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中國兩棲攻擊艦浮現 艦載戰鬥機如何選擇

中國兩棲攻擊艦想象圖。
  中評社北京5月14日電/如果說美國海軍的核心作戰平台是超級航母,那麼作為獨立軍種存在的美國海軍陸戰隊,其核心作戰平台就是大型兩棲攻擊艦。2017年初,美陸戰隊第3遠征部隊下轄的“黃蜂”號兩棲攻擊艦進駐日本佐世保,其上搭載的10架F-35B不僅成為在亞太部署的第一批“閃電2”,也象徵著美國海軍陸戰隊自此邁入五代機紀元。

  而在東北亞,另外一支具備強大立體兩棲投送與作戰能力的海軍陸戰隊也正在快速崛起。2017年4月,繼第一艘國產航母下水後,美國《國家利益》網站又報道稱中國首艘兩棲攻擊艦075型也將在2020年完工,一時間國內媒體與網絡紛紛轉載,《科技日報》與《環球時報》等甚至還就此話題採訪了多位海軍專家。

  實際上,中國啟動自己的兩棲攻擊艦項目早有明確跡象,早在2013年11月13日,CCTV-4中文國際頻道播出的《今日關注》節目中,著名軍事專家、海軍信息化專家委員會主任尹卓少將就曾明確表示,中國正在研製自己的兩棲攻擊艦,且該級艦的排水量“為日本出雲級的兩倍”。眾所周知,出雲級直升機母艦的滿載排水量高達2.7萬噸,考慮到尹卓少將的身份及其對於國產新型裝備消息的一貫謹慎態度,上述表態應該已可證明,中國第一代兩棲攻擊艦項目不僅確實存在,且在第一代平台上就將至少達到美國海軍現役黃蜂級的噸位。

  值得注意的是,黃蜂級日常可搭載6至8架AV-8B“海鷂”或F-35B“閃電2”垂直/短距起降戰鬥機,如執行制海任務則最多可以搭載20架該類型戰機。可以合理推測,中國花費巨資研製4至5萬噸級的兩棲攻擊艦不可能只用來搭載直升機——即便在服役的最初階段很可能如此。此外,該級艦並非航母,肯定也無法搭載殲-15這樣的重型常規艦載戰鬥機。從國外經驗來看,兩棲攻擊艦與垂直/短距起降戰鬥機堪稱完美搭檔。但必須指出的是,我們目前在解放軍裝備序列中尚找不到現成可用的機型。

  然而,國外媒體的相關傳聞卻表明中國海軍很可能早有準備。日本《朝日新聞》就曾在2009年報道稱,中國首架垂直起降戰鬥機“殲18”已經研製成功,並在內蒙古某秘密軍事基地順利試飛。2012年12月,英國《簡氏防務周刊》也指出,沈陽飛機工業公司一架遙控模型的模糊照片顯示,中國距獲得類似F-35B那樣的垂直起降戰鬥機可能為期不遠了。

  “殲18”虛實
 
美國海軍現役黃蜂級埃塞克斯號。
 
  據英國《簡氏防務周刊》透漏,沈飛曾在“軍用項目發展計劃”中展示過一款垂直起降飛機的遙控模型,外界此前普遍認為它“僅僅是個模型而已”。但2012年10月31日首飛的殲31隱身戰機改變了許多人的觀點。《簡氏》報道稱,2011年9月,在中國航空工業集團主辦的無人機比賽中,沈飛展出了一款隱身戰機的遙控模型,後來證明它正是殲31隱身戰機的第一次對外展示。《簡氏》按此邏輯推測,首次亮相的垂直起降戰機模型同樣預示了中國新型戰機的未來發展方向。

  該報道甚至還猜測,沈飛的模型並非中國唯一的垂直起降戰鬥機計劃,因為早在2005年,就有所謂“消息人士”向《簡氏》透露,成都飛機工業公司也在考慮類似F-35B的項目。《簡氏》據此認為,中國軍方正鼓勵這兩家航空企業展開競爭。

  沈飛的模型照片表明,該公司的垂直起降戰鬥機採用鴨式布局和外傾式雙垂尾,明顯經過隱身設計,由兩台發動機提供動力,機腹下則有專用的升力風扇提供垂直升力。這種設計與F-35B相似,只不過F-35B只用一台F-135發動機驅動升力風扇,中國的類似機型則是採用雙發布局。

