印度光輝戰(zhàn)斗機(jī)孕育誕生發(fā)展簡(jiǎn)史(三)

話說那個(gè)印度的兩院院士(the Fellow of National academy of sciences and Indian National Academy of Engineering)LCA總設(shè)計(jì)師Kota Harinarayana 博士,在LCA項(xiàng)目開始前擔(dān)任印度斯坦航空公司納西克分部的總工程師期間,他完成了一個(gè)米格-21的機(jī)翼前緣邊條(wing-leading edge- root extension on a MiG 21)的研究課題,做過一些實(shí)驗(yàn),他在一架米格-21上根據(jù)他的研究成果做了點(diǎn)修改,然后進(jìn)行過幾次試飛。其實(shí)這種科研在行家看來都是一些技術(shù)上的小改小革而已(It looked like a small modification,somewhat like the HT2 leading edge root extensions incorporated to provide a stall warning buffet.)。至于他擔(dān)任LCA總設(shè)計(jì)師期間,解決過什么重大理論問題,這個(gè)據(jù)說是秘密,知情的阿三在回憶錄中都緘口不言,也許真沒有什么好吹的吧。

再說那個(gè)從1982年到1992年間擔(dān)任印度國(guó)防部長(zhǎng)科學(xué)顧問的Arunachalam博士,他還干了一件對(duì)DRDO未來發(fā)展有重大意義的事。1985年,他費(fèi)了九牛二虎之力把印度最著名的火箭專家APJ Abdul Kalam從印度航天調(diào)到DRDO。這個(gè)人來了以后,DRDO很快開發(fā)出一系列導(dǎo)彈近程地空導(dǎo)彈Trishul,近程地地導(dǎo)彈Prithvi,中程地空導(dǎo)彈Akash,近中遠(yuǎn)程彈道導(dǎo)彈系列烈火Akash。該人叫他印度導(dǎo)彈之父也不為過。因?yàn)樗曁罅?。所以這位單身漢導(dǎo)彈大專家到了晚年,還混成了印度總統(tǒng),這是后話按下不表。
很快這個(gè)調(diào)動(dòng)對(duì)LCA項(xiàng)目的發(fā)展產(chǎn)生了重大影響。1993年,Arunachalam博士退休,APJ Abdul Kalam博士接任DRDO的主席,同時(shí)兼任印度國(guó)防部長(zhǎng)科學(xué)顧問。他接手負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)印度航空發(fā)展局ADA。原來兼任ADA的局座(Director General)的Arunachalam博士退休后,航空發(fā)展局局座職位空缺??ɡ凡┦孔约憾己苊δ挠泄Ψ蚣媛毠芾碛《群娇瞻l(fā)展局ADA。
1993年2月28日,印度空軍副參謀長(zhǎng)Ramu中將到齡退役。國(guó)防部長(zhǎng)科學(xué)顧問卡拉姆博士作為ADA的上級(jí)領(lǐng)導(dǎo),他向印度政府建議,提請(qǐng)任命Ramu退役中將擔(dān)任ADA的Director General。他考慮這個(gè)職位需要一個(gè)有管理能力的又懂航空的人,Ramu退役中將是最佳人選,他在印度空軍任職期間曾經(jīng)負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)美洲虎戰(zhàn)斗機(jī)升級(jí)的?“Jaguar Darin” project,這個(gè)計(jì)劃完成得非常成功。因?yàn)檫@個(gè)計(jì)劃,Ramu中將和DRDO和印度斯坦航空公司HAL的關(guān)系十分密切友好。他可以說既是空軍人,也是DRDO軍工人。他在軍與工之間如魚得水,左右逢源。又懂專業(yè)又會(huì)管理,這是一個(gè)難得的人才。
國(guó)防部長(zhǎng)Sri Sharad Pawar?將卡拉姆博士的這個(gè)人事建議提交內(nèi)閣人事任命委員會(huì)(the appointments Committee of the Cabinet (ACC)?)討論決定。過了幾個(gè)月,輪到開會(huì)討論這個(gè)案子,四名委員中有三人同意,建議獲批通過。然而萬萬沒想到的是,人事任命決議稿送到總理府后就被人以各種借口擱置了,一放竟然就是兩年。LCA工程急需用人,卡拉姆博士急死了。他上上下下跑來跑去到處求人,終于在95年6月總理府批文搞下來了。眼看就要成功了。下一步公文旅行到印度政府編制總局Establishment Directorate,再換發(fā)個(gè)正式的任命書(for issue of an official letter of appointment)就完事了。誰知道委任狀竟然又拖了一年還沒辦下來。Ramu中將絕望了,他終于搞明白,除了他自己,政府里沒有人對(duì)于加強(qiáng)LCA項(xiàng)目的管理感興趣,至此一位有志報(bào)國(guó)的專業(yè)管理人才被迫黯然離去。
阻擾他的正式任命的人其實(shí)就是印度文官,他們絕不容忍軍官擔(dān)任原本屬于印度文官的職務(wù)。在印度文官根深蒂固的等級(jí)觀念里,軍人永遠(yuǎn)不得與文官平起平坐,文官必須凌駕于軍官之上。只要他們不樂意,就不給你辦事。這是印度政府結(jié)構(gòu)性問題,按照設(shè)計(jì),印度最高政治領(lǐng)導(dǎo)人與軍官不能直接來往,不能保持密切聯(lián)系,兩者之間始終隔著一個(gè)文官階層,這是一道防火墻,印度軍隊(duì)和政府領(lǐng)導(dǎo)人之間里上傳下達(dá)都要文官轉(zhuǎn)送,政治領(lǐng)導(dǎo)人選舉失敗得下臺(tái),軍官升不上去就得退役,可文官是鐵飯碗終身制,他們誰都不怕。從此以后近二十年,印度航空發(fā)展局的局座Director General一直空缺(That post still remains vacant after almost two decades!? That was that.)。
原本按計(jì)劃,LCA的全面工程開發(fā)階段(FSED1)從1990年開始實(shí)施,。然而,天有不測(cè)風(fēng)云,海灣戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā),油價(jià)上升印度外匯吃緊,國(guó)家財(cái)政拿不出足夠的外匯支持新飛機(jī)研制,畢竟有一半以上的零部件需要進(jìn)口。國(guó)家財(cái)政支出增加,科研撥款大幅減少,進(jìn)口外國(guó)貨相當(dāng)困難。
