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光辉战斗机

光辉战斗机(英文:Tejas Fighter,印地语:तेजस 译为“光辉”)是印度国产的单发三角翼轻型多用途战斗机,有空军型、海军舰载型和教练型等多种版本。

光辉战斗机是印度历史上第一款国产舰载战斗机、第二款国产超音速战斗机,在战机世代划分上属于第三代战斗机。由印度国防部航空发展局(ADA)和印度斯坦航空公司(HAL)联合研制,旨在替代印度空军中老旧的米格-21战斗机等机型并对抗巴基斯坦当时引进的F-16新型战机,满足印度空海军对轻型战斗机的需求。但由于困难重重研制进展缓慢,自1983年研制开始,到2001年1月4日首架验证机才升空。2015年该机开始小批量装备空军部队,主要任务仍然是测试,直到2019年后才开始批量生产。

光辉战斗机在外形上与法国达索幻影家族相似,有大量采用复合材料制造、四线电传数字飞控、机体小巧等设计特点,基本型空重仅6.5吨,最大起飞重量13.5吨,是目前世界上最轻型的第四代战斗机之一。

发展沿革

研制背景

上世纪80年代以前,印度苏联关系较好,印度空军战斗机机队装备有大量苏制战斗机,如米格-21战斗机、苏-7等机型,其中米格-21及其延伸型号最多,装备数量曾一度高达870多架。与之相对的巴基斯坦则与美国更近,并于80年代初开始与美国接触采购当时最新的F-16战斗机,对印度战机形成技术优势,印度随即在1981年开展的“长期装备更新计划”评估认为,这些印度空军战斗机并不能与巴基斯坦的F-16战斗机相抗衡,且其中的大多数到90年代初就会达到其使用寿命终点,到1995年,印度空军战斗机需求缺口将达到40%左右,亟需开展新型战斗机的引进或研发项目。

为此,印度采取了两条路线,一方面在80年代后继续与苏联对接开始引进了更新型的米格-27战斗机,并于1985年开始入役;一方面决定研制印度国产新一代战斗机,在印度国防部的领导下成立了航空发展局(Aeronautical Development Agency,ADA),统筹研制新一代国产战斗机研发工作。

研制历程

新一代印度国产战斗机项目称之为“轻型战斗机”( Light Combat Aircraft,以下简称“LCA”),定位为一种小型高机动性战斗机,配备电传操控飞行控制系统、新型多模脉冲多普勒雷达和新型加力涡扇发动机,并将这三个方面列为项目的主要攻坚方向,实现“自力更生”。在设计阶段,印度请美国洛克希德·马丁公司和法国达索-宝玑航空公司担任顾问,帮助印度开展飞机的机体设计和电传系统的集成,到1990年,LCA的基本设计图纸完成,确定了使用无尾复合三角翼飞机布局,采用电传操控(FBW)随控布局。

在研发过程中,除了电传操控飞行控制系统在达索飞机制造公司宝玑的帮助下,完成了由四个数字通道和一个冗余模拟通道组成的四重数字电传操控系统,自行完成了碳纤维复合材料结构和蒙皮的开发和制造以及现代玻璃驾驶舱等系统,但雷达和发动机的研发并不顺利,到最后决定引进“外国设备作为临时选择”。

1998年5月,印度在波卡兰地下试验场进行了两次地下核试验,其政府官员强调这两次试验具有军事性质。美国随即对印度宣布制裁,禁止向印度出口防务产品和技术,欧盟的主要国家也纷纷跟进对印制裁,不再提供任何经济和军事帮助,这导致LCA迅速失去国外的帮助,而当时LCA刚刚完成首架原型机“TD-1”号机的下线,仍然存在很多技术缺陷和问题没有克服。原定于在当年进行的原型机首飞试验也被迫推迟,直到2001年,LCA“TD-1”号机才成功首飞。,时任印度总理阿塔尔·瓦杰帕伊亲自将其命名为“光辉”。

但光辉战斗机到首飞时仍然还有大量问题亟需解决,例如试飞暴露出的机体材料缺陷、无法超音速飞行以及在制裁状态下很多原定引进的国外设备需要更换供应商等问题,使其距离量产服役还有不小的距离,仍然需要不断改进。但由于缺少了外国帮助,进展缓慢。直到2003年,光辉战斗机进行了首次超音速试飞试验并获得成功,2006年进行了首次带弹试飞,2007年首次进行了空中空空导弹发射试验,2008年进行了首次夜间和复杂气候环境下飞行试验,2009年,印度政府批准了800亿印度卢比(约10亿美元)的采购预算,光辉战斗机正式开始量产,2010年6月2日首架基本型光辉战斗机的最终完整配置型号“LSP-4”号机交付印度空军测试,2011年1月10日,宣布达成初始作战能力(IOC)。

