印度空军第18“飞弹”中队正式装备印度国产光辉轻型战斗机,该中队是第二支装备该型战斗机的印度空军机队。印度时报称光辉轻型战斗机为“combat worthy”(有战斗力的)战斗机。作为印度首款国产三代机,“光辉”轻型战斗机的研发可谓历经坎坷。

印度自研战斗机怎么样了(印度所谓有战斗力的)(1)

光辉战斗机(印地语:तेजस,拉丁字母转写:Tejas)是印度斯坦航空有限公司(HAL)HAL HF-24 Marut歼击轰炸机之后自行研发的第二架单引擎三角翼超音速多用途轻型战斗机。该战斗机项目的开发源于印度的“轻型战斗机计划”(Light Combat Aircraft,缩写:LCA),该计划于1983年由印度国防研究与发展组织DRDO)正式启动。

当时印度国防研究与发展组织(DRDO)的负责人是印度著名科学家Vallampadugai Srinivasa Raghavan Arunachalam(以下简称Arunachalam“阿鲁纳恰兰”),他是印度“轻型战斗机计划”(LCA)的主要发起人,也是印度科技智库“科学、技术和政策研究中心”(CSTEP)的创始人和董事长。1982年至1992年期间,阿鲁纳恰兰担任印度国防部长的国防科学顾问,曾为印度10位国防部长和5位总理工作过。

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印度光辉战斗机的研发历史

1969年,印度政府接受其航空委员会的建议,即印度斯坦航空有限公司(HAL)应该基于一个“成熟的引擎”来设计和开发一款“战术空中支援飞机”。1975年,印度斯坦航空有限公司完成了这种战机的设计研究。但该项目由于印度无法从国外制造商那里购买到“成熟的引擎”而以失败告终。

1983年,印度空军急需发展“轻型战斗机计划”(LCA)项目计划,其主要目的有两个:

一、取代印度老化的米格-21战斗机。自上世纪70年代以来,苏联的米格-21一直是印度空军的主力战机。印度在“1981年长期装备计划”(Long Term Re-Equipment Plan 1981)中指出,米格-21将在九十年代中期接近使用寿命,到1995年,印度空军将缺少其预计目标所需的40%战斗机。

二、“自力更生”全面发展印度航空航天工业,建立一套印度自己的军工体系。它不仅仅局限在飞机制造领域,还涉及到装甲战车,核潜艇,巡航导弹等领域,以便建立一个能够创造在全球市场具有商业利益的最新产品的印度工业。

1984年,印度成立了航空发展局(ADA)来领导管理“轻型战斗机计划”(LCA)。虽然光辉战斗机通常被认为是印度斯坦航空有限公司(HAL)的产品,但实际上,负责项目的具体开发还是属于印度航空发展局(ADA),其相当于一个由超过100个国防实验室、工业组织和学术机构组成的印度国家联盟,HAL只不过是主要承包商而已。

印度政府“自力更生”的“轻型战斗机计划”(LCA)包括四个最复杂和最具挑战的系统:飞行线控系统(FBW)、飞行控制系统(FCS)、多模脉冲多普勒雷达和后燃涡轮风扇发动机。

从一开始,印度“轻型战斗机计划”(LCA)的发展就相当艰难。阿鲁纳恰兰在其回忆录《From Temples to Turbines – An Adventure in Two Worlds》(从寺庙到涡轮机——两个世界的冒险)中提到,最初,苏联就对印度的LCA计划感到不满,当时苏联的国防部长德米特里·费多罗维奇·乌斯季诺夫嘲笑印度“最终将放的是风筝而不是LCA”。早在八十年代初期,苏联就已经拒绝向印度提供米格飞机至关重要的刹车片。无奈之下,印度国防冶金研究实验室(DMRL)自行开发了所谓“性能优于俄罗斯”的国产刹车片。并且,DMRL还开发了集成冷却通道的喷气发动机涡轮叶片,阿鲁纳恰兰称这项技术是“我们的祖先用来制作神像的失蜡工艺的复杂版本”(其回忆录由此得名)。