沒錢的那兩年,進(jìn)口貨就別想了,ADA只能勒緊褲腰帶,自力更生,土法上馬。組織協(xié)調(diào)國(guó)內(nèi)各單位生產(chǎn)了許多航空電子設(shè)備儀器儀表。35種主要航材(a total of 35 major avionics components and line-replaceable units (LRUs),只進(jìn)口了三樣?xùn)|西:多功能顯示屏(the multi-function displays (MFDs) by Sextant (France) and Elbit (Israel)),頭盔顯示與瞄準(zhǔn)系統(tǒng) the helmet-mounted display and sight (HMDS) cueing system by Elbit, 激光指示吊艙and the laser pod supplied by Rafael (Israel).。其余都是國(guó)產(chǎn)。再就是進(jìn)口了一個(gè)彈射座椅(Martin-Baker ejection seat)和F404-GE發(fā)動(dòng)機(jī)。
這種情況直到1993年4月,才得以改善。眾所周知,印度政府的財(cái)政年度從4月1日開始算起。1993-1994年度,F(xiàn)SED1的經(jīng)費(fèi)才編入財(cái)政預(yù)算劃撥下來。所以FSED1的真正啟動(dòng)應(yīng)該從1993年6月,ADA收到科研經(jīng)費(fèi)算起。
1995年11月17日,第一架LCA驗(yàn)證機(jī)TD-1推出了廠房。

1998年又推出了第二架TD-2。兩架驗(yàn)證機(jī)造出來后一直沒有試飛,原因是人們對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)還有些擔(dān)心,更主要的是飛控系統(tǒng)軟件還沒有研制成功。

電傳飛控系統(tǒng)的研制
LCA戰(zhàn)斗機(jī)設(shè)計(jì)方案采用了一個(gè)先進(jìn)技術(shù)概念——放寬靜穩(wěn)定("relaxed static stability" (RSS).),放寬靜穩(wěn)定設(shè)計(jì)出現(xiàn)首次是在1974年,美國(guó)General Dynamics 的YF-16成為世界上第一個(gè)輕度空氣動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定設(shè)計(jì)的飛機(jī)產(chǎn)品(the world's first production aircraft to be slightly aerodynamically unstable by design)。此前大多數(shù)飛機(jī)都是正穩(wěn)定的,就是說無需任何操縱,飛機(jī)具有可以自然回正的能力。越穩(wěn)定的飛機(jī)對(duì)于提高安全性越有利,但是對(duì)于機(jī)動(dòng)性來說卻越不利。為了獲得更大的機(jī)動(dòng)性,人們想到可以把戰(zhàn)斗機(jī)設(shè)計(jì)成不穩(wěn)定的飛機(jī)。這樣的飛機(jī)不能再通過飛行員來保持平衡,而是通過一系列其他的增穩(wěn)措施,比如電傳操縱等主動(dòng)控制手段來自動(dòng)實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的穩(wěn)定性。
研制一套電傳飛控系統(tǒng),研制者必須具備飛行控制律的豐富知識(shí)才能擁有為飛控計(jì)算機(jī)的編寫軟件程序的能力,同時(shí)飛控系統(tǒng)還要和機(jī)上航電設(shè)備和電氣系統(tǒng)融為一體。
LCA計(jì)劃啟動(dòng)時(shí),電傳飛控系統(tǒng)是世界上最先進(jìn)的航空技術(shù),沒有一個(gè)國(guó)家愿意把這玩意兒賣給阿三。ADA的阿三當(dāng)年也是初生牛犢不怕虎,敢想敢干。1992年,LCA國(guó)家控制律研發(fā)團(tuán)隊(duì)(the LCA National Control Law (CLAW) team)在國(guó)家航空研究所(隸屬于Council of Scientific and Industrial Research (CSIR)的National Aeronautics Laboratory后改名叫National Aerospace Laboratories)正式成立,阿三發(fā)下宏愿一定要搞出個(gè)印度土版電傳(FBW)飛控系統(tǒng)(FCB)。
當(dāng)時(shí)法國(guó)達(dá)索公司與ADA合作時(shí),帶來了法國(guó)的驕傲——為陣風(fēng)戰(zhàn)斗機(jī)研制的電傳飛控系統(tǒng),法國(guó)系統(tǒng)不同于美國(guó),它是三個(gè)數(shù)字通道一個(gè)模擬通道的混合系統(tǒng)(Dassault Aviation was very keen to partner ADA in the LCA programme and offered the three digital channels with an analogue fourth channel fly-by-wire technology which they had successfully developed for the Rafale fighter.The FCS computer would be a hybrid digi-ana computer having three digital processors with three independent channels and one hard wired analogue channel.)。當(dāng)時(shí)在80年代,數(shù)字技術(shù)不成熟,加入一條模擬通道作為備份,法國(guó)人認(rèn)為這樣安排比較保險(xiǎn)。等把數(shù)字-模擬混合技術(shù)玩熟了,積累經(jīng)驗(yàn)后,再升級(jí)到四數(shù)字通道也不遲。雖然阿三對(duì)達(dá)索公司很有好感,但是阿三也不好糊弄,他們判斷法國(guó)系統(tǒng)只是過渡產(chǎn)品,不久必將遭到淘汰,阿三憑什么要當(dāng)接盤俠,花錢陪達(dá)索練功升級(jí)呢?
