问答舰载机

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  舰载机在航母战斗群中占有什么样的地位?担负着什么样的作战使命?
  
  舰载机是航母战斗群中最关键的组成部分,在航母战斗群中占据核心地位。航母战斗群的绝大多数作战使命都需要并且只能由舰载机来承担和完成。
  今年是航母诞生一百年,回顾航母的诞生,是先有“机”后有“舰”:在航母百年的演进中,“机”是魂、“舰”是壳。
  舰载机的作战使命是由航母战斗群的作战使命决定。主要承担如下任务:海上控制、舰队防空、抵近威慑、预警指挥、火力压制、纵深打击,以及非战争军事行动等。
  中国航母舰载机的使命也是由中国的航母战略决定的,舰载机的用途很多,比如进攻,比如威慑,比如非战争军事行动,拿我们还在襁褓中的航母与美国人交劲,也绝非明智之举。那它该干点什么呢?回顾一下历史我们就明白了,中国历史上大朝代的鼎盛时期,很少遇到势均力敌的敌人,倒是周边的小三小四们断不了制造麻烦,比如,汉朝的匈奴、盛唐的突厥、明朝的倭寇。如何对付他们?威慑!“不战而屈人之兵”。二战之后美国航母战略的最成功之处也正在于此。我们的舰载机应该具备这样能力:要让那些麻烦制造者们感受到威胁,让他们有所畏惧。
  
  航母战斗群应该配备什么样的舰载机?舰载机有哪些特殊的技术要求?
  
  一艘10万吨级的航母一般配七八十架舰载机,是中国军队一个航空兵师的规模。师是基本的战略单位,即10万吨级航母可以作为一支战略力量来使用。一艘6万吨级的航母一般配二三十架舰载机,相当于一个团的规模,作为战略力量略显单薄。
  航母上都配备什么样的舰载机呢?如果按用途分,有战斗机/攻击机、反潜机、预警机、电子战飞机、侦察机、加油机、运输机等,其中战斗机是航母航空群的主体,预警机是“关键的少数”,若用发展的眼光看,减少机种类型、合并机种功能是一种趋势。按照布局特点和起降方式,可分为舰载直升机(含倾转旋翼机)、固定翼垂直起降飞机和固定翼常规起降飞机等三类。近年来,无人机上舰成为热点,美国X-45C和X-47B一直在进行各种各样的试飞试验。料想不久的将来,舰载无人机将大规模装备航母。
  与陆基飞机相比,舰载机需要哪些特殊技术呢?
  首先,要有优越的气动性能。飞机的离地(离舰)和接地(接舰)速度主要取决于升力系数,该系数越大,上述速度越小。如何才能获得优越的气动性能呢?采用高效气动布局、加装前后缘襟翼等增升装置、安装鸭翼以获得配平正升力、增大机翼面积等。
  其次,要配装功率强大、调节灵敏的动力装置。功率强大,是为了在起飞时获得足够大的加速度。调节灵敏主要是指发动机的加、减速性能,因为舰载机的着舰下滑控制属于“油门-驾驶杆”的双通道控制,若发动机的加、减速性能不好,根本无法形成着舰下滑线,如果着舰过程发生了特情,也无法实现复飞。
  第三,全机的结构强度尤其是起落架的结构强度比陆基飞机更大。不严格地说,舰载机着舰是“撞舰”,承受的载荷比陆基飞机大得多。起飞的时候(特别是滑跳起飞),飞机承受的载荷非常复杂,量值很大,强度不够的话,飞机可能“散架”。
  第四,舰载机的飞行轨迹控制需要比陆基飞机更加精确,因此,对飞控系统的要求很高。
  除此之外,还有一些基于“机舰融合”的特殊要求,比如,一定要安装拦阻挂钩;为便于停放、少占空间,要把机翼、平尾、空速管设计成可折叠的:机上要配装信号系统:飞机表面要涂敷防腐蚀涂料;不能安装大面积的腹鳍等等。
  总之,舰载机是一流的航空装备,是“马中赤兔”。
  
  网上盛传中国舰载战斗机是参照苏-33设计的,苏-33这样的舰载机不过时吗?
  
