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(观点)航母舰载机的选择障碍:重型还是中型?

2018-05-14 来源: 施洋 原文链接 评论0条

在各大军事论坛里,关于中国航母发展的讨论一直热闹非凡。而此间,下一代舰载机该如何选择,无疑是最受军迷关注的热点话题。从最早的歼-20上舰到以FC-31“鹘鹰”为基础发展“海四代”,再到如今所谓“重新竞标新一代舰载机”的传闻,有关下一代舰载机该是重型机还是中型机的争论,经久不绝。对中国海军舰载机部队而言,四代重型舰载机和四代中型舰载机究竟孰优孰劣,确实是个值得探讨的问题。本文作者作为一名资深军事爱好者,多年来一直关注这一领域,本文便是他长期思考的心得,希望感兴趣的读者参与到相关话题的讨论中来。

大有大的好处

随着技术的发展,对现代舰载机而言,多用途性能已成为基本要求。在这种情况下,类似冷战时期的美国航母那样,轻重舰载战斗机混合配备的情况基本不会再现,单一型号舰载机必须满足大部分作战需求。从这一角度看,在舰载机作战性能的比拼上,理论上,重型舰载机较中型舰载机更有先天优势,而且在多数情况下,这种优势还是全方位的。

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重型战斗机相对于中型战斗机最主要的优势,源于其较大的尺寸和重量。以我国研制的歼-20战机为例,该机作为一款重型战斗机,选用两台单台推力12吨以上级别的大推力涡扇发动机(据外媒报道,其未来可能使用的发动机推力或将达到15吨),拥有较大的起飞重量。据航空爱好者推测,其机长大概在20米,机体空间非常宽裕。较大的机体,不仅让歼-20拥有容积可观的中央弹舱和专门发射格斗导弹的侧弹舱,还有较大的燃油携带量,进而具备了较大航程。这对于需要尽可能拓展本舰防空警戒范围的航母而言,可谓至关重要。

相对而言,中型战斗机在这些领域就逊色不少。以FC-31战斗机为例,据外媒报道,其使用的是两台单推力八吨级的中等推力的涡扇发动机,与之尺寸类似的F-35,使用的却是一台推力达19吨的F135发动机。两者相比,在推重比和推力指标上,FC-31都不占优势。对于发动机推力一般的中型四代机而言,为了保障战机的飞行性能,这类战机的最大起飞重量一般得控制在25吨左右,而重型战斗机最大起飞重量则普遍超过30吨。这使得中型战斗机燃油及武器携带量,较重型战斗机都有一定差距,因此只能在保留主要作战能力的情况下有所取舍。比如,中型机一般不设专门的格斗弹舱,航程和载弹量也小于重型战机,就是这一取舍的结果。

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歼-20较大的体量为其带来了很多优势

当然,这种对比需要一个默认前提,那就是参与比较的中型机和重型机在技术水平上没有根本性差距。不过,在现实中,无论是美军的F-22与F-35,还是中国的歼-20与网传的“新中四”,由于在研制时间上并不一致,重型机与中型机在研制中所依赖的技术基础都有很大变化。对美国而言,其第一款四代机F-22的研制,始于上世纪80年代后期,第二款四代机F-35的研制,则始于上世纪90年代末。由于二者研发时间相隔十多年,所应用的产品技术基础有着巨大差异。就大多数子系统而言,F-35都要比F-22先进得多,美军之所以把F-22作为主力空优战机,更多是因为F-35在设计需求上偏重对地攻击和三军通用。从公开信息推测,中国空军的重型第四代战机歼-20研制于21世纪初,使用了大量中国航空工业近年来掌握的尖端技术,具有很强的技术探路的意味。如果确实存在网传的所谓“新中四”,那么,其使用的技术肯定是基于歼-20这轮科研攻关之后的国内最新科技成果。这就造成了中、美在四代机领域几乎相同的现象:重型四代机侧重制空,最先研制,中型四代机研制较晚,应用的技术反而更先进。这种情况下,后发的中型四代机,虽然在体量上没有优势,但却在技术上占据优势。

