我國航母搭載殲-10艦載型想象圖[資料圖片]
新華網消息,據《艦船知識》第8期刊載:從第二次世界大戰(zhàn)以來,航母曾經是海上強國軍事力量的象征。但隨著經濟技術的發(fā)展,近年來航母的門檻有大幅降低的趨勢,有能力裝備中輕型航母或兩棲攻擊艦的國家會越來越多。在這種情形下,中國也必須發(fā)展航母,否則就會使自己的海洋利益受到更多的威脅。
艦載戰(zhàn)斗機的性能需求
艦載作戰(zhàn)飛機是航母作戰(zhàn)力量的核心,發(fā)展航母首先要選擇合適的艦載機。目前世界上現役的先進艦載戰(zhàn)斗機有F一18、“陣風M”、蘇一33和鷂式戰(zhàn)斗機,以及正在研制中的F一35。這些艦載作戰(zhàn)飛機體現了如下的作戰(zhàn)需求:
具有多任務作戰(zhàn)能力現代作戰(zhàn)飛機普遍較重,使得航母載機數量有限,現代航母每萬噸裝載飛機能力還不到10架,還要包括一部分必不可少的支援飛機,所以戰(zhàn)斗機的多任務作戰(zhàn)能力對于提高航母的整體作戰(zhàn)效能十分重要。
航程遠,載彈量大現代反艦武器的射程越來越遠,迫使航母編隊必須擴大防御范圍;為了避免來自陸地的攻擊,航母應盡可能地遠離敵方陸地。這就使得航母的艦載戰(zhàn)斗機必須有較遠的作戰(zhàn)半徑和較大的載彈量,以提高單架次的作戰(zhàn)效能。
飛行中的俄蘇-33艦載戰(zhàn)斗機[資料圖片]
為了達到上述的作戰(zhàn)需求,除了艦載飛機的一般特點以外,現代艦載戰(zhàn)斗機還具有如下的性能特點:
1、起飛重量不斷增大。在同等技術條件和作戰(zhàn)需求之下,飛機設計得大一點,推重比反而高,例如F一15的推重比就明顯高于F-16(F-15比F-16多一個發(fā)動機,但結構和設備重量并不會增加一倍)。艦載戰(zhàn)斗機為了滿足艦上起降的要求,比同等技術水平的岸基作戰(zhàn)飛機重。為了達到和岸基飛機相同的推重比,需要把飛機設計得大一些。而且較大的飛機在載油系數上有優(yōu)勢,作戰(zhàn)半徑大,載彈量大。例如,F-16Block50的正常起飛重量約為12噸,內部燃油3100千克,載油系數(燃油重量/起飛重量)為3.1/12--0.26。F/A-18C的正常起飛重量約為15.7噸,內部燃油4900千克,載油系數為0.31。從美國艦載作戰(zhàn)飛機的發(fā)展,也可以明顯看出這個趨勢。例如F/A一18C的空機重量接近11噸,而F/A-18E的空機重量已經接近14噸,比F一15A還重。F一35C雖然只是單發(fā)戰(zhàn)斗機,而目前的空機重量(設計值)已經超過14噸。當然,由于航母載機數量的限制,艦載作戰(zhàn)飛機也不是越重越好,重型戰(zhàn)斗機上艦,在F一14退役后,就只有俄羅斯的蘇一33一種。F/A一18、F一35C和法國的“陣風M”,都屬于中型作戰(zhàn)飛機。鷂式飛機雖然具有垂直起降的優(yōu)勢,但是起飛重量偏輕,一直未能成為主流的艦載戰(zhàn)斗機,估計將來會被F一35B取代。
2、在飛行性能上傾向于高升阻比的氣動布局。艦載戰(zhàn)斗機首先要求優(yōu)良的起降性能,還要求較好的續(xù)航性能。這二者都要求飛機采取高升阻比的氣動布局。艦載戰(zhàn)斗機一般采用中等后掠角+中等展弦比的機翼,為了提高升阻比,還采用了邊條翼或者鴨式布局。追求高速性和高升阻比在氣動設計上存在一定的矛盾,艦載戰(zhàn)斗機一般應當側重于后者。F一14通過變后掠翼的設計來彌補這一矛盾,但是付出的代價就是重量太大,而且變后掠翼不方便安排外掛點,攻擊能力受到限制。從這個角度上看,F一14雖然具有優(yōu)異的截擊性能,但是已經不符合現代艦載戰(zhàn)斗機的發(fā)展趨勢。對于高速性較差的戰(zhàn)斗機來說,截擊作戰(zhàn)任務可以通過先進中距空空導彈的全向攻擊能力得到彌補。
