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[军事] 争鸣丨再谈未来中国航母舰载机的选型

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发表于 2016-12-8 08:00 AM | 显示全部楼层 |阅读模式


本帖最后由 源济 于 2016-12-9 02:46 PM 编辑

争鸣丨再谈未来中国航母舰载机的选型①:歼15只是过渡?

澎湃防务特约撰稿 包晓

2016-12-08 12:56 来源:澎湃新闻

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编者按
今年9月,媒体曝光了疑似安装加固型前起落架的歼-15的照片,认为将用弹射起飞测试;10月底,中国官方宣布首艘国产航母主船体已经合拢成型;近日消息显示,航母正在进行刷漆作业,预计将于明年初下水。
从目前消息来看,首艘国产航母的基本框架与“辽宁”号类似,但在电子设备和信息化水平上应该比“辽宁”号有较大提升。而目前能够确定的是,首艘国产航母将与“辽宁”号同样使用滑跃起飞/阻拦着陆的方式,歼-15仍将是这两艘航母的主力固定翼舰载机。
但是,考虑到第三艘航母很有可能安装弹射器的情况下,歼-15是否还应该成为未来国产航母的主力舰载机呢?中国未来航母舰载机的选择,又应遵循怎样的思路,参考哪些因素呢?

影响舰载机和航母战力的几个因素
航母舰载机是航母发挥战斗力的基石。航母战斗机的选型也有其自身的特点,有别于空军作战飞机的选择。
•尺寸
尺寸航母舰载机选型的关键。航母甲板的长度和宽度,航母机库的尺寸都是有限的。在有限的空间内,航母要搭载尽可能多的舰载机,舰载机的尺寸就必须受到严格限制。由于固定翼舰载机的机翼可以折叠,因此航母舰载机的尺寸的决定因素是机身长度。
•作战半径
航母通常在己方海岸线的区域作战。如果是对敌方的沿海或内陆进行攻击,航母必须在敌方对舰巡航导弹的范围之外活动,这就要求舰载机具备较大的作战半径。通常,这一距离要在700公里以上。如果是执行舰队防空的任务,较大的作战半径能够为航母战斗群提供充足的预警时间。
•最大起飞重量
战斗/轰炸机(例如F-111)载弹量大,航程远,但是无法作为舰载机。道理很简单,典型的战斗轰炸机无法在航母上满载起飞。在美国和法国的航母使用C-13型蒸汽弹射器,舰载机的最大起飞重量受制于C-13蒸汽弹射器的能力,大约为34吨,因此美国和法国的舰载机的满载起飞重量均在30吨附近。如果采用滑跃甲板的航母中,舰载机的最大起飞重量与滑跑距离成正比,滑跑距离越长,最大起飞重量越大,但这一重量在实战中仍然要比在陆地跑道上低不少。
上述三个参数互相制约,舰载机的设计就是要在这三者之间取得平衡。我国航母的现役主力舰载机是歼-15,歼-15脱胎于苏-27的舰载型——苏-33。苏-33是当年苏霍伊设计局为了竞标“库兹涅佐夫”号航空母舰的舰载机而设计的,苏-33以苏-27重型歼击机为基础,加装了鸭翼、增大了机翼面积,加强了起落架,目的是为了降低最低着舰速度(Stall Speed)。
歼-15虽然外观还是苏-33的样子,但中国在歼-15的材料、火控、数据链等方面的改进是革命性的。如果在机身部分大量采用复合材料,歼-15的空重应当低于苏-33。配备有更先进的火控雷达之后,歼-15的探测距离也应当远超苏-33,具备发射精确制导武器的能力。不过,歼-15的尺寸仍然与苏-33相同,如果使用AL-31或者同等推力级别的国产发动机,那么歼-15在最大起飞重量、最短滑跑距离以及最低着舰速度方面应与苏-33类似,尽管歼-15能够携带比苏-33更多的燃油或者是更多的弹药。