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航展上的FC-31模型,该机是一种中型四代机

不过,由于中美两国面临的威胁不同,因此,即使真的存在所谓国产“新中四”,也会继续以空战为主要任务导向。这种情况下,“新中四”可能拥有的先进技术,诸如更低的RCS值,新一代航空电子设备带来的更强的电子战及态势感知能力,新一代中等推力涡扇发动机更高推重比带来的超声速巡航能力等,在一定程度上能让体量上“先天不足”的“新中四”扳回一局。已经成型的歼-20,如果要扭转这一领域的劣势,必须同样“与时俱进”,使用目前的最新技术进行全面升级。

大有大的烦恼

作为航母舰载机,重型四代机在运用上还会受到另一层限制,那就是调度效率的问题。与陆地机场不同,航母飞行甲板由于尺寸有限,且需要同时进行舰载机起飞、降落、整备等多项作业,每项工作所占用的甲板面积实际非常有限,加之升降机的运作效率问题,飞行甲板上能停放的舰载机数量就是航母一个波次所能出动及回收舰载机的数量。因此,舰载机在航母甲板上的停放面积和调度空间,对航母战斗力而言尤为重要。

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由于歼-15体积较大,“辽宁”舰的载机量与其吨位并不相称

如果从这个角度看,长度达到20米级别的重型舰载战斗机就不那么合适了。尽管迄今为止还没有一款第四代重型舰载机上舰服役,但我们仍能从航母舰载机发展史中看出端倪。在航母舰载机发展史上,尺寸在20米级别的重型舰载战斗机,主要有美国海军的F-4“鬼怪”系列(机长19.2米)和F-14“熊猫”系列(机长19.1米),以及苏联/俄罗斯海军的苏-33和中国海军的歼-15(两者机长都为21米)。F-4的服役,直接终结了埃塞克斯级航母作为攻击航母的生涯,F-14同样也让排水量六万吨级的中途岛级航母失去了用武之地。如果考虑到舰载机起飞重量对航母起降甲板长度、升降机尺寸、弹射器功率、阻拦索拦阻能力的限制,重型战斗机在航母上受到的限制会更多。弹射器功率不足,让冷战时期的“鹰”号航母失去了使用F-4K的资格,印度改造的“超日王”号航母,虽然排水量达4.5万吨,但较小的飞行甲板和升降机使其基本没有运作重型舰载机的可能。至于苏-33和歼-15,这两款外形尺寸均超过F-14的舰载机,在标准排水量仅有5.5万吨的“库兹涅佐夫”号和“辽宁”舰上的运作更是困难重重。这两型航母的机库对这类战机来说实在是太局促了,以致“库兹涅佐夫”号和“辽宁”舰需要专门的机库转盘来协助舰载机进出机库。其机库内载机的数量也仅有24架,只相当于一些国家两万吨级轻型航母的水平,与其吨位严重不符。此外,由于尺寸太大,苏-33和歼-15在飞行甲板上的调度也十分不便,其单次出动数量大致在14架左右(详细分析可参见本刊2017年第5期《技术帖:从跨区演训看“辽宁”舰战斗力》一文),只能满足一般强度的作战需求。

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F-14是一种典型的重型舰载机

具体到歼-20这样的第四代重型战斗机,在航母上运作的问题,可能还要更多一些。一方面,由于该机长度较大,其在航母上的调度难度不会低于歼-15,搭载数量、单次出动及回收能力也不会高于歼-15。另一方面,歼-20的翼展虽比歼-15的稍小,但仍需折叠机翼。由于歼-20采用的是三角机翼,靠近翼根的折叠机构长度肯定比歼-15等采用梯形机翼的战机更大,折叠机构的重量和复杂程度也会相应上升,算是一个不大不小的麻烦。从理论上说,由于歼-20设计有内置弹药舱,因此大多数情况下无须外挂弹药,从而免去了歼-15需要将机翼展开-挂弹-再折叠待机的烦琐工序,但若与中型四代机相比较,这并不会成为其优势,因为中型四代机同样设计有弹舱。