机体设计

光辉战斗机采用无平尾、单垂尾、三角翼飞机不稳定性布局,翼下机头后方两侧进气,机腹较为平直,在外形上与法国达索幻影家族相似,但机翼形状和翼身融合处理的更具现代化,机翼的前沿明显外凸,比等边标准无尾三角翼布局具有更佳的起降性能和操控性,可提高亚音速稳盘性能,并降低亚音速巡航油耗。机翼的外侧前缘安装了一个三段式板条,机舱内部也装有板条,以此在机翼内部产生升力涡流并沿机身安定翼产生高能气流,从而提高飞机在大攻击迎角状态下的稳定性,并避免进入飞行失控状态。机翼后缘安装了一个两段式升降副翼,提供对机身俯仰状态及机身后部的控制。两个减速板位于机身安定翼的后上部。

机体大量采用了多种复合材料,如铝锂合金、碳纤维复合材料、玻璃纤维和钛合金钢,其中碳纤维复合材料占机身重量的45%,占表面积的95%。在工艺上也大量运用了共固化粘合的制造技术,使飞机接缝和铆钉数量很少。虽然机体外形并没有采用隐身设计,也没有使用隐形涂料,但由于机体极小,大量采用复合材料,进气道的“Y”型设计遮挡住发动机涡轮叶片,使得光辉战斗机拥有了部分“隐身性能”。

生产历程

实际上,在印度政府批准采购后,光辉战斗机仍然没有达到量产标准,印度空军评估在推重比,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,未能达到规定要求。因此光辉战斗机在一般飞机发展的“原型机”(PV)过程和“量产机”(SP)过程中间,还加入了“限产机”(Limited Series Production,LSP)这一过程,在2010年-2013年间生产了8架“限产机”,以供继续测试和验证。终于在2015年1月17日,首架光辉战斗机量产型(SP)交付印度空军,正式入役。截至2023年1月,印度共下订首批123架光辉战斗机,已交付了33架,计划在2028年前首批交付完毕。印度斯坦航空公司的光辉战斗机生产线一共三条,年生产能力约24架。

设计特点

动力系统

光辉战斗机原计划的动力系统是一具印度自行研制的GTRE GTX-35加力涡轮风扇发动机,但该发动机的研制较晚且进度缓慢,难以跟上光辉战斗机的发展,于2008年9月与光辉战斗机脱钩。光辉战斗机只能继续沿用在原型开发阶段使用的美国通用动力F404-GE-F2J3发动机,好在美国于2001年逐渐解除了对印度制裁,使得印度能够重新获得F404发动机。光辉战斗机的早期机型使用的都是F404-GE-F2J3发动机,在2004年和2005年从美国采购了总计60台F404-GE-F2J3涡扇发动机。该系列发动机使用最广的是美国海军F/A-18“大黄蜂”战斗机,但装备2台F2J3发动机的“大黄蜂”出现了动力不足的问题,使得该发动机曾遭到美国海军质疑,只使用一台F2J3发动机的光辉战斗机同样遇到的动力不足,机动性差的问题。

2004年开始,印度通用电气动力签约采购更新型的F404-GE-IN20型发动机装备在量产型上,这是通用动力在F404-GE-402发动机基础上专门为印度的改进型号,与沃尔沃航空(Volvo Aero)在F404基础上改进的RM-12发动机技术特点和性能相似。RM-12就是瑞典JAS-39战斗机发动机,最大推力89KN,推重比0.97,配备了全权数字电子控制( FADEC)系统和更好的冗余性设计。但由于光辉战斗机在标准作战重量下要比JAS-39战斗机更重,其推重比并不能达到JAS-39的0.97的水平,推重比低意味着稳定盘旋、垂直机动、爬升、加速性能、起降性能都降低,逊色于JAS-39。而印度国产的GTX-35发动机则预计将在2026年完成研制并装备。

航电雷达

光辉战斗机的航电系统以3条军标1553B数字式数据总线、2台32位任务计算机为基础进行构建,包括综合通讯子系统,任务子系统、自卫系统以及导航与飞行系统,配备了印度航空发展局(ADA)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,达到了F-16C/D电传飞控的水平。驾驶舱配备了印度国产的一个平视显示器(HUD)、三个多功能显示器和两个智能待机显示器,装备有“手不离杆”式(HOTAS)操作杆,以减少飞行员的工作量。光辉战斗机的环境控制系统为驾驶员提供一个高度舒适的环境,同时向机载电子设备提供适度制冷。

光辉战斗机原计划的主雷达是瑞典爱立信的PS-05/A脉冲多普勒雷达,但随后印度决定自行研制,由印度国防研究与发展组织电子和雷达发展局和印度斯坦航空有限公司航空电子部联合开发印度国产的“多模式雷达”(MRR),采用X波段脉冲多普勒机制,薄型开槽波导阵列重量仅5千克,但和发动机一样最终该雷达的研发同样脱钩,赶不上光辉战斗机的发展,最后选择了引进以色列埃拉特公司的EL/M-2032脉冲多普勒雷达,该雷达也装备在“幼狮”、鹞FRS.51等战斗机上,具备复合多模式(RWS、STT、TWS、SAM、DTT、RA等)对空、多模式(RBM、AGR、BCN、WA等)对地和多模式(SS、TWS、STCT、ISAR等)对海作战能力,对空最大探测和跟踪范围可达220公里,对海可达200海里

