航空中国(1):经典的“八爷”

开篇语

作为一个航空人,对于航空装备的了解应当是基础知识。然而,到今天为止,我才第一次开始准备从碎片化出发,了解航空的一切。所以,希望能够好好学习。

1969年7月5日,中国第一型完全自主设计、自主研发的高空高速战斗机——歼-8原型机在沈阳成功首飞。这不仅是一次飞行试验的成功,更是中国航空工业从仿制走向自主创新的历史性突破。歼-8被亲切地称为“争气机”,其研制历程凝聚了几代航空人的智慧与牺牲,标志着新中国真正开启了独立研发先进战斗机的新纪元。

自1963年正式立项,到1969年实现首飞,再到1979年完成设计定型,歼-8走过了长达十六年的曲折征程。这一过程充满了技术挑战、政治动荡和人才断层,但最终在顾诵芬等杰出设计师的带领下,实现了从无到有的跨越。成为了20世纪80年代到21世纪初我国人民空军和海军航空兵的主力战斗机种之一

歼-8的定位

时代背景和作战需求

20世纪50年代末至60年代初,台湾当局在美国支持下频繁派遣U-2高空侦察机深入中国大陆腹地,对我战略目标(如核设施、导弹基地、军事要地)实施高空侦察。U-2的实用升限高达21,000米以上,远超当时中国空军主力歼-5(米格-17)、歼-6(米格-19)和早期歼-7(米格-21)的最大升限(约17,000米)。这些机型无法有效拦截U-2,形成了严重的防空真空。

尽管地空导弹部队曾用SA-2(萨姆-2) 成功击落多架U-2(如1962年江西上饶战例),但该系统存在明显局限:

  • 需预先部署、依赖固定雷达引导;
  • 导弹数量稀少(进口自苏联)、维护复杂;
  • 机动能力差,难以覆盖广阔空域。

通俗来讲,就是SA-2属要地防空装备,需要提前计算航线,还得在航线上埋伏。因此,发展一种具备高空拦截能力的国产战斗机,成为国家紧迫的战略需求。

性能指标和设计目标

歼-8的设计定位明确:打造一款高空、高速、大航程、强火力的截击机(Interceptor),核心任务是:

  • 在平流层中上层(18,000–22,000米)有效拦截敌方侦察机或轰炸机;
  • 具备优异的爬升率(Rate of Climb),实现快速升空拦截;
  • 增加作战半径,扩大防空覆盖范围;
  • 搭载更强火力系统,提升单次出击的打击效率。

这种“高空高速优先”的设计理念,深受冷战初期空战思想影响——即认为未来空战将以超音速截击为主,强调能量优势而非敏捷性。

歼-8飞机明确突出高空、高速、提高航程,提高爬升率,加强火力等性能。。

这个定位是由于当时台湾当局的U2飞机对我国内地的重点战略目标进行监视和侦查。U2当时的升限达到了20000米。我们当时的高炮没办法够到,歼5到歼7升限不够。虽然导弹可以击中,但是毕竟是要地防空装备,需要提前计算航线,还得在航线上埋伏。还有一个问题,当时攻打U2飞机的萨姆2型导弹是进口苏联的,数量少,需要省着用。所以,高空高速飞机就迫在眉睫。

设计过程

单发还是双发的争论

理论上,单发布局具有结构简洁、重量轻、阻力小的优点,更有利于实现高空高速性能。若采用新型大推力涡喷发动机(如后来设想的WP-14“昆仑”前身),可满足推重比需求。

然而,现实极为严峻:

  • 一旦发动机研制失败,整个项目将陷入停滞。
  • 当时中国尚无成熟的大推力涡喷发动机技术储备;
  • 新型发动机研发周期长、可靠性未知,极可能拖累整机进度;

时任601所总设计师黄志千提出折中方案:采用两台现成的WP-7(仿制苏联R-11)发动机并联使用,作为技术过渡。此方案优势在于:

  • 利用已有歼-7的动力系统基础,降低风险;
  • 提供冗余动力,提高飞行安全性;
  • 即使一台发动机失效,仍可维持基本飞行能力。

1965年5月17日,中央军委正式批准双发布局为歼-8标准配置。黄志千被任命为首任总设计师,成为中国自主战斗机研发的奠基人之一。遗憾的是,黄志千于1965年赴欧洲考察途中因飞机失事不幸遇难,年仅51岁。首任主管试飞的高方起总工程师也因病早逝。中国航空事业痛失两位栋梁。

千钧一发之际,副总设计师顾诵芬担起了责任,与此同时成立了总设计师领导办公室,即总师办。

曲折的道路

在十年的时间中,遇到了座舱盖出故障,机炮卡壳,跨音速飞行时加速到Ma=0.86时,机身剧烈抖动。无论如何推导,都没办法找到问题所在。

问题表现解决方法
座舱盖密封故障高空飞行时出现漏气、起雾改进密封结构,引入新型有机玻璃材料
机炮卡壳(NR-30仿制型)射击时振动导致供弹不畅优化炮架减震设计,改进弹链机构
跨音速抖振(Ma=0.86–1.2)机身剧烈震动,操纵困难通过飞行测试定位气动分离源

最著名的案例发生在跨音速抖振问题排查中。地面风洞试验无法复现问题,顾总大胆决定:乘坐歼教-6教练机,近距离伴飞歼-8原型机,用肉眼观察飞行状态。

在连续三次高空伴飞后,他发现:在Ma≈0.86时,垂尾后方出现强烈涡流,导致尾翼颤振。进一步分析确认为进气道与机身连接处气流分离引发共振。解决方案包括:

