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美軍艦載機“奶媽”試驗成功,咱也整一個?
送交者: 三把刀 2021年09月15日19:47:24 於 [軍事天地] 發送悄悄話

  913日,美國MQ-25A黃貂魚無人機T1號測試機進行了與F-35C戰鬥機的首次空中加油測試。據美國海軍學會網站報告,這次空中加油測試包括編隊評估、未留調查、錐套跟蹤等項目。最終兩架飛機在10000英尺高度(約3048米)和225節修正空速下完成了空中加油。根據計劃,美軍將在今年101日建立一支名為VUQ-10的艦載無人機中隊,進行MQ-25A無人機的上艦測試,為該型無人機最終上艦服役掃清障礙。

   

  作為一種主打空中加油的無人機,MQ-25A黃貂魚無人機能夠大幅增加美軍航母艦載機的作戰半徑。以F/A-18E/F為例,其在某種典型任務剖面(猜測為對空壓制或艦隊截擊)下的作戰半徑為450海里,而如果配合MQ-25A使用,則可以將該任務剖面下的作戰半徑拓展至700海里。相當於讓艦載機的作戰半徑拓展了55%,航母艦隊能夠控制的海域面積擴大了142%。如果只看數字的話,可以說MQ-25A能給美軍航母戰鬥群的戰鬥力帶來質的提升。這也讓我們不禁思考:作為下一個航母大國的中國,是否應該仿照美軍搞艦載無人加油機。

   

  為了弄清這個問題,我們必須先要理清以下兩個方面的問題:美軍為何會發展MQ-25A?發展MQ-25A的難點在哪?先說第一個問題。美軍發展MQ-25A顯然是為了給艦載機進行空中加油,但更深層次的原因呢?用MQ-25A為艦載機加油能提升航母的作戰能力嗎?答案其實是不能,因為美軍從來就沒缺過加油機。一方面是美國海軍自己的F/A-18E/F戰鬥機自己具備夥伴加油的能力,另一方面是美軍航母需要活動的區域附近一般都有美國自己的空軍基地,戰時海軍的艦載機可以在空軍KC-135那裡“蹭油喝”。

   

  更有甚者,MQ-25A不僅不會增加航母的戰鬥力,甚至還會影響其任務多樣性。了解本欄目的讀者想必都知道,我們通常會採用航母的架次生成量和每個架次的任務效率來評價航母的總體戰力。在架次生成量方面,最大的變量在於航母甲板的承載能力。在不能改變航母甲板面積的前提下,艦載機的占地面積(尤其是寬度)越小,架次生成量便越大。不過在體積方面,MQ-25相比於美軍未來的兩型主力戰機——F/A-18E/FF-35C並沒有任何優勢。F/A-18E/F機翼摺疊後的寬度為27.5英尺(約8.38米)、F-35C機翼摺疊後的寬度為29.8英尺(約9.08米),而MQ-25A無人機機翼摺疊後的寬度則高達31.3英尺(約9.5米),甚至比F-35C還要寬。

   

  原本,對於這種比較寬的飛機,在航母上可以以一定傾角交錯擺放。但這種擺放方式卻不適用於MQ-25A——作為一款空中加油機,MQ-25A需要在翼下掛載加油吊艙和副油箱。而MQ-25的翼下掛點就在機翼摺疊位置附近。機翼完全收起後,MQ-25A占用的地方基本是一個長方形,即使傾斜擺放,也很難額外騰出地方來。

   

  既然架次生常量不能提升,那麼任務效率呢?也並沒有什麼提升。目前,F/A-18E/F戰鬥機的空中加油系統(ARS)包括一個容量為330美制加侖的加油吊艙和4個容量為480美制加侖的副油箱。外油總量為2250加侖(約8517升)。而MQ-25A的設計要求,則是為空中加油留出約2200美制加侖(約8328升)的燃料冗餘。單論加油能力,甚至比F/A-18E/F還少了一點。更不用說,F/A-18E/F戰鬥機本身的內油容量就比MQ-25A大得多,在緊急情況下能夠為友軍飛機提供的燃油量自然也更多一些。而未來MQ-25A上艦,勢必會擠占原本屬於F/A-18E/F的位置。但MQ-25A能夠執行的加油任務F/A-18E/F也能執行,F/A-18E/F能夠執行的截擊、轟炸等任務,MQ-25A卻不能執行。這無疑會削弱航母的任務多樣性。

   

  既然MQ-25A不能提升美軍航母艦隊的作戰能力,那美軍為什麼還要花這麼多力氣來搞MQ-25A呢?答案是省錢。以美國海軍2022財年的預算來看,一架F/A-18E/F戰鬥機的飛離成本為6716萬美元,而第一架量產型MQ-25A無人機的飛離成本僅為4747萬美元,兩者差價接近2000萬美元。根據美軍自己的統計,目前F/A-18E/F戰鬥機約有20%的任務時長為空中加油任務。折合到9個航母艦載機聯隊的36個艦載戰鬥攻擊機中隊。美軍總共需要的艦載加油機數量約為86架。如果這86架艦載加油機的需求可以完全用MQ-25A來填補,那麼美軍在這一個項目中節約的經費就高達13.4億美元。能夠擠出大半個F-35C中隊的成本。