  参照苏33发展我们自己的舰载战斗机是非常明智的选择。苏-33脱胎于苏-27,最早叫苏-27K。70年代在海军司令戈尔什科夫元帅的一再坚持下,苏联通过了一个“大型航空装备巡洋舰”的项目,但受到种种限制,不允许采用飞机弹射器,载机只能斜板滑跳起飞。为此,苏霍伊设计局于1978年完成舰载型苏-27K的预先设计,1982年开始在地面模拟甲板上进行飞行试验。与此同时,苏联还搞了米格-29K和苏-25UTG两种舰载方案。
  苏-27属于重型战斗机,其任务可塑性比轻型战斗机大得多。印度选米格-29K为舰载机,结果其航程指标和载荷指标在世界三代机中是最低的。
  再从技术条件看,苏-27系列最成功的地方是其平台设计,因此选择苏-33类的平台上舰,技术风险小,可资借鉴的经验教训多,能够在短时间内形成战斗力。苏-33差在航电、飞控、机载武器、数据链上,而这些恰恰是中国的强项。我们的飞控技术、航电技术达到了世界先进水平,机载武器不比俄罗斯差。如果装上有源相控阵雷达和多种精确制导武器,完全可以达到“阵风”M或F/A-18E/F的水平,甚至更好。如果再适时发展双座机,就形成了一个有中国特色的舰载战斗机体制。
  说到这里,有必要谈谈歼-10。歼-10无疑是我们的骄傲,但其载荷能力、航程均弱于苏-33,长处在于它的信息化作战能力。最大的问题歼-10是单发,不适合上舰。这并不是说双发飞机在单发停车后可以着舰,而是双发飞机在单发故障时,可以飞到航母控制的区域跳伞,大大增加了特情处置的余地。所以,不选用歼-10作为舰载机是可以理解的。
  
  航母必须配备预警机吗?“瓦良格”上应该配什么样的舰载预警机?
  
  航母战斗群必须配备预警机,不配预警机的航母不是现代航母,而是“古代”航母。
  最早的舰载预警机只能搜索海上目标,后来发展到搜索空中目标。现代舰载预警机实际上已成为兼备空/海/地监视、预警、跟踪、指挥、控制、信息传输功能的完善系统,成为C4ISR系统的重要一环,成为“网络中心战”的重要节点,是迅速洞悉战场态势并据此作出正确决策的关键装备。在现代战争条件下,航母如果不配预警机,就无法实施大规模空中作战,难以组织信息化联合作战,很难构成“网络中心战”体系。美国E-2D“鹰眼”最大探测距离超过400千米,其预警范围可以达到50万平方千米。50万平方千米,什么概念?是我国领土加领海面积总和的4%,是我国台湾省面积的14倍。舰载预警机主要担负三大任务:对海作战,对空作战,电子作战。在对海作战时主要遂行目标发现、战场监视、引导攻击等任务;在对空作战时主要遂行预警监视、力量调配、引导占位、情报传递、信息交联、敌我识别等任务;在进行电子作战时主要遂行电子侦察、支援干扰和自卫干扰等任务。
  那么,“瓦良格”这样6万吨级的航母应该配备什么样的舰载预警机呢?
  滑跳飞行甲板的长度有限,受到起飞方式的制约,想配备E-2那样的固定翼舰载预警机是非常困难的,因为其剩余推力太小,无法提供足够大的加速度。在这个问题上,弹射起飞就好办多了,因为加速度主要由弹射器来提供,与飞机关系不大。
  舰载预警直升机各种性能都很有限,将大大限制了预警能 力的发挥。但如果将“老瓦”定位在近海防御的话,能够得到空警2000、空警200的支援,远海作战则是瓶颈。
  很多军迷探讨运-7、运-12改装舰载预警机的可能性,这种想法很自然。运-7在性能和技术上不比E-2的平台差太多,有这个条件,只是需要采用弹射起飞的方式。运-12就算了,只有六七千米的升限,站得不高,看得也不会太远,载荷能力也有限。
  
  舰载机是怎样起飞的?
  