  《簡氏》並未透漏更多該型機的技術性能。不過從該刊描述的機型特點來看,如果此項目確實存在的話,應該就是2009年《朝日新聞》所稱的殲18“紅鷹”。《朝日新聞》的消息來源則非常可疑,日本人實際上是把2008年一條所謂轉載自美國《防務新聞周刊》網站的報道重新包裝後刊登的,原報道荒誕不經,聲稱“殲18”最大起飛重量高達47噸,最大載彈量12.5噸,作戰半徑為2200千米,最大飛行速度2.5馬赫,且具備超聲速巡航能力及超機動性。上述數據顯然經不起任何推敲,而且內蒙古也根本沒有中國空軍的試飛基地或廠家試飛基地。

  動力選擇

  儘管有關“殲18”的消息缺乏實證。但在大型兩棲攻擊艦服役後,中國也的確需要一款中國版的“海鷂”或F-35B。因此,有理由相信相關預研甚至型號方案確實存在,下文也暫且並不嚴謹地用“殲18”指代中國可能在研的垂直起降戰鬥機。我們在此將要重點探討的是,中國需要什麼樣的垂直/短距起降戰鬥機,以及通過何種渠道獲得該機型。

  與常規動力布局的戰鬥機相比,垂直起降戰鬥機的技術難點主要在三方面:一是具備推力矢量技術的高推重比大推力渦扇發動機;二是為實現垂直起降而專門研製的特殊動力系統方案;三是能夠滿足垂直起降特殊氣動要求的飛控軟件,三者缺一不可。近年來隨著中國航電系統的一系列重大突破,相關飛控軟件的研製應不成問題。但發動機和整套動力方案對中國航空工業部門來說仍是巨大挑戰。
 
殲31B想象圖。
 
  高性能渦扇發動機一直是中國航空工業的短板。據外媒報道,中國正在研製的渦扇15最大推力達到18噸級,推重比約為9。作為計劃裝備殲20的下一代動力系統,渦扇15的最大推力可能與F-35B的F-135相當,推重比則有一定差距。如果渦扇15能夠盡快量產,則所謂“殲18”的心臟自然有保障,但要做到這一點難度非常大。如果採用相對成熟的渦扇10改進型,則新飛機即便勉強可以實現垂直起降,其性能水平也肯定很難與F-35B匹敵。

  當然,在“殲18”的樣機或早期生產批次中也可以選擇現成的俄制發動機,或其國產改進型。如殲31樣機使用的RD-93,或蘇-35上的117S。前者的問題是推力不夠,最大加力推力只有8.3噸,“殲18”如採用這款發動機至少需要裝備兩台,《簡式》的相關報道似乎證實了此方案的存在。不過這將使飛機的整體設計很難平衡,首先是沒有任何國外雙發方案可供借鑒;再者“殲18”與殲31不同,其需要額外裝配一整套升力風扇與相關動力傳輸系統,這樣的飛機本身自重就大,而兩台發動機進一步增加了重量,使武器與油料載荷被大量占用,直接影響實際作戰能力。

  如裝備117S發動機,情況會稍好一些。作為一款供T-50第一階段使用的過渡型發動機,117S的最大推力達到14.5噸,用於“殲18”是勉強可以的。假設中國能夠批量購買這款發動機,或是裝備蘇-35後在其基礎上將渦扇10的性能提升至117S的水平,兩者將是所謂“殲18”最現實的動力選擇。

  破解垂直起降密碼

  殲18對發動機的另外一項要求是必須具備推力矢量能力。與部分四代半及五代戰鬥機為追求超機動性而擁有的15度左右噴口偏轉角不同,垂直起降戰鬥機要求發動機必須具備縱向90度以上(如雅克-141為95度)的噴口偏轉角。其技術難度的確很大,但與發動機本身相比,倒還算相對“輕鬆”的任務。

  “殲18”的主發動機只需要在垂直起飛或降落的情況下才需要如此大幅度的推力偏轉,且相對程式化,遠不如先進戰鬥機在空戰中隨時微調噴口角度複雜。英國“鷂”式和蘇聯雅克-38早在40多年前就已經具備了成熟的相關技術,沒有理由認為這對如今的中國航空工業來說是難以跨越的門檻。“殲18”其實最需要斟酌的是到底採用哪種動力系統布局。可供選擇的主要有“鷂”的單發多噴口式,雅克-38/141的多發組合式,以及F-35B的單發升力風扇式。
 
