EF2000的详细介绍

2012-09-20 03:29  字号:T | T

  从EFA到EF2000 “欧洲战斗机”计划最中可追溯到70年代中。当时,苏联已开始研制苏—27和米格—29等新一代战斗机。欧洲各国,尤其是联邦德国地处东西方对抗的第—线、迫切需要改进空军装备,发展新的机型,于是提出了新战斗机计划;其它欧洲国家,如英、法等也都有发展类似战斗机的需求,共同的需要使他们从分散走向联合。1983年5月,英、德、意:三国联合提出了EAP(EXperimental Aircraft Programme)试验机计划。在此基础上,又经过酝酿和磋商,于1984年7月德、英、法、意和西班牙五国达成协议,决定共同发展一种90年代使用的先进战斗机,即“欧洲战斗机”计划,简称 EAF(Europeean Fighter Aircraft)要求90年代中后期开始服役。

  EFA将来的作战对象,当时考虑主要是苏—27和米格—29这类飞机。用途以空战为主,同时具有较强的对地攻击能力。采用三角翼鸭式布局,装两台发动机,单座。电子设备要求先进,雷达的最小作用距离不小于93公里。技术性能,强调高机动性和加速性。突出短距起落能力,最大作战速度大于M1.8,作战半径460—560公里、过载范围 9---3个G、 执行空战任务时(一台发动机不停车)的再次起飞准备时间为20分钟。这些是当时提出的主要战术技术要求。1984年7月开始进行可行性研究。

  1985年7月,法国因要求不同,包括设计领导权和采用什么发动机等问题上未能达成一致,而宣布退出合作研制计划,开始单独研制“阵风”(Rafale)战斗机。EFA由五国合作改为德、英、意和西班牙四国联合研制。经费的分摊是英国和德国各33%,意大利21%,西班牙13%。四国的分工是,英国航宇公司负责前机身、鸭翼和右翼上的活动面;德国航宇公司负责中机身、腹德和方向舵;意大利阿莱尼亚公司负责左翼及其活动面;同时,阿莱尼亚公司还和西班牙航空公司共同负责后机身,西班牙航空公司和英国航宇公司共同负责右机翼。EFA原计划生产8架原型机,1991年改为7架,编号为 DA3一DA7,其中英、德、意各制造两架,西班牙制造一架。要求第一架原型机在1992年夏末出厂,最后一架原型机1994年底出厂。

  后来,苏联解体,东西两德统一,德国认为原来的威胁已经消除,对新型战斗矾的需求发生了变化,加上两德统一消耗了大量资金,而造成预算紧张,因此德国希望改变计划,搞一种更便宜的轻型战斗机。到1992年6月30口,德国政府还曾宣布退出EFA研制计划,但迫于国内外的压力,不久又放弃了退出 EFA的主张。在德国的坚决要求下,四国经过反复磋商于同年8月4日达成一致.继续进行EFA的研制工作,但需将该计划的原预算削减30%,重新讨论设计方案。1992年12月底,英、德、意和西班牙四国国防部长在布鲁塞尔最终达成协议,决定四国.合作研制维持不变,但为了降低成本,对EFA的原设计方案作了简化调整,新方案称为“欧洲战斗机2000”,即EF2000。

  EF2000的机体保持原设计不变,主要通过制造工艺和设备方面的改变使成本降低。为了满足各国的不同需要,采用共同的机体,可装备不同的机载设备。同时,各国在计划中所占的份额也作了调整,德国从 33%减少到23.3%,英国增加到41.5%,意大利和西班牙基本维持原来的水平。飞机的总采购量从过去的765架(其中英国和德国各250架、意大利165架、西班牙100架),降至602架(其中英国250架、德国140架、意大利130架、西班牙82架。由于这一系列变故,飞机交付使用的时间也不得不推迟,计划2000年先向英国和意大利交付,然后再向德国和西班牙交付。另外,关于整个“欧洲战斗机”计划的花费问题,也是世人关注和参与国争论的热点之一。

  据德国联邦审计署1995年发表的报告材料介绍,EF2000 计划费用大为超支,原来预计每架飞机全寿命的“系统价格”(包括维修和后勤支援费用)是 l亿马克(约0.72亿美元),而目前已达到1.5一1.7亿马克(107一1.22亿美元)。每架飞机的“系统价格”大约是出厂价格的两倍。成本的提高肯定会影响产品的销售,由此看来“欧洲战斗机”计划往后的路依然是不平坦的。