各国主力舰载机的主要规格和性能指标
从综合性能来看,阵风M和F/A-18/E/F处在舰载机性能的第一集团,F-35C因为没有服役,故而无法对其实际性能和表现进行准确的比较。但从F-35C的舰载测试情况看,其表现也相当不错。需要注意的是,作战半径这个数字存在较大的差异。F/A-18E/F提供了完整的数据,722公里是其进行攻击模式下的作战半径,1275公里是其仅携带两枚空空导弹进行巡航时的数据。但不管数据如何变换,一款舰载机,其执行对地攻击模式时,700公里的作战半径是起码的要求。除苏-33以外的其他舰载机都使用蒸汽弹射器,能够以最大起飞重量起飞,而苏-33的最大起飞重量的数据是在其由陆地跑道起飞时获得。
歼-15为何只能成为过渡机型
歼-15在中国的航母发展中具有里程碑的意义,这也是其最宝贵的价值。近期媒体报道的安装有类似弹射模块牵引杆的歼-15,可能在验证两方面的技术:一是前起落架的牵引杆技术,二是验证歼-15本身进行弹射起飞的技术,因为采用弹射起飞,歼-15的机体机仍然需要加强。受到先天条件的制约,“歼-15”的过渡色彩更为浓厚。笔者认为,下一代中国的舰载机应当采用与歼-15完全不同的设计思路
歼-15的局限性首先由它自身的尺寸决定。苏-33(歼-15的母型)的机长达到22米,曾与苏-33竞争苏联1143.5型航母(“库兹涅佐夫”号,其尺寸与“辽宁”号的前身“瓦良格”号相同)舰载机的米格-29K的长度只有17米。这导致苏-33的携带架数要少于尺寸更小的米格-29。“库兹涅佐夫”号航母的满载排水量为6万吨,比法国的“戴高乐”号大出不少,但携带的战机数量却相差无几,原因就是苏-33的尺寸太大。
航行中的“库兹涅佐夫”号航空母舰,图中可见位于尾舷的苏-33的主翼已经越过了降落区的边界黄线,足可见其尺寸之大。
第二个问题是“重型机”当“中型机”用。该问题归结于没有使用弹射器,仅靠滑跃甲板起飞,歼-15不仅不能满油满弹起飞,而且会对航母的甲板调度产生影响(在没有弹射器的情况下且飞机须携带反舰导弹执行对海打击任务的情况下,飞机必须从第三起飞点进行起飞,此时航母就无法同时执行起降作业)。
1989年11月17日,“库兹涅佐夫”号航母开展舰载机起飞与着舰试航,苏霍设计局的试飞员普加乔夫驾驶苏-33的原型机——T-10K-2(苏-27K的2号原型机)进行的试飞数据显示,在满载燃油,并挂满12枚空空导弹的情况下,飞机可以从第三起飞点滑跃升空,滑跑长度为195米,此时航母航速为15节。
竞争对手米格-29K展示了更为强大的短距滑跑能力。1991年8月,“库兹涅佐夫”号航母在国家验收中,米格-29K在第一起飞点(滑跑距离100米)完成了机内满油、外挂三个副油箱和4枚空空导弹起飞的测试,起飞重量达到22吨。米格设计局当时估计,如果能够在195米的第三起飞点起飞,米格-29K的起飞重量可以达到24.5吨,可以实现机内满油、外挂三个副油箱并携带数枚反舰导弹,这样米格-29K就能够对400海里以外的敌方水面舰艇发动攻击。不过受苏联解体影响,米格-29K的满载起飞试验未能进行。
一架改进型的米格-29K在“库兹涅佐夫”号航母上着陆。俄罗斯已经确定用尺寸较小的米格-29K取代大尺寸的苏-33战斗机。