美國F-35B戰機。
 
  上述三種方案各有利弊,相對而言中國可能對“鷂”式的方案更熟悉,北京航空航天大學的航空博物館內就收藏有一架“鷂”式真機可供工程研究。“鷂”式的“飛馬”發動機通過在機身前後的四個推力矢量噴管提供垂直起降的升力與平衡力矩,全套動力系統只需要一台發動機,結構相對緊凑,且四個獨立的噴管可以在巡航或空戰格鬥時調整偏轉角,為飛機提供額外的機動性能。但這套系統的整體布局非常複雜,控制難度也很大,四個噴口與由此帶來的飛機外形變化會讓阻力激增,使飛機無法超聲速飛行。

  蘇聯雅克-38/141的多發組合式方案相對“簡單粗暴”。以雅克-141為例,該機在機身後部裝備了一台具備推力矢量性能的R-79渦扇發動機作為主動力系統,在座艙後方又以串聯方式裝備了兩台同樣具備推力矢量性能(正負15度)的RD-41渦噴升力發動機。在垂直起降時,機尾的R-79噴口會向下偏折,與機腹處的兩台RD-41小推力升力發動機同時作用,為飛機提供垂直升力和平衡力矩。該方案對飛機氣動外形影響不大,這也使得雅克-141成為世界上第一款具備超聲速性能的垂直起降戰鬥機。但其缺點也顯而易見,機腹的整套動力系統在飛機轉入巡航狀態後完全淪為死重,其占用的載彈量和載油量本可以讓雅克-141的作戰能力更強。

  在總結了英國“鷂”式及俄羅斯雅克-141的經驗後,美國洛克希德-馬丁公司在設計F-35B時採用了一種“中間方案”,並自認為完美解決了英國和蘇聯路線的固有缺陷。F-35B仍採用“鷂”式的單發方案,但其F-135發動機的尾噴口則與雅克-141類似,發動機再分出一部分動力給機腹的升力風扇。實際上,這一方案是用一台發動機完成了雅克-141三台發動機的工作。這不失為一種巧妙思路,但前提是需要一顆足夠強勁的心臟。F-135發動機的最大推力與推重比甚至超過F-22的F-119發動機,不愧為目前世界上最為強大的戰鬥機用渦扇發動機。

  參考F-35B模式風險巨大

  外媒所披露的所謂“殲18”顯然選擇了F-35B式的單發升力風扇方案。除了殲31所沒有的鴨翼外,“殲18”基本可以看作是殲31的垂直起降版。這似乎是一種合乎邏輯的分析:中國已經上馬了兩款隱身五代機型號,似乎沒有必要,恐怕也沒有餘力再單獨研製一款全新的垂直起降版五代機。因此,仿照JSF模式,在殲31平台上開發所謂“殲31B”,既節省了相關資源,也很符合外界對殲31成為中國版F-35的期望。

  然而,“殲31B”的設想固然美好,但現實卻又總是殘酷的。F-35B項目如今的困境無疑為其他國家敲響了警鐘,垂直起降戰鬥機的結構與常規起降飛機差異太大,硬要在一款平台上實現通用化的風險遠遠超乎想象。F-35B所遭遇的技術麻煩不僅拖延了自身研製裝備時間表,甚至讓整個F-35項目都一度淪為時間和金錢無限透支的黑洞。要知道,美國擁有世界上最頂尖的航空技術,擁有數十年AV-8B垂直/短距起降戰機的生產、改進與使用經驗,擁有最龐大的資金投入,擁有十餘個願意分擔該項目技術與預算的鐵杆盟國,甚至擁有還未見真機就已被預定上千架的龐大市場……而中國呢?
 