  直升机舰上起飞与陆上并无大的不同,差别大的是固定翼飞机。不具备垂直起降能力的固定翼舰载机主要有两种起飞方式:弹射起飞和滑跳起飞。
  先看弹射起飞。准备起飞的舰载机要预先设置平尾和襟翼偏角,平尾上偏,使飞机获得速度后立即产生上仰操纵力矩;襟翼下偏,改变机翼翼型,以增大飞机的升力系数。接着,飞机滑行进入弹射器就位,将安装在前起落架上的弹射拉杆连接到弹射器拖曳装置上,并使飞机固定在弹射器动力冲程的初始端。飞行员把油门加到起飞位置,弹射器开始工作。当牵制杆上的释放部件的载荷达到释放值时,飞机被释放,开始弹射加速滑行。滑行到弹射器冲程末端,达到起飞离舰速度,飞机自动脱离弹射器飞离母舰。整个弹射过程不超过2.5秒,其间飞行员不对飞机实施干预。
  再看滑跳起飞。它是利用飞行甲板终端的一块上翘的斜板,在飞机离舰前的瞬间,为其提供一个向上的动量,以避免飞机达到平飞速度之前坠入海中。理论计算表明,采用滑跳起飞,在同等重量、推重比的情况下,飞机的起飞滑跑距离可缩短50%左右。滑跳起飞时,飞行员应先握紧刹车并将油门加满,然后松开刹车,飞机以最大推力加速滑行,而不像陆基飞机那样在滑行过程中逐步加满油门。滑跳甲板上翘的角度对起飞滑跑距离影响甚大,角度越大,滑跑距离越短,但对发动机、飞机结构强度的要求也越高。俄罗斯“库兹涅佐夫”号上翘角度为12°左右,英国“无敌”号最初的上翘角度7°,后改为12°。目前大部分滑跳甲板的上翘角在12°-15°之间。
  舰载飞机离舰后即转入舰首飞行,飞机重心的运动轨迹呈“凹”字形,即先下沉后上升。过程中,飞行员要不断向后拉驾驶杆,使飞机由下沉转入上升。下沉对飞行员心理和飞机安全影响极大,国外规定,舰首飞行轨迹的最大下沉量不得大于20英尺(6米左右);飞机在下沉过程中必须有一个正的纵向加速度,否则,飞机一面下沉、一面减速,飞行员会感到极度恐慌,这个纵向加速度的最小值一般定为0.4米/秒2。飞机在重心下沉的同时,迎角既不能变化太大、太快,又不能不变化。如果飞机在下沉中迎角太小或者飞行员拉杆量不足,飞机的升力不足,就会下沉过多,甚至坠入海中;如果迎角过大或飞行员拉杆过量,则可能失速,同样十分危险。
  
  舰载机是怎样着舰的?
  