在“库兹涅佐夫”号航母上,一共有三个起飞点。100米处有两个,分别为第一和第二起飞点,滑跑距离为195米的第三起飞点深入航母的斜角甲板。若仅使用第一和第二起飞点,航母可以同时进行舰载机起飞与降落作业,甲板的使用效率最大,但舰载机无法满载荷起飞。在这种情况下,苏-33只能携带60%的机内燃油和4枚空空导弹升空,无法执行对海目标打击任务,作战半径也大打折扣,“重型机”的优势荡然无存。
若使用第三起飞点,虽然会满足舰载机的需要,但是会严重影响航母的作战效能(从起飞作业转换成降落作业,航母甲板需要30分钟左右时间。而美国航母的经验显示,从完全起飞作业到完全降落作业之间的调整时间长达60-90分钟)。因此,在实际作战中,第三起飞点的使用应当非常慎重。
相比之下,中型的米格-29K能够在接近满载的条件下从第一起飞点起飞,不仅能够达到标称的作战半径,也不影响航母的降落作业。
这张“辽宁”号的等比例模型图展示了该舰的三个起飞点,黄色的歼-15模型停在了1号起飞位,后部的导流板已经升级。左侧是2号起飞点。从这两个位置起飞,歼-15无法满油满弹。
目前已经明确,“辽宁”号及后续的第一艘国产航母都不使用弹射器,国产航母的尺寸将接近或者略大于“辽宁”号,歼-15仍然将依靠发动机进行滑跃起飞。如果执行远程反舰任务,在携带大型反舰导弹的情况下,歼-15将不得不使用3号起飞点滑跑起飞,这会影响到航母的甲板周转率。在遇到突发状况时,舰载机的情况会非常危险。歼-15的大尺寸对甲板操作的效率也会产生影响。据报道,印度在为俄罗斯为其改造的“维克拉玛蒂娅”号航母选择舰载战斗机时,选择米格-29K也有苏-33尺寸太大操作不便的考虑。
笔者认为,在滑跃起飞的航母上,歼-15这样一款重型机,只能打折为“中型”机使用。如此一来,为何不选择能够在100米起飞点满载起飞的中型机,以增加航母携带的舰载机数量?
这个位置即“辽宁”号的第三起飞点,位于斜角甲板中部。如果在这里进行起飞作业,舰载机便无法降落。
国产的第二艘航母很有可能将安装弹射器。安装弹射器之后,应当能够解决歼-15满载起飞的问题。但后续的问题也会随之而来,那就是尺寸过大带来的舰载机数量不足问题
“库兹涅佐夫”号的标准配备是24架苏-33以及12架左右的苏-25,外加10架卡-27和卡-31预警直升机,总数接近50架。最近的新闻显示,“库兹涅佐夫”号航母携带15架左右的苏-33和米格-29K,以及10架直升机执行任务。“辽宁”号拆除了原“瓦良格”号上安装的体积庞大的反舰导弹,能够使机库的面积大幅增加。
网上流传的“库兹涅佐夫”号的机库图显示,该机库的极限容量是22架苏-33。那么按照这一标准,辽宁号的机库的容量应当在30架歼-15以内。在建的国产航母的机库虽然肯定比“辽宁”舰的要大,但受制于总体尺寸,其机库的极限大约就在36-40架歼-15左右。
公开报道显示,至少已经有10架歼-15上舰。从实际情况看,装备一个团的歼-15(24架)应该是辽宁舰的目标。但24架歼-15上舰之后,再要装备未来航母急需的固定翼舰载预警机以及直升机,航母的空间就非常有限了。作为航母作战体系的核心,舰载机的种类也是需要多样化的。除了攻击/歼击机之外,舰载机至少也要包含2-4架的电子战飞机,3架左右的固定翼预警机。这样,24架歼-15的数量确实偏少,至少让航母的体系作战能力处在“紧平衡”的状态,这种状况需要第二艘航母服役之后才能有所缓解。但即便再大的机库,容纳歼-15这样的重型机仍然是很吃力的。“戴高乐”号的满载排水量为4万吨,载机40架;“尼米兹”级后续舰的排水量在10万吨左右,载机90-100架。因此,笔者认为,要发挥6万吨级航母的威力,配备40架以上的固定翼舰载机、20架左右的各型直升机,即达到60架的总数是必须的
(未完待续)

