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晨枫:中国需要舰载四代战斗机吗?

2018-04-10 13:35:56

【文/观察者网专栏作者 晨枫】

“辽宁”号远航南海已成常态,歼-15的海空雄姿已经成为熟悉的身影。不管沈飞如何强调歼-15是完全自主知识产权,其基本设计无疑来自于30多年前问世的苏-27,再怎么改进,也只可能做到三代半。这符合中国海军当前至可预见将来的现实需要,但在战斗机隐身化的现在,中国是否需要研发新一代隐身舰载战斗机,一直是人们关注的话题。

我们要什么样的舰载机?

中国海军是远洋海军,但还不是全球海军,主要作战海域在西太平洋,包括南海。这是一个复杂的作战环境,很多潜在对手已经装备了隐身战斗机。非隐身的三代半不是不能与隐身的四代对抗,但最终只有隐身战斗机才是对隐身战斗机最好的反制。隐身是第四代战斗机最主要的特征,中国海军需要舰载四代战斗机。就短期而言,成飞歼-20和沈飞“鹘鹰2”是最现实的上舰选择。

航母只是海基空中力量的浮动机场,航母战斗群的战斗力最终来自于舰载空中力量。空中力量的生命力在于进攻,最优秀的守门员也不可能赢得球赛,这一点已经为人们所接受。但海基空中力量有点不一样。

机场被打烂了,还可以抢修。但航母被打沉了,那就一锅端了。国土防空还存在抗打击力问题,舰队防空是没有抗打击力问题的。简单地说,不能被打击。到了被打击的时候,已经半截身子泡在水里了。

强化机堡被打坏了还能修修,航母要是沉下去了……

所谓大吨位航母抗打击力强,那都是死到临头硬抗一把的事情。这决定了舰队防空具有特别的重要性。参照美国经验,同时代的舰载战斗机通常比陆基战斗机更大、更重,具有更加强大的防空截击能力,F-14对F-15、F-18对F-16都是这样的情况。

但空中力量毕竟是要进攻的。对于海基空中力量而言,这不仅意味着攻势制空,更意味着反舰和对地攻击。舰载战斗机守卫好天空,反舰和对地攻击交给水面舰艇的导弹,这是大陆军主义的海军版,这是对空中力量的错误使用。在这样的错误思维框架下,攻势制空只是把防空圈扩大了,舰载战斗机是当作空中机动发射的防空导弹使用的,海基空中力量依然不是航母战斗群打击力量的主体。这实际上是苏联海军“基辅”级航母思路的超级翻版。

用飞机来防御,用远程导弹来攻击,是苏联航母的一大特色

就更加具体的战役战术层面而言,舰射导弹威力大、射程远,但数量有限,攻击方向和路经相对确定。航母的弹药库容量、弹药多样性和舰载战斗机的持续出击能力是舰射导弹不可比拟的。有人驾驶的舰载战斗机也有利于发挥人的主观能动性,利用有效的战术,增加突防成功率和打击效果。即使有一天无人机成为海基空中力量的重要组成部分,这也是有人机的补充和延伸,依然得益于人的主观能动性。

单纯依赖舰射导弹的打击力难以避开苏联海军腹泻式一次性攻击的尴尬,难以保证攻击的持续性、灵活性。美国兰德公司对于对地攻击中使用巡航导弹还是空军投弹做过定量分析。在短促、集中的打击中,巡航导弹效率更高;但打击时间延长、目标多样、分散的话,飞机投放炸弹(包括近程导弹)的投弹量、打击效果和效费比都要明显提高。这对海基打击是一样的道理。就单一战斗而言,舰队对抗简化为一次性事件未为不可;但在战役层面上,不能简单化为一次性事件,必须考虑多批次、多样化的对抗。罔顾海基空中力量的相关能力是极大的浪费,也偏离了发展航母力量的本意。