 
  即便僅從技術考慮,F-35B的單發升力風扇方案對中國而言也難稱彼岸。該方案雖然節省了升力發動機“死重”,但整套升力風扇系統在飛機巡航時仍然是雞肋。更致命的是,中國沒有可供實用的F-135級發動機,即便117S勉強可用,不僅作戰能力無法達到F-35B的水平,且在殲31雙發的基礎上改裝單發,將對整個飛機的氣動布局構成巨大影響。如果堅持用兩台RD-93或國產中推渦扇發動機,整個升力風扇的動力傳輸系統會更加複雜,死重更大。

  顯然,一款“殲31B”所可能面臨的研製風險只會比F-35B更可怕。美國已經具備成熟可用的垂直短距起降作戰能力,F-35B即便服役進度一拖再拖,美國海軍陸戰隊的航空作戰實力仍是世界最強的。中國海軍則不具備“等待”的條件,未來幾年內就會服役的大型兩棲攻擊艦亟需“殲18”,本來就前途未蔔的殲31項目也根本經不起F-35B式的波折,更何況其命運還直接關乎沈飛的未來……中國海軍在垂直起降戰鬥機方面需要先解決的是“有無”問題,而非更新換代。

  被遺忘的選項

  既然如此,除了“殲31B”外,“殲18”是否還有更好的方案選擇?其實真的不多——“鷂”和雅克-38如今只能作為經典被膜拜;美國不可能賣F-35B給中國,完全自主研製不僅風險極大,且裝備時間表充滿變數……

  早在2009年,中國香港《東方日報》刊登的一篇署名文章稱,在2008年10月中俄總理會晤及兩國工商界峰會期間,雙方曾洽談過雅克-141型戰鬥機在中國組裝生產的問題。《簡氏》也曾報道稱,在本世紀初,雅克夫列夫設計局曾經將雅克-141的工程數據賣給中國;並稱,1996年俄羅斯簽署了向中國轉讓圖曼斯基R-79-300發動機技術的協議,中方可能還獲得了一台發動機樣機;1998年,俄羅斯向中國追加出口了R-79-300的噴管技術。不過,雅克夫列夫設計局主管在2009年接受《簡氏》採訪時,否認了上述消息。

  雅克-141“自由畫”的研製目的是為了取代被北約嘲諷為“桅杆保衛者”的雅克-38“鐵匠”。該型機於1987年首飛,由於1991年一架原型機試飛時意外墜毀,導致計劃擱淺。後來雅克夫列夫設計局繼續研製其陸基和艦載改進型,並製造了4架原型機,其中2架一直試飛到1995年。該型機原打算配備在基輔級航母和蘇聯計劃中的兩棲攻擊艦上,後因俄羅斯缺乏資金而下馬。
 
 
  由於仍然採用了繼承自雅克-38的多發組合式動力方案,雅克-141為了能夠在飛行性能上取得突破,機體採用了28%的輕型複合材料,且裝備一台最大推力高達15.5噸的R-79發動機,這讓其飛行性能遠遠超出了美國同期裝備的AV-8B。雅克-141最大起飛重量為19.5噸,最大載彈量2.6噸,最大飛行速度高達1.8馬赫,短距起飛航程為2100千米(在兩棲攻擊艦上的日常標準起飛模式)。該機的航電設備也均按照第四代戰鬥機(中國稱第三代)的主流標準配備,如具有對海對地模式的脈衝多普勒雷達,三餘度全權數字電傳操縱系統,數字式發動機電子控制系統等。

  雖然在項目下馬前,雅克-141並未完全解決所有的技術問題,如垂直起降時下方氣流的“噴泉效應”等。但該型機畢竟製造了多架樣機,且進行了長達8年的試飛,總體性能和核心技術是令人滿意的,後來洛馬在設計F-35B時,也參考了雅克-141的經驗。

  當然,“自由畫”畢竟是上世紀80年代的產物,與F-35B相比肯定存在差距。中國更完全沒有必要再去引進或“山寨”一款近30年前設計的老飛機。但是,參考其整體設計思路,並引進部分核心技術是否可行呢?

