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[军事] 《校场》2021-01-13:四代机的天空下,双座设计真的过时了吗?

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发表于 2021-1-13 12:26 PM |显示全部楼层


校场:四代机的天空下,双座设计真的过时了吗?
新浪军事  2021年01月13日 09:17


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最近,中航工业发布了一则纪念歼-20战机首飞10周年的宣传片,其中出现了一个一闪而过的,4架歼-20战机编队飞行的CG镜头。据此,军迷纷纷们猜测,这是不是在官宣歼-20将要推出双座版本。由于在此之前,美国的F-22、YF-23、X-32、F-35、俄罗斯的苏-57和我国的FC-31都没有推出过双座版本,因此,歼-20很有可能成为历史上第一架双座型四代机。但这也冲击到了不少军迷的固有印象——不是说四代机已经先进到单人完全可以胜任双人的工作了吗?为啥歼-20还偏偏要搞个双座型?



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其实战斗机到底是要搞单座还是要搞双座,是一个伴随战斗机发展始终,横跨时间尺度接近100年的问题。早在第一次世界大战前期,专门用于战斗的飞机尚未诞生时,当时作为侦察工具的飞机就通常采用双座配置,前座负责开飞机,后座则负责使用摩尔斯发报机向后方传输侦察结果。加之一战之前通过同步齿轮防止机枪击中自身螺旋桨的技术还非常不成熟,最早的专用战斗机基本都是从双座侦察机上改进而来的,比如英国的FB.5(世界上第一架专用战斗机)和法国的莫兰·索尼尔L。



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但在后来的实践中,各国空军渐渐发现,对于空重通常仅为半吨左右的早期战斗机来说,只带一个人的飞机要比双座飞机轻便灵活得多,同时双座飞机武器射界更大的优势也因为惨不忍睹的命中率而变得无关紧要。因此,在机枪螺旋桨同步齿轮发展成熟后,单座飞机迅速成为了各国空军的首选,这一理念也被延续至今。



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双座战斗机的第二次复兴得益于冷战时期美苏轰炸-截击体系的不断发展。1958年,设计用于搭载AIM-7超视距空空导弹的F-4鬼怪战斗机首飞,这种飞机突破性的复兴了双座布局,后座成员被称为雷达截击官(Radar Intercept Officer,RIO)。在正常的任务分配中,前座飞行员主要负责飞机的操控,而后座的RIO则主要负责火控雷达的操作。两个人专职到前座飞行员的操作面板上完全没有雷达显示屏,而后座RIO也完全没有操纵杆、方向舵和节流阀。



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F-4的这种双座设计是目前西方主流双座战斗机设计思路的源头。在F-4之后的F-14、F-15B/D、F-15E、F-16B/D、F/A-18-B/D、F/A-18F等双座战斗机,也都采用了这种前后座用功能区分的设计方案。区别主要在以下两点:1、现在后座的名称被改成了武器官(Weapon System Officer,WSO或Wizzo),职责范围从雷达系统拓展到了各种武器;2、由于雷达和武器操作难度的降低,现在前座拥有控制飞机的全部权限,必要时可以单人升空执行任务,而后座依旧没有操控飞机的权限。



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在苏联,冷战双座战斗机的一种设计思路也和西方一样,强调专人专用,比如米格-31截击机。比较有趣的是,在美国战斗机中,为了让后座RIO/WSO可以发挥人肉全向光电雷达的作用,后座都拥有比较广阔的视野,而米格-31的后座视野却比监狱好不了太多。



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此外,苏联双座战斗机还存在另一种设计思路——战斗机改教练机思路。其代表作品是米格-25PU教练机。这种飞机在米格-25P截击机的基础上更换了机头,取消了雷达并把那个位置改造为了成员座舱。在这种教练机思路的设计下,前后座飞行员都有操控飞机的全部权限,同时这些双座教练机的后座通常都会被架高(或采用其他潜望式设计)以确保前后座的前向视野都足够开阔。



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进入三代机时代,随着飞机飞控水平的提升、玻璃化座舱的引入和武器操作难度的下降,苏联传统双座战斗机和以单座战斗机为基础改进出的双座教练机两者之间的区别也开始模糊化。比如苏联的苏-27PU(其实就是苏-30),其中P是截击型的意思,U是训练型的意思。仅从命名上来看苏-27PU应该是一种基于苏-27P的教练机型。但实际上,这型战斗机不光有苏-27P的完整战斗功能,战斗时,其后座还要负责操控数据链来引导其他的苏-27P战斗机,相当于西方双座战斗机的WSO。另一方面,西方的双座战斗机虽然设计的时候没考虑过当成专门的教练机使用,但在应用过程中,依旧会这样使用。证据就是美军所有的三代机转换中队都装备了双座型战斗机。