未來必定是全數(shù)字通道電傳飛控系統(tǒng)的一統(tǒng)天下,所以為什么三兒不一步到位呢?
阿三不可思議的拒絕讓法國(guó)達(dá)索好氣好氣啊。他們咽不下這口氣,一跺腳就退出了LCA研制計(jì)劃。阿三有理,毫不在意。這件事雙方都有責(zé)任。有人說沒有法國(guó)人一路輔導(dǎo),LCA多耽誤了十幾年功夫。這反映出阿三追求先進(jìn)技術(shù)的矛盾性,最好永遠(yuǎn)是夠好的敵人。
ADA看上了美國(guó)馬丁瑪麗埃塔控制系統(tǒng)公司(Martin Marietta Control Systems (MMCS),)的四通道數(shù)字電傳技術(shù)(the quadruplex digital fly-by-wire technology)。該電傳飛控系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)是全數(shù)字化的,采用4個(gè)處理器,擁有4條獨(dú)立的通道。美國(guó)人對(duì)數(shù)字技術(shù)的可靠性非常有信心。毫無疑這是當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的技術(shù)。隨著合作的深入,洛克希德馬丁公司和BAE 美國(guó)公司(Lockheed Martin and now BAE Systems of the USA)也參與進(jìn)來了。
經(jīng)過美國(guó)空軍萊特實(shí)驗(yàn)室科普開竅的的印度的CLAW研發(fā)團(tuán)隊(duì)的工程師和數(shù)學(xué)家,在美國(guó)馬丁瑪麗埃塔公司的幫助下,很快搞清楚了各種飛行控制律。電傳飛控系統(tǒng)的硬件全部從美國(guó)進(jìn)口。再利用阿三軟件編程還有兩下子的優(yōu)勢(shì),電傳飛控系統(tǒng)順利研制出來了。
阿三膽子大,他們把LCA飛機(jī)設(shè)計(jì)得比美國(guó)F-16和瑞典鷹獅(the Gripen)更加不穩(wěn)定。鷹獅在試飛中發(fā)生一起因?yàn)殡妭黠w控系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷造成的重大事故。一架原型機(jī)著陸時(shí)墜毀,原因是接地時(shí)飛控系統(tǒng)過于靈敏(due to over-sensitive flight control close to the ground)。這件事讓阿三設(shè)計(jì)人員緊張萬分,他們趕緊聯(lián)系鷹獅研發(fā)團(tuán)隊(duì)弄清疑點(diǎn),相應(yīng)整改。隨后印度版本的電傳飛控系統(tǒng)被改進(jìn)得更強(qiáng)大更可靠了。
飛控系統(tǒng)光是理論上算對(duì)了,覺得可以是不行的,必須通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證才能上機(jī)實(shí)用。當(dāng)時(shí)印度沒有先進(jìn)的實(shí)時(shí)地面模擬器(advanced real-time ground simulators)。1993年,英國(guó)航宇美國(guó)公司和洛克希德馬丁公司(British Aerospace (BAe) and Lockheed Martin)同意讓阿三來做實(shí)驗(yàn)。阿三負(fù)責(zé)飛控編程的單位是航空開發(fā)研究所(Aeronautical Development Establishment),事實(shí)證明通過實(shí)驗(yàn)修改軟件程序的工作量極大,遠(yuǎn)超想像。在印度國(guó)內(nèi)的模擬器建立以前,印度團(tuán)隊(duì)先在英國(guó)航宇BAE美國(guó)公司的模擬器上解決特殊控制律問題。隨著編程工作難點(diǎn)逐步取得突破,飛控系統(tǒng)先后被裝上航空開發(fā)研究所(ADE)的小小鳥實(shí)驗(yàn)臺(tái)架(Minibird)和印度斯坦航空公司(HAL)的鐵鳥實(shí)驗(yàn)臺(tái)架(Ironbird)進(jìn)行實(shí)際檢驗(yàn)。這兩關(guān)過了以后,電傳飛控系統(tǒng)就該裝上試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行真實(shí)飛行模擬試驗(yàn)。這個(gè)時(shí)候洛克希德馬丁提供了最先進(jìn)的F-16 VISTA(Variable In-flight Stability Test Aircraft)可變穩(wěn)定性飛行試驗(yàn)機(jī)。1996年7月阿三飛控試驗(yàn)隊(duì)高高興興地打包去了美國(guó)(Calspan, US.)。在美國(guó)兩年飛了三十三個(gè)架次,進(jìn)展不錯(cuò)。沒想到天有不測(cè)風(fēng)云,1998年5月印度搞第二次核試驗(yàn)(India's 1998 Pokhran nuclear test),美發(fā)起了全面制裁國(guó)教訓(xùn)印度。身在美國(guó)的阿三飛控試驗(yàn)隊(duì)不幸中招。在毫無準(zhǔn)備,沒有備份回傳的情況下,印度飛控系統(tǒng)在F-16變穩(wěn)機(jī)飛行試驗(yàn)中取得的數(shù)據(jù)和相關(guān)文件全部被美國(guó)政府沒收。兩年的艱苦努力打了水漂。丟失重大實(shí)驗(yàn)成果,只能靠回國(guó)寫回憶錄(In 1998 USA imposed an embargo on all support for the LCA and confiscated all data and documentation in possession of our team working there on proving the digital flight control system on an F-16 simulator. It seems that the team had not taken the precaution of backloading all their data every day. A lot of hard work now had to be redone by the team on their return to India. )。
試驗(yàn)隊(duì)無奈空手回國(guó),印度自己沒有變穩(wěn)機(jī),空中飛行試驗(yàn)沒法搞了。阿三管不了那多,想出變通方法,三下兩下就把飛控系統(tǒng)軟件裝上了LCA首架技術(shù)驗(yàn)證機(jī)TD-1在地面上進(jìn)行了50個(gè)小時(shí)的先導(dǎo)試驗(yàn)(pilot testing),試驗(yàn)證明軟件無缺陷。阿三就此認(rèn)定印度土產(chǎn)電傳飛控系統(tǒng)全面完整地集成了各種飛行控制律,取得完全成功。這為驗(yàn)證機(jī)一號(hào)首飛掃清了道路。當(dāng)然,美國(guó)法國(guó)都不承認(rèn),它們認(rèn)為阿三電傳飛控系統(tǒng)的試驗(yàn)認(rèn)證程序不規(guī)范不達(dá)標(biāo)不能算數(shù)風(fēng)險(xiǎn)極大。
就在印度壯著膽子要搞TD-1首飛的前夜,印度國(guó)防部長(zhǎng)費(fèi)爾南德斯(George Fernandes)突然收到一封他不肯透露名字的外國(guó)公司的舉報(bào)信,信中告訴他,如果他執(zhí)意進(jìn)行試飛,將會(huì)產(chǎn)生災(zāi)難性后果可能是機(jī)毀人亡。因?yàn)橛《葒?guó)產(chǎn)電傳飛控系統(tǒng)開發(fā)過程考核要求標(biāo)準(zhǔn)不嚴(yán),沒有經(jīng)過正規(guī)的考核認(rèn)證,根本不可靠。要求部長(zhǎng)大人立即下令停止試飛。費(fèi)爾南德斯悄悄地藏起了這封舉報(bào)信,指示試飛按原計(jì)劃進(jìn)行,過了好幾年才把這事透露阿三航空人。前年費(fèi)部長(zhǎng)老兒病死了,是誰寫的舉報(bào)信已經(jīng)永遠(yuǎn)沒有答案了。

