中国需要什么样的航母?论航母选型与起降能力的关系

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/05/01 10:32:27


现代大型航母均采用斜角甲板来增加舰载机的着舰长度,提高成功率,降低复飞的概率。一般来讲,一艘使用常规起降舰载机的航母,其斜角甲板占据整个飞行甲板的长度至少需要200米,最好超过210米,这样才能基本保证需求,也就是说斜角甲板将占据飞行甲板的66%以上。从这个角度讲,不是起飞方式决定航母布局,而是由着舰方式决定。
在斜角甲板拦阻着舰这个前提下,讨论起飞方式。一艘满排6万吨级的航母如果才有较为瘦削的舰型,配合滑跃方式和较轻的结构重量来实现大角度飞剪首,其起飞甲板长度可达300米左右;如果使用弹射器,因为弹射器自身结构重量较大必须采用外飘较短的舰艏,因此飞行甲板长度收到限制。例如,库兹涅佐夫,水线长度280米,总长度306米,而吨位更大的中途岛级总长度却只有296米。如果采用滑跃甲板,8万吨级航母可达到320米,10万吨级能达到330米。除去着舰区长度,剩下的甲板主要用于起飞甲板,对航母的起飞方式产生巨大的影响。尼米兹级在设计是根据起飞操作不侵犯着舰区的要求,划分了起飞区和着舰区的交叉部分,除去交叉部分还需要107米用于起飞,据此确定其保证飞机起降作业的飞行甲板总长度为332米,这是其最后选定的飞行甲板长度。在此,首先由于美国航母的体型庞大,其首部2部弹射器有足够的安装空间,可以保证起飞区与着舰区域相隔离,互补侵犯。斜角甲板的2部弹射器也可以保证有一部不侵入着舰跑道。但对于其它个体轻巧的航母就没那么幸运了,必须采取变通方法。如库兹涅佐夫号,起飞线有较大斜角以减少占据甲板的直线长度,同时左舷前起飞点挡焰板侵入了着舰跑道,后起飞点干脆布置在着舰跑道上,结果该舰进行着舰回收作业只能采用右舷前起飞点,无法起飞重型战机,影响同时起飞和回收能力。戴高乐号,由于舰身短,配套的弹射器尺寸相应较短,就是如此采用短弹射器,还是被迫侵入航母着舰区域,使得戴高乐完全不具备同时起飞回收能力。
滑跃起飞历史悠久,英国先采用在竞技神号的改装中,马岛海战后,美苏两个超级大国也对其进行研究。苏联在第比利斯号(现在的库兹涅佐夫)安装了升角12度的滑跃甲板,具有2条起飞线,3个起飞点,2个前起飞点为105米滑跑距离,后起飞点跑道195米。根据苏联经验,苏33在后起飞点,25摄氏度,7节甲板风条件下,可以实现32.2吨最大起飞重量,105前起飞点可以实现29.8吨。这也是美国外最重的舰载机起飞记录。其实,美国进行滑跃起飞试验比苏联更早,苏联在1985年才大规模试验滑跃起飞,美国在1980-1984就进行了广泛试验。但为什么美国不采用滑跃模式?很简单,美国当时已经建立了庞大的采用弹射起飞的航母编队,除了中途岛级,其它超级航母均装有4部大功率弹射器,可以弹射比苏33更重的战机。尤其弹射模式具有良好的单发失效安全性,即使单台发动机在起飞过程中失效也可以保证正常起飞,滑跃的苏33要做到这点,在使用后起飞点起飞的最大战机重量只有26吨,与美国航母差距较大。
滑跃一定落后弹射模式吗?不是美国蒸汽弹射器的成功,就代表了弹射对于滑跃模式的巨大优势;答案是也不是。美国弹射器的性能优越,除了弹射器系统本身,还得益于美国航母平台的个体大这个优势。好马配好鞍,C-13-2弹射器就遇到了尼米兹航母这个优良平台。两者相辅相成,互相影响促进。如果那么大的尼米兹平台,配套一个又短功率又弱的c-7,c-13弹射器,那f-14d还能起飞不能很是问题。弹射器的性能决定了航母使用飞机的能力和效率的高低。弹射器的主要指标包括最大弹射重量和对应的弹射速度以及最大弹射速度和对应的弹射重量,航母能使用的飞机必须在这两者之间才能使用。