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中国海空军究竟需要什么样的新四代机?

2018-01-26 15:20:06

我们需要什么样的四代机?

歼20战斗机服役后,“中国是否需要列装第二种四代机”这一话题的热度始终居高不下,有人觉得不需要新四代机、应直接生产更多的歼-20、有人认为应该让FC-31这个至今顶着外贸编号的四代机“转正”,还有人提出应该研发一款全新四代机作为舰载机。可谓众说纷纭,莫衷一是。

但是,若要深入讨论“中国需要什么样的第二款四代机”这样的话题也并非全无重点。首先说空军:随着近年来我国经济实力,科技水平和工业技术的发展,新时代的中国军队也渐渐摆脱了长期以来“有啥凑合先用啥”的窘迫情况,可以根据自身的作战需要来对下一代作战飞机的各项指标提出要求。因此,要知道中国空军需要什么样的新四代机,必须要知道空军的哪些作战需要在歼20出现之后还没能得到很好地满足。

为此,我们需要明确当前中国空军所面对的作战环境,然后弄清楚中国四代机在未来需要承担的任务,以及当前状态下歼-20战斗机(未装备涡扇-15发动机,下文暂将其称为歼-20A)存在哪些不足。综合考虑以上因素后,我们可以得出这样的结论:在歼-20A已经服役的情况下,中国空军最需要的新四代机是拥有优异全向隐身性能、能够超音速巡航、具备相对较大载弹量和足够作战半径的“技术升级版F-22”。下面具体分析之。

当前中国的主要安全威胁来自海上,潜在的作战区域是宽广的西太平洋和北印度洋,其战场宽度是冷战中欧战区的上百倍,因此作战半径是重要的作战指标。如将争夺第一岛链内制空权作为我军第四代战斗机的基础任务需求,则其作战半径最好能达到1500公里;如果要在第一岛链外与对手较量,则作战半径还需要进一步提升。中国的空中加油机队无论从数量还是质量上都无法与美军匹敌,要补强也非一朝一夕之事,因此要提升作战半径就必须增加机内燃油储备。此外如隐身、超机动的重要性此前已经得到了很充分的讨论,本文不再赘述。

中国潜在的对手自海上来,战区广阔。对航程要求高

刚服役不久的歼-20A战斗机综合性能非常优秀,航程也完全能满足空军当前的需求。但歼-20A也有缺点,其源头就是性能欠佳的发动机。众所周知,歼-20A当前可能采用的AL-31F和涡扇10B发动机都存在推力不足的问题,这使得歼-20A无法进行真正的超音速巡航,不过发动机落后所带来的问题还不止于此。歼-20的隐身设计并不比F-22差,但受限于发动机,其后半球隐身性能比较糟糕,且鸭翼频繁偏转时所带来的较强雷达反射增大将成为必须面对的问题。当然,目前设想中歼-20A的主要任务是在西太平洋上空猎杀敌方加油机、预警机等高价值空中目标,或对缺乏防御纵深的岛屿或海军舰队进行“点穴”打击,不一定要和敌方四代机进行空战,因此歼-20A当前的隐身性能足以胜任以上任务。然而我们不能忽视将来敌方隐身战机深入我国本土的可能性,在国土防空中,是否进行空战的权力掌握在敌方手中,一旦与敌方四代机发生空战,歼-20A的隐身缺陷多少会减少我军的胜算。这并不是说歼-20A在我国本土上空无法战胜敌方战斗机,而是说当前技术状态的歼-20在空战中很可能出现战损。而令人难以乐观的是,现有的信息显示涡扇-15的研发工作非常不顺利,进度甚至还可能不如后立项的新中推,这就意味着歼-20的隐身缺陷将长期存在。这对中国空军的未来多少会有负面影响。

如果涡扇-15长期无法研制成功,而新中推的研发进度顺利得多,那么就完全可以以新中推为依托,研发一型起飞重量比歼-20A小、隐身性能比歼20A更好、机动性与歼-20A不相上下的四代机承担国土防空任务。此型四代机的技战术性能必须满足超机动性、超隐身性、超态势感知,最好能具备超音速巡航能力,载弹量至少应能携带六枚中距弹和两枚格斗弹。由于该型战斗机的主要任务为国土防空,因此不强求具备对地攻击性能,航程不必太大,但至少应达到武器燃油全内置状态下不少于1000公里的作战半径。当然此方案能够成立的前提是传说中的新中推研发进度十分顺利、能够尽快完成试验、定型、列装的工作。如果新中推研发不顺,以上设想自然是空中楼阁,此条件下将经费用于后续版本歼-20的完善和大批量生产上或许更为明智。