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东西方双座战斗机的设计和使用开始殊途同归,这时便要开始考虑单双座设计到底谁更优秀的问题了。一般而言,单座战斗机乘员舱占据的空间比较小,所以相同机型的载油量和航程会更高,而双座战斗机则确实可以通过前后座分工合作来提升接敌时的战斗能力。一般军迷中,甚至是军队的飞行员中都流传着一个观点,就是现代战机的操作已经简单到单座战斗机和双座战斗机在实战中的表现几乎没什么差别了。比如美军不少野鼬鼠中队都经历过F-4G和F-16C BLK52混编的时代。这时候F-16C BLK52的飞行员会觉得F-4G的后座电战官就是个累赘,从而对这些职级可能比他们更高的人冷眼以待。同时F-4G的飞行员虽然表面上会维护自己搭档的面子,但是背地里甚至可能会赞同F-16飞行员的想法。



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但抛开飞行员这个群体的固有偏见,即使是在现在,WSO的存在还是能让战斗机的作战变得更加轻松惬意。举例来说,激光制导武器是目前最普遍最流行的机载精确制导武器。这类武器的使用需要飞行员花费较长时间控制瞄准吊舱,切换各种缩放倍率和光通道模式完成索敌、瞄准。而这项操作,无论是在按键控制的三代机上还是在触屏控制的四代机上,都必须占用两只手操作。意味着如果只有一名飞行员,那他在操作武器时,肯定无法同时对操纵杆进行操作(节流阀和偏航舵则可以)。飞机便无法做出复杂的机动,而只能交给飞控程序进行简单的平飞或者盘旋。因此,这种操作模式虽然在没有敌方防空威胁的场景下没有什么太大的问题,但在需要时刻注意自身安全的场景下却明显不如前后两座分工合作的双座飞机。



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除了激光制导武器外,巡航导弹、反舰导弹的发射可能需要在飞行途中临时修改导弹途经的坐标点参数(一个数字一个数字的按进去);人在回路武器需要聚精会神的对武器瞄准和锁定状态进行跟进和修正;侦察任务需要长时间盯着显示屏分析目标类型;哪怕是最基础的铁炸弹都要根据任务的实际情况用操作面板选择弹药投放数量、投放间隔和引信工作模式等参数……种种这些情况,在遇到飞机需要做复杂机动保证自身安全的时候,双座飞机都能体现出比单座飞机更强的作战性能。



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甚至连最最基础的空战,双座飞机也依旧能表现出一些相对于单座飞机的优势。在BVR空战中,战斗机不仅要发射导弹还要对敌方发射的导弹进行躲避。而飞行员在架机躲避导弹时,必然没有多余的精力使用操纵杆上的小摇杆去控制雷达。如果机动过于猛烈导致雷达脱锁,或是在机动过程中需要切换目标进行攻击,飞行员必然会手忙脚乱。而在双座战斗机上,这个工作完全可以交给后座来解决。



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进入四代机时代,一时间似乎双座战斗机全部销声匿迹了,目前世界上实际建造出的第四代战斗机甚至欧洲人正在研发的第五代战斗机的模型都没有采用双座布局。不过这些飞机中,目前只有F-22是一种成熟的且不打算继续深度发展的机型。这种战斗机在宣布停产之前,基本只用做制空用途,单双座在作战性能上的差异尚可接受。后来虽然借鉴了不少F-35的雷达功能,但那个时候F-22的订单早已被砍到了不足200架,没有什么必要再去发展一型双座飞机了。



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F-35是一型按照正常逻辑来讲最应该设计双座型而实际并没有这么设计的飞机。美国方面对于这一问题的解释除了老生常谈的“电子设备先进,不需要两个人”之外,提得更多的是“网络中心战”的概念。简单来说,在开F-35时,原则上你可以让别的F-35或者其他什么平台当你的WSO,或者你也可以自己去当别人的WSO。



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然而,明明带一个WSO就能解决的问题,何必通过一个没有验证过效能的新系统舍近求远呢?答案或许就藏在F-35的底层设计中。F-35本质上是一个兼顾十几家作战需求的缝合产物,设计难度异常之大。就结果而言,洛马的天才工程师们虽然完成了“螺蛳壳里做道场”的任务,但总还是避免不了飞机的设计过于紧凑这一问题。结果就是,F-35B型为了增加一个升力风扇而取消了飞行员背部的油箱,同时缩短了弹舱的长度。因此,F-35B的续航力仅为A型和C型的四分之三,也兼容不了大型对地弹药。而A型和C型虽然原则上可以把B型的升力风扇换成后座,但战斗力也不免大幅缩水,向B型看齐。这样一来,增加后座非但不能提升作战效能,反而会大幅降低其作战效能。因此,当初最迫切想要双座F-35的以色列人也在权衡利弊之后放弃了这一计划。



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而至于飞行员的培训问题,根据美国空军自己的说法。现在模拟器的高速发展和大量普及允许飞行员在不接触实机的情况下,获得足够单飞的飞行经验。因此,并不迫切需要双座飞机来辅助培训。



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相比于美军的这两款飞机,我军歼-20在发展双座型号时有许多先天优势。首先是歼-20足够大,在改为双座机型时可以不额外占用弹舱长度,且损失的燃油装载量相对于内油的比例更小,航程损失也没有那么大。此外,不同于F-22,从其换装国产发动机且换装的国产发动机还不是最终的目标版本可以看出,歼-20还是一型非常有活力的机型,未来依旧会进行深度挖潜。而这次的双座CG,正预示着其可能会向对面攻击、侦察等多种任务领域迈出新的一步。
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