美国航母诞生以来主要采用了c-7,c-13,c-13-1,c-13-2四种弹射器,最短最弱的c-7总长81.4米,最长的c-13-2达到了99.13米,加上甲板首部的安装长度,达到了惊人的110米。这种长度对于其它轻中型航母根本消化不动。排水量超过辽宁舰的中途岛号航母(满载62200吨)为采用c-13弹射器,进行了接近于重建的大改造(与之比较,毛子改造阿三的航母如同儿戏),成功的安装了2部c-13,具备初步使用F-14能力,但是c-13巨大的长度使得航母甲板构型扭曲,必须采用超大角度斜角甲板来避开弹射器。这样的缺陷,导致其在改造完成也没部署f-14,使得其起降能力没有提高,反而远逊为改造的同型舰珊瑚海号。尤其是其采用的超大角度斜角甲板是飞机着舰的危险度大幅度提高,最终中途岛的改造成为一个经典失败案例。那么采用更短的弹射器可以吗?答案是否定的。弹射器的功率和其做功长度成正比,越短的弹射器,功率越弱,有时还不如滑跃起飞的飞机重量大。以吨位略小于辽宁舰的英国常规航母皇家方舟(54000)为例,其装有2部BS-5A弹射器,全长只有61米,弹射能力与c-13判若云泥。美航母最弱的c-7可以将36吨载机弹射到109节速度,31.7吨(f14常用起飞重量)弹射到125节,配合20节甲板风尅满足F14起飞。而英国最强的BS-5A弹射器只能将22.7吨载机弹射到105节。即使弹射不满载,使用吹气襟翼(从发动机压气机引高压空气到机翼吹除附面层,能有效提高飞机在低速升力,但复杂的管线以及高压空气对机翼的腐蚀使其70年代后淘汰)的F4K战机也必须30节甲板风才能满足要求;如果现代的FA18在21吨需要的起飞速度接近160节,这种要求对于皇家方舟就是全速航行也不能满足要求,甚至载机处于轻载状态都难以使用。因为BS-5A的最大弹射速度是在弹射15吨时取得,达到150节,也即使说FA18轻载也必须借助甲板风才能起飞。苏联的米格29K以18.5吨起飞重量,可轻松在105米前起飞点无甲板风起飞,从后起飞点195米起飞可以确保有效的单发安全,作战能力远远超过BS-5A弹射器。
从蒸汽弹射器诞生以来,其发展就是动力冲程越来越长,气缸直径越来越大的过程,只有不断的加长加粗才能满足现代战机性能不断攀升的需求。美国海军作为全球霸主,使用的超级航母也随着弹射器的改进增大伴随着吨位的不断提高。从79000吨的福莱斯特级到满排10万吨的尼米兹级,这很大程度为了适应更强的弹射器。而中小航母使用弹射器,留下了削足适履的斑斑血泪。法国戴高乐航母吨位较小,从美国订购了最先进的C-13-2的缩短版C-13-3。但其舰体较短,C-13-3被迫将动力冲程从C-13-2的93.64米减到75米,甚至低于C-7的77米。即便如此,其长度已经严重影响到甲板布局,2部弹射器的起飞位置侵入到斜角甲板着舰区域,在回收飞机的同时不能保持起飞待命能力;同时由于蒸汽压强不够,性能受到影响,C-13-3的做大弹射力只达到32吨/102节或20吨/155节,仅仅勉强满足中型战机需要。蒸汽弹射器基于早期喷气飞机推重比、加速能力弱的问题研制,而滑跃起飞基于第三代战机高推比使用的,其性能接近美国超级航母使用的高性能弹射器。只要不使用低推重比的喷气飞机,除了美航母以外的轻中型航母,滑跃起飞的能力是优于弹射的。苏33作为固定翼舰载机,起飞条件比采用可变后掠翼设计的F14更为苛刻,只有使用C-13系列弹射器的小鹰级、企业号和尼米兹级才能使用,其它超级航母也都不行。而使用滑跃,在满排6万吨的航母就可以具有不菲的战斗力。这本身就是滑跃起飞的优势体现。重型战机优秀的载荷航程特性和动力充沛带来的高速性能和爬升能力,使得其相对于中小战机拥有较大优势,可以有效提高航母整体作战效率。不过,这种优势建立在中小航母为对象基础,超级航母弹射带来的单发安全、多通道起飞优势,是滑跃无法取代的。
