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鶻鷹能上艦嗎?
送交者: 中國海軍 2020年07月10日02:28:08 於 [軍事天地] 發送悄悄話

鶻鷹能上艦嗎?


上次咱們說到殲-20能上艦,強大的戰鬥力更是中國航母所需,但因鴨式布局和長度原因,並不特別適宜上艦。但鶻鷹的問題正好相反:適宜上艦,但直接改裝上艦,有戰鬥力不足的疑慮。

晨楓:鶻鷹能上艦嗎


鶻鷹比殲-20小得多,但戰鬥力也要差一截

晨楓:鶻鷹能上艦嗎


好在由於像F-18E一樣採用正常布局

起飛着陸時襟翼可以火力全開,有利於上艦

晨楓:鶻鷹能上艦嗎


據報道,鶻鷹的長度為16.9米,翼展11.5米,翼面積40平方米。最大起飛重量28噸,最大速度為M1.8。空重與正常起飛重量不明,按照1.35倍的典型值估算,正常起飛重量約21噸,因此翼載約518公斤/平方米。鶻鷹1.0為兩台RD93,預定換為渦扇19,技術水平與通用電氣F414相當,估計加力推力在100kN級,軍推在60kN級,發動機推重比為9。這樣,戰鬥機推重比才0.95,對能量機動性很不利。F-16 Block 50的推重比為1.10,F-15C為1.07,F-22為1.05。另一方面,F-18C為0.96,F-18E為0.93,鶻鷹似乎又夠用了,只是毫無優勢可言。而F-18C到F-18E恰好是第三代戰鬥機里能量機動性最不給力的

晨楓:鶻鷹能上艦嗎


在某種意義上,鶻鷹對標的是F-18E,隱身當然更好

但機動性可能還不及,因為翼載較高

晨楓:鶻鷹能上艦嗎


F-18E的艦上占地也比不便摺疊機翼的鴨式的“陣風”更小

另一個不給力的地方是航程。在其他條件相同的情況下,航程不由燃油重量決定,而是由燃油係數決定。也就是說,由燃油占正常起飛重量的百分比決定。燃油係數通常在30-35%。低到25%就成米格-29了(實際為23.5%),成了機場圍牆保衛者了;高到40%則成蘇-27了,可遇而不可求。按照估算,鶻鷹的燃油系數只有30%,比F-22的28%略好,與F-15C相當,但低於F-18E的32%,更是遠遠低於F-35A的37%和F-35C的35%。

換句話說,不考慮必要的上艦改裝,鶻鷹直接上艦的話,航程不超過F-18E,機動性還不如翼載更低的F-18E(459公斤/平方米)。這樣的海鶻鷹是很難令人滿意的。但海鶻鷹還要因為上艦改裝而增重,不僅是起落架、尾鈎,還要增大翼面積、降低翼載,以換取足夠的上艦性能,光能襟翼、副翼火力全開是不夠的。比照F-35A到C,增重可達14.3%,推重比將進一步下降到0.85,只比F-35C的0.76好看,燃油係數也隨之下降。換句話說,除了隱身,勉強上艦的鶻鷹的性能還不如F-18E,不換一個思路的話,不能滿足戰鬥力的要求。

晨楓:鶻鷹能上艦嗎


F-35C的翼展和翼面積比F-35A增加很多,重量也因此增加,推重比降低,翼載雖然降低了

但過載極限反而降低了,否則需要大力補強,進一步增重

戰鬥機的正常起飛重量是結構重量(包括機體和起落架、彈射座椅、液壓系統等,但不包括發動機和電子設備)、燃油重量、發動機重量、基本武器和電子設備重量、飛行員重量之和。另一種算法是用相關重量占正常起飛重量的百分比(表示為各種“係數”)計算:

結構係數+燃油係數+發動機係數+武器電子係數+其他=100%

在很多情況下,“只要xx增加yy公斤就可達到zz而不影響其他性能”是一廂情願,原因就在於這些增加都是面多了加水、水多了加面的,真正的限制來自所有“係數”加起來必須等於100%。至於有人質問為什麼不能是115%,那就只有反問他小學是怎麼畢業的了。

在設計估算中,有些變量是“給定”的,有些是“彈性”的,但“彈性”的分為真正彈性的和與正常起飛重量掛鈎的。為簡單起見,飛行員重量算作100公斤,這是給定的。電子設備和基本武器重量由戰術要求和技術水平決定,獨立於飛機設計,是給定的。結構重量不是給定的,但飛機構型、材料、設計和製造水平決定了結構係數大體在35-45%的範圍,雙發、機內武器艙、上艦加強都是把結構係數往高推的,比照F-22,取45%。發動機係數也不是給定的,但等於戰鬥機推重比與發動機推重比之比,其中發動機推重比在技術水平一定的情況下是給定的,比照F414,發動機推重比取9。這樣,設計就在戰鬥機推重比、電子設備和基本武器重量、燃油係數之間互相取捨。

晨楓:鶻鷹能上艦嗎


要“設計”理想的海鶻鷹,有兩個典型情況。第一個是給定發動機和戰術要求(如戰鬥機推重比),這時發動機推力確定了,可以倒推出正常起飛重量,以此可以推算和取捨其他重量。這有點削足適履,但在已經確定發動機的時候更加現實。第二個更加海闊天空,只給定一般技術水平和設計要求。

上面的表述也可寫成混合表述:

正常起飛重量=100*(武器電子重量+飛行員重量)/(100-結構係數-燃油係數-戰鬥機推重比/發動機推重比)