機(jī)載雷達(dá)的研制
說到機(jī)載火控雷達(dá)的研制對(duì)阿三來說是大姑娘上轎——頭一回。研制LCA以前,印度人從未涉足過機(jī)載雷達(dá)研制領(lǐng)域,更嚴(yán)重的是印度空軍可以說以前在戰(zhàn)斗機(jī)上從來沒有用過雷達(dá)。雖然米格-21戰(zhàn)斗機(jī)裝備了雷達(dá),當(dāng)時(shí)也是非常原始的。此前印度空軍使用的各種主力戰(zhàn)斗機(jī)the Hunter/Gnat/Mystere/Marut 沒有一個(gè)帶雷達(dá)的。裝備雷達(dá)的印度空軍新買的美洲虎(Jaguar)戰(zhàn)斗機(jī)的對(duì)海攻擊型還沒有到貨。已經(jīng)到貨的幻影-2000帶的雷達(dá)不允許對(duì)阿三進(jìn)行技術(shù)轉(zhuǎn)移,阿三知其然不知其所以然。阿三想過能不能復(fù)制這種雷達(dá),但是發(fā)現(xiàn)LCA尺寸小一號(hào),就算搬運(yùn)過來也裝不上。阿三沒法,只能硬著頭皮立項(xiàng)研制新型機(jī)載雷達(dá)??上攵?,研制工程的風(fēng)險(xiǎn)極高。
印度斯坦航空公司和電子雷達(dá)開發(fā)研究所(HAL and the Electronics and Radar Development Establishment (LRDE))受命共同承擔(dān)LCA戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)載脈沖多普勒雷達(dá)雷達(dá)(Multi-Mode Radar (MMR))。起先,ADA計(jì)劃安排LCA使用愛立信的雷達(dá)(the Ericsson Microwave Systems PS-05/A I/J-band multi-function radar),這種雷達(dá)是Ericsson and Ferranti Defence Systems共同研制的,準(zhǔn)備為瑞典薩伯的鷹獅戰(zhàn)斗機(jī)(Saab JAS-39Gripen)配套使用的。通過對(duì)各國(guó)機(jī)載雷達(dá)的性能比較,阿三覺得所謂機(jī)載雷達(dá)也不過如此嘛,DRDO對(duì)自研雷達(dá)很有信心。遂安排HAL的Hyderabad division和LRDE承擔(dān)雷達(dá)研制任務(wù),研制工作從1997年開始。DRDO的機(jī)載系統(tǒng)中心(Centre for Airborne System (CABS))負(fù)責(zé)多模式雷達(dá)的試驗(yàn)任務(wù)。為了給試驗(yàn)創(chuàng)造條件,1996-1997年間機(jī)載系統(tǒng)中心?(CABS)把印度斯坦航空公司的一架?HAL/HS-748M Airborne Surveillance Post (ASP)空基監(jiān)視平臺(tái)改裝成LCA的航電設(shè)備和機(jī)載雷達(dá)的試驗(yàn)平臺(tái)。
到2002年中,據(jù)報(bào)告多模式雷達(dá)(Multi-Mode Radar (MMR))的研制出現(xiàn)嚴(yán)重拖延和費(fèi)用超支。到了2005年初,經(jīng)過試驗(yàn)證實(shí),雷達(dá)最基本的兩種工作模式——空對(duì)空上視和下視功能研制成功。到了2005年5月,試驗(yàn)結(jié)果顯示,其它幾種工作模式的性能表現(xiàn)低于預(yù)期。分析認(rèn)為,問題的原因是a serious compatibility issue between the radar and the advanced signal processor module (SPM) built by the LRDE。阿三判定自己一時(shí)半會(huì)根本解決不了,只能進(jìn)口外國(guó)雷達(dá)作為臨時(shí)過渡。至此國(guó)產(chǎn)多普勒機(jī)載火控雷達(dá)研制宣布徹底失敗。
從2010年4月23日起,LCA的有限批量生產(chǎn)3號(hào)機(jī)開始到交付印度空軍的頭40架都裝上了以色列研制的Elta EL/M-2032雷達(dá)(lsp-3 flew with a hybrid version of the Elta EL/M-2032 multi-mode radar其特點(diǎn)如下It features look-up/look-down/shoot-down modes, low/medium/high pulse repetition frequencies (PRF), platform motion compensation, doppler beam-sharpening, moving target indication(MTI), Doppler filtering, constant false alarm rate (CFAR) detection, range-Doppler ambiguity resolution, scan conversion, and online diagnostics to identify faulty processor modules)
按照印度政府的計(jì)劃,從LCA Mark 1A第21架起,機(jī)載雷達(dá)升級(jí)為更先進(jìn)的ELTA EL/M-2052。這個(gè)雷達(dá)的特點(diǎn)如下:The ELM-2052 is an advanced Fire Control Radar (FCR) designed for air-to-air superiority and strike missions, based on fully solid-state Active Electronically Scanning Array (AESA) technology, enabling the radar to achieve long detection ranges, high mission reliability and multi-target tracking capabilities.The ELM-2052 radar provides simultaneous modes of operation supporting multi-mission capabilities for air-to-air, air-to-ground and air-to-sea operation modes, and weapon deployment. In the air-to-air mode, the radar delivers very long-range multi target detection and enables several simultaneous weapon deliveries in combat engagements. In air-to-ground missions, the radar provides very high resolution SAR mapping, surface moving target detection and tracking over RBM and SAR maps in addition to A/G ranging. In air-to-sea missions the radar provides long-range target detection and tracking, including target classification capabilities.