一些流传甚广的错误观点 很多分析中,将F/A-18EF“超级大黄蜂”雷同F/A-18A/B/C/D“大黄蜂”中型战机看待,并对苏33存在优势。实际上,两者完全不同。前者属于重型战机范畴,空重超14吨,比公认的F-15还重,最大起飞重量29.8吨,满载起飞速度165节,远高于F-14的145节,所以弹射要求比F-14高,C-13弹射器无法完全满足需要,远不是中型航母配备的弹射器可以满足的。同时,有观点认为固定翼预警机推重比低,起飞能力弱,无法再滑跃航母起飞,这也是对航空技术缺乏了解所致。现役唯一的固定翼舰载预警机E-2是一种典型的平直机翼螺旋桨飞机,而螺旋桨飞机根本不适用推重比概念。涡浆动力在低速状态推力很大,E-2起飞速度很低,即使是平甲板直接滑跑起飞,只需要25节甲板风。早期的E-2a可在134米滑跑距离以最大舰上起飞重量直接起飞,动力更强的E-2c起飞距离更短,因而滑跃航母并不存在难以使用固定翼预警机问题。
中国需要什么样的航母?我们需要什么类型的航母要从国家需求和航空工业现状出发进行分析,量米下锅。中国不追求全球到达全球力量投送的美国式海军战略,需求的是局部区域的具体就是亚洲家门口直至非洲中东海上贸易线保护的远洋防御战略,需求的是大型高性能航母平台。同时,我国现有和未来的舰载机方案,也是立足于重型战机,如即将服役的歼15空重与苏33类似,与F14基本相当,起飞速度高于F14.因此该机对航母平台的起降要求比F14高,如果采用弹射起飞,需要至少达到C-13-1性能的弹射器才基本满足要求,完全发挥飞机性能,弹射器最好性能接近C-13-2水平。从这个角度分析,中国未来航母设计指标下限就是小鹰级。国产航母具体方案,弹射器的性能将是未来航母方案选择关键。如果基于稳妥考虑,采取短平快方式,适度放大辽宁舰也是可以考虑,但是战力远低于弹射器方案。

现代大型航母均采用斜角甲板来增加舰载机的着舰长度,提高成功率,降低复飞的概率。一般来讲,一艘使用常规起降舰载机的航母,其斜角甲板占据整个飞行甲板的长度至少需要200米,最好超过210米,这样才能基本保证需求,也就是说斜角甲板将占据飞行甲板的66%以上。从这个角度讲,不是起飞方式决定航母布局,而是由着舰方式决定。
在斜角甲板拦阻着舰这个前提下,讨论起飞方式。一艘满排6万吨级的航母如果才有较为瘦削的舰型,配合滑跃方式和较轻的结构重量来实现大角度飞剪首,其起飞甲板长度可达300米左右;如果使用弹射器,因为弹射器自身结构重量较大必须采用外飘较短的舰艏,因此飞行甲板长度收到限制。例如,库兹涅佐夫,水线长度280米,总长度306米,而吨位更大的中途岛级总长度却只有296米。如果采用滑跃甲板,8万吨级航母可达到320米,10万吨级能达到330米。除去着舰区长度,剩下的甲板主要用于起飞甲板,对航母的起飞方式产生巨大的影响。尼米兹级在设计是根据起飞操作不侵犯着舰区的要求,划分了起飞区和着舰区的交叉部分,除去交叉部分还需要107米用于起飞,据此确定其保证飞机起降作业的飞行甲板总长度为332米,这是其最后选定的飞行甲板长度。在此,首先由于美国航母的体型庞大,其首部2部弹射器有足够的安装空间,可以保证起飞区与着舰区域相隔离,互补侵犯。斜角甲板的2部弹射器也可以保证有一部不侵入着舰跑道。但对于其它个体轻巧的航母就没那么幸运了,必须采取变通方法。如库兹涅佐夫号,起飞线有较大斜角以减少占据甲板的直线长度,同时左舷前起飞点挡焰板侵入了着舰跑道,后起飞点干脆布置在着舰跑道上,结果该舰进行着舰回收作业只能采用右舷前起飞点,无法起飞重型战机,影响同时起飞和回收能力。戴高乐号,由于舰身短,配套的弹射器尺寸相应较短,就是如此采用短弹射器,还是被迫侵入航母着舰区域,使得戴高乐完全不具备同时起飞回收能力。