武器系统

光辉战斗机右舷进气口下方的泡状整流罩内设有一门23毫米双管GSH-23航炮,射速为每秒50发炮弹,炮弹初速为每秒715米。共有八个外挂点,机翼下方各有三个,机身中央下方和左舷进气口下方各一个,此外,机舱内挂架和机腹下还可安置共5个“湿式挂架”。武器控制系统由基于双冗余系统的32位单芯片微型控制器通过1553B军用标准的装备总线将各类武器和航电系统相连提供综合控制。挂载量方面,光辉战斗机总外挂最大载荷约4000千克。500公里作战半径下,其在对空模式下一般的挂载搭配方式为1个800升中心线副油箱 + 4枚德比/阿斯特拉空空导弹 + 2枚怪蛇-5/R-73E空空导弹,对地模式下一般挂载搭配方式为2个800升副油箱 + 4枚1000磅航空炸弹 + 2枚怪蛇-5/R-73E空空导弹。

延伸型号

光辉Mark 1型

印度空军单座量产版,已入列印度空军第45战斗机中队和第18战斗机中队,相较于原型机Mark 1型具备了超视距空空作战能力(BVRAAM),能够使用中远程空空导弹;飞行控制软件进一步优化,飞行包线范围更大;机首设置了受油管,能够进行空中加油。

光辉Mark 1教练型

印度空军的双座教练型,并可充当对地攻击机使用。

光辉Mark 1A型

第一种大规模升级型号,一是将EL/M-2032型脉冲多普勒雷达升级为EL/M-2052型X波段相控阵雷达,采用全固态有源电子扫描阵列(AESA)技术,具有多达64个目标的多目标跟踪能力,对地攻击扫描分辨率也得到大幅度提升;二是升级了雷达告警装置、电子干扰装置并升级了接口,能够挂载更先进的外置电子战吊舱。

光辉舰载型

印度海军改装的舰载机,增加着舰勾、加强起落架、优化动力系统配置以能够在航空母舰起降,2020年2月首次在维克拉玛蒂亚号航空母舰上进行了起降测试,共生产了2架原型机,该型号现已取消,2架原型机转为教练型机,后续正规舰载机被TEDBF项目取代。

光辉Mark 2型

基于光辉战斗机更大规模的升级型号,也可以视作一种新的机型,大量引入印度在其第五代战斗机项目“先进中型战斗机(AMCA)”中所运用的技术,对外形进行降低雷达发射截面积的隐身化处理并喷涂吸波材料,飞行布局改为前置耦合鸭翼布局,机载电子系统和动力系统也进行升级改进,基本具备准第五代战斗机的要素,计划在2027年前首飞。

光辉TEDBF型

“TEDBF”型直译为“双发舰载战斗机”项目,是在光辉Mark 2型基础上进一步根据印度海军的需求,放大机体、改单发为双发,最大起飞重量提升到26吨改进而来的舰载第五代战斗机项目,印度海军将该项目的优先度提高,并为此取消了原本已在测试阶段的光辉舰载型。计划在2031年前首飞。

基本数据

服役事件

2023年2月,在阿拉伯联合酋长国举行的第八届“沙漠之旗”(Desert Flag)多国联合空军演习中,印度空军派出了5架光辉战斗机和2架C-17运输机参演,这是光辉战斗机首次赴境外参加军事活动。

2023年2月,一架光辉舰载型原型机在印度国产航母维克兰特号上成功进行了起降,这是该航母自服役以来首次迎来固定翼飞机

2023年11月25日,纳伦德拉·莫迪亲自试乘印度国产“光辉"战机,空中竖起大拇指。

2024年3月12日,一架印度空军国产LCA“光辉”战机坠毁,这是该型飞机自2001年首飞后的首次坠毁。印度空军在其官方社交媒体账号上证实,称该战机在拉贾斯坦邦邦杰伊瑟尔梅尔(也译作斋沙默尔)空域进行作战训练时发生事故,飞行员安全弹射逃生,没有造成其他人员伤亡,印空军已成立相关调查机构以查明事故原因。此外,杰伊瑟尔梅尔副警长马亨德拉·辛格表示,飞机坠毁在卡拉住宅区的一处学校宿舍附近,没有造成财产或人员损失,仅有飞机残骸在其坠毁的单层砖房附近冒出黑烟。除媒体外,当地目击者也在事发时拍摄到了一些照片、视频等现场影像,包括飞行员弹射离机、跳伞落地后的状况以及飞机残骸的情况等。

参考资料

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印度国产舰载机首次在国产航母成功着舰,印媒:重大里程碑.央视网.2023-04-21

莫迪亲自试乘印度国产“光辉”战机空中竖起大拇指.抖音短视频.2023-11-25

印度国产战机"光辉"首摔.新浪网.2024-03-13

河南工人日报数字报