美国海军钟情于铁炸弹反舰,也是有其道理滴……

比照航母使用经验最丰富、使用最广泛的美国海军,舰载机联队尽管高度强调舰队防空,但总是包含强大的反舰、对地击能力。在过去,这是由专用的A-6和A-7攻击机担任的。如果说A-7还相当于高度偏重空地能力的战斗轰炸机,A-6实际上已经是专职反舰、对地攻击的轻型轰炸机了。A-6和A-7退役后,反舰、对地攻击任务由F-18担任。F-18在一开始就是按照双用途研制的,空空-空地兼优。A-6的载弹量和航程明显更大,在A-6还在服役的时候,F-18主要补充F-14,以舰队防空为主,业余给A-6打打下手。冷战结束后,美国海军的威胁环境完全改变,A-6那样的载弹量和航程不再必要,但老旧的机体和电子系统不经过深度升级,已经不能适应时代的需要,所以空地任务全部转交给F-18,A-6退役。

同样的事情也在F-14这里发生,因为维修工作量、使用和升级开支太大,F-14还有一定剩余寿命的时候,也因为威胁环境完全改变,而提前退役。恰好F-18E/F(F-18的深度大改,实际上是貌合神离的全新设计)开始服役,接过F-14的舰队防空任务。自此,美国海军的舰载机联队改为全F-18(包括经典型和E/F型)。

F-14因为挂点问题,只适合挂载重型制导炸弹

这也和美国航母运作的另一个大趋势吻合。在冷战时代,航母上的飞机数量按极限容量搭载,战斗力达到最大,8万吨级的“小鹰”级也动辄搭载80架以上的飞机。冷战结束后,美国海军不认为有必要搭载那么多飞机。降低搭载数量不仅降低运作开支,还改善了甲板和机库的工作条件,提高单位完好率和出动率。现在“尼米兹”和“福特”级通常按最高效率而不是最大容量搭载,典型搭载数量“只有”60多架飞机,尽管还有额外搭载20多架的余力。

在这样的情况下,如果搭载的飞机还是专机专用,执行舰队防空或者反舰对地任务时,总有另一半只能“旁观”,数量不足,利用率不高,甲板调度都不方便。可以全员出动执行任一任务就极大地提高了舰载机利用率和作战效率。比如说,在极限情况下,可以出动所有飞机用于舰队防空,或者全部用于反舰对地。F-18(经典型与E/F型)的双用途能力天然适合这样的全员出动要求,因此对于美国海军来说,全F-18舰载机联队是合理的做法。

舰载机要考虑那些因素

中国的舰载战斗机目前只有歼-15一种,以舰队防空为主,兼有反舰、对地攻击能力,可算偏重舰队防空的有限双用途。作为重型战斗机,参照歼-16的经验,歼-15要改进为真正的双用途并无不可克服的技术困难,关键是要有这样的需求。同样的需求定位方面的考虑对于中国的第四代舰载战斗机更加重要。

歼-15的多用途化改进是可以预期的

在西太平洋,中国海军的舰载战斗机不仅要面对美国海军的F-18E/F和F-35C,还要面对日本海自(假定“出云”级完成改装)和美国海军陆战队的F-35B。更不能忘记的是,还有美国空军的F-35A和F-22。

中国已经开始装备歼-20。这是具有隐身、超巡、超机动和超级态势感知与信息化作战能力的第四代战斗机。这也是中国的第一代隐身战斗机,很多方面还在进一步完善中,包括一直被惦记的发动机。

无尾三角翼十分有利于较高的超音速升阻比,但不利于舰载机着舰特别强调的低空低速升阻比,鸭翼在多大程度上可以补偿,这是坊间争论不休的话题。一般认为,正常布局的机翼更加接近重心,在操控方面容易在着舰时精细调整姿态和下滑路经。与鸭式布局相比,尤其是更充分发挥鸭式特点的远耦鸭式相比,正常布局也容易缩短长度,机翼容易折叠。鸭式三角翼不是不能上舰,但正常布局更加适合上舰。

“阵风M”是世界上仅有的无水平尾翼舰载机——在可预见的未来也不会有第二种,除非“光辉”舰载型开发成功

世界上仅有法国“阵风M”是鸭式布局的舰载战斗机,这在不小程度上还是必须与空军共用的结果。除了不幸的沃特F7U“短剑”,美国海军历史上还没有任何舰载战斗机采用无尾三角翼或者鸭式布局,倒是有波音JSF为上舰需要而特意放弃无尾三角翼、改用正常布局的先例。