  设计特点

  从总体上讲, EF2000是一种以夺取空中优势为主要任务的制空战斗机,也具备相当的对地攻击能力。在设计过程中,采纳了英国航字公司预先在EAP技术验证机上验证过的技术。该机采用下单翼、小展弦比的无尾三角翼布局,翼展10.5米、机长14.5米、机高约4米。机翼前缘后掠角53度,展弦比2.205,前方的鸭翼面积2.4平方米,机翼总面积50平方米。装两台发动机,盒形进气道位于机身下部。整个飞机的操纵面有机翼前缘的两段式自动缝翼,机翼后缘的内侧襟翼和外侧襟副翼,机翼前面的全动式鸭翼,垂直尾翼方向舵,座舱后面的机背上还有一块液压致动的减速板。着陆装置为道蒂航空公司研制的可收放前三点式起落架,可操纵的前轮向前收入,单轮主起落架向内收入机身内。

  在机体结构上, EF2000使用了大量的复合材料和其它先进材料。机身、机翼(包括内侧后缘襟翼)、垂尾和方向舵等大部分都使用了碳纤维复合材料;鸭翼、机翼后缘外侧襟副翼和尾喷管使用了钛合金材料;机头雷达罩和垂尾翼尖使用了玻璃纤维加强复合材料;机翼前缘缝翼、翼尖吊舱、垂尾前后缘和根部均使用了铝理合金;座舱盖框和周围使用了镁合金。在制造中采用了多种先进工艺,如超塑成形和扩压连接技术等。

  飞行控制系统由GEC一马可尼公司和德国航宇公司联合研制,采用了四余度全权限数字式主动控制技术。该系统,加上任务自适应布局,可根据所执行任务的不同,对气动力面作不同的调整。飞机采用俯仰不安定设计,通过主动控制飞控系统,可实现飞行员“无顾虑操纵”,有效衰减阵风的影响,在整个飞行包线内保持良好的持续机动性。俯仰操纵和滚转操纵通过鸭翼和襟副翼实现,主动控制飞控系统可提供人工纵向稳定性,用方向舵作偏航控制,无手动备份。此外,机上采用了STANAO3838北约组织的标准数据总线。

  EF2000的航空电子系统由英国航宇公司负责发展和综合,主要传感部件是GEC-费伦弟公司的ECR90多模态脉冲多普勒雷达,在I/ J波段可全天候工作,具有上、下视和边扫描边跟踪能力。在英国和意大利使用的飞机上,装一套十分先进的综合防御设备子系统(DASS)。它能自动观察和侦听敌方的攻击信息,随后自动实施对抗措施。全套DASS由雷达告警接收机、翼尖主动电子干扰舱、激光告警接收机、导弹靠近告警装置和拖曳式诱饵等组成,与综合防御计算机(DAC)连接。DASS是被动式的,只有发现成胁时才会自动作出反府。从综合防御设备子系统获得威胁信息,经计算机分析处理,然后把相应的警报和机动信息显示在乎显仪上。为了减轻飞行员的工作负担,计算机可以 选择和实施最佳对抗措施,自动进行干扰。为了节省费用,德国飞机只要求装备雷达警告接收机和导弹靠近告警装置。

  座舱设计遵循“手不离杆(驾驶杆)”的原则,配备多功能屏幕显示器,并采用马丁?贝克公司Mk16型弹射坐椅。在驾驶杆和油门杆上设有20多个与传感器、武器控制、防御设备管理和空中操纵相关的功能键。一台宽视野的平视显示仪用于提供红外搜索与跟踪系统信息,以及飞行数据等。Mk16型弹射坐椅是Mk14空勤人员通用弹射坐椅的改型。Mk14采用了许多先进技术,已经成功地挽救了100多人的生命。为了满足EF2000战斗机,要求在MH4型弹射坐椅基础上减重30%。最终所采取的主要减重措施是让火箭弹射器外管身兼两用,既是推进系统的一部分,又是坐椅的主承力结构。Mk26坐椅的控制系统为数字式微处理机控制的电子程序器,可实现连续控制,能更准确地控制坐椅的工作状态,提高坐椅在整个弹射范围内的救生性能;解决高、低速开伞矛盾。