  一般将舰载机从进入下滑道入口到在着舰区完全停下来的过程,统称为“着舰”,整个过程只有20秒左右,但飞行事故绝大多数都发生在这个阶段。
  舰载机依据菲涅耳透镜光学着舰系统的引导进行着舰下滑,是严格沿着一条直线进行的等速下滑,而且发动机始终保持85%-90%的推力。而陆基飞机的着陆下滑是一个减速过程,油门往往收到“慢车”状态,下滑轨迹前半段是一条直线,拉平段为曲线,平飘段又为直线。
  如示意图所示,舰载机下滑线的下滑角一般取3.5°~4°,下滑道入口高度为120米左右。美国F/A-18入口高度定为375英尺(114.3米),下滑道入口距离航母尾端3/4海里(约1400米),下滑中飞机保持8°迎角不变。舰载机下滑线上有三个关键点:中点、决断点、后端点,其中,决断点位于航母甲板后方的某个位置,是飞行员下决心着舰还是复飞的最后决断的位置。
  从下滑道入口到决断点的操纵非常关键。这个过程是一种大油门、小速度的等速下滑,飞机不具有轨迹稳定性,动态配平复杂。为什么呢?大油门、小速度就意味着大迎角,所谓大迎角就是大于有利迎角的迎角。飞机在这个迎角范围内的飞行,中国空军习惯上称其为“第二速度范围”,工业部门称其为“反区”,飞机呈现出“反常”的操纵规律。怎么会出现“反常”呢?原因是飞机在大于有利迎角飞行时,随着迎角增大,升阻比是减小的,也就是说,升力系数随着迎角增大而增大了一个量值,但阻力系数增大的量值却更大。比如,飞行员为保持下滑线,需要拉杆增大升力系数,但阻力系数增加的更多,结果飞机减速,由于飞机的升力还与飞行速度的平方成正比,最终导致升力大幅度减小,反而使飞机的下沉更厉害——这就是所谓“反操纵”。这个时候要迅速加油门来抵消阻力的增加,进而形成双通道控制。因此,舰载机的发动机要具有灵敏的调节能力。但涡扇发动机要做到这一点并不容易,这也是有些飞机永远都上不了舰的原因。
  从决断点到飞机完全停下来也是一个事故多发区。其间影响安全的因素主要有:航向修正、舰尾处的“公鸡尾”气流、舰桥后部的紊流区等。
  现代航母的飞行甲板一般都采用正、斜配置,正甲板为起飞甲板,其轴向与航母航行方向一致;着舰斜甲板与起飞正甲板之间有一个6°~13°的夹角。当舰载机沿斜甲板延长线进入着舰航线时,由于航母航迹总是向右边偏移,飞行员要不断修正航向,这个过程叫“对中”。“对中”需要驾驶杆、方向舵、油门的协调操纵,往往很忙乱,搞不好就将危及安全。
  所谓“公鸡尾”气流是类似于“背风波”的气流。由于舰载机必须逆风着舰,而航母甲板高出海面30米左右,所以在航母尾后也有一个“背风波”,流线下沉又上扬,像公鸡的尾巴。舰载机被迫通过“公鸡尾”气流时,会不断地上升、下沉,这对舰载机实现精确轨迹控制和着舰安全有相当大的影响。
  没有足够速度的自然风,着舰也很麻烦。航母需要以25节以上的速度高速航行,这样就在航母上层建筑后方形成一个很大的紊流区(涡流区)。紊流区内的气流十分混乱,飞机遭遇后会发生抖动、滚转、偏转等变化,由于离着舰点很近,会显著影响着舰姿态,进而影响飞行安全。
  如果舰载机在着舰瞬间着陆挂钩无法挂到拦阻索,或者飞机落在了着舰区之外,飞行员必须迅速加满油门,在着舰区加速滑跑,拉起复飞。这个过程叫“逃逸”。“逃逸”的操纵难度极大,因为用于复飞滑跑的长度充其量不过百多米,这就要求舰载机具有非常高的平尾操纵效率,发动机具有非常优越的加速性能。若连逃逸也无法实现,也不能眼睁睁的看着飞机落入大海,怎么办呢?用一个大网给它兜住,这叫做“应急拦阻”,是应对着舰特情的最后手段。拦阻网一般安装在着舰斜甲板的前端,是一个高6米左右的巨大尼龙网,能使速度小于325千米,-小时的飞机停住。
  
  传说舰载机的飞行员都很了不起,是这样吗?
  