 楼主| 发表于 2016-12-9 02:47 PM | 显示全部楼层

争鸣丨再谈未来中国航母舰载机的选型②:歼-31能上舰吗

澎湃防务特约撰稿 包晓

2016-12-09 14:32 来源:澎湃新闻

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歼-15在辽宁舰上起飞。
未来中国舰载机选型的思路
笔者认为,未来国产舰载机应该遵循的设计之路,是围绕航母体系作战的特点,以技术成熟可靠和费效比高为核心,研发F/A-18E/F同级或略低的中型双发多用途战斗/攻击机,尽可能提高航母能够携带的舰载机数量,而不是一味追求单机的高性能
我国选择歼-15作为舰载机有历史原因,其中的因素很复杂。俄罗斯出于对知识产权问题的担忧,回绝了中国采购苏-33的要求,但随后中国从乌克兰获得了苏-33的原型机,通过自主研发生产出歼-15。歼-15虽然外观与苏-33类似,但骨子里是全新的国货,战力非苏-33所能比拟。不过,其尺寸太大的问题是无法解决的。
辽宁舰上的歼-15战机。
歼-15如果要满载起飞,毫无疑问必须使用弹射器,但这最快也要到第二艘国产航母时才能实现。在采用滑跃甲板的航母上,执行舰队防空任务时,歼-15尚能“轻装上阵”,但如果是执行对海对陆的精确打击任务,歼-15的数量短板就显现无疑。虑到“辽宁”号航母的甲板以及机库,在极限的情况下,“辽宁”号以及后续第一艘国产航母最多携带的歼-15可能不会超过60架,仅相当于一艘“尼米兹”级航空母舰的水平。如果固定翼的预警机上舰,歼-15的数量将进一步压缩。与美国航母战斗群相比,我国航母在舰载机数量上劣势很明显。
为了解决这一问题,海军甚至可以考虑采用双航母战斗群来实现甲板最高效率的运作。但即便如此,中国航母舰载机的再选型似乎是一件难以避免的事。
当年俄罗斯选择苏-33作为“库兹涅佐夫”号航母的主力固定翼舰载机,也有很多非技术层面的原因。不过从俄罗斯目前的使用情况看,苏-33已经被淘汰,即将进行现代化深度改装的“库兹涅佐夫”号航母选择了尺寸更小的米格-29K作为舰载机。虽然中国的首艘航母以及首艘国产航母都将沿用歼-15,而且整套舰载机飞行员培训体系也将是建立在歼-15的基础上,但是歼-15无论如何应该只是一款过渡性的舰载机——它能够解决舰载机“有无”的问题,而下一代中国的舰载机无疑会是另外一款机型。
苏-33曾经作为“库兹涅佐夫”号航母的主力固定翼舰载机。
为何要重新研发,而不是像法国与俄罗斯那样走空军与海军航空兵战机通用化的路线?
首先,笔者认为,首先空军主力机型无法派生出舰载型。尽管法俄两国的实践似乎表明,海军舰载航空兵与空军的主战飞机的通用是一种比较常见的做法。但作为航空大国,美国一直坚持空军与海军各自独立研发战斗/攻击机的做法。直到F-35,出于控制成本的考虑美国才实现了通用,而且这是建立在F-35动力可靠性的基础上。
进一步说,即便我国选择在空军主战飞机的基础上衍生出舰载型,也会面临目前无适当机型可选的尴尬。歼-10是一款轻型战斗机,主要用于防空作战。歼-10上舰的最大问题不是其位于进气道下方的前起落架,而是作为一款单发的战斗机,其可靠性无法满足要求。双发是舰载机的标准配置(F-35C的单发是受到型号的限制,海军也是基于其接近双发的低故障率才勉强接受了单发的F-35C,这从根本上有赖于F-135发动机的高可靠性)。在歼-10的设计已经定型的基础上,其不可能再改为双发。而除了歼-10,我国现役数量最庞大的主战飞机是苏-27和苏-30系列,他们与海军航空兵现役的歼轰-7A同样面临尺寸太大的问题
第二,重新研制舰载机,能够紧紧围绕航母的特点研发,结合舰载机在航母作战体系中的主要作用,扬弃一些不必要的设计追求,走实用路线。笔者认为,海军舰载机的研发应注重效费比,运用现有的成熟技术,不要过分追求高性能甚至是“黑科技”。
从美国和法国的情况看,美国的主力舰载机均比空军的主力机型低半档至一挡(F/A-18E/F、F-35C对F-22A)。舰载机维持与空军主战机型的代差有其客观原因。舰载机长期在海上使用,不仅受到高盐高湿客观环境的影响,其维修保养条件也不及陆地,因此舰载机对维护简易性的要求极高,类似隐身涂料这种“娇贵”的“黑科技”未必受欢迎(F-35C的隐身涂料脱落问题以后也很可能会困扰航母的保养团队)。