若能保证新中推及时定型、列装,则制空型新四代机可采用以下研发思路:以FC-31的2.0版本为基础适当放大机体,将最大起飞重量至F-35A的水平以提升内部弹仓空间和燃油储备量;调整气动外形以提高隐身性能和机动性能,动力系统则采用两台国产新中推。虽说此时目标机最大起飞重量已接近32吨,成为造价不菲的重型机,但其此时的性能足以匹配高价位。坊间所流行直接将FC-31二号验证机转正,作为廉价中型四代机与歼-20A高低搭配的设想是完全靠不住的。在四代机时代,为了控制成本而限制最大起飞重量极不明智。当年美国空军没能意识到未来软件和航电的成本将大幅上涨,又错误的认为结构优化和新材料的运用就能抵消工程化设计中的增重,于是为了省钱严格限制ATF项目的起飞重量,最终自食其果。美国空军控制F-22起飞重量的举措既没能成功限重,也没能节省经费,更导致F-22存在作战半径小、升级潜力不足的缺陷,可谓竹篮打水一场空。

美国空军的教训充分显示,目前条件下影响战斗机的成本的主要因素早已不是最大起飞重量,而是软件和航电等机载设备,盲目限制战斗机起飞重量非但无法节约经费,还将严重影响目标机的技战术性能。凭借FC-31二号验证机当前的状态,要实现上文所述空战典型挂载和1000公里的作战半径几乎不可能,要达到理想的技战术指标就必须提升起飞重量。当代四代机维持基本战斗力所需的机载设备远超20世纪80年代的三代机,即使将FC-31以当前状态直接转正,在工程化过程中也必然因结构设计强化、机载设备安装而导致超重,重蹈F-22覆辙。若是强行限制新四代机的起飞重量,只怕目标机的下场会比F-22更惨,沦为价格不比歼-20A便宜多少,性能还远远不如的鸡肋。

结构设计强化、机载设备安装而导致超重。比起设计的年代,F-22在制造服役的年代需要的航电要多的多。

有人可能会担心双中推无法支持重型机的体格,这其实多虑了。在研新中推固然无法满足歼-20级别战斗机的需要,但支持F-35A级别的战斗机还是可以的。须知F-35项目由于过度追求通用性,其气动布局与机身形状设计都不甚理想。上文所述目标机为制空战斗机,设计上无需为多用途妥协,可为制空性能对机身设计进行专门优化设计。如此只要设计得当且新中推能按期列装,目标机完全可以如歼-20A一般,用更小的推力达到与F-22不相上下的机动性,甚至可以通过新中推的优异性能实现当前歼-20A所不具备的超音速巡航能力。如此目标机隐身和机动性能都将与F-22不相上下,而与当前状态F-22基于冷战末期计算机技术且升级空间有限的电子设备相比,新式航电和IRST设备将大大提升目标机的态势感知和协同作战能力,其完全有可能在空战中压倒当前状态下的F-22。

总而言之,放大FC-31并不会导致价格飙升,却能大幅提高目标机的技战术性能,是非常划算的事。凭中国现在的经济实力,完全有能力为空军提供足够经费,使之能在投资研发隐身轰炸机等新式飞机的同时,按照实际作战需求列装足够数量的上述新FC-31,因此我军不需要为了省钱而限制战斗机起飞重量。与其FC-31的研发部门为如何限重而绞尽脑汁,不如让生产部门认真研究如何让战斗机制造工艺水平尽快赶上国内外同行。

纯粹意义上的中型四代机的某些支持者可能会祭出“高低搭配”原则并拿F-22和F-35A的例子说事,可这一说法非常牵强。目前F-35A的定位是高端战术打击飞机,这与F-22的夺取制空权任务定位有很大不同。F-35A航程远、载荷大、隐身和机动性能相对平庸的技战术指标是围绕其任务需求设定,而非单纯为了减重而设置的。F-35A的最大起飞重量达到31800千克,是不折不扣的重型战斗机,其技术水平相比F-22则更加先进,绝不能将其视为与F-22搭配的低端战斗机。F-22和F-35A的关系与其说是“高低搭配”,不如说是“功能搭配”,即F-22负责夺取制空权、F-35A负责打击高价值目标和二线防空。这一思路其实也适用于歼-20和上文所述目标机,若新FC-31研发成功,则可由新FC-31负责国土防空与第一岛链内的制空权争夺,歼-20则专门承担打击敌方地面和空中的高价值目标的任务,二者正好构成功能搭配。当然上述新FC-31的位置也可以考虑由轻量版歼-20取代,空军到底选择”加重版FC-31”还是“轻量版歼-20”,应当取决于何种方案更能满足空军的要求。至于段首提到的所谓“中型”或者“重型”的称呼问题则大可不必过度地咬文嚼字,其实,我军对新型四代机方案的提法,用的是“轻四”的代号,而不是“中四”或“四代半”这类的名称。其实际意义是,一种比歼-20轻的四代机,而不是真的“轻型四代机”,更看不出来所谓“中型”的概念。

