[讨论]也说中小航母的舰载战斗机

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/30 14:39:49
看了马世强先生《谈中小航母如何发展舰载机》一文,也有些想法,愿在此与诸位同好共同探讨。从《谈》文中看,提到的舰载机应该是舰载战斗机。那么先让我们来看看:
舰载战斗机的主要作用
笔者认为,作为舰载战斗机,其主要作用有二:
一,提供空中防御——这是保护整个航母编队免遭对方空中打击的第一面盾牌。如果细分,又可以包括以下几种功能:
1)截击:在对方突防飞机进入其射程之前将其摧毁。
82年马岛战争中,所有阿军“超军旗”攻击机在发射AM-39“飞鱼”反舰导弹时均未遭到拦截,结果作为雷达哨舰的“谢菲尔德”号驱逐舰和“大西洋运送者”号运输船被击沉。特别是5月30日,阿机攻击编队在距离“无敌”号80公里左右被在空中巡逻的“海鹞”发现,但“海鹞”仍未能实施有效拦截——“超军旗”进入射程后迅速发射“飞鱼”,然后撤出战斗,“海鹞”此时还在拼命“赶路”,连开火机会都没有。由于AM-39属于中近程反舰导弹,最大射程仅70公里,而阿机发射距离一般在30-40公里。这个距离实际上已经处于舰载面对空导弹的作战范围了。如此近的距离未遭拦截,究其原因,正是因为英国皇家海军的“海鹞”FRS.1缺乏超视距作战能力和高速飞行能力,也没有预警机引导,根本无法实施有效的截击作战。
2)制空作战:夺取战区制空权,阻止对方可能的空袭行动并为己方空袭提供保证。
同样是马岛战争,“海鹞”和“鹞”在这方面发挥不错,击落阿机31架(其中AIM-9L格斗导弹发射27枚,击落24架),自身无一在空战中损失。公平地说,这些战绩并不能完全归于“响尾蛇”——“海鹞”和“鹞”由于垂直起降的设计要求,本身具有较大的推重比,加上矢量推力的作用,机动性并不比阿军的“幻影”III、A-4差。但是由于舰队缺乏预警能力和自身没有超视距作战能力,战争前期“海鹞”和“鹞”仍未能完全控制马岛的天空。英国“炽烈”号、“羚羊”号、“考文垂”号都是被突破防空网的阿机在近距离以原始的火箭弹、炸弹击沉的。只是到了战争后期,阿空军损失过重被迫撤出战斗,英军才夺取了制空权——但是事后查明,阿军投下的炸弹有一半没有爆炸,如果不是这样,谁敢说率先撤出战斗的不是约翰牛呢?
3)战斗巡逻:对预定空域实施警戒,针对各种情况及时作出反应。
这方面典型的战例是1981年8月和1989年1月两次锡德拉湾空战。两次空战经过非常相似:每次都有F-14在空中执行战斗巡逻任务。只不过第一次是F-14利用自身雷达搜索到接近的两架利比亚苏-22,第二次两架米格-23则是被E-2C发现,向F-14通报后由其确认的。由于F-14的机动性明显优于利机,两次空战的机动阶段极短——第一次空战F-14从开始交战到占据苏-22后方位置只用了40秒,并待对方偏离太阳方向后发射“响尾蛇”将其击落;第二次F-14首先以“麻雀”实施超视距攻击,被米格-23躲过之后,F-14编队向左右展开,由F-14-02继续正面接近,F-14-01则迅速脱离并成功占据利机后方位置将其击落,前后也只有数十秒。因为F-14本来就是设计用于舰队防空和海上制空作战,这两次空战可以说就是其设计任务,而战斗结果证明:F-14具有强大的远距搜索能力和较好的机动性,综合作战能力较高。
二,实施空对面打击,行使制空权——这是航母编队真正威力所在。如果说对空防御是“盾”的话,那么舰载战斗机空对面攻击则是航母编队最具威力的“剑”。这方面的战例就多了,这些年美国拉着北约对一些中小国家大打出手,91年波斯湾、96年波黑、99年科索沃、02年阿富汗,都有舰载机的身影。特别是91年打击伊拉克发电站的行动,可算是远程精确打击的经典之一:A-6在110公里外先后发射两枚“斯拉姆”导弹,由A-7制导,第一枚炸开防护墙,第二枚穿洞而过炸毁发电站。
当然,各国国情不同,舰载战斗机的使命也不完全一样,可能有其特殊之处。例如原苏联配置在“基辅”级上的雅克-38M“铁匠”垂直起降战斗机,由于该机性能较差,只能执行侦察、攻击小型舰艇和侦察/反潜机的任务。事实上,该机就是用来打击对方反潜飞机,保护己方潜艇的。而英国皇家海军实际上被纳入北约防御体系中,配合美军作战,基本上不承担夺取海上制空权的任务。特别是在美军转向“向岸型海军”之后,英国皇家空军的“鹞”也随之部署上舰,增强空对面攻击能力。换句话说,英国航母上的舰载机现在主要担负实施空对面打击的任务。
但是,应该看到:空对空和空对面作战是舰载战斗机的基本功能,条件许可的情况下,使用者都会尽可能加以改进完善。例如,“海鹞”FRS.2(现已改称“海鹞”FA.2)继改装“兰雌狐”雷达之后,又加装了AIM-120先进中距空空导弹,其超视距作战能力比起当年马岛战争时已经不可同日而语。而对空能力不弱的米格-29的舰载型米格-29K则将改进重点放在空对面打击能力上,增加武器种类,增大载弹量和续航能力,使其空对空和空对面能力更加均衡,综合作战能力大幅提高。
那么,为了实现上述功能,舰载战斗机在设计上应该具有什么样的特点呢?
