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新时代的来临——歼15舰载机参加阅兵

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1.歼15技术基础源于苏33原型机,不会再走苏联弯路

中国在引进苏27家族的过程中,同步引进了全套的设计资料、完整的材料和工艺体系;是上世纪90年代以来,甚至是世界历史范围内绝无仅有的大规模先进作战飞机技术转移。这个大历史背景,为中国独立仿制改进苏27家族的后续改型,比如基于苏30MKK平台衍生的歼16、基于苏33原型机衍生的歼15等型号,奠定了良好的基础。


图:搭载AL31F的歼15战斗机,注意它复杂的襟翼系统。

然而论及航母体系建设本身,无论是建军思想还是装备水平,又或者实战战绩,苏联/俄罗斯不要说与美国相比,就是比法国都差了三条街。前苏联的海军发展史,简单的总结起来,就是一部各类导弹及其附属舰艇平台的发展史。美国从二战起就醒悟到,现代海军必须从由舰艇为火力核心以海制海,走向以舰载固定翼飞机为火力核心,实现在大洋和沿海地区以空制空、以空制海、以空制地能力。

而苏联海军直到50年代末期才初步认识到舰载机的重要性,但思路却完全跑偏了方向。当时美国海军的弹道导弹核潜艇开始服役,苏联海军发现他们需要能够伴随舰队行动的空中力量来进行构筑远离陆基飞机航程范围的反潜艇防御体系。这一阶段的代表产物,是60年代末期的卡-25等舰载直升机与“莫斯科号”、“列宁格勒号”反潜巡洋舰的组合。

随着苏联自己的弹道导弹核潜艇服役,苏联海军开始出现在大洋上对己方核潜艇巡航区域进行空中掩护、抵御西方反潜防空体系的需求。然而当时苏联领导人仍然坚决反对搭载常规起降飞机的“经典”型航母路线,最终苏联在“国家的航空母舰发展道路”的争论中,妥协性的建立了舰载垂直起降飞机的发展路线。这一阶段的代表产物,是从70年代末持续到80年代末的雅克-38飞机与“基辅”号、“明斯克”号、“新罗西斯克”号、“巴库”号四艘反潜巡洋舰的组合。


图:雅克38。

在走了多年弯路以后,苏联航母体系走上正轨已经到了解体前夕——1989年11月1日,苏联使用苏33(当时采用的编号是苏27K)原型机的T10-2号机,以及米格29K的311号机,完成了他们历史上首次常规起降飞机的着舰和起飞。然而尚未等到以苏33为核心的航母体系形成战斗力,苏联就迎来了国家解体;此后的俄罗斯海军时代,只能做到勉力维持航母舰载机的基本飞行能力存在。

中国的歼15虽然基础设计是源自于苏33,目前的航母平台也是基于原瓦良格号航母改装;但从航母建设和使用思想来说,中国海军是以西方航母体系的作战理论为基础的,这与苏联完全不同。中国海军将很快在未来,发展出包括三、四代舰载机,舰载运输机、舰载预警机、舰载电子战飞机在内的完整航母装备体系。苏联时代航母发展走过的弯路、俄罗斯时代航母建设的垂死吊命,在中国未来的航母发展中都不会重现。

2.苏33相较于苏27做出了大量基础设计改进。

苏33从外观上就与苏27有较大的差别。这种气动外形上的差别,主要是为了从三个方面提高苏27在军舰上起飞、降落与使用性能。首先是改善低速下的最大升力表现,让飞机可以用更低的速度完成起飞和降落;其次是改善了飞机在起降、尤其是降落状态下的操纵响应能力,能让飞机更快、更精准的完成飞行员修正飞机的飞行姿态和轨迹的操作。而折叠的机翼与平尾,则使航母的机库与甲板可以停放更多的飞机。


图:苏27放弃了外侧副翼,内侧襟副翼合一。

比如在苏27上,由于后掠翼带来了机翼刚度不足、机翼最外端飞行中变形幅度太大,使副翼在高速时丧失操纵能力的问题;它从T10C阶段开始,就取消了最初的襟翼、副翼互相分工的并存设计;而是采用了内侧的襟副翼合一设计。这种设计既浪费了相当一部分翼展,又使襟副翼不能完全发挥增加升力的效用,对于极限状态下的起降性能损失较大。而在苏33上,它就设计了结构非常复杂的带有全翼展襟副翼、双开缝增升襟翼的折叠翼。

而在鸭翼的增加上,苏33的做法在当时的苏联内部也是有争议的。苏27研制成功以后暴露出了两个问题,其中一个是因为采用后掠翼,苏27在跨音速区域必须要削弱30%的机动性,以防止极限机动状态下失控甚至是解体;另一个是苏27研制时减重太狠,结构强度和寿命储备不足。

而在80年代以后,战斗机发展出现了两方面的趋势。一方面要把达到人体耐受极限的9G过载机动范围从亚音速区域扩展到0.8到1.2倍音速(阵风、歼10等后期三代机)的跨声速区域,甚至是达到M1.4到M1.6的真正超声速区域(F22、歼20等四代机);而另一方面,必须担负起大量对地对海的攻击任务,需要频繁携带重型炸弹、导弹等武器进行飞行。


