机比带水平尾翼的三角翼布局的飞机更短、更紧凑、更轻。这些仅是它的一部分优势。但是这种布局也有不利的一面。前翼干扰了机翼气流，增大了机翼本身的气动非流线性特性，前翼还可能产生了其它的不利因素。这要求进行更多的气动研究和测试以便了解复杂的气流机理，尽可能多地保留其优点，减少其缺点。

MBB 公司进行鸭式布局风洞测试

　　 飞机被设计成亚音速飞行中，相对于横轴是气动不稳定的，需要通过使用数字式四余度飞行控制系统进行人工增稳。非稳定设计的基本原理是气动中心在重心前方，这样为了达到配平，需要襟翼下偏。与升力作用于重心之后的稳态飞机比较，这种方法显著减小了升力引起的配平阻力。随着升力增加，襟翼必须向更下方偏转以便平衡抬头力矩。前缘襟翼可进一步加大机翼弯度，也由飞行控制系统控制并随攻角的加大而下偏。因而，持续和瞬时转弯角速度比稳态设计的更好。

　　 虽然超音速飞行时，飞机是气动稳定的，但压力中心仍比亚音速稳态设计的更靠前。从而，减小配平阻力和更好的转弯性能的优势在超音速飞行中仍然保持。但是，人工的稳定作用要求在飞行控制系统的设计、控制律的设计和最后的试飞方面作很大的努力。

　　对前翼位置和前翼机翼耦合最大的影响是进气道布局的选择。1983 年到 1985 年间，在与达索航空公司的联合研究中作了许多尝试，“阵风”上采用的肋部进气道无法安排如欧洲战斗机上采用的长距离耦合前翼，因为此时的前翼会改变进气道的气流。而如果将阵风的短距离耦合前翼与欧洲战斗机的机腹进气道相结合，则会对跨音速时和超音速时的阻力产生不利的横截面分布。

达索 ACX 方案中采用了短距离耦合鸭翼布局

　　 为欧洲战斗机选择的机腹进气道位置是关键的布局特点。从气动的观点来看，这种进气道在中高攻角时甚至是带侧滑时具有优势。在超出最大升力攻角的情况下，发动机的气流质量仍很好。因此我们不需要再安装导流片或采用其它的气流修正措施。进气道前方的机身略微下倾，可以起到预压缩作用，与进气道结合提供了良好的压力恢复值，有利于高音速时获得良好的发动机性能。

进气道前方的机身略微下倾，可以起到预压缩作用

　　对这种进气道布局最初的主要顾虑是一台发动机发生故障后可能对另一台发动机产生影响。在对 EAP 和 EFA 进行最终试验后，消除了顾虑，而且证明：发动机与进气道匹配良好。

-待续-