可從指定基本武器和電子設備的重量(代表戰術要求)出發,解算上述重量關係。在這裡,發動機推力也是推算出來的,而不是給定的,發動機與飛機同步研製。新一代發動機研發時,技術水平是“固定”的,比如發動機推重比和最大可能的推力,但具體需要多少推力,也是與戰鬥機研發互動的,而不是兩家獨立進行的。對於發動機來說,從極限推力降級意味着更長的壽命、更高的可靠性和更低的油耗,是有好處的。

兩種估算方法也可混合使用,在給定發動機(也就是渦扇19)的同時,在燃油係數、武器電子重量和戰鬥機推重比之間取捨。可以看到,放棄超巡,甚至降低機動性要求,只要求不超過F-35C的機動性,把推重比降低到0.75一級,渦扇19也可以推動28噸級的正常起飛重量。


晨楓:鶻鷹能上艦嗎



考慮到降低的機動性要求,比如比照F-35C,過載不要求超過7.5g,機體強度要求降低,有可能把結構係數降低到40%,那樣就可做到40%的燃油係數,這就相當可觀了。但這也是超過F-35C的技術水平,尤其是F-35C還是單發,結構係數天然比雙發要低。做不到的話,45%的結構係數依然可以達到35%的燃油係數,與F-35C相當。

較低的速度也對阻力不那麼敏感,更大的結構重量容許較大的機內武器艙,不僅有利於攜帶更多的中程空空導彈和炸彈、空地導彈,還可能增設兩側的近程空空導彈專用彈艙,增強自衛空戰能力。帶伸縮式導軌掛架的專用近程彈艙是為了便於近程彈從導軌上的發射,機腹武器艙一般來說只能像扔炸彈一樣拋放發射,不適合在超過3-4g的高機動格鬥飛行中發射。

通用電氣利用為YF120研發的技術,為F414推出EPE改型,發動機推重比提高到11,推力提高20-25%,但發動機尺寸和重量基本不變。渦扇19才剛開始,中國航發技術在爆發性發展的門檻上,假定在不遠的將來也能達到類似的增推效果,那時海鶻鷹的推重比就能恢復到0.9一級,逼近F-18E了。不過是否能發揮出增加的動力帶來的能量機動性,還要看結構強度,如果需要補強,結構重量會有所增加,有掉進面多了加水、水多了加面陷阱的危險。但這是以後的問題了。

這樣的海鶻鷹以航程、載彈為特長,依靠隱身、先進電子設備和遠程武器克敵制勝,而不靠機動性。或許可稱肥鶻。由於依然採用尺寸和重量與RD33相當的渦扇19,長度比基型的16.7米增加有限,對航母甲板運作很友好。翼展增加不是問題,在甲板上摺疊後不礙事。重量上略大於F-35C,推重比和翼載相仿,載彈量相仿,但航程增加。在某種意義上,這是雙發的F-35C。

考慮倒F-35C或許正是肥鶻的主要假想對手,肥鶻懟肥電,比拼肥智慧,倒也絕配。針對F-18E的時候,需要發揮隱身和先進態勢感知、網絡作戰和遠程武器優勢,不宜近戰拼機動。針對F-22時,更要發揮戰術的作用了。

晨楓:鶻鷹能上艦嗎


理想的中國艦載戰鬥機或許是放大到F-22一級的超級鶻鷹

但由於種種困難,這還比較遙遠

理想的解決方案或許是氣動外形類似鶻鷹但放大到F-22一級的重型戰鬥機,但這比較遙遠,也不必一口吃成胖子。

用機動性近戰殺敵還是用遠程武器狙擊,這是空戰世界裡永恆的爭論話題。隨着發射後不管的超視距空空導彈的發展,空戰格鬥從戰鬥機vs戰鬥機轉移到空空導彈vs戰鬥機,戰鬥機自身的機動性要求有所下降。但歷史經驗也充滿了過度信賴超視距空空導彈而不重視機動性的悲劇,肥鶻會重蹈覆轍嗎?

晨楓:鶻鷹能上艦嗎


機動性是重要的,YF-22戰勝YF-23,部份原因就是因為機動性更加優秀

YF-22勝出YF-23的部份原因就是因為機動性更優秀,殲-20取消了航炮但依然確保優異的機動性,但艦載戰鬥機有點不一樣。艦載戰鬥機的空戰有兩種主要情況,一是與對海對陸攻擊配合的攻勢制空作戰,二是應對敵機空襲的艦隊防空作戰。

最積極主動的艦隊防空是避開敵人的威脅,這是航母作為海上機動機場的天然優勢,但這不是總能辦到的。對於突發威脅,艦隊防空需要戰鬥機具有較快的速度以便及時趕赴戰場,也需要機動性作為最後的制勝保障,防空攔截失敗的代價不僅是自己折翼海空,還可能葬送整個航母戰鬥群。肥鶻做不到速度和機動性,但中國航母還有殲-15,可以由肥鶻隱蔽前出狙擊以削弱敵人的打擊力量,由速度快、機動性好的殲-15作為最後一道防線。

最積極主動的攻勢制空也不是硬往強敵窩裡死磕,依然要避實就虛,擇機打擊,這依然是海上機動機場的天然優勢。在這裡,同樣可以由肥鶻隱蔽前出打伏擊,並穿針引線,引導殿後的殲-15用超遠程空空導彈吊射。

晨楓:鶻鷹能上艦嗎


F-35C和F-18E配合作戰,這是美國海軍在可預見將來的長期運作現實,中國海軍可能也需要參考這樣的模式,用肥鶻與殲-15配合作戰

這是與F-35C加F-18E的配合模式相似的,頂住美國航母沒問題,但應對F-22還是比較吃力,需要很考究的戰術配合。不包打天下,不是簡單化地替換殲-15,而是與殲-15取長補短,這或許才是即將試飛的中國新一代戰鬥機的真實定位。


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