中型战斗机是发展的主流?
关于舰载战斗机的发展,有一种说法是,中型战斗机体积小,可以大量部署在航母上,是航母的最佳选择。例如美国的 F/A-18“大黄蜂”系列、法国的“阵风”-M 等。
事实上,这种思维本身就是对航母发展史缺乏了解造成的。舰载机在航母上的发展,正朝着连续重载的方向发展。美国海军每一代主力战机都是根据弹射器的最大弹射能力和拦阻索的最大拦阻能力研制的。事实上,每一代战机都在不断地变重。F/A-18E/F 超级大黄蜂似乎比 F-14 雄猫更轻,但这两架飞机实际上是固定翼和可变后掠翼气动变体。F-14 雄猫依靠可变后掠翼的低速优势在 C-13 弹射器和 MK-7 拦截系统上增加重量,而F/A-18E/F“超级大黄蜂”则是在固定翼极限下实现了大重量。事实上,它已经是美国海军历史上最重的舰载固定翼舰载战斗机。后续F-35C的重量进一步放大,空重15700公斤,最大起飞重量。达到了32700公斤,与F-14A相当接近,这也反映了美国海军舰载战斗机重量的不断增加。F-14A采用特殊手段,提前实现了舰载机的重型化。用更轻的F/A-18E/F来代替F-14A,并不是用中型战斗机代替重型战斗机,而是回归常规手段实现重型化的道路。刚上来。是在固定翼极限下实现了很大的重量。事实上,它已经是美国海军历史上最重的舰载固定翼舰载战斗机。后续F-35C的重量进一步放大,空重15700公斤,最大起飞重量。达到了32700公斤,与F-14A相当接近,这也反映了美国海军舰载战斗机重量的不断增加。F-14A采用特殊手段,提前实现了舰载机的重型化。用更轻的F/A-18E/F来代替F-14A,并不是用中型战斗机代替重型战斗机,而是回归常规手段实现重型化的道路。刚上来。是在固定翼极限下实现了很大的重量。事实上,它已经是美国海军历史上最重的舰载固定翼舰载战斗机。后续F-35C的重量进一步放大,空重15700公斤,最大起飞重量。达到了32700公斤,与F-14A相当接近,这也反映了美国海军舰载战斗机重量的不断增加。F-14A采用特殊手段,提前实现了舰载机的重型化。用更轻的F/A-18E/F来代替F-14A,并不是用中型战斗机代替重型战斗机,而是回归常规手段实现重型化的道路。刚上来。它已经是美国海军历史上最重的舰载固定翼舰载战斗机。后续F-35C的重量进一步放大,空重15700公斤,最大起飞重量。达到了32700公斤,与F-14A相当接近,这也反映了美国海军舰载战斗机重量的不断增加。F-14A采用特殊手段,提前实现了舰载机的重型化。用更轻的F/A-18E/F来代替F-14A,并不是用中型战斗机代替重型战斗机,而是回归常规手段实现重型化的道路。刚上来。它已经是美国海军历史上最重的舰载固定翼舰载战斗机。后续F-35C的重量进一步放大,空重15700公斤,最大起飞重量。达到了32700公斤,与F-14A相当接近,这也反映了美国海军舰载战斗机重量的不断增加。F-14A采用特殊手段,提前实现了舰载机的重型化。用更轻的F/A-18E/F来代替F-14A,并不是用中型战斗机代替重型战斗机,而是回归常规手段实现重型化的道路。刚上来。这与F-14A相当接近,这也反映了美国海军舰载战斗机重量的不断增加。F-14A采用特殊手段,提前实现了舰载机的重型化。用更轻的F/A-18E/F来代替F-14A,并不是用中型战斗机代替重型战斗机,而是回归常规手段实现重型化的道路。刚上来。这与F-14A相当接近,这也反映了美国海军舰载战斗机重量的不断增加。F-14A采用特殊手段,提前实现了舰载机的重型化。用更轻的F/A-18E/F来代替F-14A,并不是用中型战斗机代替重型战斗机,而是回归常规手段实现重型化的道路。刚上来。
