未完成的梦想(四)鹰翼未展意难平——歼-9型号的折腾史

新中国的军用飞机研发史上,有这样一个神奇的型号,尽管她从未走下绘图板,却在江湖中留下了无数的传说,关于她的血脉谱系众说纷纭,她可能是拥有最多民间设计方案和CG图的中国战斗机,从上古时代就开始流传于互联网的各种形象甚至会让你觉得中国过去、现在和未来的战斗机都跟她有血缘关系。

2020年,中国航空工业成都飞机设计研究所(611)举行建院50周年庆典,在现场主席台的背景板,按照年代次序绘制了建所以来的主要研究成果,最新的当然是歼20,之前分别是无侦-8侦察机、“翼龙”无人机、FC-1“枭龙”、歼-10、歼-7III;这些都是军迷们耳熟能详的明星战机,但排在序列最前面的,是一架双发双垂尾鸭式布局的陌生战机,这就是传说中的歼-9。

图片背景板上位于领导头部右侧的是识别度极高的迷彩涂装歼-7III,这是成飞生产的第一个产品。领导头部左侧模糊的鸭翼飞机就是歼-9。

众所周知,战斗机在我国军语中被称为歼击机,我们的国产歼击机型号是从歼5开始的,这是一代机,超音速战斗机歼6、歼7和歼8是二代机,其中歼-8是我国第一次自主研发的高空高速歼击机,以俊朗阳光的外形几乎成为九十年代中国军队的形象代言人;1998年首飞的歼10则是我国三代机的开山之作,这两个重量级国产型号之间,唯独空缺了歼-9。中国人习惯以“九”为尊,直-9、红旗-9、红箭-9等等都是重量级的明星装备。但是,歼-9是个例外。这是一架从未有机会走下绘图板的战机,也是那个年代中国最优秀的一群航空科研人员们心中永远的意难平。


前传: 缺一件趁手的家伙

1964年,新中国面对着建国以来最严峻的国际形势。苏联领导人换届,比起前任赫鲁晓夫的嘴炮,新上台的勃列日涅夫直接把军队部署在了中蒙边境,距北京约200公里;美国在越南亲自下场,美国军舰飞机不断越境骚扰;连蒋介石也跳出来叫嚣要“反攻大陆”。为了应对随时可能爆发的战争,我们必须要准备好手中的武器。


图片当时中国军队所要面对的是苏联鼎盛时期的钢铁洪流

在第一线针锋相对的空军,已经感受到了来自对手的压力。

当时正是世界军用航空技术进入换代升级的时候,一批两倍音速的战斗机纷纷面世,其中最具代表性的有美国的F4鬼怪式,F104星式,苏联的米格-21,米格-23等等;更可怕的对手是新一代的超音速轰炸机,苏联人的Tu-22M逆火式轰炸机是一架可以带着10吨以上的炸弹以超音速超低空突防的怪物,最大速度可以达到2.3马赫,如果从中蒙边境发动攻击,五分钟的时间就可以飞临北京了。

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图片对于当时以陆军为主的中国军队来说,比起多用途的F-4,Tu-22M这种大家伙带来的防空压力更大。

需要特别指出的是,台湾地区是全世界第一个从美国拿到出口型F-104战斗机的,而且美国的U-2高空侦察机也以台湾为基地,窜访中国内陆地区侦察拍照。当时正值中国第一颗原子弹在罗布泊准备试爆,U-2的侦察活动更加猖獗。

彼时的中国空中防卫力量,还是以上一代的歼5和歼6为主,只能在地面雷达的导引下以飞行员目视搜索目标,用机炮作战,面对着全面进入导弹时代的对手,只能凭着勇气去硬拼,处于看不见,够不着,追不上,打不过的尴尬境地。

图片六爷撑起了中国二十年的防空保护伞,是中国航空工业生产装备数量最多的机型,也是实战当中击落敌机最多的国产战机,可谓鞠躬尽瘁,功不可没。

开局: 三娘教子

在这样严峻的形势下,航空工业沈阳飞机设计研究所首先提出要研制新型高速歼击机,在仿制米格-21的基础上放大机体,变成双发动机布局,这就是歼-8歼击机。但是,毕竟歼-8的技术起点不高,不能完全压制同时代那些变态的两倍音速战斗机和轰炸机。因此,研究所同时提出了另一个高性能版本的方案,用新一代的涡扇发动机取代歼-8的涡喷发动机,带来的性能提升可以赶上当时的世界水平。这就是歼-9方案的雏形。