3、具有先進的電子設備和完善的武器系統。由于艦載戰(zhàn)斗機不可避免地要付出重量上的代價,所以機動性能一般會比相同類型的岸基飛機稍差。為了獲得對抗岸基飛機的空戰(zhàn)能力,以及對地攻擊時的電子自衛(wèi)能力,要求艦載戰(zhàn)斗機具有先進的電子設備。至少應當具有:①先進的雷達系統,除了對空探測能力以外,還應當具備比較完善的對海面和地面目標的發(fā)現能力,例如合成孔徑功能。②保障飛機在夜間環(huán)境下和復雜電磁環(huán)境下作戰(zhàn)的光電探測設備。先進的電子戰(zhàn)設備,在執(zhí)行攻擊任務時發(fā)現和壓制敵方防空火力。③完善的導航和通信能力,以保障飛機執(zhí)行遠程作戰(zhàn)任務。④為了實現多任務作戰(zhàn)能力,要求艦載作戰(zhàn)飛機能夠攜帶齊備的機載武器。必須能夠攜帶主動中距空空導彈、中程反艦導彈、中近程對地攻擊導彈和各種精確制導炸彈。
中國可以選擇的艦載戰(zhàn)斗機
比較兩種戰(zhàn)斗機的性能,是一個復雜的問題,涉及的計算較多,需要用到的技術參數也較多
中國目前有可能獲得的艦載戰(zhàn)斗機有以下幾種可能:從法國采購“陣風M”;從俄羅斯采購蘇一33或者米格一29K;自行將殲一10或者蘇一27改裝為艦載機;研制全新的艦載戰(zhàn)斗機。其中第一種選擇在政治上的風險太大,基本不可取。自行研制艦載機需要一定的時間,從俄羅斯采購蘇一33或者米格一29K是最為簡單有效的方式。而在這二者之中,蘇一33具有明顯的優(yōu)勢。
首先,中國從未列裝米格+29戰(zhàn)斗機,而裝備了大批蘇一27/30戰(zhàn)斗機。中國引進蘇一33戰(zhàn)斗機,與蘇一27具有高度的共通性,利于后勤維護和人員培訓。而引進米格一29K則無上述的優(yōu)點。其次,受限于材料水平,米格一29K機體偏重,再加上航電水平的差距,其綜合作戰(zhàn)性能相比“陣風M”和F/A一18E有較大差距。當然,蘇.33也有同樣的缺點,但是作為重型戰(zhàn)斗機,它的改進潛力比米格一29K大。如果在國產蘇一27的基礎上研制艦載機,蘇一33也更加具有借鑒意義。另外,蘇一33在俄羅斯當作航母的主力作戰(zhàn)飛機,經過多年發(fā)展,技術已經比較成熟,可以做到拿來即能用。因此,蘇一33是中國目前獲得艦載戰(zhàn)斗機的比較現實的選擇。
蘇-33的技術特點
從航母甲板上滑躍起飛的蘇-33重型艦載機[資料圖片]
蘇一33是從蘇一27S發(fā)展而來的艦載戰(zhàn)斗機。大約1982年,蘇聯就用蘇一27的原型機T—10—3進行了地面滑躍甲板起飛和攔阻著陸的試驗。之后,艦載型蘇一27被命名為蘇一27K,1990年代后改名為蘇一33。1989年蘇一27K首次在航母上降落,1993年蘇一33開始生產交付。
蘇一33的機體結構由蘇一27S發(fā)展而來,為了著艦的需要,加強了主承力結構和前起落架的強度,空機重量因此增加到18噸多。因為當時蘇聯航母上沒有彈射器,艦載戰(zhàn)斗機依靠滑躍甲板起飛,蘇一33的重量就不能滿足艦上起飛的需要。為了解決這個問題,蘇一33增加了一對前翼,并放寬了靜穩(wěn)定度。把機翼的襟副翼改為開縫襟翼。這些措施一方面增大了機翼的升力系數,一方面增強了飛機的抬頭能力,從而達到提高飛機起飛性能的目的。