舰载战斗机的设计特点
由前述战例可以看出:为了有效实施截击作战,要求飞机具有良好的高速飞行能力和快速反应能力,并具备出色的超视距作战能力,以便尽可能前推拦截线;制空作战,要求飞机同时具备超视距作战能力和近距格斗能力,才能适应复杂多变的空战环境;战斗巡逻,要求飞机除了具有较好的综合作战能力(包括超视距和近距空战)之外,还要具有较大的续航能力;空对面打击,则要求飞机具有良好的突防能力和生存能力、强大的打击能力。
不难发现,这些要求其实也是现代陆基战斗机的基本要求,作为舰载战斗机,还应该满足:具有较小的起降速度,以便起飞和着舰(现代陆基高机动性战斗机要求具有良好的起降性能,二者应该说是共通的);停机时占地面积小,以增大航母载机数量;起落架系统和机体结构具有更大的抗载荷能力(舰载机着舰下沉速度达到7.3米/秒,远大于陆基飞机要求的2.6米/秒,相应结构必须加强),等等。
为了分别适应这些要求,在设计上应该具有以下特点:
高速飞行能力:高推力发动机,特别是具有较大的不加力推力,以降低高速截击时的油耗,扩大高速拦截半径(如果要实现超音速巡航,发动机的涵道比不应大于0.4);较低的跨/超音速阻力,为此需要采用跨音速面积律修形,大后掠角小展弦比机翼;可调超音速进气道,减小超音速状态下的进气阻力并提高进气效率。
快速反应能力:发动机启动快,加速快,以尽快达到所需功率;较高的升阻比,较大的推重比,以达到截击要求的速度和高度。
机动性和持续空战能力:高推重比,大过载条件下的高升阻比,高可用升力,矢量推力,大的可用操纵功率,较低的空战耗油特性,多种武器挂载能力,任务自适应机翼。
续航能力:发动机低巡航耗油率、高巡航升阻比——若飞机不能实现超音速巡航,应选用较大涵道比的发动机和较大的机翼展弦比,反之则否。
突防能力:高非加力推重比,低外挂阻力,良好的飞机操稳特性,低的雷达和红外信号特征。
短距起降能力:高起飞推重比,低翼载,矢量推力,高效机翼增升装置(包括前缘襟/缝翼,后缘多缝襟翼,机翼吹气技术等),精确着陆能力,盲降能力,良好的减速能力。
超视距和近距作战能力:优良的电子设备和传感器(具有多目标跟踪能力和下视下射能力的多功能雷达,激光/红外探测跟踪装置,头盔瞄准具/显示器,玻璃座舱等),先进的武器系统(主动制导中距导弹、大离轴角高机动性格斗弹、高速航炮),低的雷达和红外信号特征。
空对面打击能力:大载弹量,多种武器(特别是精确制导武器)挂载能力,先进的目标指示系统(如攻击/导航吊舱)。
需要指出的是,这些设计特点有些非常接近甚至是一致的,而有些却又是完全相反的——例如高低速要求的矛盾、气动性能与隐身要求之间的矛盾等,这些都需要设计人员进行综合权衡。例如准备取代F-14的F/A-18E/F就将设计重点向减小信号特征方面倾斜,为此付出的代价之一是高速飞行性能远不如F-14。有人为此置疑F/A—18E/F能否真正代替F-14执行截击任务,并担心美国航母编队的对空防御能力会因此下降——尽管F/A—18E/F装备有AIM-120,可以在一定程度上弥补高速飞行能力的不足。
但是,总的来看,面对日益严峻的作战环境、越来越多的任务需求,舰载战斗机不得不携带更多的弹药、更多的燃油、更多更先进的电子设备……这些都使得舰载战斗机的复杂性和重量均呈现上升趋势——特别是电子设备,尽管采用了集成电路技术,仍难以避免电子设备在全机空重中所占比例的增加。60年代的重型机F-4,电子设备重620㎏,占飞机空重的4.9%;但到了90年代,作为中型机的阵风,其电子设备重量就达到了790㎏,占飞机空重的8.6%。
由此可见,如果为了改善飞机起降性能而发展轻量级甚至羽量级舰载战斗机,由此带来的载弹量、载油量下降、电子设备功能太少(因重量限制,只能携带一些功能简单、重量轻的设备)等一系列问题,将导致飞机的作战能力严重下降。而付出如此代价所获得的起降性能改善程度却是利用现有技术也可以在中、重型机上实现的。这样实在得不偿失。类似的例子不是没有——最典型的就是我们的歼-12。由于技术储备不足,我们采用了小型化的策略,研制出来的歼-12确实机动性不错,起降性能好,但也正因为其“小”“轻”,也带来了火力弱、航程短、作战能力不足的严重问题,未能服役即被淘汰。
“鹞”和鹞标机的对比
“鹞”的主要优点是:
1)适应能力强。由于具有短距/垂直起降能力,“鹞”对恶劣天候的适应能力相当强。常规舰载飞机在航母纵摇超过6-7度就不能起飞,但82年马岛的恶劣天气显然没有对“鹞”造成严重影响。着舰时也一样,曾有一架“海鹞”在能见度极低的浓雾中着舰,周围的人竟然毫无知觉——对于常规舰载机而言这简直不可想象。事实上,“海鹞”可以在云底高不到100英尺,水平能见度不到250 码 (大约相当于“赫尔墨斯”号的全长)的情况下飞行
2)机动性较好。这主要是垂直起降的要求使其先天具有推重比大的优势,加上矢量推力的作用,在即使和三代机近距格斗也不会吃亏。特别是“鹞”II,采用推力加大的“飞马”11-21涡扇发动机,改用全新设计的机翼(采用超临界翼型,前缘加装边条),进一步改善了瞬时盘旋性能,提高了空战格斗能力。
3)起降性能较好。“海鹞”最大起飞重量(11880㎏)时短距起飞距离仅305m,采用滑跃起飞方式起飞距离还可进一步缩短;“鹞”II的最大起飞重量增加到14061㎏,短距起飞距离也才435m。着陆/舰性能就不用说了,本来就是垂直着陆/舰,因此省去了常规固定翼舰载机着舰时所需“菲涅尔”透镜、拦阻索等一系列复杂设备,也无需为了对正着舰区而进行连续修正机动,大大降低了着舰难度——由于斜角甲板与飞机航向不平行,常规舰载机着舰时需要不断修正,构成一条复杂的下滑曲线。
