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土耳其無人機能否實現軍迷“20上艦”的悲願
送交者: 三把刀 2021年07月27日17:38:54 於 [軍事天地] 發送悄悄話

  7月21日,土耳其貝卡爾無人機系統公司(Baykar)正式通過社交媒體發布了其正在研發的MIUS無人機的概念圖。從概念圖中我們可以看到,這架無人機不僅採用了與某型四代機相似的升力體邊條翼鴨式布局,甚至還出現在了土耳其正在建造的阿納多盧號兩棲攻擊艦上,成為了一款艦載機。此外,貝卡爾公司的首席技術官貝拉克塔也證實,MIUS無人機確實將在阿納多盧號兩棲攻擊艦上使用。那麼,土耳其的這款MIUS無人機能否圓了億萬網友心心念念的“20上艦”之夢呢?

  關於MIUS無人機的性能,目前最主流的說法是:其由1台烏克蘭制Al-25渦扇發動機提供動力,最高飛行速度1.4馬赫,最大升限40,000英尺(約12,000米)。能夠攜帶包括空空導彈、重型精確制導炸彈和巡航導彈在內的共計1.5噸重的彈藥。然而仔細推敲之下,這種說法卻好像有點誇張。

  AI-25發動機是烏克蘭伊夫琴科進步設計局設計,馬達西奇公司製造的渦扇發動機。該型發動機自1967年開始投入量產。雖然總產量超過了9000台,但這畢竟是一款非常古老的發動機,其所有改進型都沒有後燃加力系統,這導致其最新改進型——重達350公斤的AI-25TLK的起飛推力也只有1720千克力,經濟巡航推力更是只有515千克力。很難實現媒體宣傳中的性能。

  具體而言,採用了超大展弦比平直翼和重量僅為175公斤的霍尼韋爾TPE331-10渦槳發動機的美軍MQ-9死神無人機為了攜帶1700公斤的有效載荷,飛機空重還高達2223公斤。外加最大1800公斤的燃料,即使不掛載彈藥,MQ-9無人機的起飛重量也在3噸到4噸之間。與MQ-9相比,目前貝卡爾公司釋放出的MIUS無人機的CG圖採用了類似某國某型戰鬥機的更加偏重超音速升阻比的氣動布局,外加一台更重的發動機。即使削減載油量,同時又完全不掛彈,在較為樂觀的估計下其起飛重量也不太可能低於6噸。而想要把這6噸重的飛機推到1.4馬赫的超音速,則可能需要3.6噸甚至4.2噸的地面加力推力(按推重比0.6~0.7計算)。

  當然,我們也不是只會看飛機推重比說事的槓精。在飛機的氣動設計足夠優秀的時候,飛機確實可以用較小的推力達到超音速,甚至實現超音速巡航。比如僅空重就有30多噸的SR-71黑鳥偵察機,就可以用兩台加力推力不過11噸的J58渦噴發動機實現3馬赫以上的最大飛行速度。這主要得益於SR-71專門為超音速飛行優化的氣動外形。後來美國在設計ATF(後來的F-22)時,洛克希德公司給出的最初方案也是在SR-72/YF-12的基礎上衍生而來的。

  然而,這次公開的MIUS無人機的氣動設計充分參考的某大國隱身戰鬥機卻並不是SR-71或者某火箭動力無人偵察機那樣的人操火箭。其氣動設計不僅要考慮超音速下的表現,更要考慮亞音速下的表現。這一點對於MIUS來說也是一樣——貝卡爾公司既然要把MIUS設計成一款艦載無人機,勢必要優化MIUS在低速下的升力係數、升阻比和操控性,以此讓飛機實現短距離起降和穩定着艦。這就意味着MIUS也不能是一款無人火箭。因此,筆者推測所謂MIUS將要採用AI-25發動機的說法,可能是媒體按照之前土耳其方面的宣傳照搬來的。

  其實早在去年6月份,貝卡爾公司就在他們的PPT中提到過MIUS無人機項目。不過那個時候的MIUS不論是外觀還是性能參數都與現在有很大差別。當時PPT中的MIUS採用了大展弦比小後掠角機翼和雙內傾尾翼設計,優化更加偏重亞音速段,幾乎沒有什麼超音速潛力,也不具備什麼機動性。當時貝卡爾公司宣傳該機的性能數據大致為:升限40,000英尺、航時4~5小時,起飛重量3.5噸,載彈量1噸,巡航速度0.8馬赫。而對於這樣一架飛機來說,一台AI-25發動機是完全夠用的。

  而在這一年對設計指標和氣動外形進行了大幅修改之後,MIUS對發動機的要求自然也要水漲船高。在悲觀一點的估計下,該機的空重達到4噸級甚至5噸級(X-47B載彈2噸,空重6噸級)都絲毫不會讓我們覺得奇怪。此時採用與AI-25同一設計局設計的AI-322F加力渦扇發動機才是更加明智的選擇——反正又不是買不到。