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航展上展出的国产9500千克级中等推力涡扇发动机模型

相比之下,中型四代机整体尺寸及起飞重量,较重型战斗机都有所降低,这为其在航母上的运行调度带来很大便利。现以许多军迷眼中适合作为中型第四代舰载机的FC-31为例,来说这一点。据外媒报道,该机长约17米,翼展不足12米。据此推算,FC-31在展开机翼的情况下,占据的甲板面积要比歼-15小三分之一。折叠机翼后,参考苏-33和米格-29的尺寸对比,FC-31占据的甲板面积仍比歼-15小大约四分之一。这意味着,如果搭载中型四代机,在充分利用空间的情况下,理论上首艘国产航母和“辽宁”舰的机库载机量至少可增至30架,甲板上的单次起飞战机数量也能获得显著增加。如果单纯计算舰载机投射弹药总量等参数的话,重型舰载机单机载弹量的优势,理论上可以抵消中型舰载机的数量优势,甚至在一定情况下还有所超出,但中型战机较多的数量优势,却能赋予航母舰载机部队更大的灵活性。

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FC-31如果换装更先进的发动机,性能会得到进一步提高

假设“辽宁”舰每次最多可出动12架重型舰载机,执行典型的对地攻击任务。在这12架重型舰载机编队中,刨去四架执行护卫和争取制空权的战机、一至二架执行防空压制的反辐射战机、一至二架掩护航母的巡逻战机,以及一架进行战场侦察和空袭效果评估的战机后,理论上只剩下三至五架战机可执行对地攻击任务。如果将重型舰载机换成中型舰载机,那么甲板载机量将增加三分之一,达到16架。单次出击时,其可投入对地攻击任务中的战机数量将达到七至九架,大约两倍于重型舰载机。这种情况下,除非重型舰载机的单机载弹量两倍于中型舰载机(基本上不可能),否则其投射的对地弹药总量将不及中型舰载机。特别是在四代机广泛采用隐身设计,主要弹药内置的情况下,其弹药携带能力更多取决于弹舱容积而非载弹重量。这时,中型机依靠数量优势,反而能获得更高的作战效能。

各有优劣的选项

对一款战斗机而言,其为陆基飞机使用时,主要尺寸尤其是机体长度,并没什么特殊之处,但作为舰载机使用时,却是影响甲板调度效果的关键因素。相反,由于舰载机的机翼大都可以折叠,折叠后的飞机宽度差别不大,因此机翼的展弦比对甲板调度的影响反而相对较小。

受大推力涡扇发动机性能水平限制,歼-20为降低跨声速阻力,提升超声速性能,采用了较为细长的机身设计,整体尺寸应与目前装备的歼-15类似。因此,如果选择歼-20作为下一代舰载机,在航母平台方面并没有太大问题,但由于舰载机长度依然过大,航母搭载歼-20时,载机数量及调度难度并不会比搭载歼-15时有明显改善。

以歼-20目前的体量上航母,可能并不合适

相比之下,中型舰载机虽机身长度较短,但如果配备性能较好的发动机,不仅可实现包括超声速巡航在内的一系列先进的飞行指标,还能提升自身的载弹量及最大起飞重量,从而在某些领域缩短与重型舰载机的性能差距。

按这一思路推测,中国海军的第四代舰载机如果是一款起飞重量及载弹量等指标接近重型战斗机,而外形尺寸与现有中型战斗机差别不大的型号,那么它将发挥中型舰载机尺寸较小,甲板调度方便,在航母上搭载数量较多的优势,又能兼顾重型舰载机载弹量和航程较大的能力。当然,达到这样的性能,离不开更先进的中等推力发动机的支持。据外媒报道,FC-31战机目前使用的应是推力8300千克级别的RD-33/93涡扇发动机或国产仿制型号,这一动力水平显然不够。在2008年的珠海航展上,曾展出过一款推力9500千克级别的中等推力发动机模型,外媒认为,这就是中国下一代先进中等推力发动机。假如这一判断为真,那么,依靠这款发动机和相应的优化设计,则有望让FC-31这样的中型四代机实现真正意义上的超声速巡航。如果能研制出一款这样的中型四代舰载机,虽在航程等方面仍会存在一些不足,但却能显著增加载机数量,不失为一种理想选择。

本文经《世界军事》授权转载

2018年4月刊

(编辑:张淋清)

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