蘇一33的航電設備也和蘇一27基本相同。它采用N一001多普勒脈沖雷達的改進型,增加了對海探測的功能。該雷達對米格一21類型的目標,迎頭探測距離約為120千米,但是下視能力差,功能簡單。對驅逐艦類的目標探測距離約200千米。蘇一33還有一部光電雷達,用紅外方式探測目標,迎頭探測距離約10千米,尾后探測距離50千米。蘇一33有12個外掛點,可以使用R一27、R一73空空導彈和Kh一3 1、Kh一41反艦導彈等武器。我們可以用前面所述的現代艦載作戰(zhàn)飛機的性能需求來檢驗一下蘇一33。
1、多任務能力。蘇一33具備了近距格斗、中距攔截和海上反艦的作戰(zhàn)能力,但是基本不具備對地精確打擊的能力。蘇一33的航電火控系統較為落后,其火控雷達的技術水平尚達不到美國1980年代初的水平。座艙系統和蘇一27S相同,仍以傳統儀表為主,沒有大屏幕多功能顯示器。
2、航程和載彈量。蘇一33在滑躍起飛狀態(tài)下的最大起飛重量約為26噸,如果攜帶2噸武器,則最大載油量為5.5噸,載油系數僅為5.5/26---0.21,航程較短。如果采用彈射起飛,最大起飛重量可以達到30噸,同樣攜帶2噸武器,最大載油量可以達到9.4噸(最大機內燃油重量),載油系數0.31。蘇一33最大武器載荷為6500千克,有12個外掛點,可以選擇的武器搭配方案較多。因此蘇一33的載彈量和航程的潛力都比較大,但是在滑躍起飛方式下卻不能完全發(fā)揮。
3、蘇一33具有完善的導航通信設備,可以攜帶電子干擾吊艙,具有獨立作戰(zhàn)的能力。
4、蘇-33空機重量比蘇一27S增大很多,但是俄羅斯目前還沒有合適的大推力發(fā)動機用以改裝蘇一33,所以它在空戰(zhàn)狀態(tài)下的推重比比蘇一27S低很多,機動性能、最大飛行速度和升限均有所下降。
蘇-33機翼折疊的狀態(tài),可以有效節(jié)約甲板和機庫的空間[資料圖片]
從上面的分析可以看出,蘇一33的作戰(zhàn)能力還達不到現代艦載戰(zhàn)斗機的需求。主要是航電落后,機載武器種類偏少,不過以俄羅斯現有的航空技術對蘇一33進行改進,不是太困難的事情。改進主要集中在航電系統上,通過對其火控系統和座艙進行現代化改造,可以達到蘇一30MKK或者蘇一35的水平,可以使用發(fā)射R一77空空導彈及多種精確制導武器,具備對地精確打擊能力。這一項改進對于俄羅斯來說已經屬于成熟技術,若我國從俄羅斯引進蘇一33,完全可以按照這一配置采購。另一個改進就是必須配套使用彈射器。蘇一33自身重量較大,如果只采用滑躍起飛方式,最大起飛重量只有26噸,能用來攜帶武器和燃油的載荷非常有限。在這種情況下蘇一33只能主要擔負防空作戰(zhàn)任務,基本不能執(zhí)行遠程打擊任務。還有就是采用增大推力的AL一31發(fā)動機,使發(fā)動機推力達到14000千克左右,以彌補飛機增重帶來的機動性能下降。上述兩項改進尚未實現。
俄蘇-33艦載戰(zhàn)斗機三視圖[資料圖片]
通過這些改進之后的蘇一33,可以滿足現代艦載戰(zhàn)斗機的需求。但是相比西方的先進艦戰(zhàn)斗機而言,其綜合作戰(zhàn)性能仍有一定差距,不能滿足我國未來20年海上作戰(zhàn)需求。所以,蘇一33只能是我國艦載作戰(zhàn)飛機眼下的選擇,而不是長遠的選擇。從中期來看,應當在國產化蘇一27的基礎上改進一種先進的艦載戰(zhàn)斗機,使其綜合作戰(zhàn)能力接近或達到“陣風M”和F/A一18E的水平。從長期來看,必須研制新的艦載戰(zhàn)斗機。關于這個問題,我們可以通過量化的對比來看看。