按照印度政府的計(jì)劃安排,LCA?Mark 2 將裝備國(guó)產(chǎn)有源相控陣火控雷達(dá)Uttam。

話說這個(gè)Uttam雷達(dá)的研制工作始于2008年,研制單位Electronics and Radar Development Establishment (LRDE)。這是一種先進(jìn)的有源相控陣?yán)走_(dá)(advanced active phased array radar (APAR)?)。2009年首次在印度航展(Aero India 2009)上公之于眾。2012年,印度政府正式批準(zhǔn)了Electronics and Radar Development Establishment (LRDE)為L(zhǎng)CA Mark2及未來的的第五代戰(zhàn)斗機(jī)AMCA研制有源相控陣火控雷達(dá)(Active electronically scanned array (AESA))的計(jì)劃。組建的研制隊(duì)伍初期有30個(gè)人左右,大都是上次研制多功能多普勒火控雷達(dá)失敗后留下的老人。這支隊(duì)伍覺得自己沒本事搞不出來,就找以色列求助,借用ELTA’s ELM-2032 multimode airborne Fire Control Radar (FCR)的零部件,拼湊出了印度以色列雜交雷達(dá)(Indo-Israeli Hybrid Radar?),其實(shí)就是進(jìn)口零部件在印度的拼裝機(jī)。這個(gè)脈沖多普勒雷達(dá)后來就順理成章地裝上了生產(chǎn)型的LCA Mark1,交給印度空軍使用。


這個(gè)Uttam機(jī)載火控雷達(dá)怎么搞呢?研制人員不想另起爐灶,平地起高樓??紤]到印度當(dāng)時(shí)已經(jīng)在搞大型Active electronically scanned array (AESA),一種是預(yù)警機(jī)用的Netra Airborne Early Warning and Control System (AEW&CS) ,另一種海上巡邏雷達(dá)?the Maritime Patrol radar。機(jī)靈的阿三雷達(dá)設(shè)計(jì)師的腦筋急轉(zhuǎn)彎,想出了把大雷達(dá)縮小到裝上戰(zhàn)斗機(jī)的大小的金點(diǎn)子。原以為難度不大,沒想到縮小的技術(shù)也很難掌握,一路磕磕碰碰,根本沒有預(yù)想的那么簡(jiǎn)單。磨蹭了五年直到2017年才開始做樣機(jī)。2019年,一套預(yù)生產(chǎn)型的AESA火控雷達(dá)產(chǎn)品,在班加羅爾印度斯坦航空公司老機(jī)場(chǎng)的屋頂試驗(yàn)平臺(tái)完成了基本試驗(yàn)后,終于裝上了Zephyr Aerospace提供的一架公務(wù)機(jī)(Hawke-800 Siddeley ?executive jet?)進(jìn)行試驗(yàn)。除此之外調(diào)來兩架有限批量生產(chǎn)型LCA(lsp2和lsp3)作為空中飛行試驗(yàn)平臺(tái),試驗(yàn)airborne AESA Radar air-to-ground and air-to-sea modes for all-terrain air-to-air, air-to-ground, and air-to-sea modes for all-terrain。
據(jù)項(xiàng)目總監(jiān)(Seshagiri P, project director, Uttam)介紹,截至2021年1月,該雷達(dá)在兩架有限批量生產(chǎn)型號(hào)的LCA和一架公務(wù)機(jī)(two TEJAS lsp2 and lsp3 and one executive jet)上完成了230小時(shí)試飛,其中在兩架LCA上有125小時(shí)。關(guān)于在LCA上的試飛,他介紹說,On the TEJASs, testing is for air-to-air mode at present. The range of the radar should be almost commensurate to launch a BVR (beyond visual range) weapon; it’s specified to be so. But we’re getting a range that’s better than that.。關(guān)于在公務(wù)機(jī)上的試飛,他說,On the executive jet, Uttam’s tested three basic modes air-to-air, air-to-sea and air-to-ground. “…The same needs to be ported on TEJAS and checked for performance. There’s a fourth mode called navigation terrain avoidance, weather mode (rain bearing clouds)。

阿三說的AESA雷達(dá)的意思就是active electronically scanned array radar,翻譯成中國(guó)話叫主動(dòng)電子掃描陣列雷達(dá),也就是我們常說的主動(dòng)相控陣?yán)走_(dá)。簡(jiǎn)單點(diǎn)說,所謂相控陣?yán)走_(dá)就是一個(gè)陣型排列的天線,在計(jì)算機(jī)控制下,天線發(fā)出的無線電波束可在空間掃描無需移動(dòng)天線。一個(gè)陣面上放置了成百上千個(gè)天線單元,在計(jì)算機(jī)控制下,每個(gè)天線單元連接一個(gè)收發(fā)組件(each antenna element is connected to a small solid-state transmit/receive module (TRM))。每個(gè)TR組件都有電磁波發(fā)射源,自己能主動(dòng)獨(dú)立發(fā)射和接收電磁波。相較于無源相控陣?yán)走_(dá),由于更加靠近天線單元,消除了無源相控陣?yán)走_(dá)收/發(fā)時(shí)由饋線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的射頻損耗,因此射頻功率效率高,能夠顯著提高探測(cè)距離。缺點(diǎn)是自重較大,視野有限。