“鹞”的主要缺点是:
1)高速性能不佳。这是“鹞”的先天不足——发动机和喷管都在机身中部,使得飞机很难进行面积律修形,增大了跨音速阻力;为了适应低速时的进气要求而采用了大前缘半径的进气口,但却加大了高速飞行阻力;固定式正激波进气道在跨/超音速时产生巨大的激波阻力,造成严重总压损失,引气发动机推力大幅下降。因此,“鹞”的高速性能并不好,也严重影响其高速截击能力。虽然现在超视距武器的进步可以在一定程度上弥补,但多少让人有些担心——就象美国人对F-14退役后空防能力的担心一样:即使面对昔日的梦魇——图-22M“逆火”超音速轰炸机,F/A-18E/F也不敢保证能实施有效拦截。
2)结构复杂。这主要是为了实现短距/垂直起降造成的。“飞马”发动机的四喷口设计比普通涡扇发动机要复杂得多;为了进行低速控制,还需要装备反作用力控制系统。这些都使其造价和重量上升,维护难度加大。
3)起飞重量小,因此可携带的设备、燃油、军械也少,综合作战能力有限。“海鹞”FA.2的最大起飞重量只有不到12吨,内部载油量仅2295㎏,最大载弹量3630㎏,高空截击半径750㎞(此时巡航速度M0.8),对地攻击半径463㎞,和现役常规起降舰载机相比有相当差距。
如果对比一下就可以发现,“鹞”和常规起降舰载机的主要差距其实是在起飞重量上,并由此导致综合作战能力的差距——当然其中有一部分是航母的原因:轻型航母能提供的滑跃起飞距离太短,进一步限制了“鹞”起飞重量的增大。与《谈》文的观点相反,笔者认为:“鹞”的STOVL设计利多于弊,前文所述3个主要优点都和STOVL设计有关;而由此带来的高速性不佳的问题,在X-35身上已经得到一定的改善;结构复杂的负面影响,在实战中表现得并不明显——马岛战争中2000架次出动只发生4次事故,比平时都低。
再来看看鹞标机。
《谈》文中并未提及鹞标机的具体设计,根据文中所述可以明确的是:该机属于和“鹞”同级的轻型机,最大起飞重量8~10吨,载弹量约3吨,作战半径达到或优于“鹞”的水平,着舰速度180㎞/h左右。根据最大起飞重量和载荷能力估算,要想起飞推重比达到1,应该采用7~8吨推力级的发动机,如F404、RD93,但价格不菲。
根据这些有限的条件,我们可以推断鹞标机将具有如下一些优点:
1)起降性能较好,但即使相对现役重型舰载机也没有质的差别——苏-27的失速速度就达到了200㎞/h;苏-33加装鸭翼、改用后缘双缝襟翼后,失速速度进一步降低。
2)续航能力较好。由于该机强调低速性能,可以预计会采用较大展弦比的机翼,降低了诱导阻力,因此减小了巡航油耗,有助于提高续航能力。
3)机动性较好。由于推重比较高,翼载低,预计鹞标机会有较好的机动性,但偏重于中低速区(过于强调低速性能的结果)。而现代空战却经常发生在高亚音速、跨音速区,鹞标机在这个区域内作战仍然比较吃力。
4)结构简单。由于没有采用STOVL设计,飞机结构相对“鹞”要简单一些,价格也会相应下降——但是,随着航电设备在全机成本中比重的上升,由于结构简化而导致的价格下降幅度是有限的。
但是,鹞标机同时还具有以下缺点:
1)天候适应性差。由于采用常规起降方式,鹞标机的适应性明显低于“鹞”。同时由于本身是轻型机,降落过程中抗强风能力也不如现役重型舰载机——“鹞”是垂直降落,这方面的不利影响要小得多。
2)高速性能差。高速和低速本来就是一对矛盾的要求,鹞标机着重强调低速性能,必然导致高速性能下降——加大机翼展弦比、增加机翼面积(降低翼载)等措施都会增大高速飞行时的阻力;加上采用固定式亚音速进气道(以减轻重量并提高低速进气效率),鹞标机的高速性能很可能还不如“鹞”,其拦截能力很成问题。
3)起飞重量小,载荷能力不足导致综合作战能力有限。这一点和“鹞”是一样的。而且还需要指出,“海鹞”是借助了矢量推力加跃升甲板才达到近12吨的最大起飞重量,鹞标机没有矢量推力,利用滑跃起飞模式能否达到其最大起飞重量还是个问号。
由以上比较可见,鹞标机的优点相对“海鹞”并不明显,也没有真正弥补“海鹞”在综合作战能力上的缺陷。相反,鹞标机的却有两个缺点和“海鹞”相同,甚至更差——事实上这是所有轻型舰载机都存在的问题。而天候适应能力本来就是“海鹞”的主要优点之一。两相对照,若说鹞标机综合作战能力优于“海鹞”,实在难以令人信服。
之所以出现这种结果,是基于这样一个认识:轻型常规舰载机没有在中小型航母(尤其是小型航母)上广泛装备,主要障碍是其起降速度较大,而甲板面积较小,影响安全性。因此鹞标机一再强调低速性能。但事实真是这样吗?下面来看看:
中小航母对舰载战斗机的影响及对策
中小航母由于排水量小,不可避免地会对舰载机带来一些负面影响:
1)相同海况下,舰体纵摇、横摇幅度较大,严重影响舰载机的起飞和着舰——对于常规起降舰载机而言,舰体纵摇超过6~7°就不能起飞。而对于采用STOVL方式起降的舰载机而言影响就要小得多,紧急情况下采用垂直起飞方式基本上就可以不受海况影响。
2)舰内空间小,限制了机库和辅助起降设备的空间,使得载机数量和起飞方式选择均受影响。蒸汽弹射器体积太大,只有中型以上航母才见采用,轻型航母现在全部是清一色的滑跃起飞方式。至于液压弹射器,由于弹射能量太小,早已被弃置不用——《谈》文中提到由于鹞标机低速性极好,可以满足需要,但那只是在轻载的情况下;满载时起飞速度会大很多,液压弹射器还能满足需要吗?