图片与歼-9同时上马的歼-8,本质里是MIG-21的双发放大版,1969年首飞,但直到1980年才正式服役。

但是在歼-9即将上马的时候,国防研究院所划归工业部领导,这就是争议颇多的“部院合并”,沈阳飞机设计研究所归并到主管航空工业的第三机械部。因此,1965年歼-9正式立项时,是由三机部下达的研制任务。换句话说,歼-9有三个甲方,空军,国防科工委和三机部,分别代表了用户、技术领导、厂方。经常打工的朋友们都知道,老板多了一般情况下不是什么好事,如果老板们各自立场还不一样,那就更不是什么好事了

从1965年正式立项到1980年最终下马,歼-9设计工作历经十五年,几乎全程经历了“文革”的特殊时期。歼-9型号先后三次上马,三次下马,主要设计指标经历了五次重大更改。其实这并不是一个型号修改了五次设计,而是先后设计了五个型号的飞机。其中过程,今天看起来还是让人唏嘘不已。


第一版方案:截击两倍音速

图片据说是歼-9的早期方案之一,强调的仍然是高空高速的截击能力。

经过设计院的科研人员反复计算后,确定目标新机是一架升限22千米,最大速度2.3马赫,最大航程3000千米,空重13吨的单发中型歼击机,和美国的F-4鬼怪式战斗机相当。应该说,这个方案的目标是有些超前的,毕竟当时中国连仿制苏联的早期型米格-21都还没搞定。好在配套的涡扇6发动机有了一些技术突破,歼-9的初期方案真搞起来估计还是有些把握。1980年升级的涡扇6G最大推力达到了139千牛,超过歼-8一倍还多;如果一切顺利,中国空军会提早十五年获得性能对歼-8具有压倒性优势的二代高空高速战斗机,也许1988年的南海就是另一个故事了。

图片传说中的涡扇六

图片1988年的南沙海战是趁势收复南沙岛礁的良机,但考虑到越南当时拥有一定的空中打击力量,而我军缺乏相应的防空手段,故在海战大获全胜之后选择了撤离。

第二版方案:鸭翼

图片歼-9的早期鸭翼布局方案

1966年,技术领导国防科工委审查歼-9方案,明确歼-9的作战目标为F-4、B-58、F-111、FB-111,侧重歼击,兼顾截击;因此略微调整了歼-9方案的技术指标,最大速度提升到2.4马赫,最大升限21千米,主要武器是23毫米航炮和4枚半主动雷达型的霹雳4号导弹。这一版歼-9方案如果实现,就是人类历史上飞得最快的单发战斗机。直到今天,单发战斗机的速度之王是米格-23,最快也只到2.3马赫。这感觉就有点像田径队领导跟苏炳添说,哥们儿你再搞快点,再快半秒钟就能超过博尔特,你就是世界冠军,我也不愁业绩了。

图片领导琢磨着,再快0.2马赫而已,不就差一步的事嘛,这有何难?

为了实现这个逆天的指标,设计人员提出了全新的气动方案:无尾翼,有前翼,鸭式布局。由于当时世界上还没有鸭翼布局的飞机,这一方案甚至引起了其他协作单位对于可靠性的担心。


图片莱特兄弟的“飞行者一号”,我在小时候很长时间搞不清楚哪面是机头。答案是:面对你有双层小鸭翼的这一端是头。妥妥的鸭翼布局

人类第一架飞机就是鸭翼结构。但是,限于对空气动力学的认知发展,鸭翼布局在螺旋桨动力时代几乎无所作为,以至于航空学术界一度形成了对鸭翼结构的歧视。


图片美国空军:鸭翼最好的位置是长在NASA的飞机上

事实上,当时的中国学术界极度封闭,鸭翼结构是中国航空科研人员完全原创的思路。几乎在同一时期,瑞典的Behrbohm教授发现了鸭翼气动布局的近距离耦合原理,1971年,世界上第一架现代鸭翼布局的战斗机——瑞典的萨博-37开始服役。同一年,歼-9的设计方案已经进化到另一个阶段了。中国人对于鸭翼气动结构的理解,无疑是世界一流水准。


图片全世界第一型服役的鸭翼战斗机萨博-37,说实话我觉得有点审美障碍,总觉得有股莫名其妙的咖喱味。

图片LCA:要不要整个亲子鉴定?