  除了性能參數的問題外,MIUS的“上艦奇譚”也十分值得我們深究。從原理上來說,採用小展弦比中等後掠角機翼和升力體邊條鴨式布局的飛機在低速下有相當不錯的升力係數,可以實現在航母或兩棲攻擊艦上的短距離起降。真正的問題在於——它要怎麼降落。之所以這麼說是因為目前已經建造完成進入海試階段的阿納多盧號兩棲攻擊艦並沒有設置攔阻降落裝置。考慮到加裝阻攔索需要對飛行甲板以下的結構做相當大的改動,阿納多盧號低矮的機庫未必支持這種修改,因此為該艦加裝阻攔索也並不現實。

  阿納多盧號原本只預計搭載直升機,直到土耳其政府宣布其有意採購F-35B後才臨時加裝了滑躍甲板供F-35B短距起飛使用。後來土耳其因購買俄羅斯S-400防空導彈系統的問題與美國談崩,F-35的採購也就沒了下文。此後,土耳其對阿納多盧號的定位又變成了一艘能夠攜帶30~50TB-2無人機的無人機航母。僅在北約盟友有需求時,可以為其F-35B戰鬥機提供支持。

  這裡可能有人會問了,TB-2不是一樣不能垂直降落嗎?土耳其打算怎麼讓它降落在阿納多盧號上?其實作為一種大展弦比平直翼低速察打一體無人機,TB-2的最大飛行速度僅僅只有120節,其巡航速度更是只有70節(約130公里/小時)。雖然沒有失速速度的信息,但是不太可能高於60節。再加上TB-2型還是一型螺旋槳無人機,其在降落時完全可以通過機輪剎車+螺旋槳反轉來實現快速減速(甚至可能連螺旋槳反轉都不需要)。

  類似的操作在C-130F-35B上也都有應用。在開發C-2運輸機之前的1963年,美國海軍曾經嘗試過讓海軍陸戰隊的KC-130F空中加油/運輸機在福萊斯特號航母上無彈射起飛和無攔阻降落。當年10-11月間,美國海軍試飛員詹姆斯·弗拉德利三世在福萊斯特號航母上成功進行了29次觸艦復飛,21次無攔阻着陸和21次無彈射起飛。雖然福萊斯特號航母比阿納多盧號兩棲攻擊艦長了不少,但C-130運輸機的失速速度高達100節,重量也比TB-2高了幾百倍不止。如果C-130能僅僅通過機輪剎車和螺旋槳反轉實現無攔阻着艦,那TB-2也沒有任何理由不行。

  然而對於MIUS來說,在長度不到250米的飛行甲板上降落卻存在諸多挑戰。首先,渦扇發動機不存在反轉一說,就算採用反推裝置,其反推效率也趕不上螺旋槳;其次,這是一款超音速無人機,其失速速度甚至不會比TB-2的最大速度低多少。要讓這樣一款高速飛機在短時間內僅僅依靠自身的力量迅速停穩,在MIUS之前還不存在這樣的技術。此前,瑞典為了讓薩博J-37戰鬥機能夠在較短的野戰機場上降落,為其JT8D渦扇發動機配備了反推裝置。在反推裝置的協助下,薩博J-37也僅僅是實現了450米的降落滑跑距離(注意是滑跑距離而非跑道長度)。考慮到阿納多盧號兩棲攻擊艦飛行甲板長度只有210米左右,還要在前後留出安全冗餘,實際可供MIUS降落的滑跑長度可能只有150米左右。即使MIUS採用與J-37類似的減速設計,也不太可能在阿納多盧號兩棲攻擊艦上安全降落。

  這樣一來,土耳其人或許只能考慮用比較古老的外部阻攔方式協助MIUS降落——比如衣阿華級戰列艦上曾經用過的回收網。與航母上的阻攔網不同,衣阿華級戰列艦上的回收網並不占用甲板下空間,只需要將阻攔網及其附屬鋼結構固定在甲板上即可,可以較為方便的整合到阿納多盧號上。但這樣做的缺點是飛機降落前需要較長的準備時間,飛機降落後還需要較長的時間將飛機推離着陸區。這兩點都會降低甲板的調度效率,因此類似的阻攔網在現代航母上一般只當做飛機遭遇故障無法降落時採用的最後手段,而非常規手段。如果土耳其硬要通過這種方式實現超音速無人機上艦,其能夠起到的效果也十分有限。

  當然,還有另一種思路就是既然不能安全着艦,那索性就不着艦。目前土耳其的海外干涉行動,要麼就在土耳其周邊,要麼就是在當地有親土耳其政權。那麼土耳其人就完全可以讓MIUS在阿納多盧號上起飛,執行完任務後就近在友軍陸地機場降落。類似的戰術英美兩國在二戰時期也用過。當時兩國海軍的航母搭載着用吊車吊到航母上的英國空軍噴火戰鬥機,在距離馬爾它島較遠的地方放飛這些飛機,再讓這些飛機自行轉移到馬爾它島上的空軍基地中。

  根據貝卡爾公司的計劃,MIUS無人機將在2023年實現首飛。至於這架“無人-20”最終能不能實現現在宣傳的性能指標,又能不能在阿納多盧號兩棲攻擊艦上成功起降,或許到那時才能找到答案。


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