3)甲板面积小,无论采用何种方式起飞都会对舰载机的起飞重量造成影响。如采用滑跃起飞方式,由于是依赖舰载机自身动力加速,滑跑距离较长,还不一定能达到在陆地起飞时的最大起飞重量,而且还会占用相当的甲板面积。俄罗斯“库兹涅佐夫”号虽是重型航母,但也采用了滑跃起飞方式,其中的问题可供参考借鉴:该舰有两条起飞跑道,一条长115m,另一条长195m。短跑道只能用于苏-33轻载起飞;而即使使用长跑道,苏-33也不能以设计的满载重量起飞。而且由于长跑道伸入斜角甲板,造成使用时航母无法回收舰载机。重型航母尚且如此,轻型航母可想而知。采用弹射起飞的航母相对好一点。象法国“戴高乐”号中型航母,采用减小行程的C13弹射器,阵风可以全载起飞。但前段时间发现弹射能量偏小,E-2C无法起飞,不得不进行大规模改装,以牺牲空间为代价延长行程,增大弹射能量。
由上可见,真正影响常规起降舰载战斗机装备中小航母的,不是安全性的问题,而是由于中小航母的固有缺陷导致舰载机对天候适应性较差、以及起飞重量受限而限制了其攻击能力的提高。因此,如鹞标机那样一味强调低速性能以提高安全性,实际上无助于真正提高中小航母的作战能力。
那么今后中小航母舰载战斗机应该向什么方向发展呢?笔者以为,对于小型航母而言,应该选择具有STOVL能力的机型,采用滑跃起飞、垂直着舰方式;对于中型航母而言,应该选择高性能常规起降机型(如有可能,应考虑引入直接力控制技术),采用弹射起飞、拦阻着舰方式。理由如下:
1)就适航性而言,轻型航母明显不如中型航母。“戴高乐”号使用减摇鳍时航行性能可以接近重型航母的水平,小型航母就不行——毕竟排水量相差太远了。从对天候、海况的适应性方面考虑,STOVL机是小型航母的必然选择。中型航母受的影响较小,这方面可以放宽一些,考虑采用综合作战能力更强的常规起降飞机。
2)就目前可供选择的起飞方式而言,蒸汽弹射起飞最能满足全载起飞的需要。但蒸汽弹射器占据空间太大,对于小型航母而言得不偿失,只有中型以上航母比较适宜。滑跃起飞最大问题是依靠战斗机自身能量起飞可能不能满足全载起飞的需要。而STOVL机则可以利用其“推力升力”在一定程度上弥补这一缺点。
3)着舰方式的选择:由于小型航母适航性稍差,垂直着舰是最便捷安全的方式。前些年曾有过让“海鹞”在舰上进行短距着舰的设想。当时主要是“飞马”发动机推力不足,无法令“海鹞”带弹着舰,使得“海鹞”每次出动携带的弹药即使没有投射也必须在着舰前抛弃,造成极大浪费,是以有此一说。但到了JSF时代,由于采用的F119发动机推力很大,在设计阶段就已经提出了可以带弹垂直着陆的要求,问题也就迎刃而解。中型航母自然是采用常规拦阻着舰方式——这种方式最困难的是对着舰点的严格要求,而斜角甲板又进一步加大了这种困难(主要是着舰轨迹复杂,操纵要求高)。但是,如果可以引入直接力控制技术,着舰动作将大大简化,从而提高其安全性。这一点已经在F-15S/MTD验证机上得到了证明——当然,该机的初衷是验证飞机在遭破坏的残存跑道上进行精确着陆的能力,事实证明直接力控制技术可以使得飞行员对着陆下滑轨迹进行精确控制——这对于舰载机而言也是非常有价值的。
综上所述,笔者认为,舰载战斗机和航母的搭配方式最终取决于其综合作战能力。鹞标机和航母的搭配并未能解决“鹞”真正存在的问题,“STOVL战斗机+小型航母”和“常规起降战斗机+中型航母”仍然是比较合理的配置方式。在可以预见的将来,这仍然是中小航母舰载战斗机的主流发展趋势。
看了马世强先生《谈中小航母如何发展舰载机》一文,也有些想法,愿在此与诸位同好共同探讨。从《谈》文中看,提到的舰载机应该是舰载战斗机。那么先让我们来看看:
舰载战斗机的主要作用
笔者认为,作为舰载战斗机,其主要作用有二:
一,提供空中防御——这是保护整个航母编队免遭对方空中打击的第一面盾牌。如果细分,又可以包括以下几种功能:
1)截击:在对方突防飞机进入其射程之前将其摧毁。