另外,舰载机承担的主要任务的危险性和强度相对较低。回顾过去30年的数次局部战争,“踹门任务”(摧毁敌方防空体系)都是由空军的主战机型完成的。例如1986年美国空袭利比亚首都的黎波里的“草原烈火”行动,的黎波里的主要军事和政治目标就是由空军的F-111战斗轰炸机、EF-111电子战飞机、F-16战斗机组成的特混机群负责打击的;海军的舰载型A-6和A-7攻击机则在空军F-15/F-16的掩护下,负责对利比亚第二大城市班加西的目标进行了打击。1991年的“海湾战争”中,空袭伊拉克和科威特的主力也是由从位于沙特的空军基地起飞的空军F-15、F-16、F-117等战机来完成。海军虽然打响了头炮,但这一炮是由“战斧”式巡航导弹执行,而非舰载机完成的。
2011年利比亚战争中,法国派出“戴高乐”号航母参与对利比亚政权的打击,由于此时利比亚已经没有有效的防空力量,所以空军的“阵风”B/C、“幻影”2000以及海军的“阵风”M、“超军旗”都参与了对利比亚境内军事目标的精确打击。
从航母使用国的经验看,舰载机的主要任务是己方防空、零星的远程对地精确打击和航母战斗群外圈的反潜行动。打击陆地“硬目标”这样的任务,通常由具备较强突防能力的空军高性能轰炸机和战斗机完成。如果是在远离己方大陆的区域遂行打击任务,首波打击也应当是由舰载的巡航导弹完成。在这类作战思想的指导下,航母舰载机不应瞄准五代机标准,而应以四代或者四代半标准为设计目标,强调大载弹量和大作战半径,以数量优势维持航母战斗群上空防空力量不间断的投入
歼-31战机
歼-31可能是理想的舰载机平台?
当然,重新研制航母舰载机并不意味着要在我国现有飞机设计制造的基础上推倒重来,完全另起炉灶。据某门户网站军事频道所开展的调查显示,超过60%的投票网友认为,下一代舰载机应以“歼-20”或“歼-31”为基础进行设计。这一统计数据虽不完全,但却真实反应出网友对于国产舰载机所报以的殷切的期待。
笔者认为,相比之下,歼-31的基础平台更适合衍生发展为舰载机。
歼-20战机
歼-20上舰虽被寄予厚望,但其主要障碍也是尺寸。歼-20是一款完全为空军设计的隐身战斗/攻击机,强调高性能和隐身性,而且为了兼顾隐身与内置弹仓和燃油,歼-20的机身长度很长。在航空母舰上,歼-20所挤占的空间甚至可能要超过歼-15。歼-20单机固然先进,但毕竟“双拳难敌四手”,数量的劣势将会抵消单机的性能优势——这对于航母的攻击力乃至防御力都会形成极大的不确定性。从公开报道看,歼-20的重要用途是执行对地远程精确打击,隐身能力主要为了保证其突破敌方的防空系统。歼-20的部分设计思路能够被下一代舰载机所借鉴,不过歼-20本身上舰的可能性不大。
由沈飞研发的“歼-31”作为一款中型战斗机,其尺寸(机长16.9米,翼展11.5米)和双发的特点满足舰载机的基本要求。尤其是在续航方面,中航工业的消息曾透露,在仅使用机内燃油的情况下,歼-31的作战半径也能够达到1200公里以上,超过F-35系列。歼-31的总设计师孙聪也曾对媒体表示,希望“歼-31”的“改进型”能够成为未来的中国舰载机。
初期的歼-31使用了俄罗斯的RD-93发动机,从航展的飞行表现看,动力非常一般。如果换用推力更大的国产WS-13发动机,或许能够解决推力的问题。歼-31目前面临的最大问题是能否被部队所青睐在今年的珠海航展上,中航工业的宣传册重点强调歼-31,这意味着军方有可能已经放弃该机型,所以企业才不得不专攻出口市场。
总之,在未来一段时期内,歼-15仍然是国产航母舰载机的绝对主力。如果第三艘航母能够安装弹射器,歼-15就能够解决起飞的限制问题,数量不足的问题也可以通过双航母组成单一战斗群的方法来弥补。但是,为航母量身定制一款多用途战斗/攻击机的想法也不应被搁置。
从目前的发展情况看,中国的舰载机有可能走“歼-15+中型舰载机”搭档的路线,利用歼-15格斗性能强、作战半径大的优势,执行舰队防空任务。但“歼-15”受制于尺寸,携带数量可能较少,而搭载数量较多的中型舰载机,将能够携带精确制导武器实现对陆海目标的精确打击。

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