研制进度要求1969年出样机作为国庆献礼,1970年完成设计定型。也就是三年之后首飞,再给一年定型。对比一下,同期立项但难度小的多的歼-8从立项到首飞是4年零10个月,首飞到设计定型是十年

到了1968年,所有人都知道不可能按照甲方的时间表完成工作了,歼-9项目第一次被下马

同时,鸭翼布局从此成为了歼-9研发团队的独门绝招,并在之后的研发工作中不断加以完善,深刻影响了日后的成都飞机设计研究所。


第三版方案:险峰

图片歼-9第二次上马时选择了两侧进气的常规气动方案,神似单发版的歼-8

1969年,甲方换了,飞机设计院被移交给空军领导。国际上,美国的B-1枪骑兵超音速轰炸机开始研制,F-14雄猫战斗机即将首飞,苏联的米格25已经开始投产,1966年服役的SR-71“黑鸟”高空高速侦察机巡航速度高达3.2马赫,更为变态的XB-70等高速飞机也逐渐曝光。似乎天空开始进入三马赫的时代。

图片60年代末到70年代初,全世界UFO目击事件暴增。据分析原因有两个,一是摄影胶片的廉价化,二是上图这些超音速怪物们开始占领天空了。

图片我们的应对措施如图。没错,六爷万岁。

在这样的压力下,歼-9项目重新上马,1969年10月,航空工业领导小组听取了歼-9设计方案的汇报,决定采用两侧进气、三角翼、正常布局的歼-9Ⅵ号方案恢复研制。时值负责歼-9的设计团队响应国家号召,从沈阳迁往成都另建分所,路过北京时被甲方叫去开会,甲方在会议上提出,歼-8已经搞定了(其实并没有),没有必要再搞个性能相近的飞机,新飞机要能够拦截B-1枪骑兵轰炸机。这下原来的方案指标不够看了,空军领导豪情万丈指着墙上的语录牌说,无限风光在险峰,大家努力去攀登,要双三或者双28(即速度3马赫,升限3万米),总之要搞个高的。


图片歼-9的早期方案出了一堆,基本把各种可能性都考虑到了。甲方领导需求不明确的时候,往往会出现这种情况,任尔东西南北风,总有一款适合您。可惜强势的甲方通常不会在乙方的桌面上选方案,而是直接把桌子掀了:你们综合各方案优点,再搞个新的出来。

有人小心翼翼提出:速度高了温度也高,飞机材料不好解决。领导手一指:今天冶金部的领导也在,有什么困难,只要你们提的出,我们解决。

据在场的科研人员大佬回忆,当时受到了颇为震撼的冲击,“完全出乎意料”。

“在当时的环境下,似乎只要想得出来、提得出来,问题就可以解决了,领导说了可解决就能解决,形势也容不得我多说了。”

难得的是,严谨的科学家们平复心情之后仍然看到了积极方面。以往都是乙方先提案,给甲方领导汇报,等领导高屋建瓴作出指示后反复揣度圣意持续修改必要时推倒重来继续修改,直到甲方满意;这次是破天荒头一回甲方领导亲自出马主动提出要求。

“这是我们首次领受使用部门的领导向我们直接提出要什么样的飞机,希望能搞出双三或双二八是好事,能主动提出明确要求,这是一种新形势,新风尚,对我们也是一种鞭策和鼓励。我们只有积极认真对待。”

如果一个甲方能明确知道自己要什么,而且忠贞不二,不会朝秦暮楚,这已经是超越99%同行的模范甲方了;如果甲方还能按照约定及时全额付款,那就是传说中德才兼备英明神武三顾茅庐千年难遇的偶像级甲方了。

