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晨枫:鹘鹰能上舰吗

上次咱们说到歼-20能上舰,强大的战斗力更是中国航母所需,但因鸭式布局和长度原因,并不特别适宜上舰。但鹘鹰的问题正好相反:适宜上舰,但直接改装上舰,有战斗力不足的疑虑。

晨枫:鹘鹰能上舰吗

 

鹘鹰比歼-20小得多,但战斗力也要差一截

晨枫:鹘鹰能上舰吗

 

好在由于像F-18E一样采用正常布局

起飞着陆时襟翼可以火力全开,有利于上舰

晨枫:鹘鹰能上舰吗

 

据报道,鹘鹰的长度为16.9米,翼展11.5米,翼面积40平方米。最大起飞重量28吨,最大速度为M1.8。空重与正常起飞重量不明,按照1.35倍的典型值估算,正常起飞重量约21吨,因此翼载约518公斤/平方米。鹘鹰1.0为两台RD93,预定换为涡扇19,技术水平与通用电气F414相当,估计加力推力在100kN级,军推在60kN级,发动机推重比为9。这样,战斗机推重比才0.95,对能量机动性很不利。F-16 Block 50的推重比为1.10,F-15C为1.07,F-22为1.05。另一方面,F-18C为0.96,F-18E为0.93,鹘鹰似乎又够用了,只是毫无优势可言。而F-18C到F-18E恰好是第三代战斗机里能量机动性最不给力的

晨枫:鹘鹰能上舰吗

 

在某种意义上,鹘鹰对标的是F-18E,隐身当然更好

但机动性可能还不及,因为翼载较高

晨枫:鹘鹰能上舰吗

 

F-18E的舰上占地也比不便折叠机翼的鸭式的“阵风”更小

 

另一个不给力的地方是航程。在其他条件相同的情况下,航程不由燃油重量决定,而是由燃油系数决定。也就是说,由燃油占正常起飞重量的百分比决定。燃油系数通常在30-35%。低到25%就成米格-29了(实际为23.5%),成了机场围墙保卫者了;高到40%则成苏-27了,可遇而不可求。按照估算,鹘鹰的燃油系数只有30%,比F-22的28%略好,与F-15C相当,但低于F-18E的32%,更是远远低于F-35A的37%和F-35C的35%。

 

换句话说,不考虑必要的上舰改装,鹘鹰直接上舰的话,航程不超过F-18E,机动性还不如翼载更低的F-18E(459公斤/平方米)。这样的海鹘鹰是很难令人满意的。但海鹘鹰还要因为上舰改装而增重,不仅是起落架、尾钩,还要增大翼面积、降低翼载,以换取足够的上舰性能,光能襟翼、副翼火力全开是不够的。比照F-35A到C,增重可达14.3%,推重比将进一步下降到0.85,只比F-35C的0.76好看,燃油系数也随之下降。换句话说,除了隐身,勉强上舰的鹘鹰的性能还不如F-18E,不换一个思路的话,不能满足战斗力的要求。

晨枫:鹘鹰能上舰吗

 

F-35C的翼展和翼面积比F-35A增加很多,重量也因此增加,推重比降低,翼载虽然降低了

但过载极限反而降低了,否则需要大力补强,进一步增重

 

战斗机的正常起飞重量是结构重量(包括机体和起落架、弹射座椅、液压系统等,但不包括发动机和电子设备)、燃油重量、发动机重量、基本武器和电子设备重量、飞行员重量之和。另一种算法是用相关重量占正常起飞重量的百分比(表示为各种“系数”)计算:

 

结构系数+燃油系数+发动机系数+武器电子系数+其他=100%

 

在很多情况下,“只要xx增加yy公斤就可达到zz而不影响其他性能”是一厢情愿,原因就在于这些增加都是面多了加水、水多了加面的,真正的限制来自所有“系数”加起来必须等于100%。至于有人质问为什么不能是115%,那就只有反问他小学是怎么毕业的了。

 

在设计估算中,有些变量是“给定”的,有些是“弹性”的,但“弹性”的分为真正弹性的和与正常起飞重量挂钩的。为简单起见,飞行员重量算作100公斤,这是给定的。电子设备和基本武器重量由战术要求和技术水平决定,独立于飞机设计,是给定的。结构重量不是给定的,但飞机构型、材料、设计和制造水平决定了结构系数大体在35-45%的范围,双发、机内武器舱、上舰加强都是把结构系数往高推的,比照F-22,取45%。发动机系数也不是给定的,但等于战斗机推重比与发动机推重比之比,其中发动机推重比在技术水平一定的情况下是给定的,比照F414,发动机推重比取9。这样,设计就在战斗机推重比、电子设备和基本武器重量、燃油系数之间互相取舍。

晨枫:鹘鹰能上舰吗

 

要“设计”理想的海鹘鹰,有两个典型情况。第一个是给定发动机和战术要求(如战斗机推重比),这时发动机推力确定了,可以倒推出正常起飞重量,以此可以推算和取舍其他重量。这有点削足适履,但在已经确定发动机的时候更加现实。第二个更加海阔天空,只给定一般技术水平和设计要求。

 

上面的表述也可写成混合表述:

 

正常起飞重量=100*(武器电子重量+飞行员重量)/(100-结构系数-燃油系数-战斗机推重比/发动机推重比)

 