  EF2000战斗机的机载武器,在机身右侧内装有一门27毫米的“毛瑟”机炮。全机共有13个外接点,其中机身下5个,每侧机翼下各4个。在执行空对空作战任务时,外侧机翼下带2枚先进短距空对空导弹(ASRAAM)内侧翼下带2个超音速自降式副油箱机身半埋式弹槽内带4枚中程空对空导弹(美国的AIM120或意大利的“蝮蛇”);在执行对地攻击任务时,可带种自由下落式的防区外发射武器,包括激光制导炸弹和其它自主式武器。全机空重9750千克,内部燃4000千克,外技重量6500千克,最起飞重量21000千克。设计性能,太平飞速度M2.0,作战半径493-5公里;带2枚AIM120导弹、内部燃油时,过载为 9--3G;在国际标准大气条件下,带2中程空对空导弹、2枚格斗导弹和内部满油时,起落滑跑距离为500米左右

  动力装置 1986年8月,由英国的罗耳斯-罗伊斯公司、德国的MTU公司、意大利的菲亚特公司和西班牙的IPT公司合作成立欧洲喷气发动机公司,联合研制“欧洲战斗机”的动力装置EJ200。具体分工是罗耳斯?罗伊斯公司负责燃烧室部件、高压涡轮部件和中介机匣的研制;MTU公司负责高、低压压气机和全功能数字式发动机控制系统(FADEC)的研制;菲亚特公司负责低压涡轮、加力燃烧室等部件;IPT公司负责研制外涵道、喷管、扩压器和喷口。

  在EJ200开始研制之前,罗耳斯-罗伊斯公司和英国国防部共同投资开展XJ40发动机技术验证计划。对EJ200发动机所需的一些技术,提前在XJ40上进行了验证,为EJ200的研制作了技术准备。EJ200发动机采用双转子结构,涵道比为0.4,风扇增压比4.2,总增压比26。正常推力约为60千牛(6122公斤力),加力推力可达到90千牛(9184公斤力),推重比10左右。在此基础上,通过分阶段改进,其推力还可进一步提高到103千牛(10510公斤力)和117千牛(11939公斤力),但目前尚未为改进投入经费。

  EJ200发动机充分吸取了当代先进的科技成果,例如在压气机设计上采用了三维流体动力学理论和计算方面的研究成果,在给定总增压比的条件以减少压气机的级数;采用宽弦叶片和高强度设计,无减振凸台;压气机和涡轮部件都采用了最新的刷式封严技术等。此外,在结构设计上:采用了单元体设计,并装有故障检测系统,以便单元更换和视情况进行维护。EJ200涡轮风扇发动机的结构布局,低压涡轮轴上串接着由单级涡轮驱动的3级风扇/低压压气机。高压压气机为5级。环形燃烧室采用气动雾化喷嘴,以降低烟雾污染。尾喷管采用可调的收敛—扩散喷管设计。

  据欧洲喷气发动机公司称、EJ200是满足EF2000战斗机需要的最佳方案,没有其它发动机可与之相比。它可使EF2000战斗机达到设计要求的作战性能,满足推重比要求,适合多用途发展的需要,使作战性能和航程要求得到兼顾和统一。EF2000采用EJ200涡轮风扇发动机有进气量大、喷射速度低、推进效率高、推力大和噪声小等优点。公司还表示,EJ200除首先用于EF2000战斗机外,还能用十改装现有“狂风”和“米格”系列战斗机,也可用十其它新飞机上。其不加力型发动机具有寿命长、维护费用低等特点,可用—扩教练机和轻型战斗机。

  目前,前两架 EF2000原型机安装的是两台RB.199一122型加力涡扇发动机,从 DA3原型机开始和后面的生产型飞机将安装 EJ200先进技术涡扇发动机。两台发动机并列安装在后机身内。进气道唇口为矩型,位于座舱下的机身腹部,中间用隔板分开。每个进气口都有固定的上斜板和可调的下唇边。飞机上装有德国航宇公司的数字式发动机控制系统和卢卡斯公司的燃油管理系统。除机内油箱可带4000千克燃油外。还可带2个1000升和1个1500升的副油箱,亦可进行空中加油。

