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【转载】探究中国海军所需要的舰载四代战机  

2012-12-19 10:52:52|  分类: 【╰☆Military】 |  标签: |举报 |字号 订阅

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探究中国海军所需要的舰载四代战机 - yofuze - 现在进行事 的博客
 
 中国海军歼-15舰载战斗机想象图

我国已经掌握了设计和制造第三代战斗机的技术,并且装备了为数不少的三代机。把第三代战斗机改造成为舰载战斗机的技术也比较成熟,世界上现役的大部分舰载战斗机都是第三代战斗机发展而来的,例如美国F/A-18、俄罗斯苏-33和米格-29K、法国“阵风”M等。因此,我国的舰载战斗机通过第三代战斗机改型而来,研制速度最快,风险最小。但是,从长远来看,第三代战斗机改型而来的舰载战斗机不能满足需求。这需要从我国航空母舰的作战需求和发展情况来分析。

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 歼-10舰载战机想象图

我国未来的航空母舰主要执行的作战任务应当包括:在黄海和东海海域执行保卫国土安全和捍卫海洋权益的任务;在南海海域执行保卫海岛主权的任务;在印度洋的广阔海域上执行保卫海上交通线的任务。由于上述的任务,我国的航母编队将面临一系列的潜在对手,其中一部分还具有较强的军事实力,所以航母编队的作战压力很大。作为航母编队核心作战力量的舰载战斗机,其总体作战能力直接决定航母编队能否保卫自身安全及完成作战任务。如果舰载战斗机在质量和数量上不能对潜在对手构成优势,则航母编队不仅不能完成作战任务,自身安全也没有保障,造价昂贵的航空母舰将面临着巨大的危险。

由于第三代战斗机已经问世30多年,对于几个航空大国来说其技术相当成熟,在国际军贸市场上销售也十分广泛,当今世界上许多国家都装备了第三代战斗机。我们可以看出,航空大国,尤其是美国和俄罗斯,出于政治和经济目的,大量向国际市场兜售第三代战斗机,使得我国航母未来可能活动的区域的周边,存在着数量庞大的第三代战斗机。而且其中有许多是新采购的、技术水平十分先进的型号,例如韩国的F-15K、新加坡的F-15 SG和F-16、印度的苏-30MKI等。为了满足舰上起飞和降落的需要,舰载机一般需要加强结构,所以比原型战斗机要重一些,飞行性能有所下降。所以,在同等技术水平下,舰载战斗机的空战性能要略逊于陆基战斗机。我国如果用歼-11等第三代战斗机改装为舰载机,在作战性能上相比上述型号的战斗机没有优势。

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 各国的苏-30战机

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 F-15战机

我国正处于经济发展期,虽然现在已经具备了一定的经济和技术实力,但是之前欠账很多,军事技术基础比较薄弱。我国研制航空母舰必须遵循循序渐进的原则,从中型航母开始发展,而且在相当长的一段时间内,数量也不会很多。这与美国十几艘大型核动力航母的规模无法相提并论。中型航母的载机数量比较有限,一般只能装载重型舰载战斗机20-30架,或者中型舰载战斗机30-40架。也就是说,假设我国能同时出动3艘中型航母(这也需要很长时间的努力),也只能出动100余架舰载战斗机。这些数量的舰载战斗机需要分成三部分,即防空力量、进攻力量和预备队,则每一部分的数量都很有限。从表l也可以看出,拥有40架以上三代机的国家和地区数量很多,有的还拥有1 00架以上的三代机。而且,这个数量在未来10年内还会有明显增长,我国所能拥有的舰载战斗机,在数量上也不占优势。

美国的F-35战斗机已经进入到最后的研制阶段,预计2012年就可以在美军服役,2015年即可向海外出售。这是一种具备第四代战斗机特征的作战飞机,具有高度的信息化能力和一定的隐身性能。日本、韩国、新加坡等国都有可能获得这种飞机,印度也肯定会对这种飞机感兴趣。这种飞机的空军型可以部署在陆基,舰载型可以部署在航母上,垂直起降型可以部署在两栖攻击舰等大型水面舰上。