可从指定基本武器和电子设备的重量(代表战术要求)出发,解算上述重量关系。在这里,发动机推力也是推算出来的,而不是给定的,发动机与飞机同步研制。新一代发动机研发时,技术水平是“固定”的,比如发动机推重比和最大可能的推力,但具体需要多少推力,也是与战斗机研发互动的,而不是两家独立进行的。对于发动机来说,从极限推力降级意味着更长的寿命、更高的可靠性和更低的油耗,是有好处的。

 

两种估算方法也可混合使用,在给定发动机(也就是涡扇19)的同时,在燃油系数、武器电子重量和战斗机推重比之间取舍。可以看到,放弃超巡,甚至降低机动性要求,只要求不超过F-35C的机动性,把推重比降低到0.75一级,涡扇19也可以推动28吨级的正常起飞重量。

 

晨枫:鹘鹰能上舰吗

 

 

考虑到降低的机动性要求,比如比照F-35C,过载不要求超过7.5g,机体强度要求降低,有可能把结构系数降低到40%,那样就可做到40%的燃油系数,这就相当可观了。但这也是超过F-35C的技术水平,尤其是F-35C还是单发,结构系数天然比双发要低。做不到的话,45%的结构系数依然可以达到35%的燃油系数,与F-35C相当。

 

较低的速度也对阻力不那么敏感,更大的结构重量容许较大的机内武器舱,不仅有利于携带更多的中程空空导弹和炸弹、空地导弹,还可能增设两侧的近程空空导弹专用弹舱,增强自卫空战能力。带伸缩式导轨挂架的专用近程弹舱是为了便于近程弹从导轨上的发射,机腹武器舱一般来说只能像扔炸弹一样抛放发射,不适合在超过3-4g的高机动格斗飞行中发射。

 

通用电气利用为YF120研发的技术,为F414推出EPE改型,发动机推重比提高到11,推力提高20-25%,但发动机尺寸和重量基本不变。涡扇19才刚开始,中国航发技术在爆发性发展的门槛上,假定在不远的将来也能达到类似的增推效果,那时海鹘鹰的推重比就能恢复到0.9一级,逼近F-18E了。不过是否能发挥出增加的动力带来的能量机动性,还要看结构强度,如果需要补强,结构重量会有所增加,有掉进面多了加水、水多了加面陷阱的危险。但这是以后的问题了。

 

这样的海鹘鹰以航程、载弹为特长,依靠隐身、先进电子设备和远程武器克敌制胜,而不靠机动性。或许可称肥鹘。由于依然采用尺寸和重量与RD33相当的涡扇19,长度比基型的16.7米增加有限,对航母甲板运作很友好。翼展增加不是问题,在甲板上折叠后不碍事。重量上略大于F-35C,推重比和翼载相仿,载弹量相仿,但航程增加。在某种意义上,这是双发的F-35C。

 

考虑倒F-35C或许正是肥鹘的主要假想对手,肥鹘怼肥电,比拼肥智慧,倒也绝配。针对F-18E的时候,需要发挥隐身和先进态势感知、网络作战和远程武器优势,不宜近战拼机动。针对F-22时,更要发挥战术的作用了。

晨枫:鹘鹰能上舰吗

 

理想的中国舰载战斗机或许是放大到F-22一级的超级鹘鹰

但由于种种困难,这还比较遥远

 

理想的解决方案或许是气动外形类似鹘鹰但放大到F-22一级的重型战斗机,但这比较遥远,也不必一口吃成胖子。

 

用机动性近战杀敌还是用远程武器狙击,这是空战世界里永恒的争论话题。随着发射后不管的超视距空空导弹的发展,空战格斗从战斗机vs战斗机转移到空空导弹vs战斗机,战斗机自身的机动性要求有所下降。但历史经验也充满了过度信赖超视距空空导弹而不重视机动性的悲剧,肥鹘会重蹈覆辙吗?

晨枫:鹘鹰能上舰吗

 

机动性是重要的,YF-22战胜YF-23,部份原因就是因为机动性更加优秀

 

YF-22胜出YF-23的部份原因就是因为机动性更优秀,歼-20取消了航炮但依然确保优异的机动性,但舰载战斗机有点不一样。舰载战斗机的空战有两种主要情况,一是与对海对陆攻击配合的攻势制空作战,二是应对敌机空袭的舰队防空作战。

 

最积极主动的舰队防空是避开敌人的威胁,这是航母作为海上机动机场的天然优势,但这不是总能办到的。对于突发威胁,舰队防空需要战斗机具有较快的速度以便及时赶赴战场,也需要机动性作为最后的制胜保障,防空拦截失败的代价不仅是自己折翼海空,还可能葬送整个航母战斗群。肥鹘做不到速度和机动性,但中国航母还有歼-15,可以由肥鹘隐蔽前出狙击以削弱敌人的打击力量,由速度快、机动性好的歼-15作为最后一道防线。

 

最积极主动的攻势制空也不是硬往强敌窝里死磕,依然要避实就虚,择机打击,这依然是海上机动机场的天然优势。在这里,同样可以由肥鹘隐蔽前出打伏击,并穿针引线,引导殿后的歼-15用超远程空空导弹吊射。

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F-35C和F-18E配合作战,这是美国海军在可预见将来的长期运作现实,中国海军可能也需要参考这样的模式,用肥鹘与歼-15配合作战

 

这是与F-35C加F-18E的配合模式相似的,顶住美国航母没问题,但应对F-22还是比较吃力,需要很考究的战术配合。不包打天下,不是简单化地替换歼-15,而是与歼-15取长补短,这或许才是即将试飞的中国新一代战斗机的真实定位。