  中國海空軍裝備是否要完全跟蹤美國的路線,本身就很值得商榷。對於中國海軍及陸戰隊而言,需要什麼樣的垂直起降戰鬥機,應該建立在對自身實際需求客觀分析的基礎上,而非盲從追趕。

  對中國海軍的意義

  兩棲攻擊艦不是航母,其上搭載的固定翼戰鬥機的主要功能也不是爭奪制空權。即便是美國,其兩棲攻擊艦目前搭載的主力作戰飛機也仍然是空戰能力較差的AV-8B。馬島戰爭中英軍的艦隊防空經驗表明,“鷂”式戰鬥機難以承擔艦隊防空重任,面對阿根廷這樣的對手,皇家海軍竟然有數艘軍艦被空襲擊沉,英國僥幸贏得戰爭並不能掩蓋“鷂”式的尷尬。

  對美國兩棲作戰編隊而言,其正常作戰編組並不總是與航母編隊協同,由於美國海軍的航母數量在冷戰後一減再減,目前只剩下10艘,如遇突發事件,美國海軍陸戰隊有可能在遠離本方陸地機場並缺乏航母掩護的跨洲突襲中發起兩棲作戰。因此,新一代美國級搭載的作戰飛機被要求與空軍和海軍航空兵保持同等水平。F-35B不僅要執行對敵方濱海目標的打擊任務,而且還可能承擔中低強度的編隊防空任務。
 
 
  換言之,美國級兩棲攻擊艦未來將在某些戰場環境下用來彌補航母數量的不足,基於這個目的,該級艦明顯加強了航空作戰能力,甚至為此不惜取消本來作為兩棲攻擊艦標配的塢艙(第二批次恢復一個小塢艙),並大幅壓縮醫療等非航空作戰區面積。此外,儘管22節的最大航速仍然無法與航母相比,但美國級用燃氣輪機加全電推進系統取代了黃蜂級上的蒸汽輪機系統(黃蜂級最後一艘除外),從而大幅提高了加速性能與海上機動性。這意味著美國級已經非常接近純正的作戰艦艇,而非笨重的兩棲支援作戰平台。

  相對而言,中國兩棲攻擊艦與美國級的作戰環境存在明顯差異。無論是在東海、南海或台灣海峽,解放軍近階段可能發起的兩棲作戰行動均圍繞島嶼攻防展開,作戰海域基本處於大陸岸基重型戰鬥機的防空半徑內,同時還可能得到周邊本方島嶼機場上戰鬥機(垂直起降戰鬥機也非常適合部署在島嶼短跑道機場上)的支援。

  同時需要指出的是,無論中國還是美國,在其海軍裝備發展序列中,航母的優先權明顯高於兩棲攻擊艦(意大利、韓國、澳大利亞、西班牙等三流海軍則正好相反)。中國並不追求美國海軍式的全球投送能力,這意味著當中國兩棲攻擊艦形成戰鬥力時,已經可以得到較成熟的航母作戰編隊的空中支援。換言之,中國兩棲攻擊艦上的垂直起降戰鬥機理論上應該沒什麼機會與美國或日本裝備的F-35進行空戰,其主要任務就是對敵方海岸線後的縱深目標發起火力打擊,為登陸行動提供空中支援。

  在這樣的作戰環境下,雅克-141的高速飛行性能,使其具備了在敵方防空火力密集的登陸場區域“穿梭轟炸”的突防能力。雅克-141的多發組合式動力方案簡單可靠,中國如果能夠引進或自行突破相關技術,再利用殲20與殲31上已經充分驗證的隱身手段加以改進,中國版“自由畫”的突防成功率還將成倍提升。其實,雅科夫列夫設計局在雅克-141M計劃中已經大量採用隱身設計,中國也可在改進消化的過程中參考雅克-141M的現成方案。

  雅克-141作為戰鬥轟炸機的最大問題是載彈量不夠。不過,如果能夠將其機腹處的兩台渦噴發動機換成推力更大且更省油的一台渦扇發動機,即可節省不少死重用於武器載荷。另外,由於採用隱身設計後機翼面積擴大、翼身融合度更高,經過改進的新機型升力系數和載油系數增大,也有助於間接提高載彈量。
 
 
  至於雷達與其他航電系統的改進,中國已經有非常成熟的產品可供選擇。如果脫胎換骨後的新機型將載彈量提高至4噸以上,即可達到蘇-25級別的火力突擊能力,而其航程、突防能力與任務效率又是艦載武裝直升機無法望其項背的。

  一般來說,一艘4至5萬噸級的兩棲攻擊艦在複合載機模式下,可以搭載8至10架這樣的隱身垂直/短距起降戰鬥機,極限狀態下則可搭載20架以上——這對中國海軍的潛在對手來說,肯定是一支極具威力的兩棲空中打擊力量。(來源:澎湃新聞;作者:王宏亮——上海交通大學國家戰略研究中心特約副研究員)
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