前人经验不是碰不得的金科玉律,但盲目否认也是要不得的。在中国,歼-20方面至今尚未见到正在做上舰改装的消息,“鹘鹰”上舰的传闻则不绝于耳。

“鹘鹰”已经发展到“鹘鹰2”,气动外形和技术细节进一步优化。这是一架中型空优战斗机,具有典型隐身特征,采用正常布局,据说已经具备超巡能力。沈飞一向重视机动性,“鹘鹰2”的机动性应该是有保证的。采用两台先进中推也避免了F-35单台超级大推的技术难题。但“鹘鹰2”的问题也在于中型空优的定位。

“鹘鹰2”的模型

在同等技术条件下,中型战斗机的机内燃油系数必然低于重型战斗机,航程也相应降低。舰载战斗机的航程是很重要的。航程与留空时间是等效的。较大航程和较长留空时间意味着可以在较远的战场保持更长时间的存在,增加战斗机的等效数量,这对舰载机数量有效的航母特别重要。

在进攻作战中,航母不宜过度逼近敌方海岸或者舰队,避免发现,也避免不必要地吸引打击。空中加油可以延长战斗机的航程,但在接近敌方的高烈度战场上,无武装的加油机的生存力难以保证。舰载战斗机的着陆余油要求也高于陆基战斗机,不仅着舰时要大开加力,以防挂钩失败而必须复飞,再次着舰时,可能还要排队才轮得上。舰载机的着舰回收程序比陆基战斗机需时更长。

空优定位是另一个问题。随着技术的进步,空空导弹小型化了,4-6枚中程弹的总重不超过2吨,甚至可能低于1.5吨。相比于空地任务,空优载弹的重量小多了。在原则上,只要机内弹舱的尺寸能容纳,单纯携带空空弹的话,中型战斗机的带弹数量未必比重型战斗机低多少。

问题是双用途化的话,弹舱尺寸就是大问题,狭小的弹舱可能决定了空地弹药只能外挂,从而抵消了隐身的好处,也增加气动阻力。但在现在,尤其在中国航母数量和舰载机搭载数量都有限的情况下,只适合单一空优用途的舰载战斗机是不可接受的。

中型战斗机的体积重量较小,在航母上占地较小。但相比于战斗力来说,占地不是太大的问题。只要起飞着陆和飞行性能问题解决,重量更不是问题。歼-15长度接近22米,并没有造成问题。即使在8万吨“小鹰”级时代,美国海军也从来不嫌F-14占地太大,如果不是成本问题,宁愿全F-14加全A-6配置。

当然,最后还是带了F-18

我们要什么样的舰载四代机?

因此,“鹘鹰2”上舰不是不可以,但未必最优。即使不考虑双用途,也难以在航程和留空时间方面达到理想水平。中国海军已经超过了“勉强够用就可以”的阶段了,仅仅在空优方面“压得住”F-35或许已经不够了。

但是换一个思路,以“鹘鹰2”那样的正常布局为基础,全新研制重型的“超级鹘鹰”,在起飞重量上达到甚至超过歼-20,这可以成为中国海军的“超级F-14”。在可预见的将来,中国航母数量依然较少,舰载战斗机必须以一当十,重型战斗机更加合适。

这当然不是“鹘鹰2”的简单放大,但沈飞是有这样的能力的。在重量级和性能上与歼-20有所重叠也不是问题,歼-20陆基使用,“超级鹘鹰”是舰载战斗机,两者不冲突。

“超级鹘鹰”最合适的参照物是F-22N:重型四代常规布局(变后掠翼)舰载机

“超级鹘鹰”可以借鉴歼-20已有的经验,在隐身、火力、航程、速度、机动性、态势感知和信息化方面达到新的高度。更大的机体也有利于双用途方面的考虑。结合电弹,增加的起飞重量也不是问题。

当然,两台先进中推是不行了,必须换用两台先进大推。推重比10以上、150kN以上的先进大推也是歼-20急需解决的问题,“超级鹘鹰”有望共用。关于先进大推有很多传闻,确切情况只有等官泄。但沈飞、成飞双基地化对战斗机领域引入竞争、加速发展具有巨大的作用。在发动机方面,或许是引入相似的双基地竞争机制的时候了,这是另外一个话题。