  • 优化进气道外形;
  • 加强垂尾结构刚度;
  • 增设局部整流罩。

这一举动不仅解决了技术难题,也成为中国航空史上“科学家上天查故障”的传奇佳话。

歼8的发展

随着国际空战形态变化(尤其是越南战争和中东战争的经验),单纯追求高空高速已不足以应对现代战争。歼-8经历了持续改进,逐步向全天候、远程拦截、多目标攻击方向发展。

1. 歼-8白天型 → 歼-8I(J-8I)

  • 首型量产型号,1979年定型;
  • 配备单脉冲火控雷达(仿制RP-22“蓝宝石”),仅具备有限的下视下射能力;
  • 主要武器为PL-2/PL-5近距格斗弹 + 30mm机炮;
  • 仍为机头进气布局,限制了雷达尺寸与探测性能。

注:由于雷达性能有限,歼-8I实际作战能力受限,产量不多。

2. 歼-8II(J-8II):划时代的气动重构

上世纪70年代发生的几次空战有一个规律,就是靠能量取胜。哪个飞机飞得快、飞得高、早期发现敌机进行锁定、攻击、脱离,就算取胜。然而,空空导弹的出现,使得看得见成为了先决条件,即“雷达”。所以进行了改进。

1980年代最重要的升级型号,最大改变是采用两侧进气(Side Intakes) 布局,取代传统的机头进气。

为何改为两侧进气?
  • 释放机头空间:可安装更大口径的脉冲多普勒雷达(如JL-10G“神鹰”系列),具备下视下射能力;
  • 提升中距拦射能力:支持发射PL-11半主动雷达制导中距弹(基于意大利“阿斯派德”技术);
  • 改善高速性能:进气道与机身融合设计,优化激波管理,减少跨音速阻力。

歼-8II的出现,使中国空军首次具备了真正意义上的超视距空战(BVR)能力。

其他改进
  • 重新设计机身中段,加宽机身;
  • 升级航电系统,引入惯性导航、平显(HUD);
  • 提高结构寿命至2000飞行小时。

3. 歼-8F(J-8F):终极改进型

21世纪初服役的歼-8F是该系列最先进的型号,2000年首飞,2002年定型。实现了难以企及的“4个2”:最高速度为Ma=2.2。使用升限达到20000米以上,起飞重量达到20吨以上,航程达到2000公里以上。

主要性能参数
参数数值
动力装置2× WP-13B 涡喷发动机(单台推力68.6 kN)
最大速度Mach 2.2+(高空)
实用升限≥ 20,000 米
起飞重量约 19.5 吨
最大航程≥ 2,200 公里(带副油箱)
作战半径~800 公里
作战能力飞跃
  • 搭载JL-10G改进型火控雷达,支持多目标跟踪;
  • 可发射PL-12主动雷达制导中距空空导弹(类似AIM-120),实现“发射后不管”;
  • 具备超视距空战(BVR)能力多目标交战能力
  • 配备数据链系统,可融入体系作战网络。
特种改型:歼-8FR / FS
  • 歼-8FR:战术侦察型,拆除雷达,加装光学/红外/电子侦察吊舱,保留自卫武器;
  • 歼-8FS:电子战试验平台或对地攻击型,验证新型航电与武器集成。

💡 这些改型体现了“察打一体”的现代作战理念,可在执行侦察任务的同时保留快速转入战斗状态的能力。

气动解析

三角翼构型的优势

歼-8采用大后掠角三角翼(后掠角约60°),这是典型的高空高速布局,优势包括:

  • 低展弦比、高相对厚度:减小跨音速波阻(Wave Drag);
  • 较大的内部容积:便于布置燃油与起落架;
  • 良好的热管理特性:适合长时间高速飞行。

📌 代表机型:米格-21、幻影III、F-106。

翼刀的作用与演进

早期歼-8在主翼上设置了多道翼刀(Fences),其作用是:

  • 阻止附面层(Boundary Layer)沿展向向翼尖堆积;
  • 延缓翼尖失速,提高大迎角稳定性;
  • 改善副翼效率。

但翼刀会增加表面摩擦阻力。现代战机多采用前缘缝翼(Slats)或前缘襟翼(LEF) 替代,通过主动吹气或机械展开方式控制边界层,实现更高效的气流控制。

腹鳍设计:大迎角着陆保护

歼-8初期采用小型固定腹鳍。后期型号改为可折叠大型单腹鳍,目的有二:

可折叠设计避免在起降过程中因仰角过大导致腹鳍擦地损坏。

提高方向稳定性,尤其是在大迎角(AoA)飞行时;

结语:从“争气机”到“传承者”

歼-8虽已逐步退出一线作战序列,但它在中国航空史上的地位不可磨灭:

  • 它是中国第一型自主设计的战斗机,培养了大批航空人才;
  • 它验证了复杂气动布局、高空飞行控制、雷达火控集成等关键技术;
  • 它为后续歼-10、歼-11、歼-15、歼-16乃至歼-20的研发积累了宝贵经验。

正如顾诵芬院士所言:“我们不是天才,但我们愿意一辈子搞航空。” 歼-8不仅是一架飞机,更是一种精神象征——自力更生、攻坚克难、追求卓越的中国航空精神。

今天,当我们仰望蓝天,看到歼-20划破长空的身影,不应忘记,那条通往蓝天的路,始于1969年7月5日,那架银白色的歼-8原型机腾空而起的那一刻。

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