作为中型战机,F/A-18“大黄蜂”并不是美国海军的主力战机,而是填补战力空缺的功能性战机。F/A-18E/F/A-18E/ F 是重生的重型战斗机。
“阵风”-M虽然按照美国标准是中型战机,但与排水量较小的“戴高乐”相比,它是前所未有的重型舰载机,空重10吨中国岸基固定翼飞机,最大起飞重量超过22吨(歼-4“幻影”战机最大起飞重量略大,但在类似吨位的“埃塞克斯”级航母上基本没有实际部署,而且无法在“埃塞克斯”级上发挥最大起飞重量),而“阵风”-M之前的F-8U和“超级少尉”的最大起飞重量远小于“阵风” . “阵风” 级舰载机本身很难按照传统设计在“戴高乐”等中小型航母上使用。高鼻起落架和其他解决方案勉强满足了它的需求。由此可见,法方希望获得更大更重的舰载机。需求一直很旺盛。
(航母有严格的防火防爆规定,机库内不允许装载和加油,必须放在甲板上运行。同时航母甲板的空间限制使其航母不可能使用机械化的炸弹运输和装载设备,使用人力运输和悬挂炸弹很慢,而且发动机试驾不能在机库进行,所以必须放在甲板上在尾部方向的打开位置进行试驾操作。)
数量优势=作战能力优势?
与重型战斗机相比,中型战斗机可以取得一定的数量优势,这是一个可证明的公共定理。但数量优势与作战能力优势是否存在对应关系?航母发展史告诉我们,NO。
1950年代,航母进入超级航母时代。以“福雷斯特”为代表的早期超级航母配备了100多架舰载机,1980年代比“福雷斯特”级还要大。“尼米兹”级飞机数量减少到80架,难道说“尼米兹”级的航空能力不如“福雷斯特”级吗?这显然是不可能的。
“福雷斯特”时代舰载机的主要数量来自A-4、A-1、F-8U等轻型攻击/战斗机,到1980年代的“尼米兹”级最轻航母上的舰载战斗机已经变成了F/A-18,空重几乎是A-4的两倍。事实上,可以看出舰载机在不断增加重量,减少数量。
与陆基飞机不同的是,舰载机的调度和回收能力有限,不足以支持大数量。即使是训练有素的美国航母,单架飞机的着陆恢复时间也需要达到1分钟以上。如果某架飞机未能上船,复飞所需时间将进一步延长。一般来说,对于40架飞机的编队,1小时以上的恢复时间是一个很正常的水平,即最后一架飞机降落在舰上时,需要至少保留1小时以上的燃油。编队返回船上。等待船,这显然是不可能的。事实上,一艘航母的单次攻击编队一般不超过20架,还包括航程更长的电子战飞机和预警机,以避开集中登陆舰艇的高峰期。以1990年代后期“尼米兹”级标准全甲板攻击状态为例,第一波攻击波只有17架固定翼飞机,其中4架EA-6战机用于执行电子战任务和担任预警任务。只有1架E-2C预警机,4架F-14作为掩护,只有9架F/A-18承担攻击任务。第二波攻击依靠第一波攻击的电子战机和预警机继续留在空中进行协调。攻击机数量达到10架。以1990年代后期“尼米兹”级标准全甲板攻击状态为例,第一波攻击波只有17架固定翼飞机,其中4架EA-6战机用于执行电子战任务和担任预警任务。只有1架E-2C预警机,4架F-14作为掩护,只有9架F/A-18承担攻击任务。第二波攻击依靠第一波攻击的电子战机和预警机继续留在空中进行协调。攻击机数量达到10架。以1990年代后期“尼米兹”级标准全甲板攻击状态为例,第一波攻击波只有17架固定翼飞机,其中4架EA-6战机用于执行电子战任务和担任预警任务。