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所以,如果我国采用第三代战斗机为基础改型为舰载战斗机,相对于潜在对手的作战飞机,无论数量和}生能上都不占优势,只能在远离对方海岸线的区域活动。如果对手装备了F一35舰载机,那么它们在海上也会受到严重威胁。这种情形,不能满足我国航母编队未来执行作战任务的需要。

正如前面分析的那样,我国如果采用第三代战斗机的改型来作为舰载战斗机,不能满足长远需求,只能是权宜之计。我国的舰载战斗机必须是具有四代技术水平的战斗机,才能保护昂贵的航空母舰的安全,并且对潜在对手的空中力量获得优势。根据公开的消息,可以知道我国正在努力研制白己的第四代战斗机,那么将这种飞机改造为舰载战斗机是否可行呢?

应当肯定这样的做法有一定的好处。第四代战斗机集成了各种顶尖的航空技术,代表着世界战斗机的最高技术水平,造价是十分昂贵的。研制一种四代机,同时满足空军和海军的需求,可以节省研制费用,在经济上是有利的。研制四代机需要很长的时间,如果集中力量研制一种,再改型为舰载战斗机,可以节省时间。同一种飞机分为空军型和舰载型,在零部件上具有通用性,装备部队后也可以减轻后勤保障的压力。

但是陆基战斗机和舰载机在需求上是有差异的。我国研制第四代战斗机有一个不言而喻的目标,就是在性能上必须要和F-22战斗机相匹敌。能够满足这一需求的,肯定是双发重型战斗机,参照各种第四代战斗机,可以对其起飞重量做一个估算。重型战斗机中使用空重最轻的是F-15,约13吨;苏-27/30是16.3 - 18.5吨;歼轰一7是14.5吨,F-14为18吨。F-22的使用空重目前还存在多种说法,但是估计会超过17.5吨。第四代战斗机使用的材料比第三代战斗机先进,所以结构重量会轻一些。但是出于隐身设计的考虑,需要一个内置的武器弹舱,会增大空重1-2吨。第四代战斗机的发动机推力为1 0吨级,发动机重量较轻,但是要配备矢量喷管,会增加数百千克重量。综合考虑起来,第四代战斗机的空重和第三代战斗机基本相当,或者更重一些。

这些飞机在正常起飞状态下的机内载油为5-9吨,但是第四代战斗机考虑隐身性能,一般情况下不携带副油箱,所以机内载油量要尽量大一些,一般应当在7-9吨,例如F-22的机内载油量为8吨。第四代战斗机的标准空战武器配置为6枚中距弹+2枚近距弹,重量约1.5吨。

按照上述的估算,第四代战斗机的正常起飞重量应当不低于2 2吨,不大于29吨,平均在25吨左右。如果要改成舰载战斗机,还需要增加折叠机翼的结构及加强起落架,预计增重1-2吨,也就是说,正常起飞重量为26-27吨。如果该飞机采用攻击型武器配置,例如携带3吨攻击武器及部分空战武器,起飞重量为28 - 29吨。由于起飞重量和飞机的外形尺寸相关,所以该飞机的尺寸肯定也较大,这就使得航母携带飞机的总数会受到限制。当然,美国的F—1 4是一种很成功的舰载战斗机,它的重量和尺寸都很大,空重为18吨,正常起飞重量达到26吨。但是F一14有其特殊性:因为美国的航母排水量较大,可以携带较多的飞机;航母上还配备了A一6或者F/A-1 8等较小的飞机作为攻击机,而F-14主要司职空战;F-14是可变后掠翼飞机,机翼收起后翼展较小。我国从中型航母起步,排水量较小,不能携带较多的舰载机,如果再另搭载一种中型或者轻型攻击机,则分配任务的灵活性就比较差,因此舰载战斗机不适合太大,也不适合采用轻重型战斗机搭配的方案,而应当采用多功能中型战斗机。

从世界潮流看,航母的舰载战斗机也以中型战斗机为主要发展趋势。例如美国的F/A-18E空重13.4吨;F-35C空重约为13.6 - 14吨;法国的“阵风”M空重9.7吨。俄罗斯也采用最新的米格-29K作为“库兹涅佐夫”号航母的舰载机,取代了之前的苏-33舰载战斗机。