82年马岛战争中,所有阿军“超军旗”攻击机在发射AM-39“飞鱼”反舰导弹时均未遭到拦截,结果作为雷达哨舰的“谢菲尔德”号驱逐舰和“大西洋运送者”号运输船被击沉。特别是5月30日,阿机攻击编队在距离“无敌”号80公里左右被在空中巡逻的“海鹞”发现,但“海鹞”仍未能实施有效拦截——“超军旗”进入射程后迅速发射“飞鱼”,然后撤出战斗,“海鹞”此时还在拼命“赶路”,连开火机会都没有。由于AM-39属于中近程反舰导弹,最大射程仅70公里,而阿机发射距离一般在30-40公里。这个距离实际上已经处于舰载面对空导弹的作战范围了。如此近的距离未遭拦截,究其原因,正是因为英国皇家海军的“海鹞”FRS.1缺乏超视距作战能力和高速飞行能力,也没有预警机引导,根本无法实施有效的截击作战。
2)制空作战:夺取战区制空权,阻止对方可能的空袭行动并为己方空袭提供保证。
同样是马岛战争,“海鹞”和“鹞”在这方面发挥不错,击落阿机31架(其中AIM-9L格斗导弹发射27枚,击落24架),自身无一在空战中损失。公平地说,这些战绩并不能完全归于“响尾蛇”——“海鹞”和“鹞”由于垂直起降的设计要求,本身具有较大的推重比,加上矢量推力的作用,机动性并不比阿军的“幻影”III、A-4差。但是由于舰队缺乏预警能力和自身没有超视距作战能力,战争前期“海鹞”和“鹞”仍未能完全控制马岛的天空。英国“炽烈”号、“羚羊”号、“考文垂”号都是被突破防空网的阿机在近距离以原始的火箭弹、炸弹击沉的。只是到了战争后期,阿空军损失过重被迫撤出战斗,英军才夺取了制空权——但是事后查明,阿军投下的炸弹有一半没有爆炸,如果不是这样,谁敢说率先撤出战斗的不是约翰牛呢?
3)战斗巡逻:对预定空域实施警戒,针对各种情况及时作出反应。
这方面典型的战例是1981年8月和1989年1月两次锡德拉湾空战。两次空战经过非常相似:每次都有F-14在空中执行战斗巡逻任务。只不过第一次是F-14利用自身雷达搜索到接近的两架利比亚苏-22,第二次两架米格-23则是被E-2C发现,向F-14通报后由其确认的。由于F-14的机动性明显优于利机,两次空战的机动阶段极短——第一次空战F-14从开始交战到占据苏-22后方位置只用了40秒,并待对方偏离太阳方向后发射“响尾蛇”将其击落;第二次F-14首先以“麻雀”实施超视距攻击,被米格-23躲过之后,F-14编队向左右展开,由F-14-02继续正面接近,F-14-01则迅速脱离并成功占据利机后方位置将其击落,前后也只有数十秒。因为F-14本来就是设计用于舰队防空和海上制空作战,这两次空战可以说就是其设计任务,而战斗结果证明:F-14具有强大的远距搜索能力和较好的机动性,综合作战能力较高。
二,实施空对面打击,行使制空权——这是航母编队真正威力所在。如果说对空防御是“盾”的话,那么舰载战斗机空对面攻击则是航母编队最具威力的“剑”。这方面的战例就多了,这些年美国拉着北约对一些中小国家大打出手,91年波斯湾、96年波黑、99年科索沃、02年阿富汗,都有舰载机的身影。特别是91年打击伊拉克发电站的行动,可算是远程精确打击的经典之一:A-6在110公里外先后发射两枚“斯拉姆”导弹,由A-7制导,第一枚炸开防护墙,第二枚穿洞而过炸毁发电站。
当然,各国国情不同,舰载战斗机的使命也不完全一样,可能有其特殊之处。例如原苏联配置在“基辅”级上的雅克-38M“铁匠”垂直起降战斗机,由于该机性能较差,只能执行侦察、攻击小型舰艇和侦察/反潜机的任务。事实上,该机就是用来打击对方反潜飞机,保护己方潜艇的。而英国皇家海军实际上被纳入北约防御体系中,配合美军作战,基本上不承担夺取海上制空权的任务。特别是在美军转向“向岸型海军”之后,英国皇家空军的“鹞”也随之部署上舰,增强空对面攻击能力。换句话说,英国航母上的舰载机现在主要担负实施空对面打击的任务。
但是,应该看到:空对空和空对面作战是舰载战斗机的基本功能,条件许可的情况下,使用者都会尽可能加以改进完善。例如,“海鹞”FRS.2(现已改称“海鹞”FA.2)继改装“兰雌狐”雷达之后,又加装了AIM-120先进中距空空导弹,其超视距作战能力比起当年马岛战争时已经不可同日而语。而对空能力不弱的米格-29的舰载型米格-29K则将改进重点放在空对面打击能力上,增加武器种类,增大载弹量和续航能力,使其空对空和空对面能力更加均衡,综合作战能力大幅提高。
那么,为了实现上述功能,舰载战斗机在设计上应该具有什么样的特点呢?