Uttam雷達(dá)的特色是四聯(lián)收發(fā)組件做成一個(gè)板條(Uttam features Quad TRM i.e. a single plank consists of 4 TRMs.),這樣做天線陣可排列得更緊湊。從2015年印度航展上展出的Uttam雷達(dá)模型可以看出它的天線陣有736個(gè)收發(fā)單元(The inert model displayed at Aero India 2015 had ~184 QTRMs i.e. 736 TRMs)。這個(gè)數(shù)量比起中國(guó)的同類雷達(dá)水平低了些。QTRM設(shè)計(jì)使得雷達(dá)維護(hù)性更友好。阿三說根據(jù)運(yùn)載平臺(tái)的空間大小,Uttam雷達(dá)的天線陣的收發(fā)單元數(shù)量可以靈活增加或者減少。

天線陣的冷卻采用液冷循環(huán)系統(tǒng)。該型雷達(dá)的設(shè)計(jì)要求是能跟蹤100個(gè)目標(biāo),同時(shí)引導(dǎo)半主動(dòng)/主動(dòng)雷達(dá)制導(dǎo)導(dǎo)彈攻擊6個(gè)目標(biāo)in high priority tracking mode。對(duì)比想超越的目標(biāo)——以色列的Elta EL/M-2052火控雷達(dá),只能跟蹤64個(gè)目標(biāo)in TWS mode,阿三又贏了。
至于探測(cè)距離嘛,2015年,研制單位宣布對(duì)于RCS為2㎡的空中目標(biāo)的最大探測(cè)距離為92千米(RCS:Radar Cross-Section(雷達(dá)散射截面積))。到了2021年阿三又把牛皮吹大了許多,說什么對(duì)于RCS為2㎡的空中目標(biāo)的最大探測(cè)距離為150千米,In GMTT mode 2 targets can be tracked。
Uttam雷達(dá)有16種作戰(zhàn)模式。the radar can operate in multiple modes simultaneously by changing modes pulse-to-pulse which gives the pilot exceptional situational awareness and mission flexibility.
據(jù)雷達(dá)研制單位LRDE透露,他們先研制了三臺(tái)UTTAM Aesa Radar的原型機(jī),用于在屋頂和直升機(jī)試驗(yàn)平臺(tái),進(jìn)行各種工作模式試驗(yàn)評(píng)估性能。后又造出三臺(tái)試驗(yàn)機(jī)用于兩架光輝和一架公務(wù)機(jī)試驗(yàn)平臺(tái)上的飛行試驗(yàn)。專家預(yù)計(jì)飛行試驗(yàn)需要3年,完成后還要再花三年進(jìn)行武器系統(tǒng)的集成試驗(yàn)。然后通過考核認(rèn)證再投入批量生產(chǎn)。當(dāng)然這是在一切順利的情況下。
在UTTAM雷達(dá)研制成功以前,光輝戰(zhàn)斗機(jī)MK-1A將采用以色列進(jìn)口的ELTA’s EL/M-2052火控雷達(dá)過渡。如果UTTAM Aesa Radar研制成功,研制單位還想再把它修一修改一改性能再提高一些,裝到國(guó)產(chǎn)的Medium Combat Fighter (MCW),也就是光輝MK-2上。如果真的走到一步,LRDE還想走得更遠(yuǎn),再開發(fā)一型更強(qiáng)大的型號(hào)裝備印度國(guó)產(chǎn)五代戰(zhàn)斗機(jī)AMCA。
目前UTTAM在硬件上已經(jīng)做到對(duì)戰(zhàn)斗機(jī)大小的目標(biāo)的探測(cè)距離達(dá)到100千米。屋頂試驗(yàn)已經(jīng)全部完成。
UTTAM雷達(dá)的重量為120千克,比以前光輝MK-1安裝的脈沖多普勒多模雷達(dá)重40千克。增加了一半重量對(duì)于集成到光輝MK-2上問題不大。
根據(jù)不同的裝機(jī)對(duì)象,UTTAM雷達(dá)發(fā)展出四種型號(hào):
Uttam Mk1
預(yù)計(jì)在2025年裝備在光輝Mk1A上,雷達(dá)天線陣面擁有收發(fā)單元780個(gè)(780TR modules),780個(gè)比趴雞思躺空軍的殲十CE有源相控陣?yán)走_(dá)天線的收發(fā)單元數(shù)量要少。
Uttam Mk2
為光輝Mk2量身定做的火控雷達(dá),天線收發(fā)單元的數(shù)量達(dá)到992個(gè)。
Uttam Mk3
為Sukhoi-30MKI量身定做,天線收發(fā)單元數(shù)量達(dá)到1100-1300個(gè)。
Uttam Mk4
從Mk1到Mk3,都是使用砷化鎵收發(fā)單元(the GaAs (gallium arsenide) TR modules)。到了為國(guó)產(chǎn)第五代戰(zhàn)斗機(jī)(India’s 5.5 Gen AMCA fighter jet program)研制的MK-4 X波段有源相控陣?yán)走_(dá)(new Active Electronically Scanned Array (AESA) X-band radar),將采用性能更加優(yōu)越的氮化鎵收發(fā)單元(Gallium nitride (GaN) transmit/receive modules)。
UTTAM雷達(dá)據(jù)說還集成了其它許多功能,阿三簡(jiǎn)單介紹了一下。另外光輝戰(zhàn)斗機(jī)航電設(shè)備也很先進(jìn)很復(fù)雜一點(diǎn)都不落后。
UTTAM has capabilities like, Identific。ation friend or foe (IFF), electronic and communication support measures, C-band line-of-sight and Ku-band SATCOM datalinks, etc., similar to those on the AWACS and Conformal Airborne Early Warning & Control Systems (CAEW) systems.