根据概率论,遇到模范甲方的几率应该不大,更别提偶像级甲方了。

胸脯拍得山响,一百样都答应你的,要么是领导,要么是骗子。

鉴于各项配套工程均难以实现“双三”或“双28”,最终定下的新指标是最大速度2.5马赫,最大升限25公里,这就是著名的“双25”方案。

这是成都飞机设计所的第一个项目。一共七百万元建设经费,十几个科研人员,用简陋的手摇计算机和计算尺,面对着来自国际环境的战争压力和脱离实际的虚高指标,硬是创造出了理论上可以实现“双25”指标的气动方案。

第四版方案:歧途

图片这版方案的图示意不好找,可能是因为指标过于创新,大家难以想象。据说是在鸭翼方案上改进而来,我就放张意境图示意一下吧。

不出意外,到1970年底,歼-9的设计又出了意外。甲方提出,“双25”指标有些保守,变更为最大速度2.6马赫,最大升限26千米。“双26”,中国飞机研发史上的最高指标由此诞生。说实话到今天我也没有想明白为什么会提出这个指标。对于当时中国空军的需求,仍然是以国土防御为主,哪怕面临在漫长的边境线上拦截逆火或者枪骑兵这样的超音速轰炸机,2.4倍甚至2.2倍的音速也已经足够,更何况当时的技术趋势已经进入到中距弹的超视距拦射,靠加力实现的短暂高速意义不大。事实上,连公认最快的量产截击机米格25的实际最大速度也很少超过2.5马赫。唯一可能的解释,是甲方单纯的希望得到一架当时世界上飞得最高最快的歼击截击机。当甲方在某个项目上提出“既要、又要、全都要”这样的要求时,正常情况下乙方的工作就只剩催结余款和准备律师函了。

如果说上一版设计指标的难度是让苏炳添追上博尔特,那现在这版设计指标的难度就相当于让你追上博尔特。

图片百步之内,你跟博尔特的差距不到十秒。听起来也不是个好大的差距哦。

七十年代初,军事航空领域悄然开始了一场变革。美国率先开始研发以F-15和F-16为代表的第三代战斗机,苏联也随即以苏-27和米格-29紧随其后。飞机再快也快不过导弹,高空高速的时代结束了,超视距空战的时代即将到来。

“双26”方案即使研制成功了,也是一架落后于时代的飞机。

图片三代机的速度回到了2马赫以内,高速和狗斗都是异端,预警机引导下的超视距空战才是王道。

至此,由于任务目标变更过大,歼-9项目前期所有的工作彻底白费,需要另起炉灶重新开始。同时打水漂的还有已经花掉的2200万元研制经费,大致相当于今天的30个亿。

为了实现甲方的新目标,设计院在1971年9月提出了新的概念方案,再一次确定了鸭翼构型。但是由于技术差距过大,歼-9的设计工作停滞不前。同时,由于众所周知的原因,甲方领导一夜之间换人了。

歼-9在1972年第二次下马。


第五版方案:春风里的告别

图片这版方案是一架鸭翼布局的双发重型战斗机,可以视为是歼-9的最终形态。这也是最受军迷追捧的方案。

1974年底,歼-9第三次上马,不切实际的“双26”指标被调整为最大速度2.5马赫,最大升限23千米。这是一架双发、双垂尾、双侧可变进气口、鸭翼结构的重型歼击机,似曾相识的感觉又来了(没人说这个方案跟歼-20有关)。这是流传至今的歼-9终极方案,也就是开篇提到的成都飞机设计研究院建院50周年背景板上的第一架飞机的形象。按照计划,歼-9将在1980年首飞,1983年定型。