先进大推的另一个意义在于推力转向。第四代战斗机的超机动有两个意义:一个是人们常说的过失速机动,另一个则是人们常常忽视的超音速机动。苏-27的“眼镜蛇”钩起人们对过失速机动的高度关注,“鹘鹰”据说达到相当高的过失速机动能力,但过失速机动的战术价值至今争论不休。超音速机动的战术价值则是毫无疑问的。

F-14的超音速飞行性能在截击作战中非常关键

超音速飞行时,激波后形成低压区,降低气动控制面的舵效,所以传统上超音速战斗机需要大大增加平尾、垂尾面积来补偿。即便如此,大部分战斗机的超音速飞行依然可算是一往直前的准弹道飞行,没有多少机动性可言。另一方面,F-22据称可在M1.6的超巡状态下达到6g以上的机动能力。这是憨豆先生与成龙的差别,即使传统战斗机通过加力达到超音速,两者在超音速空战里的态势优劣不言而喻。

推力转向不依赖舵效,可以有效解决超音速机动的问题。鸭翼可以部分避免正常布局的超音速舵效问题,但歼-20最终也需要推力转向才能完全发挥超音速机动的潜力。“超级鹘鹰”更加依赖推力转向,否则超音速机动能力堪忧。但推力转向不仅是喷口的问题,还需要更大的剩余推力,以抵消额外重量和转向造成的推力损失。

印度的苏-30MKI的推力并不富裕,还号称可用推力转向大幅度增加机动性,实际上造成能量的急剧损失,就是没有金刚钻、硬揽瓷器活的例子。“鹘鹰2”据说计划采用推力转向,在额外重量和推力损失之后,本来勉强达到的超巡是否还能做到就是一个问号了。“超级鹘鹰”要成功,比歼-20更加依赖先进大推。

采用推力转向之后,就有了像苏-57那样的三轴转向还是F-22那样的二元转向的问题。三轴转向与飞控的整合更灵活,但二元转向的雷达和红外隐身性能更好,后体阻力更小,“吃”推力也更严重。中国已经在歼-10B上试验推力转向,走的是三轴转向的技术路线。

《航空知识》上发布的中国矢量喷管照片(局部)

“超级鹘鹰”比歼-20更依赖先进大推的另一个原因是正常布局的超音速升阻比较低。无尾三角翼和鸭式布局的超音速升阻比高,这是歼-20在使用推力不足的过渡型发动机也能达到超巡的重要原因。但“超级鹘鹰”没有了这根拐棍,超巡就要靠实打实的推力了。这也是“鹘鹰2”超巡和航程难以兼顾的间接原因,即使先进中推能把“鹘鹰2”推进超巡,较大的阻力也将使油耗较高,限制了超巡的使用。重型的F-22尚且有航程短板,中型的“鹘鹰2”要超巡而且没有航程短板,这才叫反常即妖呢。只有重型战斗机更大的机内燃油系数才能在保证有意义的超巡时间的情况下,达到足够高的航程和留空时间。

“超级鹘鹰” 的气动外形也不宜在从“鹘鹰2”简单放大。即使是正常布局,超巡要求也与舰上起飞、着陆要求有所冲突。洛克希德在向美国海军提议海军版F-22时,改用变后掠翼,就是为了大大提高低空低速状态下的升阻比。相对于F-35A,F-35C的机翼翼展和翼面积增加,前缘后掠角减小,也是这个道理。苏-33相比于苏-27增加了鸭式前翼,依然是为了解决这个问题。歼-15继承了这个设计。

“超级鹘鹰”要上舰,同样绕不过低空低速升阻比这个坎。“超级鹘鹰”不能再走三翼面的道路,不管是从隐身还是超音速升阻比出发,这都是不可接受的。但苏-57那样的可动边条-进气口上唇是一个思路。这相当于鸭翼,增加可控的涡升力;但可融合为边条,降低巡航阻力。当然,这要求进气道完全重新设计,可能不能继续使用现在的蚌式进气口了,也不能简单采用加莱特进气口。不光有激波系管理问题,还有边界层分离问题,可能可以借鉴YF-23的做法,但这是题外话了。