The Tejas is equipped with both GPS and a ring laser gyroscope based inertial navigation system; for flying in poor conditions, an Instrument Landing System (ILS) and a ground proximity warning system based on the Terrain Referenced Navigation (TRN) system is also employed.[?The LCA also has secure and jam-resistant communication systems such as the IFF transponder/interrogator, VHF/UHF radios, and air-to-air/air-to-ground datalinks. The ADA Systems Directorate's Integrated Digital Avionics Suite (IDAS) integrates the flight controls, environmental controls, aircraft utilities systems management, stores management system (SMS), etc. on three 1553B buses by a centralised 32-bit, high-throughput mission computer.
The electronic warfare suite is designed to enhance combat survivability during deep penetration. The EW suite is developed by the Defence Avionics Research Establishment (DARE) with support from the Defence Electronics Research Laboratory (DLRL). This EW suite, known as Mayavi, includes a radar warning receiver (RWR), Missile approach Warning (MAW) and a Laser warning receiver (LWR) system, Infrared & Ultraviolet Missile warning sensors, self-protection jammer, chaff, jaff and flares dispenser, an electronic countermeasures (ECM) suite and a towed radar decoy (TRD). In the interim, the Indian Ministry of Defence has revealed that an unspecified number of EW suites had been purchased from Israel's Elisra for the LCA prototypes.
Tejas is also to be equippable with an Infra-red search and track (IRST) sensor, which can detect and track thermal energy emissions.?This system shall be pod-based, additional sensor pods are to include a Drop tanks for ferry flight/extended range/loitering time,FLIR targeting pod, ECM pods, Flares/Infrared decoys dispenser pod and chaff pod, EO/IR sensor pod, LITENING targeting pods Forward looking infrared (FLIR)sensor, and a laser designator/laser rangefinder, which can be used in various capacities, including reconnaissance, training, or attack
LCA配套渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的研制
印度土產(chǎn)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的名字叫Kaveri(named after the Kaveri River),研制時(shí)間超過32年,目前處于試驗(yàn)狀態(tài)。

1989年,印度內(nèi)閣安全委員會(huì)(the Cabinet Committee on Security (CCS)?)批準(zhǔn)了Kaveri 發(fā)動(dòng)機(jī)工程計(jì)劃(a 93-month programme projected to cost ?3.82 billion (US$50.7 million))。研制任務(wù)目標(biāo)是制造17臺(tái)用于試驗(yàn)的原型發(fā)動(dòng)機(jī)。第一臺(tái)試驗(yàn)機(jī)只含核心機(jī)(only the core module (named "Kabini")),第三臺(tái)機(jī)首次安裝可變進(jìn)口導(dǎo)線葉片(the third engine was the first example fitted with variable inlet guide vanes (IGV) on the first three compressor stages)。1995年3月核心機(jī)點(diǎn)火啟動(dòng)。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)渦輪葉片有點(diǎn)甩,需要進(jìn)口法國(guó)貨。 it was known that the Kaveri had a tendency to "throw" turbine blades, which required securing blades from SNECMA (as well as digital engine control systems),至于研制遇到什么不可逾越的困難研制單位從來沒有明說。
2007年,研制單位決定把Kaveri航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制計(jì)劃分成兩個(gè)獨(dú)立的發(fā)展計(jì)劃K9+ Program and K10 Program。K9+ Program is a program to prove concept of complete design and gain hand-on experience of aircraft engine integration and flight trials to cover a defined truncated flight envelope prior to the launch of production version of K10 Standard engine.While K10 Program is a joint venture (JV) partnership with a foreign engine manufacturer. K10 program engine will be final production standard Kaveri engine and shall have less weight and more reheat thrust along with certain other changes to meet the original design intent.?