   

  至於我們要不要照着美軍的方子抓藥也整一個”MQ-25A這樣的加油無人機,也要結合需求和能力兩方面來考慮。我們比較熟悉的側衛系列戰鬥機,內油上限高達9.4噸。俄羅斯官方公布的蘇-33戰鬥機的作戰半徑高達1200公里(約650海里)以上,能夠在距離航母250公里外的空域連續巡航2個小時。如果能夠滿載起飛,即使完全不考慮空中加油,作戰半徑和留空時間也已經接近了F/A-18E/F進行一次空中加油的數據。此外,從俄羅斯蘇-35戰鬥機的發展來看,蘇-27家族還具備繼續增大內油以及外掛副油箱的潛力(共青城航空廠官方表示蘇-35最大內油為11.5噸,能夠掛載兩具PTB-2000副油箱,共4000升約3.2噸外油)。可以說以彈射型側衛系列戰鬥機為主力的艦載機部隊對空中加油的需求其實並不迫切。

   

  在能力方面,MQ-25A無人機的控制系統設計難度也比一般的無人機更高。從控制邏輯上來說,MQ-25A同世界上絕大多數無人機一樣,也採用了地面控制站人工控制的模式。但其操作模式卻並非像其他無人機一樣,是由控制員直接對無人機的飛行狀態進行控制。用美軍自己的說法,MQ-25A控制員的工作更像是E-2預警機的雷達操作員——MQ-25甚至不會向控制站上傳任何圖像信息。他們的主要工作是為MQ-25A無人機規劃任務,制定大致的巡航區域,在無人機和等待加油的有人作戰飛機之間溝通信息等。

   

  這意味着MQ-25本身必須具備完全自主飛行的能力,如自主彈射起飛、自主着艦、自主定速定向巡航等等。這裡面最困難的其實是自主着艦。實現無人艦載機自主着艦的先決條件是艦載機自動着艦系統(ACLS)。這類系統我們在之前的《校場答疑》欄目中有所介紹。其技術難度其實並不算高,是美軍50年代就在開發,60年代已經量產服役的技術。不過其控制邏輯比較簡單,需要先手動將艦載機引導至精密進場雷達的“捕獲窗口”中,才能實現自動着艦的後續步驟。但這個窗口的空間範圍相對比較小,因而需要飛行員在着艦之前先能精確地控制飛機以合適的姿態和速度穿越窗口。考慮到地面控制無人機的系統延遲,有人控制的無人機上其實是很難直接使用現有的ACLS系統進行着艦的。因此想要實現無人機的自主着艦,必須對現有的ACLS進行升級。

   

  為了解決盟友間艦-機互相操作的問題,美軍從2008年便在開始投資下一代自動航降系統JPALS(聯合精密進近和着陸系統),而這套系統又恰好能夠滿足在航母上大規模操作無人機的需求。目前的ACLS系統的工作原理是依靠艦載雷達對艦載機進行跟蹤,並進而形成航母-艦載機相對位置關係,用這個相對位置關係引導艦載機進行着艦。這套系統主要有三個缺點,一是上文我們說過的需要艦載機精確穿越捕獲窗口,二是精密進場雷達的工作範圍有限,三是艦-機相對位置關係受外界干擾較大(比如艦艇的橫搖和縱搖,飛機遇到的亂流等)在特殊條件下着艦成功率較低。而JPALS系統則主要基於艦載和機載GPS系統。GPS系統可以幫助航母和艦載機獲得各自的絕對位置、速度、航向等相關信息。然後再以兩者的絕對位置信息為參考,引導艦載機的整個歸航、進近、着艦流程。這一舉克服了ACLS系統的全部3個主要缺陷。

   

  雖然JPALS的原理聽起不難,但工程實現卻沒那麼容易。迄今為止,這套系統依舊沒有達到實用水平。目前MQ-25A無人機仍然沒有上艦測試過,而上艦測試過的X-47B無人機也沒有實際用上JPALS。如果考慮到今後無人攻擊機、無人偵察機等的上艦問題(類似的想法還有其他更多的技術難點,以至於美軍已經差不多放棄了),那麼花費大量的金錢和時間搞一套類似美軍JPALS的系統是勢在必行的,但如果只是為了要搞一種未必用不用得到的艦載無人加油機並為其解決上艦問題,則顯得完全沒有必要。

   

  綜合需求和技術難度兩方面的考量來看。美國研發MQ-25A是有其實際意義和現實基礎的。但我們卻沒有必要照着美軍的方子抓藥,看到什麼東西不錯就想着我也來一個


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