F-22和F-35A的关系与其说是“高低搭配”,不如说是“功能搭配”,F-35能做到很多F-22做不到的事情

至于海军第四代舰载机选型的问题,与空军第二种四代机研发的思路其实有相通之处。与岸基飞机相比,中国第四代舰载机更需具备大航程、大载弹量的技战术性能,也就是说,中国的第四代舰载机也应当是重型机。可能有人会认为航母搭载中型机能够大幅提升载机量,从而利用多架次的中型机执行比更少架次重型机更多的任务。这一观点其实也站不住脚,航母无论搭载中型机还是重型机,其载机数量都不会有决定性的变化,但战斗力却会天差地别。

辽宁舰分别搭载歼20和当前状态下FC-31的甲板布置图,可见中型机上舰并不具备数量优势(原图来自《舰载武器》2013年第一期)

对弹射起飞、拦阻降落的舰载机而言,重型机的优势比中型机大得多。“雄猫”和“超级大黄蜂”级别的重型舰载战斗机可以在距离航母150海里的距离上进行超过2小时战斗巡逻,而米格29K级别的中型舰载战斗机只能在相同阵位进行1小时的战斗巡逻。中型机的有效对地、对海打击半径远不如重型机,而在对距离相同的目标进行攻击时,中型机要达到与重型机相同的弹药投送量,则出动架次将远超重型机。可见当航母搭载中型机时,其载机量仅略低于搭载重型机,但无论是防空作战还是进攻作战的能力和效率都远低于搭载重型机。明确了未来四代舰载机必须选择重型机这一原则后,我们就能对海军未来的选择有一个大致的概念了:选择以歼-20为基础设计一款鸭式布局的重型舰载机,或选择放大FC-31设计一款常规布局的重型舰载机。

这里值得进一步讨论的,是目标机的最大起飞重量应设定为何值、应选用何种航空发动机。对此作者的观点是,在进度许可的情况下优先考虑选用涡扇-15,将舰载机起飞重量设置为歼-20级别。相比前文所述四代制空战斗机,我军对四代舰载机的需求其实并没有那么迫切,毕竟在我军当前的作战体系中,第一岛链之外的反舰任务主要由反舰弹道导弹系统和现有的其他海基或重型空射反舰导弹承担,我军航母暂时不需要前出第一岛链作战,加之潜在对手的海军现在也并不急于完全将其舰载机队四代化,因此现有的歼-15系列舰载机基本能满足我军作战需要。

由于滑跃起飞方式存在着众多无法克服的缺点,我军也有意向发展新的弹射起飞-拦阻降落式航空母舰。因此上文所述的四代舰载机肯定是围绕在研的003型弹射起飞-拦阻降落航母设计的,而现在距离这一新航母的服役无疑还有相当长的时间,所以舰载机的研发工作也不必操之过急。如果在涡扇-15堪用的前提下选用涡扇-15,将四代舰载机的起飞重量设定为歼-20级别,将显著提升四代舰载机的作战半径与载弹量,大幅扩展我军航空母舰的防空圈与打击半径。当然,若涡扇-15的进度实在太慢而新中推的进度非常顺利,则以新中推为动力系统,研发一款起飞重量略大于F-35C的舰载机亦可。但无论如何,未来中国的常规起降航母应当搭载重型机。只有当未来海军计划在类似两栖攻击舰的舰艇上装备任务需求和技术指标类似F-35B的固定翼作战飞机时,中型四代舰载机的价值才会体现出来。

总而言之,在四代机时代,过去通过限制重量来控制成本的思路已经过时了。一方面,导致当代战斗机的价格昂贵的主要因素是软件和航电的价格日益高升,即使控制起飞重量也很难节约经费,另一方面,当代战斗机上必需机载设备越来越多,早已不可能如F-16那般通过大幅精简设备控制起飞重量。当代战斗机研发过程中的重量控制应当是通过优化设计避免“浪费吨位”,而非为了省钱而减重。盲目限制四代机的起飞重量非但无法达到控制成本的目的,还将大幅削弱目标机的技战术性能。如今每一架作战飞机、每一名飞行员都是宝贵的,为了省钱让飞行员驾驶水货战斗机无异于犯罪。

在J20出来前《简氏防务周刊》曾经放出来的CG设想图,当时该型战机被称为中国版本的F22

对中国而言,列装一型新四代机确实可以规避只列装单一机型所带来风险,还可以更好地实现空海军的某些战术任务。但新四代机的研发过程必须遵守航空技术的发展规律。首先根据空、海军具体任务需求确定战斗机所具备的功能,然后根据功能确定目标机技战术性能,才是四代机研发工作的正道。当前中国空军最需要的是具备更强隐身、机动性能的制空战斗机,海军将来需要的是航程远、载弹量大的隐身多用途舰载机,无论最后哪种方案会在空军和海军各自的竞标中胜出,照此思路确立新四代机的技战术指标,总归是不会有太大问题的。

张帅奇

张帅奇

独立撰稿人

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来源:观察者网 | 责任编辑:王世纯
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