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1985年10月,印度实施“轻型战斗机计划”(LCA)需要的所有人员才最终确定,由于这一延误,使原计划变得毫无意义。因为印度原计划要求在1990年4月进行第一次试飞,1995年开始正式服役。可是计划没有变化快。

1986年,印度授权国防研究与发展组织(DRDO)启动一项计划,为其轻型战斗机开发一种本土发动机GTX-35VS Kaveri。GTX-35VS Kaveri后燃涡轮风扇发动机由印度燃气轮机研究机构(GTRE)研发,由于该发动机开发时间太长,不但成本超支,还因为存在严重问题而备受指责。一直以来,DRDO不愿承认这种发动机存在问题,并且拒绝让外国发动机制造商参与研发,以至于发动机积压的问题越来越多而无法解决。最终于2008年9月,该发动机与光辉战斗机项目计划脱钩。

1987年10月,印度邀请法国达索-布雷格(Dassault-Breguet)航空作为战斗机开发的技术顾问,达索-布雷格公司30名顶级工程师出任ADA的顾问,协助印度战斗机的设计和系统集成以为法国获得1亿美元(相当于2019年7.9亿美元)。同年,印度斯坦航空有限公司开始为战斗机确定设计规格。

1989年5月,印度成立了一个审查委员会。该审查委员会表示对LCA计划充满信心,并决定将计划分两个阶段进行。第一阶段专注于概念验证(英语:Proof of concept,简称POC),以及包括两架技术试验机TD-1TD-2的设计开发测试(DDT)。概念验证是对某些想法的一个较短而不完整的实现,以证明其可行性,示范其原理,其目的是为了验证一些概念或理论。概念验证这一术语自1967年以来一直沿用至今,它通常被认为是一个具有里程碑意义的、实现的原型 。

1900年,LCA的设计最终确定为小型无水平尾翼三角翼放宽静稳定性(RSS)飞机,并开始第一阶段的概念验证。但是,由于印度国内的财政问题阻碍了计划的全面启动。1993年4月,因为资金全部到位,从6月份开始,第一阶段的工作才大规模全面展开。在此期间,美国洛克希德·马丁公司也参与了该项目的合作。

1995年11月17日,第一架技术试验机TD-1完成。可是,由于印度于1998年进行代号“Pokhran-II”的核试验,洛克希德·马丁公司终止了项目合作,并且,以美国为首的西方国家开始对印度实施制裁禁运。另外,加之TD-1飞行受控制系统存在的技术问题和结构缺陷困扰,最终导致首架技术试验机TD-1拖延到2001年1月4日才完成首飞。

TD-1试飞成功后,时任印度总理阿塔尔·比哈里·瓦杰帕伊(Atal Bihari Vajpayee)将“轻型战斗机计划”(LCA)战斗机正式命名为“Tejas”,梵语意为“光辉”。TD-1机的自动飞行控制系统(AFCS)受到LCA测试飞行员的称赞。当时印度举国上下民族自豪感爆棚。2001年11月,第二阶段工作也随即展开。

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一架典型飞机的主要飞行操纵装置

2002年6月6日,TD-2成功首飞。据报告,飞机的多模式雷达(MMR)系统无法按要求的标准运行并且成本提高,可印度的飞行员却自诩光辉战斗机的性能更胜于米格-21战斗机。

2003年11月25日,原型机PV-1成功首飞并突破音障。由于飞机的多模式雷达(MMR)系统存在问题,到2005年初,PV-1机只有空对空和俯视模式(这是两个基本模式)通过测试。有消息称,在2006年5月,飞机测试的几种模式性能都“达不到预期”效果。结果,印度航空发展局(ADA)只能简化使用一个非主要传感器的武器发射吊舱进行武器化测试,而关键的测试被搁置。根据测试报告显示,飞机雷达与印度雷达研究发展实验室(LRDE)开发的高级信号处理器模块(SPM)之间其兼容性存在严重问题。因此,印度不得不考虑采购国外现成的雷达。