滑跃起飞历史悠久,英国先采用在竞技神号的改装中,马岛海战后,美苏两个超级大国也对其进行研究。苏联在第比利斯号(现在的库兹涅佐夫)安装了升角12度的滑跃甲板,具有2条起飞线,3个起飞点,2个前起飞点为105米滑跑距离,后起飞点跑道195米。根据苏联经验,苏33在后起飞点,25摄氏度,7节甲板风条件下,可以实现32.2吨最大起飞重量,105前起飞点可以实现29.8吨。这也是美国外最重的舰载机起飞记录。其实,美国进行滑跃起飞试验比苏联更早,苏联在1985年才大规模试验滑跃起飞,美国在1980-1984就进行了广泛试验。但为什么美国不采用滑跃模式?很简单,美国当时已经建立了庞大的采用弹射起飞的航母编队,除了中途岛级,其它超级航母均装有4部大功率弹射器,可以弹射比苏33更重的战机。尤其弹射模式具有良好的单发失效安全性,即使单台发动机在起飞过程中失效也可以保证正常起飞,滑跃的苏33要做到这点,在使用后起飞点起飞的最大战机重量只有26吨,与美国航母差距较大。
滑跃一定落后弹射模式吗?不是美国蒸汽弹射器的成功,就代表了弹射对于滑跃模式的巨大优势;答案是也不是。美国弹射器的性能优越,除了弹射器系统本身,还得益于美国航母平台的个体大这个优势。好马配好鞍,C-13-2弹射器就遇到了尼米兹航母这个优良平台。两者相辅相成,互相影响促进。如果那么大的尼米兹平台,配套一个又短功率又弱的c-7,c-13弹射器,那f-14d还能起飞不能很是问题。弹射器的性能决定了航母使用飞机的能力和效率的高低。弹射器的主要指标包括最大弹射重量和对应的弹射速度以及最大弹射速度和对应的弹射重量,航母能使用的飞机必须在这两者之间才能使用。美国航母诞生以来主要采用了c-7,c-13,c-13-1,c-13-2四种弹射器,最短最弱的c-7总长81.4米,最长的c-13-2达到了99.13米,加上甲板首部的安装长度,达到了惊人的110米。这种长度对于其它轻中型航母根本消化不动。排水量超过辽宁舰的中途岛号航母(满载62200吨)为采用c-13弹射器,进行了接近于重建的大改造(与之比较,毛子改造阿三的航母如同儿戏),成功的安装了2部c-13,具备初步使用F-14能力,但是c-13巨大的长度使得航母甲板构型扭曲,必须采用超大角度斜角甲板来避开弹射器。这样的缺陷,导致其在改造完成也没部署f-14,使得其起降能力没有提高,反而远逊为改造的同型舰珊瑚海号。尤其是其采用的超大角度斜角甲板是飞机着舰的危险度大幅度提高,最终中途岛的改造成为一个经典失败案例。那么采用更短的弹射器可以吗?答案是否定的。弹射器的功率和其做功长度成正比,越短的弹射器,功率越弱,有时还不如滑跃起飞的飞机重量大。以吨位略小于辽宁舰的英国常规航母皇家方舟(54000)为例,其装有2部BS-5A弹射器,全长只有61米,弹射能力与c-13判若云泥。美航母最弱的c-7可以将36吨载机弹射到109节速度,31.7吨(f14常用起飞重量)弹射到125节,配合20节甲板风尅满足F14起飞。而英国最强的BS-5A弹射器只能将22.7吨载机弹射到105节。即使弹射不满载,使用吹气襟翼(从发动机压气机引高压空气到机翼吹除附面层,能有效提高飞机在低速升力,但复杂的管线以及高压空气对机翼的腐蚀使其70年代后淘汰)的F4K战机也必须30节甲板风才能满足要求;如果现代的FA18在21吨需要的起飞速度接近160节,这种要求对于皇家方舟就是全速航行也不能满足要求,甚至载机处于轻载状态都难以使用。因为BS-5A的最大弹射速度是在弹射15吨时取得,达到150节,也即使说FA18轻载也必须借助甲板风才能起飞。苏联的米格29K以18.5吨起飞重量,可轻松在105米前起飞点无甲板风起飞,从后起飞点195米起飞可以确保有效的单发安全,作战能力远远超过BS-5A弹射器。