只有1架E-2C预警机,4架F-14作为掩护,只有9架F/A-18承担攻击任务。第二波攻击依靠第一波攻击的电子战机和预警机继续留在空中进行协调。攻击机数量达到10架。其中4架EA-6战机用于电子战任务,并担任预警任务。只有1架E-2C预警机,4架F-14作为掩护,只有9架F/A-18承担攻击任务。第二波攻击依靠第一波攻击的电子战机和预警机继续留在空中进行协调。攻击机数量达到10架。其中4架EA-6战机用于电子战任务,并担任预警任务。只有1架E-2C预警机,4架F-14作为掩护,只有9架F/A-18承担攻击任务。第二波攻击依靠第一波攻击的电子战机和预警机继续留在空中进行协调。攻击机数量达到10架。
不仅是恢复时间问题,更严重的问题是飞机维修的时限问题。航母有严格的防火防爆规定。不允许在机库内装载和加油。它必须放在甲板上进行操作。空间限制使航母无法使用机械化的炸弹运输和装载设备,必须使用人力运输和悬挂炸弹,而且作业速度相当缓慢。此外,发动机试驾不能在机库内进行,必须放在甲板上向后方向的开放位置进行试驾操作。在这种情况下,航母能够支持的舰载机就相当有限了。在这样的情况下,
在“持久自由行动”中,这方面的问题非常明显。随着昂贵的 A-6 攻击机的退役和同样昂贵的 F-14 战斗机的寿命几乎耗尽,美国海军在阿富汗的单次起飞主要依靠老化的 F/A-14。打击载荷相当于 F/A-18C/D 的 4 倍(8 枚 MK83 低阻弹对 2 枚 MK83),在如此悬殊的载荷比下,其作战半径达到 640 海里以上英里,远远超过F/A-18C/D的350海里,仅依靠F-14执行深海打击任务。冷战期间,美国海军也需要执行大量的深海打击任务,同样依靠在重型攻击机 A-6 和 F-14 战斗机上实施。今天,随着 F-14 和 A-6 的退役,
中国航母舰载机作战能力评估
对于中国的航母来说,数量优势和作战能力优势的差距同样明显。以我国第一艘航母“瓦良格”为例,它在苏联时代的配载计划是24架Su-27K或36架“米格”-29K,中型“米格”-29K相对Su-27K/苏33,史上最大的舰载战斗机(机身长度惊人的21.94米),数量上的优势不足50%,这一点在我们自己的航母上也有所体现。,比“米格”-29更大的“猎鹰”(“猎鹰”岸基翼展达到11.5米,而“米格”-29K的11.99机身长度为约 17 米),J-20(目前的公平长度)比 Su-27K/Su-33 短。上下20米),其数量优势将进一步缩小,性能劣势将进一步放大。
进行了以上分析。如果飞机需要像 F-35A 一样将空重控制在 12 吨级,则其内部油量需要控制在 4 吨级,其载油系数高于 F/ A-18,以短腿着称。“大黄蜂”更为突出。尤其是这种飞机作为舰载机使用更为明显。但是,如果要获得更大的内部油,它的重量会膨胀,导致飞行性能严重恶化。
尺寸相近的F-35,在发展为舰载机F-35C的过程中,空重增加到15700公斤,机翼面积从42.7平方米扩大到近20平方米。62.1 平方米。F-35在改进和改装过程中遇到的问题,“猎鹰”必然会遇到。舰载机最重要的特点是保证低速时有足够的升力,而“猎鹰”原型机则更小。机翼面积不能满足航母起降的需要。只能像F-35C那样通过加大机翼来实现,而加大机翼增加空气重量必然需要更大的机翼,形成水面和表面积。, 向地表添加更多水的循环。正常技术水平下,“隼鹰”舰改进后的空重很可能接近15吨,这种状态下的推力比和载油系数问题将极为突出.