图片歼-9双发版的风洞模型,应该就是成飞展板上的那架飞机

这一版方案,在极其有限的财力和人力投入下,完成了理论性能达到指标要求的整体设计。这是歼-9在型号研制过程中走得最远的一次。

这个气动方案即使在今天看来也颇为亮眼,甚至有几分科幻的味道。限于当时的技术水平,各方面子系统研制进度均不理想,事实上,这版方案注定无法走下绘图板。


图片央视新闻中出现的歼-9双发版模型及图纸,与上文的CG图基本一致

八十年代初,国际局势发生了很大变化。趁着苏联一头扎进阿富汗吃沙子,美国和中国建交,中国与欧美关系全面缓和。西方国家首脑排着队来中国拜访,只为获赠一只大熊猫。在东风五号洲际导弹全射程试射成功后,中国重返联合国常任理事国席位。1982年到1985年,苏共中央总书记勃列日涅夫、安德罗波夫、契尔年科按顺序先后去世,中国政府依次派出高规格代表团发起“葬礼外交”,中苏之间持续二十年的对峙宣告结束。


图片二十世纪八十年代初,中国抓住国际局势缓和的历史机遇,全面改革开放。同时,市场化的冲击影响了军工行业的发展,项目下马,人员闲置,成为当时的普遍现象。

随着国际环境好转,我国全面转向经济建设,大幅缩减国防开支。军工行业由此进入艰难维生的时期。1978年,成都飞机设计院接到一个新任务:研制歼-7Ⅲ,这本来就是个无需另起炉灶的短平快项目,而且空军领导已经承诺了200架订单。与之对比,歼-9的设计仍然困难重重遥遥无期,至少还要追加4亿的研究经费。看着在设计院大门外摆摊卖面条补贴家用的设计员,两相权衡之下,歼-9终于在1980年第三次下马,从此走进了历史的故纸堆。

在这之后,成都飞机设计研究所的工作人员们总结了经验:第一,鸭翼是极好的;第二,电子计算机绘图很重要;第三:想在甲方前面。这些宝贵经验会在二十年后面对新一代战斗机选型时起到决定性作用。

尾声:下马之后

从1965年立项,到1980年下马,歼-9的研制工作断断续续搞了15年,堪称是中国歼击机研发史上最折腾的型号。歼-9下马,固然有技术储备不足,研发资金不足的客观原因,但是恐怕甲方对于任务目标的朝令夕改和好高骛远才是更主要的原因。


图片歼-9早期研发工作现场,条件简陋,但一丝不苟

虽然歼-9没能最终定型,但在课题研究方面却取得了长足进展,取得了一批颇有价值的科研成果。如拦射攻击的火控系统模拟试验研究,气动补偿空速管的研究,挂架投放试验研究,炮口消焰装置的研究,机身整体油箱整体壁板的研究,尤其是对无尾鸭式气动布局风洞试验研究更是取得了可喜的进展。从1970年9月第一次吹风到1982年,关于歼-9鸭式布局研究方面共进行了近万次风洞试验,取得了大量的数据,编写了数十本研究报告,为后来成飞所承担的新型歼击机的研制奠定了坚实的基础。


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图片某版歼-9方案的风洞试验

1965年,歼-9第一次立项时,由我国航空专家王南寿和谢光担任设计组长,他们带领着一群年轻的技术人员,满怀着热情投入到新型号的设计工作中。尽管他们已经预料到这是一场艰苦的,或许没有终局的战斗。设计组里有一位时年35岁的设计员宋文骢,刚刚从歼-8项目的设计工作中抽出身来,便乘坐南下的火车连夜赶赴成都。在之后的日子里,他将把人生最黄金的二十年奉献给歼-9,并一直默默陪伴着她从开始走到最后。

图片标志性的鸭翼,以及绿帽子涂装。以及,谁说提案一定要穿正装?只要是大佬,哪怕穿个棉袄也一样是气场逼人。

歼-9下马后不久,空军开展三代机招标。作为成飞方案的设计师,已经年近六旬的他仅用了15分钟就终结了竞争对手的好运。他手中的模型,有一对漂亮的鸭翼。


图片歼-10是中国彻底摆脱苏式战机框架的成果,歼-9的积累功不可没。

歼-9下马三十年后,2011年1月11日,全国军迷都记住了黄田坝机场上那对黑色的鸭翼,以及美国国防部长罗伯特盖茨脸上的压抑。

图片名场面:黄田坝的鸭翼和压抑的盖茨。那天我看到两片鸭翼忽闪忽闪的动起来的那一刻,感觉心脏都在跟着颤。记忆犹新。

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她走了,又好像一直都在。