“整架飞机都是升力体”的苏-57

另一方面,采用全动双垂尾,可以降低垂尾高度,减轻重量,降低阻力,缩小侧面雷达投影面积。如果沈飞对先进飞控有足够信心,甚至可以考虑把双垂尾与平尾融合为V形尾,相似于诺斯洛普YF-23或者洛克希德“第六代战斗机概念”的样子。不过这要与机动性和着舰时的可控性综合考虑,毕竟适合舰载使用是“超级鹘鹰”的亮点和准生证。

如前所述,“超级鹘鹰”高度依赖先进大推,因此在先进大推成型之前,过早上马的意义不大。而且时间不是“超级鹘鹰”的主要敌人。

歼-20是中国隐身战斗机的开路先锋。歼-20的研发、制造和使用经验非常宝贵,更重要的是打造了完整的技术体系和供应链,“超级鹘鹰”可以从中得益。从某种意义上来说,“超级鹘鹰”在歼-20之后交替发展,有利于循序渐进,互相借鉴,实现中国航空的整体可持续发展。

如果舰载四代上马,成飞肯定会参加竞标,这就要看沈飞是否能充分发挥正常布局和舰载机经验的优势了。沈飞应该有信心。竞争是好事,不应该畏惧,应该拥抱,在竞争中重建辉煌。

沈飞还在继续着力于歼-15的改进。双座、双用途歼-15、咆哮化的电歼-15和其他先进变型都是中国海军急需的,也在可预见的将来继续提供有效的战斗力。即使“超级鹘鹰”投入使用,也不意味着歼-15的立即淡出。现代战斗机的使用寿命动辄达到30-40年,现有歼-15的剩余使用寿命还有很长,适当升级后,完全可以与“超级鹘鹰”配合使用。

歼-16有望作为战术电子战机,从歼-15发展出中国的“咆哮虫”也是理所应当

不管“超级鹘鹰”的机内弹舱比“鹘鹰2”宽敞多少,SDB那样的小直径炸弹或者小直径导弹没有问题,但永远有大型武器难以装入的问题。机腹弹舱使得机腹外挂不可能,翼下外挂不仅重量限制较大,气动阻力和雷达反射特征更大,还不如由歼-15携带。双用途化后,歼-15可以担任空地主力,兼有空优能力;“超级鹘鹰”担任空战主力,兼有空地能力。两者既有分工,又可以互相补充,形成强大的战斗力。

继续升级、改进歼-15还有更现实的意义。歼-15是中国的第一种舰载战斗机,包含了很多与上舰有关的专用技术。这些上舰专用技术解决了有无问题,但需要在不断实践中进一步优化和改进,这对“超级鹘鹰”也是非常有用的技术铺垫。

在航母方面,中国的航母力量还在成型之中。现在已有“辽宁”号,不久将有第一艘全国产航母加入。第三、第四艘甚至更多的航母只是时间问题。但这是要时间的。在很长时间里,中国实际上没有足够数量的航母,以有效容纳两种不同的舰载战斗机。歼-15还将继续担当舰载战斗机的主力。在更多、更先进的航母入役过程中,“超级鹘鹰”形成战斗力的,现有歼-15则与“超级鹘鹰”混编,利用各自的长处,互相补充,搭配使用。

有媒体报道称,首艘国产航母海试在即

至于“鹘鹰2”,这依然是理想的出口平台。据传现有巴基斯坦入股,这对“鹘鹰2”的发展是好消息,对提升巴基斯坦空军的战斗力作用更是巨大。运作得当的话,甚至可能与土耳其的TFX计划形成某种融合,改用EJ2X0发动机,解决现有的发动机瓶颈问题,并满足巴基斯坦对西方技术的需求。这更可能把印度拖入军备竞赛,改变南亚的走向。但这是题外话了。

中国需要舰载四代战斗机吗?需要。但什么时候启动、这将成为什么样的战斗机,这还真是个问题。

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晨枫

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来源:观察者网 | 责任编辑:于宝辰
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