  如果说舰载机是“马中赤兔”,那么,舰载机飞行员就是“人中吕布”,非常了不起。
  说他们了不起,可从苏联/俄罗斯的苏-27K/苏-33的试飞过程体会一二。俄罗斯的苏33在试飞过程中共摔掉了5架试 验机,牺牲了多名优秀飞行员,他们个个都是俄罗斯的飞行精英啊!5起事故中,2起是因为液压系统故障,1起因为电传操纵系统故障,另外2起就是飞行操纵原因。别忘了,“老毛子”的飞行技术是相当过硬的!迄今在俄罗斯能够上舰的飞行员依然屈指可数。为什么说舰载机飞行员了不起呢?首先,要有精湛的技术。从海空之间看航母就是一方小小的邮票,要把飞机落到“邮票”上,谈何容易!着舰过程不允许有丝毫的失误,“一失足成千古恨”。第二,要有稳定的心理品质。世界上最大的心理考验莫过于面对死亡时的从容,舰载机飞行员每天都要接受这种考验。第三,应变能力。第四,广博的知识。还有最重要的,那就是英雄主义品质。
  中国要发展航母,必定要改革我们的飞行员训练体制,要建立相应的训练设施,甚至要重新构建适合舰载机飞行需要的飞行技能体系。“尼特卡”训练是俄罗斯苏-27K/苏-33的成功做法,在俄文里是“飞行员”的意思,实际上是在地面搭建的模拟飞行甲板,其尺寸、设施与真航母完全相同,只是无法像真航母那样运动,现存于乌克兰。如果我们要发展航母,想必先要建个“尼特卡”,等飞行员们在“尼特卡”上飞熟了,才能正式上舰。
  可能有读者会想,既然舰载机飞行那么危险,可以采用一些技术措施来解决么。不错,采用先进技术是解决机舰融合问题的重要途径,目前发达国家正在研究用“全天候电子助降系统”替代“菲涅耳透镜”助降系统,并致力于“全天候电子助降系统”与舰载机飞控系统、发动机电调系统的交联,这在技术上已无大的障碍。但是,航母作为一个超级作战基地,在战时是需要无线电静默的,强大的电磁波岂不给敌人提供了绝佳的目标源?敌人用反辐射导弹就可攻击航母。所以,电磁信息无法得以充分利用。从这点上看,“菲涅耳透镜”一时还取代不了,人的因素还将是一个关键因素。
  
  未来舰载机的发展趋势是怎样的?
  
  从国外正在进行的舰载机项目以及相关技术的发展判断,舰载机的未来发展呈现出六大趋势。
  首先,“一机多型”将成为主要研制途径。所谓“一机多型”是指一款飞机在概念设计和方案论证的时候就充分考虑陆基和舰载两种需要,权衡气动、结构、动力、载荷、飞控等的技术要求,后续将自然地发展成陆基和舰载两种型号。比如,“阵风”M的气动布局与“阵风”B/C完全相同,F-35从一开始就考虑了三种型号,通用性都很好。而苏-33走的是“舰改”的路子,费了很大劲,浪费了不少时间。“一机多型”可显著降低总经费投入,提高联合作战能力。
  第二,在研制中将更多地考虑成本因素。高性能舰载机是彻头彻尾的高科技产品,是用钱堆起来的,成本问题已经成为重要的制约因素。这里所说的成本包括研制成本、生产成本、使用成本和保障成本。未来发展舰载机,成本将作为独立变量贯穿于全寿命设计的始终。在这个方面,F/A-18E/F是成功的案例,F-35也做了有益的尝试。
  第三,舰载机的使命任务将进一步拓展。航母的空间和资源有限,难以搭乘大量专用飞机,为提高系统的作战弹性和作战效能,简化保障程序,舰载机的多用途化也成为一个方向。按照美国人的设想,未来F-35C和EA-18G搭配,将胜任过去4种机型才能完成的作战使命。
  第四,将与舰载无人战斗机配合使用。有人机与无人机配合使用,将衍生出新的作战模式,大大提高系统作战能力。美国海军设想,未来在每支舰载机联队中配备1支12架J-UCAS无人战斗机中队,由它们承担高危作战任务。
  第五,航程和载荷能力将进一步提高。从各国舰载机发展趋势看,作战半径和任务载荷不但不会减弱,反而会进一步提高,只有这样,才能在敌内陆实施纵深打击或具有长的任务留空时间。美国在阿富汗战争中,尽管海军舰载机的出动架次占飞机总出动架次的75%,但投弹比例只占到25%,空军的陆基飞机出动架次不多,却扮演了火力打击的主角。从这个意义上说,印度选择米格-29K作为主力舰载机不够明智。
  第六,起降技术将取得综合性突破。降低舰载机起降速度、缩短起降距离,一直是舰载机发展的关键技术,但过去英国的“鹞”式、苏联时代的雅克-38/141等垂直起降飞机牺牲了许多其它性能,并不十分成功。目前起降技术已经在多个方面取得突破,如V-22倾转旋翼的方式,F-35升力风扇加推力矢量控制的方式,“阵风”M跃升式起落架技术(飞机起飞时,前起落架大幅度弹伸,以增大飞机迎角,可使起飞距离缩短50%),美国“像发电子邮件那样发送飞机”的电磁弹射装置等,都将使舰载机的起降方式发生重大变化。
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