艦載戰(zhàn)斗機作戰(zhàn)效能的對比
我國國產重型殲擊機[資料圖片]
殲-10上艦用作多用途輕型戰(zhàn)機問題應該也不大[資料圖片]
比較兩種戰(zhàn)斗機的性能,是一個復雜的問題,涉及的計算較多,需要用到的技術參數也較多。我們沒有條件獲得各種戰(zhàn)斗機的詳細技術參數,因此也就無法進行全面細致的對比。但是我們可以選擇幾個最典型的性能,對飛機的作戰(zhàn)性能進行比較。
在這里,我們對比6種艦載戰(zhàn)斗機的作戰(zhàn)性能蘇一33、米格一29K、“陣風M”、F/A一18E、殲一10艦載型(假定),國產蘇一27艦載型(假定)。
比較的性能涉及這幾項:空戰(zhàn)機動性、續(xù)航性能、載彈性能、航電設備。我們以空戰(zhàn)機動性×(續(xù)航性能+載彈性能)÷2 X航電設備的乘積作為綜合作戰(zhàn)效能指數。其中每項性能均以蘇一33為標準(指數取1),而計算其它戰(zhàn)斗機的相對指數。
對比飛機的機動性涉及到不同高度、不同速度下多個性能的比較,在此不具備這種比較條件。因為對比的飛機都屬于第三代戰(zhàn)斗機,氣動設計水平相當,那么我們可以認為,經過設計師的優(yōu)化設計后,各種飛機在機動性上都有自己擅長的飛行區(qū)域,在氣動布局上是各有所長。在氣動布局的優(yōu)劣因素互相抵消之后,決定飛機總體機動性能水平的,則是推重比。因此,可以用各種飛機推重比來衡量飛機的總體機動性水平。
這些飛機都采用了渦輪風扇發(fā)動機,且氣動設計水平相當,因此我們可以假定它們的升阻比相近,飛行油耗接近。那么決定飛機續(xù)航性能的就主要是飛機的載油系數(燃油重量/起飛重量)。為了方便比較,統一取載彈2噸時的最大燃油系數。
在最大載荷條件下,取相同的燃油系數,此時各機能夠攜帶的武器重量,可以反映飛機的載彈性能。這里,取載油系數0.25時的最大載彈量來進行比較。飛機的航電設備的性能由主觀給出綜合評分。
最后,我們將飛機的綜合作戰(zhàn)性能指數除以飛機在艦上的占地面積,可以反映出該種戰(zhàn)斗機的總體作戰(zhàn)能力(單機面積越小,則載機數量越多,總體作戰(zhàn)能力越大)。
關于兩種假定飛機的性能設計如下:
殲一10艦載型,假定空機重量9.5噸,內部燃油3.3噸,正常起飛重量(攜帶兩枚空空導彈)13.3噸,發(fā)動機推力13500千克,推重比1.02,最大起飛重量19噸。機長17米,翼展9.5米(無折疊)。具有先進綜合航電火控系統,達到西方第三代輕型戰(zhàn)斗機的先進水平。
國產蘇一27艦載型,假定空機重量17噸,內部燃油9.4噸,正常起飛重量(攜帶燃油5.1噸,兩枚空空導彈)22.6噸,發(fā)動機推力13500千克×2,推重比1.19。最大起飛重量30噸。機長22米,翼展7-4米(折疊)。具有先進綜合航電火控系統,達到西方第三代重型戰(zhàn)斗機的先進水平。
其它各機計算時采用的參數如下:
法國達索公司“陣風”戰(zhàn)斗機[資料圖片]
俄米格-29K型輕型艦載戰(zhàn)斗機[資料圖片]
前蘇聯海軍航母裝備的一種垂直起降飛機,雅克-38[資料圖片]