舰载战斗机的设计特点
由前述战例可以看出:为了有效实施截击作战,要求飞机具有良好的高速飞行能力和快速反应能力,并具备出色的超视距作战能力,以便尽可能前推拦截线;制空作战,要求飞机同时具备超视距作战能力和近距格斗能力,才能适应复杂多变的空战环境;战斗巡逻,要求飞机除了具有较好的综合作战能力(包括超视距和近距空战)之外,还要具有较大的续航能力;空对面打击,则要求飞机具有良好的突防能力和生存能力、强大的打击能力。
不难发现,这些要求其实也是现代陆基战斗机的基本要求,作为舰载战斗机,还应该满足:具有较小的起降速度,以便起飞和着舰(现代陆基高机动性战斗机要求具有良好的起降性能,二者应该说是共通的);停机时占地面积小,以增大航母载机数量;起落架系统和机体结构具有更大的抗载荷能力(舰载机着舰下沉速度达到7.3米/秒,远大于陆基飞机要求的2.6米/秒,相应结构必须加强),等等。
为了分别适应这些要求,在设计上应该具有以下特点:
高速飞行能力:高推力发动机,特别是具有较大的不加力推力,以降低高速截击时的油耗,扩大高速拦截半径(如果要实现超音速巡航,发动机的涵道比不应大于0.4);较低的跨/超音速阻力,为此需要采用跨音速面积律修形,大后掠角小展弦比机翼;可调超音速进气道,减小超音速状态下的进气阻力并提高进气效率。
快速反应能力:发动机启动快,加速快,以尽快达到所需功率;较高的升阻比,较大的推重比,以达到截击要求的速度和高度。
机动性和持续空战能力:高推重比,大过载条件下的高升阻比,高可用升力,矢量推力,大的可用操纵功率,较低的空战耗油特性,多种武器挂载能力,任务自适应机翼。
续航能力:发动机低巡航耗油率、高巡航升阻比——若飞机不能实现超音速巡航,应选用较大涵道比的发动机和较大的机翼展弦比,反之则否。
突防能力:高非加力推重比,低外挂阻力,良好的飞机操稳特性,低的雷达和红外信号特征。
短距起降能力:高起飞推重比,低翼载,矢量推力,高效机翼增升装置(包括前缘襟/缝翼,后缘多缝襟翼,机翼吹气技术等),精确着陆能力,盲降能力,良好的减速能力。
超视距和近距作战能力:优良的电子设备和传感器(具有多目标跟踪能力和下视下射能力的多功能雷达,激光/红外探测跟踪装置,头盔瞄准具/显示器,玻璃座舱等),先进的武器系统(主动制导中距导弹、大离轴角高机动性格斗弹、高速航炮),低的雷达和红外信号特征。
空对面打击能力:大载弹量,多种武器(特别是精确制导武器)挂载能力,先进的目标指示系统(如攻击/导航吊舱)。
需要指出的是,这些设计特点有些非常接近甚至是一致的,而有些却又是完全相反的——例如高低速要求的矛盾、气动性能与隐身要求之间的矛盾等,这些都需要设计人员进行综合权衡。例如准备取代F-14的F/A-18E/F就将设计重点向减小信号特征方面倾斜,为此付出的代价之一是高速飞行性能远不如F-14。有人为此置疑F/A—18E/F能否真正代替F-14执行截击任务,并担心美国航母编队的对空防御能力会因此下降——尽管F/A—18E/F装备有AIM-120,可以在一定程度上弥补高速飞行能力的不足。
但是,总的来看,面对日益严峻的作战环境、越来越多的任务需求,舰载战斗机不得不携带更多的弹药、更多的燃油、更多更先进的电子设备……这些都使得舰载战斗机的复杂性和重量均呈现上升趋势——特别是电子设备,尽管采用了集成电路技术,仍难以避免电子设备在全机空重中所占比例的增加。60年代的重型机F-4,电子设备重620㎏,占飞机空重的4.9%;但到了90年代,作为中型机的阵风,其电子设备重量就达到了790㎏,占飞机空重的8.6%。
由此可见,如果为了改善飞机起降性能而发展轻量级甚至羽量级舰载战斗机,由此带来的载弹量、载油量下降、电子设备功能太少(因重量限制,只能携带一些功能简单、重量轻的设备)等一系列问题,将导致飞机的作战能力严重下降。而付出如此代价所获得的起降性能改善程度却是利用现有技术也可以在中、重型机上实现的。这样实在得不偿失。类似的例子不是没有——最典型的就是我们的歼-12。由于技术储备不足,我们采用了小型化的策略,研制出来的歼-12确实机动性不错,起降性能好,但也正因为其“小”“轻”,也带来了火力弱、航程短、作战能力不足的严重问题,未能服役即被淘汰。
“鹞”和鹞标机的对比
“鹞”的主要优点是:
1)适应能力强。由于具有短距/垂直起降能力,“鹞”对恶劣天候的适应能力相当强。常规舰载飞机在航母纵摇超过6-7度就不能起飞,但82年马岛的恶劣天气显然没有对“鹞”造成严重影响。着舰时也一样,曾有一架“海鹞”在能见度极低的浓雾中着舰,周围的人竟然毫无知觉——对于常规舰载机而言这简直不可想象。事实上,“海鹞”可以在云底高不到100英尺,水平能见度不到250 码 (大约相当于“赫尔墨斯”号的全长)的情况下飞行
2)机动性较好。这主要是垂直起降的要求使其先天具有推重比大的优势,加上矢量推力的作用,在即使和三代机近距格斗也不会吃亏。特别是“鹞”II,采用推力加大的“飞马”11-21涡扇发动机,改用全新设计的机翼(采用超临界翼型,前缘加装边条),进一步改善了瞬时盘旋性能,提高了空战格斗能力。
3)起降性能较好。“海鹞”最大起飞重量(11880㎏)时短距起飞距离仅305m,采用滑跃起飞方式起飞距离还可进一步缩短;“鹞”II的最大起飞重量增加到14061㎏,短距起飞距离也才435m。着陆/舰性能就不用说了,本来就是垂直着陆/舰,因此省去了常规固定翼舰载机着舰时所需“菲涅尔”透镜、拦阻索等一系列复杂设备,也无需为了对正着舰区而进行连续修正机动,大大降低了着舰难度——由于斜角甲板与飞机航向不平行,常规舰载机着舰时需要不断修正,构成一条复杂的下滑曲线。