鑒于Kaveri研制進(jìn)度緩慢,發(fā)動(dòng)機(jī)一直超重而且推力不能達(dá)標(biāo)。2008年航空發(fā)展局ADA決定斷開Kaveri發(fā)動(dòng)機(jī)和LCA戰(zhàn)斗機(jī)的配套關(guān)系。LCA戰(zhàn)斗機(jī)項(xiàng)目一開始就決定原型機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)采用the General Electric F404-GE-F2J3 afterburning turbofan engine,同時(shí)Kaveri發(fā)動(dòng)機(jī)作為一個(gè)并行發(fā)展計(jì)劃,等到研制成功在生產(chǎn)型上裝備使
歷經(jīng)三十載花費(fèi)200多億盧比(Rs 2035.56 crore)后,最終以得到9臺(tái)完整的原型機(jī)和4臺(tái)核心機(jī)收?qǐng)?。Kaveri設(shè)計(jì)質(zhì)量1100千克,實(shí)際產(chǎn)品超重達(dá)到1235千克。該發(fā)動(dòng)機(jī)累計(jì)試驗(yàn)時(shí)間3217小時(shí),

2010年在俄羅斯中央航空動(dòng)力中央研究院(Russian Central Institute of Aviation Motors (CIAM))的支持下,送到俄羅斯的the suburbs of Shchukovskiy,裝在IL-76 飛行試驗(yàn)平臺(tái)(the Flying Test Bed (FTB))上進(jìn)行高空試驗(yàn)(altitude tests and trials),在6000米高空以0.6馬赫的速度飛行了一個(gè)小時(shí)。2011年又去飛了一趟飛到了12000米高度,還飛出了最大速度0.7馬赫??罩性囼?yàn)總共飛行55小時(shí),27架次,
根據(jù)2010-11年度印度審計(jì)署年報(bào),kaveri用掉資金2.5億美元,只完成計(jì)劃中的六個(gè)里程碑中的兩個(gè)。無法解決壓縮機(jī),渦輪機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的技術(shù)難題。
據(jù)說Kaveri發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)劃使用的阿三DRDO自行研發(fā)的單晶葉片(single crystal blades?)。最終項(xiàng)目宣告失敗。2014年法國(guó)斯諾克嗎公司加入,計(jì)劃開發(fā)一型110千牛的產(chǎn)品,項(xiàng)目復(fù)活。這是作為印度購(gòu)買36架陣風(fēng)戰(zhàn)斗機(jī)的抵消條款,但是最終因法國(guó)公司拒絕技術(shù)轉(zhuǎn)移而告吹。又有幾個(gè)外國(guó)聯(lián)系阿三要在發(fā)動(dòng)機(jī)上合作,阿三一摸底才發(fā)現(xiàn)人家是希望向印度空軍賣戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的。現(xiàn)在印度研制單位計(jì)劃與發(fā)動(dòng)機(jī)研制名家羅爾斯·羅伊斯合作,另起爐灶再研制一個(gè)型號(hào)。

然而,Kaveri渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)加力推力為80千牛,實(shí)際上最大推力只勉強(qiáng)達(dá)到75千牛,也有人說是65千牛的,對(duì)標(biāo)的發(fā)動(dòng)機(jī)?the Eurojet EJ200 and the General Electric GE-F414的推力都達(dá)到了95千牛。就連現(xiàn)在的LCA MK-1用的F404也達(dá)到了84千牛。LCA MK2需要98千牛,AMCA需要110千牛。
差距這么大,Kaveri裝機(jī)是不可能。
1985年,DRDO指派班加羅爾的燃?xì)廨啓C(jī)研究所(the Gas Turbine Research Establishment.)承擔(dān)Kaveri發(fā)動(dòng)機(jī)的研制任務(wù)。

Kaveri發(fā)動(dòng)機(jī)目前的狀況如何?研究所所長(zhǎng)(the GTRE director)T. Mohan Rao做了介紹。
1- He pointed out the major factor in delays being them not being given enough infrastructure and testing facilities – Govt has not given funds, babus have sat on them. Instead, they have had to go to CIAM in Russia and Anecom in Germany for tests.
2- He mentioned 4 key areas where we lack
BLISK – integrated single Blade and Disk
Single Crystal blades – he categorically said – We do not have that tech at all.
Thermal Barrier Coatings – TBC – very critical for high temp engine operation. A talk on this by an American Indian prof attracted a house full audience. He mentioned that this is highly critical and export controlled, so they dont have it.
In recent times the engine has been able to produce thrust of 70-75 Kilo Newton but what the IAF and other stake-holders desire is power between 90—95 KN.
he said that We have a functional engine, but there is a slight shortfall in performance. It has achieved dry thrust of 4,600kg and reheat thrust of 7,000kg in Bangalore, which is around 3,000ft above sea level. So, it would be around 5,000kg dry thrust and 7,500kg reheat thrust at sea level. The engine is short of thrust by 400kg and overweight by around 150kg.?
LCA技術(shù)驗(yàn)證機(jī)一號(hào)的首飛
蘇聯(lián)人聽到LCA戰(zhàn)斗機(jī)即將試飛的消息時(shí),十分不屑。蘇聯(lián)國(guó)防部長(zhǎng)?Dmitry Ustinov 開玩笑地說,India?"would end up flying a kite instead of an LCA"。阿三聽了五味雜陳,心里也是七上八下。不過幾個(gè)管事的阿三,什么國(guó)防部長(zhǎng),科學(xué)顧問,總設(shè)計(jì)師等等還有些血性,他們把心一橫,堅(jiān)持要飛。
終于讓阿三航空人激動(dòng)興奮的時(shí)刻到了。2001年1月4日,班加羅爾印度國(guó)家試飛中心(National Flight Test Centre (NFTC))。這天清晨5.30是試驗(yàn)隊(duì)的工程技術(shù)人員已經(jīng)抵達(dá)機(jī)場(chǎng)。他們滿懷信心帶著無限期待又有一點(diǎn)點(diǎn)害怕。6.30技術(shù)驗(yàn)證機(jī)一號(hào)(TD-1)完成飛行前檢查。上午8.00,執(zhí)行伴飛任務(wù)的兩架幻影-2000戰(zhàn)斗機(jī)飛行員到場(chǎng)進(jìn)行飛行前簡(jiǎn)報(bào)。9.45試飛員拉吉夫中校(Wing Commander Rajiv Kothiyal)坐在TD-1的座艙內(nèi)向控制塔臺(tái)請(qǐng)求批準(zhǔn)首飛起飛。10.18TD-1順利起飛,為了防止出事,飛機(jī)起落架沒有收起。飛機(jī)在天上劃了幾個(gè)大圈,才玩了18分鐘,10.36就匆匆回到了跑道。這是LCA開發(fā)計(jì)劃最重要的里程碑。


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