这说明选择中型多功能战斗机作为舰载战斗机确实有可取之处。全舰采用.种战斗机,减轻了后勤保障的负担,而且可以根据作战情况,灵活调整执行空战任务和攻击任务的飞机的数量。

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陆基战斗机和舰载战斗机的差异,还体现在性价比上。第四代战斗机首先是要满足制空作战的需要,必须有一款以制空作战为主要设计目标的四代机。回顾战斗机的发展历史,在第三代战斗机以前,歼击机、歼击轰炸机和攻击机区分得比较清楚,而第三代战斗机一般都兼具空战和攻击的作战能力,但是发展到第四代战斗机,空战和攻击又有分离的趋势。当然,飞机仍然是兼具空战和攻击的能力,但是主次性区分得比较明显。比如F-22的设计目标主要体现了对空作战的需求,而F-35在空战能力上相对就有明显的弱化。因为随着技术的发展,攻防对抗手段都有明显的提高,要在某一个方面上突出优势,在设计上就必须有所侧重。

例如F-22为了获得制空优势,就强烈地突出了隐身性和超音速巡航这两大特点。但是这就造成飞机造价十分昂贵,如果用这样的飞机去执行对地攻击任务,就显得有点得不偿失。为了保持隐身性,F-22也尽量不用外挂武器,这也限制了它执行攻击任务的灵活性。所以,服役的F-22大部分都作为制空战斗机使用,只有少量用作侦察和攻击。而F-35为了满足攻击作战任务,首先就要做到相对廉价,没有要求超音速巡航性能,只有适度的隐身性能,但是它的信息化能力十分强大,外挂武器方案也很丰富,这都和攻击任务相适应。

这种情形在我国研制四代机的过程中也会遇到。为了研制一种主力制空战斗机,必须倾尽全部技术能力,但是这样的飞机造价必然十分昂贵。F-22只装备了183架,我国与之同等水平的飞机也肯定不会装备太多。而舰载战斗机在需求上则有所不同。 首先,海洋环境具有高盐、高湿的特点,腐蚀比较严重,舰载战斗机的日常损耗会比较严重,如果装备一种十分昂贵的战斗机,在经济上难以承受。

第二,舰载战斗机最好是兼具空战和攻击能力,如果把数量稀少、造价昂贵的制空战斗机用于执行危险性极高的攻击任务,则有点得不偿失。

第三,航母编队需要长期在海上执行任务,舰上的后勤维护能力肯定比不上陆上基地,海洋环境腐蚀性又比较严重,把过于“高精尖”的飞机放到舰上,如果做不好维修保障工作,反倒影响了战斗力的发挥。

所以,空军首先需要一种制空为主的第四代战斗机,但是把这种飞机放在舰上,从性价比上衡量,不是最好的选择。当然,独立研制一种舰载战斗机,在费用和时间上都会付出一些代价,但我们应当全面地看待这个问题。第四代战斗机的许多技术是相通的。例如F-35的气动外形就和F一22比较相似,我国在第四代战斗机上的气动选型成果完全可以应用于舰载战斗机的研制。其它如材料、结构、航电、飞控、矢量喷管和作战武器的研究成果,也可以应用于舰载战斗机。对于中型的舰载战斗机,最大的困难可能是需要另外研制一种中等推力的发动机。另外,舰载战斗机在性价比上的问题,空军也会遇到。具有第四代技术水平的中型多用途战斗机,空军也是需要的,可以考虑将舰载战斗机移植到陆基的可能性。 如前面所分析的,我国在十年至十五年之后,必然需要一款具有第四代战斗机水平的舰载战斗机,才能获得对潜在对手的技术优势。但是把空军的第四代战斗机移植到舰上,并不是最佳的选择。这也就是说,最好独立研制一种具有第四代战斗机水平的舰载战斗机。