“鹞”的主要缺点是:
1)高速性能不佳。这是“鹞”的先天不足——发动机和喷管都在机身中部,使得飞机很难进行面积律修形,增大了跨音速阻力;为了适应低速时的进气要求而采用了大前缘半径的进气口,但却加大了高速飞行阻力;固定式正激波进气道在跨/超音速时产生巨大的激波阻力,造成严重总压损失,引气发动机推力大幅下降。因此,“鹞”的高速性能并不好,也严重影响其高速截击能力。虽然现在超视距武器的进步可以在一定程度上弥补,但多少让人有些担心——就象美国人对F-14退役后空防能力的担心一样:即使面对昔日的梦魇——图-22M“逆火”超音速轰炸机,F/A-18E/F也不敢保证能实施有效拦截。
2)结构复杂。这主要是为了实现短距/垂直起降造成的。“飞马”发动机的四喷口设计比普通涡扇发动机要复杂得多;为了进行低速控制,还需要装备反作用力控制系统。这些都使其造价和重量上升,维护难度加大。
3)起飞重量小,因此可携带的设备、燃油、军械也少,综合作战能力有限。“海鹞”FA.2的最大起飞重量只有不到12吨,内部载油量仅2295㎏,最大载弹量3630㎏,高空截击半径750㎞(此时巡航速度M0.8),对地攻击半径463㎞,和现役常规起降舰载机相比有相当差距。
如果对比一下就可以发现,“鹞”和常规起降舰载机的主要差距其实是在起飞重量上,并由此导致综合作战能力的差距——当然其中有一部分是航母的原因:轻型航母能提供的滑跃起飞距离太短,进一步限制了“鹞”起飞重量的增大。与《谈》文的观点相反,笔者认为:“鹞”的STOVL设计利多于弊,前文所述3个主要优点都和STOVL设计有关;而由此带来的高速性不佳的问题,在X-35身上已经得到一定的改善;结构复杂的负面影响,在实战中表现得并不明显——马岛战争中2000架次出动只发生4次事故,比平时都低。
再来看看鹞标机。
《谈》文中并未提及鹞标机的具体设计,根据文中所述可以明确的是:该机属于和“鹞”同级的轻型机,最大起飞重量8~10吨,载弹量约3吨,作战半径达到或优于“鹞”的水平,着舰速度180㎞/h左右。根据最大起飞重量和载荷能力估算,要想起飞推重比达到1,应该采用7~8吨推力级的发动机,如F404、RD93,但价格不菲。
根据这些有限的条件,我们可以推断鹞标机将具有如下一些优点:
1)起降性能较好,但即使相对现役重型舰载机也没有质的差别——苏-27的失速速度就达到了200㎞/h;苏-33加装鸭翼、改用后缘双缝襟翼后,失速速度进一步降低。
2)续航能力较好。由于该机强调低速性能,可以预计会采用较大展弦比的机翼,降低了诱导阻力,因此减小了巡航油耗,有助于提高续航能力。
3)机动性较好。由于推重比较高,翼载低,预计鹞标机会有较好的机动性,但偏重于中低速区(过于强调低速性能的结果)。而现代空战却经常发生在高亚音速、跨音速区,鹞标机在这个区域内作战仍然比较吃力。
4)结构简单。由于没有采用STOVL设计,飞机结构相对“鹞”要简单一些,价格也会相应下降——但是,随着航电设备在全机成本中比重的上升,由于结构简化而导致的价格下降幅度是有限的。
但是,鹞标机同时还具有以下缺点:
1)天候适应性差。由于采用常规起降方式,鹞标机的适应性明显低于“鹞”。同时由于本身是轻型机,降落过程中抗强风能力也不如现役重型舰载机——“鹞”是垂直降落,这方面的不利影响要小得多。
2)高速性能差。高速和低速本来就是一对矛盾的要求,鹞标机着重强调低速性能,必然导致高速性能下降——加大机翼展弦比、增加机翼面积(降低翼载)等措施都会增大高速飞行时的阻力;加上采用固定式亚音速进气道(以减轻重量并提高低速进气效率),鹞标机的高速性能很可能还不如“鹞”,其拦截能力很成问题。
3)起飞重量小,载荷能力不足导致综合作战能力有限。这一点和“鹞”是一样的。而且还需要指出,“海鹞”是借助了矢量推力加跃升甲板才达到近12吨的最大起飞重量,鹞标机没有矢量推力,利用滑跃起飞模式能否达到其最大起飞重量还是个问号。
由以上比较可见,鹞标机的优点相对“海鹞”并不明显,也没有真正弥补“海鹞”在综合作战能力上的缺陷。相反,鹞标机的却有两个缺点和“海鹞”相同,甚至更差——事实上这是所有轻型舰载机都存在的问题。而天候适应能力本来就是“海鹞”的主要优点之一。两相对照,若说鹞标机综合作战能力优于“海鹞”,实在难以令人信服。
之所以出现这种结果,是基于这样一个认识:轻型常规舰载机没有在中小型航母(尤其是小型航母)上广泛装备,主要障碍是其起降速度较大,而甲板面积较小,影响安全性。因此鹞标机一再强调低速性能。但事实真是这样吗?下面来看看:
中小航母对舰载战斗机的影响及对策
中小航母由于排水量小,不可避免地会对舰载机带来一些负面影响:
1)相同海况下,舰体纵摇、横摇幅度较大,严重影响舰载机的起飞和着舰——对于常规起降舰载机而言,舰体纵摇超过6~7°就不能起飞。而对于采用STOVL方式起降的舰载机而言影响就要小得多,紧急情况下采用垂直起飞方式基本上就可以不受海况影响。
2)舰内空间小,限制了机库和辅助起降设备的空间,使得载机数量和起飞方式选择均受影响。蒸汽弹射器体积太大,只有中型以上航母才见采用,轻型航母现在全部是清一色的滑跃起飞方式。至于液压弹射器,由于弹射能量太小,早已被弃置不用——《谈》文中提到由于鹞标机低速性极好,可以满足需要,但那只是在轻载的情况下;满载时起飞速度会大很多,液压弹射器还能满足需要吗?