在最初印度航空发展局(ADA)计划战斗机所需的五项关键技术中,只有两项技术勉强算是成功的:碳纤维复合材料(CFC)以及现代化的玻璃驾驶舱。玻璃驾驶舱是指将飞行仪表进行数字化综合显示(通常为液晶显示器)的飞机驾驶舱。与采用各种机械仪表的传统驾驶舱相比,玻璃驾驶舱的显示更为清晰直观。

到2008年,据印度自己声称,LCA计划中的零部件有70%在印度生产(可实际只有59.7%,现场可更换单元也称为“现场可更换部件”为75.5%)。根据2020年2月28日美国《国家利益》网站报告,光辉战机继续严重依赖国外组件,包括以色列的多普勒雷达和通用电气F404涡扇发动机。

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该机其他三项关键技术(高性能多模雷达,推进系统和飞行控制系统)的发展也明显落后。前面我们提到,按照计划,光辉战斗机准备安装印度自行研制的GTX-35VS Kaveri后燃涡轮风扇发动机,但由于该发动机存在问题被取消。印度无奈只能采购国外现成的优秀引擎来代替,因此选用了美国通用电气的F404-GE-IN20涡轮风扇发动机。通用电气F404涡轮风扇发动机在可靠性,可操纵性,可维护性,成本效益等方面性能都比较优越。

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2轴高旁路涡轮风扇发动机动图

A.低压阀芯,B.高压阀芯,C.固定组件;

1.机舱,2.风扇,3.低压压缩机,4.高压压缩机,5.燃烧室,6.高压涡轮,7.低压涡轮,8.核心喷嘴,9.风扇喷嘴。

尽管光辉战斗机在试验过程中存在很多问题,但2005年3月,印度空军还是订购了40架。这40架全部都采用F404-GE-IN20发动机。2006年5月14日,携带武器的原型机PV-2再次完成超音速测试。2007年4月25日,首架限量产的光辉战斗机(LSP-1)完成首飞,其试飞速度达到1.1马赫(1347.5公里/小时,837.3英里/小时)。2008年6月16日,LSP-2进行了首次飞行。

2009年1月22日,光辉战斗机完成了1000次,530个小时的飞行测试。同年,该战机在海平面飞行试验中达到了每小时1350多公里的速度。测试了LCA系统在炎​​热和潮湿条件下的可靠性以及低空飞行特性。11月进行了变体教练机的首飞。2009年12月,印度政府批准向印度空军和印度海军投入800亿卢比,开始生产光辉战斗机。

2010年4月23日,首架(LSP-3)原型机搭载了以色列埃尔塔(ELTA)公司的EL/M-2032多模雷达。以色列ELTA系统有限公司属于以色列航空航天工业集团的子公司,是以色列主要的国防电子公司之一。该公司的EL/M-2032是一种先进的脉冲多普勒雷达,这种雷达属于多模天线阵列火控雷达,最大重量100公斤,最大射程150公里。2010年6月,具有初始作战能力( IOC)的第四架原型机LSP-4进行了首飞。11月19日,LSP-5开始飞行试验。

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2010年11月,生产型号Tejas Mark 1(具有IOC标准) 飞机未能达到规定要求。Mark 1在推重比,持续转弯速度,低空最大速度,AoA射程和武器交付等方面存在很多缺陷。

2012年3月9日,LSP-7进行首飞;可到了2012年下半年,由于LSP-7存在严重的安全问题,被停飞了三个多月,这个安全问题是由飞行员头盔而引起的。在修改了飞机的弹射系统后,2012年11月恢复飞行测试。

2013年3月31日,最后一架原型机LSP-8成功进行了首次试飞,LSP-8是即将投入生产的版本,它标志着印度空军版的光辉战斗机的研发工作已完成。可自2011年以来,具有全面作战能力(FOC)的光辉战斗机一再被推迟,印度政府指示,在2014年底之前,光辉战斗机必须达到全面作战能力(FOC)。

2013年12月20日,印度制定IOC-II标准,此后,飞机被批准由印度空军的正规飞行员驾驶,并开始进入第45中队服役。IOC-II标准具体为:飞机可携带近三吨武器,包括激光制导的500公斤炸弹和短程R-73导弹;最高时速达到每小时1350公里;最大过载7G,24度迎角(AOA);作战半径为400-500公里。R-73导弹是俄罗斯最先进的短程空对空导弹,被认为是最难对付的现代空战武器之一。