这种飞机应是一种中型多功能战斗机。由于发动机水平的提高,现在的中型飞机也越来越重。较轻的中型飞机如“阵风”战斗机,空重为9-10吨,而F/A-18和F-35的空重都超过了13吨。舰载战斗机要具有四代机的特征,就必须有隐身能力,所以要有内置武器弹舱,机内燃油舱也要较大,所以空机重量不能过轻。但是为了控制成本,重量也不能太大,以11- 13吨比较合适,不超过F-35C的重量。

飞机应当具有隐身的外形设计,但是不过度追求隐身性能,只需要适度隐身能力。无外挂状态下,机头方向正负45度范围内平均雷达反射截面积(RCS)以0.3 - 0.5平方米为宜。机内弹舱可以携带4枚中距弹和2枚近距弹。这样的飞机,可以将机载火控雷达的探测距离压缩50%,对于没有装有源相控阵雷达的战斗机,在空战中有明显优势。

我们假设飞机的使用空重为12吨,标准构型下机内携带6吨燃油,并携带4枚中距弹+2枚近距弹,则正常起飞重量为19吨。如果采用两台1 0吨级的发动机(不加力推力6.5吨),起飞推重比为1.05,空战推重比为1.25,不加力空战推重比为0.81,实现超音速巡航比较困难。如果发动机推力能达到11 - 12吨,则能够实现超音速巡航。以RD-93的重量(1135千克)为参考,要求发动机的推重比为9.7 - 10.6,不能由现有发动机改进而来,必须重新研制,这在时间上有一定的困难。飞机最大马赫数2.0,实用升限18000米。

除了内置弹舱以外,机翼下可以配置4-6个外挂点,或者采用保型外挂。全机最大载弹量8吨,实用载弹量3-5吨,最大起飞重量25 -27吨。在空战构型下(6吨机内燃油+4枚中距弹+2枚近距弹),航程2000 - 2400千米,作战半径600-800千米。执行攻击任务时,可以携带2个1700升副油箱(2.6吨)和3吨弹药,航程3000 - 3300千米,作战半径1000千米。在进入战区前抛掉副油箱,则仍能保持隐身能力。

飞机的航电系统可以采用第四代战斗机的标准配置,即共孔径的有源相控阵雷达,实现主动探测、被动探测、敌我识别和电子战功能的集成;先进的光电雷达;合成孔径的全向光学成像系统;头盔显示器和2个大型多功能战术显示器;光纤数据总线;开放式体系结构和大容量的高速计算机。有源相控阵雷达对于5平方米的目标探测距离超过200千米,火控系统可同时攻击4-6个目标。飞控系统采用全权限三轴数字飞控,火一飞·推综合控制。

飞机配备射程100 - 160千米的远程空空导弹,全向攻击的高机动性近距格斗导弹,射程200-250千米的反舰导弹,具有自主寻的能力的对地攻击导弹和射程150千米的高速反辐射导弹,500 - 1000千克激光制导炸弹,具有强大的对空和对地作战能力。

该机具有高机动性、适度隐身能力、高度信息化能力,空战性能优于F-35战斗机,对于第三代战斗机有明显优势;具有较强的对地对海攻击能力,战场生存力高于第三代战斗机;造价比第四代制空战斗机有明显下降。这样的舰载战斗机能够基本满足2020年左右我国航母编队的作战需求。

但是,航空技术是日益发展的,随着第四代战斗机技术的成熟,在2015年之后,第四代战斗机和三代半飞机的先进改进型会广泛地出现在军贸市场上。因此,我国的舰载战斗机仍然面临着巨大的挑战。必须有长远的考虑,使其具有一定的改进潜力,能够跟上时代潮流。包括:采用具有超音速巡航能力的气动外形,当发动机推力提高后, 可以具备超音速巡航能力;具有强大的数据链能力,可以指挥无人机的作战;考虑共形天线的需求,使飞机具有全向探测能力。另外,我国也应当考虑预研短距起飞/垂直降落战斗机的技术,在攻击能力上对舰载战斗机是一个补充,以满足两栖作战的需要。

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 探究中国海军所需要的舰载四代战机 - yofuze - 现在进行事 的博客不管是哪种战机改的,总之让我们早点看到探究中国海军所需要的舰载四代战机 - yofuze - 现在进行事 的博客

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