蘇一33,空機重量18.4噸,內部燃油9.4噸,正常起飛重量24噸(攜帶燃油5.1噸,兩枚空空導彈),發(fā)動機推力12800千克X 2,推重比1.06。最大起飛重量30噸(26噸,滑躍起飛)。機長22米,翼展7.4米(折疊)。具有綜合航電火控系統,達到西方第三代戰(zhàn)斗機1980年代水平。
米格一29K,空機重量12.8噸(估計值),內部燃油5.2噸,正常起飛重量18.5噸(帶兩枚空空導彈),發(fā)動機推力9000千克X 2,推重比0.97。最大起飛重量24.5噸。機長17.3米,翼展7.8米(折疊)。具有綜合航電火控系統,達到西方第三代戰(zhàn)斗機1980年代水平。
“陣風M”,空機重量9.7噸,內部燃油4.5噸,外部燃油7.5噸,正常起飛重量14.7噸(帶兩枚空空導彈),發(fā)動機推力8870千克X 2,推重比1.21。最大起飛重量21.5噸。機長15.3米,翼展10.8米(無折疊)。具有綜合航電火控系統,達到西方第三代中型戰(zhàn)斗機的先進水平。
F/A一18E,空機重量13.4噸,內部燃油6.5噸,外部燃油4.4噸,正常起飛重量20.4噸(帶兩枚空空導彈),發(fā)動機推力9990千克×2,推重比0.98。最大起飛重量30噸。機長18.3米,翼展9.32米(折疊)。具有綜合航電火控系統,達到西方第三代中型戰(zhàn)斗機的先進水平。
各種飛機的性能計算如表1(均為相對值,以蘇一33為標準):
從表1中我們可以看出,影響蘇一33作戰(zhàn)效能的因素,除了航電水平較為落后以外,其空機重量偏大也是一個重要原因。受限于彈射器性能,重型飛機的最大起飛重量在航母上發(fā)揮不出來,其過大的機體反而成為一個消極因素,導致飛機的綜合作戰(zhàn)效能反而不如中型飛機。類似的現象在國產化蘇一27改艦載機上也有所體現。這從定量的結論上說明,現代的航母艦載戰(zhàn)斗機,以中型機為最佳選擇。重型機又比輕型機更為適宜。若蘇一27艦載型的最大起飛重量能夠達到33噸(即和陸基型相同),則蘇一27艦載型的綜合作戰(zhàn)效能可以達到和“陣風M”、F/A一18E相當的水平。當然這要取決于彈射器的性能。
我們還可以看出,滑躍起飛嚴重限制重型戰(zhàn)斗機的起飛重量,對綜合作戰(zhàn)效能的消極影響極大,因此不是一種好的選擇。在可能的情況下,必須發(fā)展彈射起飛裝置。當然,選擇哪種飛機作為航母艦載戰(zhàn)斗機,還要考慮其它方面的因素。我們將從單位面積作戰(zhàn)效能、可持續(xù)發(fā)展性、政治風險性、時間代價、可持續(xù)發(fā)展性三個方面,衡量上述飛機的選型。我們以如下的公式進行計算:適合度=單位面積作戰(zhàn)效能×可持續(xù)發(fā)展性÷(政治風險勝×時間代價)。其中可持續(xù)發(fā)展性、政治風險性、時間代價均采用5分評分制,最低為1,最高為5。
國產重型機上艦以后,會不會也把這家伙弄上艦?[資料圖片]
從表2可以看出,最適合的選擇是從國產化蘇一27改型研制艦載機。蘇一33雖然在時間上代價較小,且具有可持續(xù)發(fā)展性,但是作戰(zhàn)效能偏低,影響其作戰(zhàn)使用。但是,如果對時間要求緊迫,急于獲得可用的艦載機,則應當考慮引進蘇一33。因此,我們發(fā)展航母艦載戰(zhàn)斗機比較穩(wěn)妥的方法應當是首先引進蘇一33,通過借鑒學習蘇一33的設計,在國產化蘇一27的基礎上改進研制一種艦載戰(zhàn)斗機。采取這種方式,預計到2015年則可以完成定型。其綜合作戰(zhàn)效能可以接近F/A一18E和“陣風M”的水平。(張鵬翼)
來源:新華網