2014年5月28日,LSP-3、LSP-5和LSP-7成功完成了高级武器试验。

2015年1月17日,首架印度“自行设计”制造的、到达IOC-II标准的Mark 1光辉战斗机正式交付印度空军。2015年5月,Mark 1飞机因不达不到印度空军的要求而受到印度主计长兼审计长(CAG)的批评。例如,电子战能力不佳,雷达预警接收器(RWR)和导弹袭击警报系统(MAW)的性能存在缺陷,飞机重量增加,制造成本增加,内部燃料容量有限,燃料系统的保护不合格,发动机功率不足等等。这些存在的问题大多在称为改良版Mark 1A和后续高级版本的中型战斗机(MWF)Mark 2中逐渐解决。

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在印度国防采购委员会批准了采购83架Mark 1A飞机之后,2016年12月,印度斯坦航空有限公司(HAL)向全球发出AESA雷达和ECM吊舱的竞标意向。据报道,2018年12月印度斯坦航空有限公司(HAL)选择了以色列的EL/M-2052 AESA雷达EL/L-8222 ECM吊舱

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印度光辉战斗机的具体设计

光辉(Tejas)是一种单引擎多用途战斗机,具有无尾复合三角翼,并采用放宽静稳定性(RSS)设计以增强飞机的机动性。该机配备兼容夜视仪(NVG)的玻璃驾驶舱,印度中央科学仪器组织(CSIO)自主开发的平视显示器(HUD ),三个5x5英寸多功能显示器;光辉战斗机还配置了红外线搜索和跟踪传感器(IRST),该传感器可以检测和跟踪热能排放,使其可以更精准实施对地/对海攻击或轰炸;内置对策系统的VHF到UHF无线电通信,支持通过安全数据链网络连接空对空和空对地模式。印度原计划飞机的整体航电设备皆由本国自行生产,但实际国产化率只有59.7%。

光辉战斗机的机身采用铝锂合金、碳纤维复合材料和钛合金钢制造,其中碳纤维复合材料占机身重量的45%,占表面积的95%。天线,尾鳍,方向舵,空气制动器和起落架的构造采用的是共固化和共粘合的制造技术。与全金属设计相比,复合材料使光辉战斗机拥有更轻更强的机身。该机碳纤维复合材料的使用率是同类飞机中最高的。这种材料除了使飞机更轻之外,也使飞机接缝和铆钉数量更少,因此增加了飞机的可靠性,降低其因结构性疲劳而产生裂痕的敏感性和风险。

在飞行控制系统方面,该机配备了航空发展机构(ADE)开发的具有完全权限的四线电传数字自动飞行控制系统(DAFCS),该系统具有自动操作的故障操作/故障保护安全功能,使飞行员的操作更加简单;四个飞行线控系统(FBW)可减轻驾驶员的工作负荷。

到目前为止,印度空军订购了123架该战斗机,以便在2024年之前装备六个中队。然而,印度斯坦航空有限公司(HAL)难以将产量从8架提高到理想的16架。为了提高产量,HAL决定采用三管齐下的方法,建立一条额外的装配线,重新使用Hawk装配线,并将主要部件外包给其他私营公司。

技术规格(Tejas Mark 1)
  • 机组人员:1
  • 长度:13.2米
  • 翼展:8.2米
  • 高度:4.4米
  • 机翼面积:38.4平方米
  • 空重:6560公斤
  • 载重:9800公斤
  • 最大起飞重量:14100公斤
  • 燃油容量:内部2458公斤,另带有2个外部储油罐
  • 有效负载:4300公斤
  • 发动机:1×F404-GE-IN20涡扇发动机(推力53.9kN,后燃器推力90kN)
  • 最大速度:1.6马赫(理论上1.8马赫)
  • 作战半径:300公里
  • 航程:3200公里
  • 最大升限:15240米
  • 过载限制: 8/−3.5G
  • 机翼载荷: 255.2千克/平方米
  • 推重比:0.96
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