J-20 正好相反。它的鸭式布局和巨大的机翼自然适合改装成舰载机。需要做出的改变要小得多,需要带来的增重也小得多。事实上,它的设计本身就考虑到了未来在航母上的使用需求。为此,它配备了极其坚固的主起落架支柱中国岸基固定翼飞机,并与机身最强的翼根相连。这种设计类似于 F-14。是最适合舰载机的起落架安装方式。
歼20的改造难度可以参考苏联的苏27K/苏33战机,也是由重型岸基战机改造而来,在上海的气动布局上付出了巨大的代价来增加前翼提高了升力系数,同时该机具有强烈的实验色彩,结构改造相当粗糙。即便如此,Su-27K/Su-33的整体增重也只有1600公斤(类似机载装备的Su-27SK空重为16800公斤,而Su-27K/Su-33的空重为18400公斤),整体油载系数和推力比的降低相当小,尤其是相当大的重量来自前翼。J-20本身有一个前翼,在改造过程中可以节省这部分重量。以歼20陆基版的空重约17吨计算,改造后的空重保持在18吨左右是可以实现的。这个重量与Su-27K/Su-33和F-14差不多,可以满足大型航母上的作战需求。
(J-20 多视图)
J-20本身就是一款飞行性能好、弹舱大、射程远的重型战斗机。如果用在航母上,相比“猎鹰”,它的性能优势是巨大的。以防空作战为例,歼20搭载涡扇15发动机后,可在超音速巡航状态下进行攻击拦截,而“猎鹰”仅配备9500KGF的大涵道比预期时间范围。涡扇发动机,即使是陆基配置,也不太可能具备超巡航能力,加大机翼的舰载机拦截能力较弱。与只能以亚音速攻击的“猎鹰”相比,在同样的反应时间下,歼20防空圈的半径可以增加一半甚至更多,大大提高了防空作战的效率。航母的安全,拦截范围的增加,完全靠数量优势无法逆转。同时,依靠高速能力——高机动性和隐身能力相结合,可以高速前行攻击敌方雷达侦察机和预警机,用于引导反舰导弹攻击。燃料燃料混战的形成增加了航母编队被远程反舰导弹攻击的风险。拦截范围的增加,是完全不可逆的数字优势。同时,依靠高速能力——高机动性和隐身能力相结合,可以高速前行攻击敌方雷达侦察机和预警机,用于引导反舰导弹攻击。燃料燃料混战的形成增加了航母编队被远程反舰导弹攻击的风险。拦截范围的增加,是完全不可逆的数字优势。同时,依靠高速能力——高机动性和隐身能力相结合,可以高速前行攻击敌方雷达侦察机和预警机,用于引导反舰导弹攻击。燃料燃料混战的形成增加了航母编队被远程反舰导弹攻击的风险。
在日常巡逻作业中,“隼鹰”的低内油系数(这里以较轻的空重计算,如果“隼鹰”达到与 F-35 相近的载油系数,其空重必须超过15700公斤,F-35C已经进入最重的头等战机行列,飞行性能劣势更加明显),大大减少了空中巡逻的时间。增加可用飞机的数量。
在打击行动中,歼20的大弹舱优势更加明显。保守估计,它可以轻松使用500公斤的制导武器来满足大多数打击任务的需要。“隼鹰”体型较薄,很难扮演这样的角色。同时,“隼鹰”的航程短也使得航母不得不尽可能靠近敌方舰队或海岸线进行攻击,这样更容易被敌方的打击力量攻击,从而增加了航母的攻击力。任务风险并降低任务的灵活性。尤其是第四代战机本身的隐身能力,使其成为对敌方重要节点实施第一波突击的重要力量,并且贴近局部警戒圈,满足短程飞机在这些重要节点执行突击任务的高风险。,更容易被转移到航母编队本身,导致昂贵的航母编队陷入不必要的危机。
在现代战争中,电子战能力成为制胜的关键,各种航电的价格也成为飞机整体价格中最大的一块,超过了机身、发动机等。作为重型先进舰载机,歼20可以搭载中国最先进的航电设备,确保最佳的电子能力。如果“猎鹰”使用类似级别的电子设备,它的价格肯定与歼20相当接近。但是,如果采用简化航电,将大大降低作战能力,降低性价比。这种情况下的困境其实只是“隼鹰”困境的一部分。
(歼31与其他四代机两视角对比,从左到右:F-22、T-50、J-20、J-31。 )