3)甲板面积小,无论采用何种方式起飞都会对舰载机的起飞重量造成影响。如采用滑跃起飞方式,由于是依赖舰载机自身动力加速,滑跑距离较长,还不一定能达到在陆地起飞时的最大起飞重量,而且还会占用相当的甲板面积。俄罗斯“库兹涅佐夫”号虽是重型航母,但也采用了滑跃起飞方式,其中的问题可供参考借鉴:该舰有两条起飞跑道,一条长115m,另一条长195m。短跑道只能用于苏-33轻载起飞;而即使使用长跑道,苏-33也不能以设计的满载重量起飞。而且由于长跑道伸入斜角甲板,造成使用时航母无法回收舰载机。重型航母尚且如此,轻型航母可想而知。采用弹射起飞的航母相对好一点。象法国“戴高乐”号中型航母,采用减小行程的C13弹射器,阵风可以全载起飞。但前段时间发现弹射能量偏小,E-2C无法起飞,不得不进行大规模改装,以牺牲空间为代价延长行程,增大弹射能量。
由上可见,真正影响常规起降舰载战斗机装备中小航母的,不是安全性的问题,而是由于中小航母的固有缺陷导致舰载机对天候适应性较差、以及起飞重量受限而限制了其攻击能力的提高。因此,如鹞标机那样一味强调低速性能以提高安全性,实际上无助于真正提高中小航母的作战能力。
那么今后中小航母舰载战斗机应该向什么方向发展呢?笔者以为,对于小型航母而言,应该选择具有STOVL能力的机型,采用滑跃起飞、垂直着舰方式;对于中型航母而言,应该选择高性能常规起降机型(如有可能,应考虑引入直接力控制技术),采用弹射起飞、拦阻着舰方式。理由如下:
1)就适航性而言,轻型航母明显不如中型航母。“戴高乐”号使用减摇鳍时航行性能可以接近重型航母的水平,小型航母就不行——毕竟排水量相差太远了。从对天候、海况的适应性方面考虑,STOVL机是小型航母的必然选择。中型航母受的影响较小,这方面可以放宽一些,考虑采用综合作战能力更强的常规起降飞机。
2)就目前可供选择的起飞方式而言,蒸汽弹射起飞最能满足全载起飞的需要。但蒸汽弹射器占据空间太大,对于小型航母而言得不偿失,只有中型以上航母比较适宜。滑跃起飞最大问题是依靠战斗机自身能量起飞可能不能满足全载起飞的需要。而STOVL机则可以利用其“推力升力”在一定程度上弥补这一缺点。
3)着舰方式的选择:由于小型航母适航性稍差,垂直着舰是最便捷安全的方式。前些年曾有过让“海鹞”在舰上进行短距着舰的设想。当时主要是“飞马”发动机推力不足,无法令“海鹞”带弹着舰,使得“海鹞”每次出动携带的弹药即使没有投射也必须在着舰前抛弃,造成极大浪费,是以有此一说。但到了JSF时代,由于采用的F119发动机推力很大,在设计阶段就已经提出了可以带弹垂直着陆的要求,问题也就迎刃而解。中型航母自然是采用常规拦阻着舰方式——这种方式最困难的是对着舰点的严格要求,而斜角甲板又进一步加大了这种困难(主要是着舰轨迹复杂,操纵要求高)。但是,如果可以引入直接力控制技术,着舰动作将大大简化,从而提高其安全性。这一点已经在F-15S/MTD验证机上得到了证明——当然,该机的初衷是验证飞机在遭破坏的残存跑道上进行精确着陆的能力,事实证明直接力控制技术可以使得飞行员对着陆下滑轨迹进行精确控制——这对于舰载机而言也是非常有价值的。
综上所述,笔者认为,舰载战斗机和航母的搭配方式最终取决于其综合作战能力。鹞标机和航母的搭配并未能解决“鹞”真正存在的问题,“STOVL战斗机+小型航母”和“常规起降战斗机+中型航母”仍然是比较合理的配置方式。在可以预见的将来,这仍然是中小航母舰载战斗机的主流发展趋势。
为毛没人看,没人看我看,太长了以后慢慢看
这个比较好像没什么现实意义,难怪没人回复。
看完了不知道说啥好,但楼主码了这么多字还是要支持一下滴
这文的语气与某些大学教材很像吗,比如“主要作用”;
但是楼主打字也很辛苦。
无人机化更便捷省事
“STOVL战斗机+小型航母”哪里吸引人?整体造价便宜?
写给小国看的,美帝土鳖看不上这些
7年了,这篇文章才这么几个人回