“新飞机”的气动布局
在70年代末至80年代末,是世界航空史上的鸭式喷气战斗机的黄金时代。这是因为鸭式飞机具有自己的特点,鸭式飞机一般采用大后掠的三角机翼,纵向面积分布较好。另外由于没有平尾及其支持结构,机身后部外形光滑流线,所以鸭式飞机的超音速阻力较小。鸭式布局较之平尾和无尾布局更容易实现直接力控制,这对提高战斗机的对空和对地的作战效能有很大的好处;鸭面差动配以方向舵可实现直接力控制;由于鸭式飞机一般采用大后掠小展弦比机翼,升力线斜率较低,所以鸭式飞机的低空驾驭性较好。总的来看,鸭式布局较好的机动性能可以满足战斗机的防空作战要求,又兼具良好的对面攻击潜力,是一种比较理想的多用途战斗机布局,因此世界各国,尤其是欧洲国家在研发新一代的多用途战斗机时,注意到了这些优点,纷纷投入力量到先进鸭式战机的研发。1979年西德提出TKF-90概念;1982年,JAS-39项目正式开展;1983年,法国政府授予达索合同,研究ACX (Avion de Combat eXpérimental)——试验战斗机,1985年,法国正式退出欧洲战斗机,推出技术原型机“阵风A”;1986年4月,“台风”验证机EAP下线,同期还进行的鸭式战机项目还有以色列的AREI和LAVI、南非的CAVA、中国的歼-10等等。
南斯拉夫当然不会无视鸭式布局的优点和各国发展鸭式战机的潮流,因此早在“新飞机”预研阶段就确定了它是一种鸭式飞机。1962年9月,南斯拉夫收到了首架MiG-21F-13型战斗机,随后,Mig-21系列战斗机成为南斯拉夫的主力战斗机。经过长期的使用,南斯拉夫对于Mig-21的优劣了如指掌。南斯拉夫人认为尽管它有着2马赫的极速,但它缺乏中距拦射能力且机动性拙劣,并不能胜任现代空战,对地攻击能力也非常不足,在“新飞机”项目中,南斯拉夫明智地适当放宽了对飞机极速的要求,确定了“新飞机”极速只需大于1.7马赫,转而强调飞机必须具有良好的亚、跨音速机动性能,必须成为真正的空中优势战斗机。
成也鸭翼,败也鸭翼。鸭式布局确实可以做为一种比较理想的多用途战斗机布局,更高的技术标准也意味着更高的技术难度。从气动布局而言,南斯拉夫先前的这两种喷气战机都是常规布局,以教练机和攻击机的标准衡量,气动性能堪称优良,在较大的速度范围都具有较好的飞行品质,对于战斗机而言,其气动性能的要求无疑上了一个新的台阶,采用鸭式布局难度很大,需要长期的风洞吹风和测试,如中国继承于歼-9的歼-10,对这种布局做了上万小时的吹风,瑞典也并非在JAS-39第一次采用鸭式布局,法国和欧洲战机集团各成员国,这些老牌航空发达国家,拥有先进的测试设备和深厚的技术底蕴,在这方面也不可一蹴而就,真正发展实用战斗型号之前,均需花巨资做长期的工作,摸透鸭式布局的气动性能特征,即便如此,从实验室里得到的数据和真实状况下也相差甚远,需要建造验证机继续摸底测试,各国亦在试验中付出过机毁人亡的惨重代价。南斯拉夫先前的飞机并没有采用过鸭式布局,VTI在贝尔格莱德的空气动力研究中心,拥有包括3倍音速风洞在内的5座风洞,涵盖了从低速到高速的不同阶段,可以对飞行器的空气动力特性进行较为完整的吹风测试,此前进行过飞机和导弹项目的研究,皆属常规布局,在并无深厚预研技术背景的基础上,想在短短数年内,完全依靠自己的技术力量,直接将鸭式布局应用于具体型号,工程难度之大堪称世界罕见。其第一阶段采用了近耦布局,主机翼的外形是双三角翼,与各国早期的某些试验型号相似,而与各国后来实际投入的实用型号有较大区别。萨博公司在研制JAS-39时,提出了许多方案,其中的2108方案与“新飞机”早期确定的布局非常相似。
萨博公司在研制JAS-39时,提出了许多方案,这是被放弃的2108方案
鸭式布局带来的麻烦不仅在于空气动力学本身,还有密不可分的控制系统。南斯拉夫先前技术水平最高的G-4“超级海鸥”和J-22“鹰”都采用传统的机械-液压控制系统,较为简单,与技术复杂的线传控制系统有天壤之别。鸭式布局先天就是一种静不稳定布局,要想充分发挥鸭式布局带来的优良机动性能,甚至是想要鸭式飞机能正常的起飞着陆,必须采用FBW——线传控制系统。在摸清鸭式布局的气动性能之后,第二步才是编写合适的控制率,不仅要在实验室进行大量的计算,还需要在技术验证机上做大量的实际测试,逐步修正数据,扩展飞机的性能包线,即使同为鸭式布局的飞机,不同型号飞机的控制率也完全不同,绝无可能原样照搬。鸭式布局的气动特性尚未完全摸透,意味着第一步就未能走稳,想要在此基础上编写出合适的控制率,造出合用的线传控制系统,无异于建立空中楼阁。航空技术实力更为强大的瑞典在编写控制率方面也遇到了不小的麻烦,最后还是靠美国的技术支援解决。
发动机
各个分系统中,发动机算是最不是问题的问题。原因在于和其它中等国家一样有自知之明,南斯拉夫并没有实力,也没有意愿独立发展一种先进的中等推力先进涡扇发动机。南斯拉夫先前直接采购外国整机,后来的国产战机也是设法获得外国公司的授权,在国内生产。“新飞机”从立项伊始,就决定直接采用外国发动机,然后使之国产化。从1983年的规划来看,“新飞机”最开始使用的动力装置为95千牛等级,还要求这种发动机经济性突出,有模块化结构,事实上最开始南斯拉夫中意的是“幻影2000”上使用的M53发动机。M53共有12个单元体组成,采用了独特的三支点单转子结构,与双转子结构相比,这种结构零部件少,结构简单,便于维修。但重量较大且性能较差,且直到多年后M53-P2推力的等级才上升到95千牛。因此M-53没有撑过预研阶段,在实际工程阶段南斯拉夫开始寻求新一代发动机。
M53原定作为“新飞机”的首选动力