航母适用性
通俗的理解,可以认为中型舰载机对航母的要求较低,使用方便,而重型舰载机太重,弹不出来。如果我们看一下航母的起飞方式,其实我们会发现这个简单的推论并不客观。
弹射器是目前舰载机使用效率最高的方式,其弹射器的性能决定了航母使用的飞机航程。弹射器的性能主要由最大弹射重量和最大弹射速度两个参数来表示。两者不同时存在。不同的顶出重量对应不同的顶出速度。如果舰载机的起飞速度较低,同样的弹射器可以使其以较低的速度起飞,并以较大的重量起飞。如果起飞速度高,起飞重量必须降低,增加弹射重量比提高弹射速度更容易。以F/A-18E和F-14为例,F-14满载起飞速度约为145海里/小时,而它使用比较老式的C-13弹射器,最大起飞重量可以达到34吨,甚至可以起飞。无需加力即可实现单发故障保护;而F/A-18E在最大起飞重量下的起飞速度超过165海里/小时,即使使用更强大的C-13-2弹射器,也只能达到29次起飞减重约吨;F-35C使用巨大的主翼来降低起飞速度,C-13-2也可以实现32.7吨的起飞重量。它只能达到29吨左右的起飞重量;F-35C使用巨大的主翼来降低起飞速度,C-13-2也可以实现32.7吨的起飞重量。它只能达到29吨左右的起飞重量;F-35C使用巨大的主翼来降低起飞速度,C-13-2也可以实现32.7吨的起飞重量。
与“猎鹰”相比,歼20在降低起飞速度方面有着天然的优势。鸭翼可以提供强大的平视力矩和巨大的升力,尽管它的效果略低于 F-14 的可变后掠翼。有差距,但已经高于任何常规布局方案,实现比“猎鹰”低10节以上的弹丸速度,属于能力范围。根据美国弹射器数据,C-13-1 弹射器在 1000 磅/平方英寸的蒸汽压下可以向飞机机身发射 80,000 磅,最终速度为 137 节,增加 10 节后的最终速度为 147 节。节速下只能弹射61000磅,也就是36.3吨和27.的区别 换算成公制单位时为 6 吨。如果我们以歼20的起飞速度为155节,加上15节的甲板风来计算弹射器需要达到140节的终端速度,C-13-1弹射器可以达到最大75000磅或34吨的弹射重量,堪比F-14D战机的最大起飞重量,完全可以满足空对海对地任务的任何要求。即使“隼鹰”仅以比歼20低10节的起飞速度计算,也需要弹射器在相同甲板风下提供150节的终端速度,而弹射器容量突然下降到 56,000 磅或 25.@ >4 吨。按歼20空重18.5吨,“隼鹰”空重14.5吨,
如果采用跳台起跳方式,两者的性能差距会更加明显。即使不考虑起飞速度的差异,只按照起飞推重比0.85的要求,即使歼20不使用WS-15,但只使用了WS-10“太行”改进型发动机,推力约为14吨,起飞重量也达到了33吨,在推重比相同的情况下,两台9500KGF发动机只能支持“隼鹰”的最大起飞重量达到 22.3 吨。如果考虑两者之间巨大的升力差距,起飞性能是不同的。进一步放大是可能的。
(舰上歼20的想象)
这个问题也体现在抓捕上。美国目前服役的MK7-2拦阻系统最大钩速仅为61.73 m/s,即120海里/小时,MK7-3仅为66.@ >83 m/s,即130海里/小时,低着陆速度的飞机在着陆状态下需要航母提供的下层甲板风速,并且有更好的着陆灵活性和安全性,或者在同一个甲板。风的强度可以带来船舶着陆重量的增加。
可以说,从技术上讲,如果能够起降“猎鹰”的航母使用起降设施,歼20可能会更容易操作。
从航母的使用上来看,歼20相对于“猎鹰”有着巨大的优势。当然,目前歼20也有需要克服的问题。尾部的腹鳍是最重要的难点。较大可能会导致在着陆过程中刮伤甲板。当然,如果我们从这个尾部设计的源头来分析,其实还是蛮有意思的。在歼20的设计中,机尾工作量由中航集团分配给“隼鹰”的家沉阳飞机设计院。它的意义值得深思。