  试飞计划及评价 “欧洲战斗机”计划从1984年达成合作研制协议起,经过了较为艰难曲折的历程,中途有法国退出单干,德国也曾经发生过动摇,但10年之后终于将第一架原型机送上了天空。EF2000战斗机的第一架原型机DA1是在德国制造的,于1994年3月27日在慕尼黑附近的曼兴机场首次试飞。试飞几次后,由于飞行控制系统软件需要改进,只好将首架原型机的试飞计划中断了近—年。第二架原型机DA2是在英国制造的,于1995年5月17日旨次试飞。第二架原型机DA3是在意大利制造的,首次装上了欧洲喷气发动机公司研制的EJ200先进技术涡轮风扇发动机,十去年6月4日首次试飞。

  根据总的试飞计划、将用7架原型机(DAl-7)和5架设备齐全的预生产型飞机总共进行4500小时的试验飞行,然后才能定型生产。试飞计划的具体分工是:DAl的试飞任务是飞机操纵性和发动机发展;DA2的试飞任务是扩展飞行包线、试验“无顾虑操纵”飞行和发展飞行控制系统;DA3的试飞任务是动力系统综合、外接物管理和投放试验、内装机炮发射;DA4是英国制造的第二架原型机,也是第一架双座型,装有全套电子设备。它的试飞任务是评价双座型的操纵性、航空电子综合和ECR90型雷达的发展;DA5是德国制造的第二架原型机,它的试飞任务是航空电子系统和武器系统的综合;DA6为第二架双座型,也是西班牙装配的第一架飞机,它的试飞任务是试验与双座型有关的电子设备和机载系统;DA7为意大利制造的第二架原型机,它的试飞任务是评价飞行性能与武器的综合。

  这7架原型机要求在1996年的头几个月内全部上天,参与试飞的另外5架预个产型飞机要求在1999年上天,以补充原型机试飞不足,主要是试飞武器和雷达系统。谈到对EF2000先进战斗机的评价,先得搞清第四代超音速战斗机的技术性能标准。二次大战后的半个世纪来,喷气式超音速战斗机的发展大致经历了四代,每一代飞机的典型机种比上一代都有“台阶性”的提高。美国正研制中的F—22先进技术战斗机,将近年航空领域的许多高新技术融于一体,特别是在隐身性能和超音速巡航能力上有了突破,比第三代飞机上了一个“台阶”,成为第四代超音速战斗机的典型。

  用这一典型来进行衡量,EF2000和欧洲其它几种正在研制的新型战斗机,如法国的“阵风”和瑞典的JAS39等。从巴掌握的资料看,这些飞机在机动性、敏捷性、近距格斗能力、超视距空战能力、短距起落和维护性能方面,均比以F-15、F-14、米格一29和苏—27为代表的第二代战斗机有明显提高,甚至比F—22也相差不大。但是,在隐身性能和超音速巡航能力上,却与F—22相差甚远。F一22先进技术战斗机采用了多种措施,以降低飞机的雷达、红外、声波和目视等探测特征,使敌方的探测设备难以发现和跟踪,有利于提高飞机的生存能力和实施攻击的突然性;F—22具有超音速巡航能力,无需打开加力就能实现超音速飞行,既解决了第三代战斗机以超音速巡航飞行耗油量大的难题。又不容易遭敌方红外制导导弹的攻击,可以极大地提高其作战效能。

  鉴予EF2000战斗机的性能,部分超过第三代飞机,也有一部分不如第四代飞机。因此,有不少专家们认为:把EF2000列入“三代半”战斗机是比较合适的。当然这只是根据目前所掌握的情况作出的判断,必须到投入使用后,在实战中才能得到检验。

  独特的结构设计

  EF2000在设计上采用了独特的单元体结构,并装有故障检测系统,以便单元更换和视情况下进行维护。

  先进的材料和高端的工艺

  EF2000在机身上使用了大量的符合材料和其他的先进材料,并且在在制造中采用了多种先进的工艺,如超塑成型和扩压设计等。

  座舱的设计

  EF2000在座舱设计上遵循“手不离杆“的原则,在驾驶杆和油门杆设有20多个与传感器、武器控制、防御设备管理和空中控制的相关功能键。

  无顾虑操纵

  EF2000采用俯仰不安定设计,通过主动控制飞控系统,可以实现飞行员“无顾虑操纵”,这样可以实现衰减阵风的影响,使飞机在飞行过程中保持良好持续的机动性。

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