从蒸汽弹射器诞生以来,其发展就是动力冲程越来越长,气缸直径越来越大的过程,只有不断的加长加粗才能满足现代战机性能不断攀升的需求。美国海军作为全球霸主,使用的超级航母也随着弹射器的改进增大伴随着吨位的不断提高。从79000吨的福莱斯特级到满排10万吨的尼米兹级,这很大程度为了适应更强的弹射器。而中小航母使用弹射器,留下了削足适履的斑斑血泪。法国戴高乐航母吨位较小,从美国订购了最先进的C-13-2的缩短版C-13-3。但其舰体较短,C-13-3被迫将动力冲程从C-13-2的93.64米减到75米,甚至低于C-7的77米。即便如此,其长度已经严重影响到甲板布局,2部弹射器的起飞位置侵入到斜角甲板着舰区域,在回收飞机的同时不能保持起飞待命能力;同时由于蒸汽压强不够,性能受到影响,C-13-3的做大弹射力只达到32吨/102节或20吨/155节,仅仅勉强满足中型战机需要。蒸汽弹射器基于早期喷气飞机推重比、加速能力弱的问题研制,而滑跃起飞基于第三代战机高推比使用的,其性能接近美国超级航母使用的高性能弹射器。只要不使用低推重比的喷气飞机,除了美航母以外的轻中型航母,滑跃起飞的能力是优于弹射的。苏33作为固定翼舰载机,起飞条件比采用可变后掠翼设计的F14更为苛刻,只有使用C-13系列弹射器的小鹰级、企业号和尼米兹级才能使用,其它超级航母也都不行。而使用滑跃,在满排6万吨的航母就可以具有不菲的战斗力。这本身就是滑跃起飞的优势体现。重型战机优秀的载荷航程特性和动力充沛带来的高速性能和爬升能力,使得其相对于中小战机拥有较大优势,可以有效提高航母整体作战效率。不过,这种优势建立在中小航母为对象基础,超级航母弹射带来的单发安全、多通道起飞优势,是滑跃无法取代的。
一些流传甚广的错误观点 很多分析中,将F/A-18EF“超级大黄蜂”雷同F/A-18A/B/C/D“大黄蜂”中型战机看待,并对苏33存在优势。实际上,两者完全不同。前者属于重型战机范畴,空重超14吨,比公认的F-15还重,最大起飞重量29.8吨,满载起飞速度165节,远高于F-14的145节,所以弹射要求比F-14高,C-13弹射器无法完全满足需要,远不是中型航母配备的弹射器可以满足的。同时,有观点认为固定翼预警机推重比低,起飞能力弱,无法再滑跃航母起飞,这也是对航空技术缺乏了解所致。现役唯一的固定翼舰载预警机E-2是一种典型的平直机翼螺旋桨飞机,而螺旋桨飞机根本不适用推重比概念。涡浆动力在低速状态推力很大,E-2起飞速度很低,即使是平甲板直接滑跑起飞,只需要25节甲板风。早期的E-2a可在134米滑跑距离以最大舰上起飞重量直接起飞,动力更强的E-2c起飞距离更短,因而滑跃航母并不存在难以使用固定翼预警机问题。
中国需要什么样的航母?我们需要什么类型的航母要从国家需求和航空工业现状出发进行分析,量米下锅。中国不追求全球到达全球力量投送的美国式海军战略,需求的是局部区域的具体就是亚洲家门口直至非洲中东海上贸易线保护的远洋防御战略,需求的是大型高性能航母平台。同时,我国现有和未来的舰载机方案,也是立足于重型战机,如即将服役的歼15空重与苏33类似,与F14基本相当,起飞速度高于F14.因此该机对航母平台的起降要求比F14高,如果采用弹射起飞,需要至少达到C-13-1性能的弹射器才基本满足要求,完全发挥飞机性能,弹射器最好性能接近C-13-2水平。从这个角度分析,中国未来航母设计指标下限就是小鹰级。国产航母具体方案,弹射器的性能将是未来航母方案选择关键。如果基于稳妥考虑,采取短平快方式,适度放大辽宁舰也是可以考虑,但是战力远低于弹射器方案。