图:苏33机翼折叠面,注意襟翼结构与两端的电缆,苏33已经改进为全电传飞机,而不是苏27的半电传半机械飞控。

针对这两个恰好是苏27弱项的问题,苏霍伊开发了一系列的改进规划,以提升飞机的飞行控制能力和增强结构性能;而添加鸭翼、形成三翼面布局的苏33(苏27K)和老苏35(苏27M)都是这一阶段产物。当时主要的反对意见是,由于航母平台本身有很高的机动性和进攻主动权,舰载机可以灵活的在敌方飞机的极限作战半径附近与目标对峙、交战;三翼面布局带来的重量与阻力大幅度增加,其航程和滞空时间下降带来的作战性能损失远超过收益。

但是在以西蒙诺夫为首的一批设计师坚持下,尤其是苏33作为舰载机必须强化起落架及其周围结构、前机身电子设备和结构增加大量防海水盐雾腐蚀的涂料、密封料等措施,引起飞机重心显著前移的情况下,苏33最终还是采用了三翼面布局,虽然主要目的是为了改善起降时的操作响应。作为代价,苏33的最大航程从苏27家族最早的3900公里猛跌到3000公里。

3.歼15的作战能力远非苏33可比

中国在研发歼15时,曾有参与技术咨询的单位提出,现阶段中国航空电子设备的性能指标和重量体积控制水平远超苏33一个时代;因此可以只保留苏33的中、后机身结构,而前机身取消鸭翼、缩短长度,恢复到类似苏27家族最早的常规布局舰载机验证机构型。这种做法可以将阻力缩减到与苏27SK基本相当,而重量比苏33至少减重一吨多的效果;能够非常有效的改善歼15的航程与滞空时间、以及全使用过程中的结构寿命消耗。


图:如果歼15做成常规布局,大致外形和这个会非常类似。

但这个大改方案涉及到了歼15研制的一个重要底线,就是要重新研制飞行控制方案。在歼11BS以前立项的型号中,比如歼11B、歼15、歼16,中国对苏27家族的模拟电传飞行控制系统都是直接仿制、国产化,以减小技术风险的。而苏33的飞行控制系统在苏27基础上又做了大量的功能添加,复杂程度比苏27高很多;因此性能前景虽好,但因为技术风险较高而被放弃。反正苏33性能也还可以了,又不是用不了。

除了气动与控制,歼15上受到原苏33基础设计局限的,还有结构。一方面苏联长期匮乏常规起降的舰载机使用经验和总结分析,苏33原型机是第一次的试水之作,欠缺先进完整的结构设计规范指导,结构设计上不可避免存在大量不足。另一方面,苏联海域因为气候寒冷,空气含盐量低,对飞机结构的腐蚀效应要弱很多;而在中国的南海等区域,苏联的防腐蚀标准根本不够看——比如卡28直升机在高强度出海使用中,结构腐蚀速度之快、程度之猛烈就远超所有人预计。

在歼15的使用过程中,这两方面的局限性必然带来不少问题;这是中国必须要交的学费,而这个不断发现问题、解决问题的过程,也是中国舰载机使用维护能力从弱到强、中国航母战斗力从稚嫩走向成熟的过程。


图:流传出来的鹰击12导弹照片。

在航空电子系统与武器系统上,歼15的水平远远超越了苏33。由于飞行控制系统的限制,使歼15在自动化和综合化的发展程度上受到了限制;比如未来中国研制成功航母自动引导着舰系统以后,歼15将会受限于控制精度问题只能实现半自动引导,最后仍然要靠飞行员手动操作着舰;以及在火控、电子战系统与飞行控制的综合化程度较低,影响战斗机的火力反应和占位速度。

但总体来说,歼15的水平仍然在第三代战斗机中算得上优秀。尤其是在歼15利用自身很强的外挂能力,能够携带2枚甚至更多的鹰击12重型高速远程反舰导弹执行任务;形成了现在世界上最强、最难以防御的反舰突击力量之一。事实上中国针对未来的反航母武器系统有三大核心,东风21D反航母弹道导弹是一个,还没有公开具体型号的弹仓内置隐身反舰导弹是一个,而歼15与鹰击12的组合也是其中一个。

4.歼15战斗机应该尽最大力量优先生产装备

对于现阶段的中国海军来说,歼15无论有多少问题,最大的问题始终是产能与装备数量。人与装备是同等重要的因素,如果没有足够经验丰富、技能精湛的人员——不仅仅是飞行员,还包括甲板作业人员、技术维护人员在内,所有支撑起舰载机作战任务的人员,装备本身的性能又何从发挥?


图:辽宁号航母。

而且中国的航母体系正处于最初的萌芽期,高速扩张阶段很快就要到来。现在虽然只有瓦良格一艘航母,但以中国现在的造舰能力来说,一旦接下来带有验证性质、设计制造和试验上都小心翼翼,尽量求妥的第一艘国产航母顺利形成战斗力;后面很快连续制造2~4艘航母,在工程技术上是完全没有问题的。

如果中国没有按照“宁可人等装备、不让装备等人”的方针,具有前瞻性的按照未来航母战斗群的数量规模来安排人员培训,那就一定会导致航母上人手不足,无法形成战斗力。而航母运作对于人员的身体、心理和专业技能素质都要求极高,合格的培训过程需要大量的时间与武器装备的实际操作体验,没有取巧的速成办法。

因此,只有尽最大的能力,将歼15的装备速度和数量扩大到国内产能的极限,才能为未来的数个航母作战群规模的人员训练提供足够的物质基础,为中国海军的战略转型和未来的大规模舰载机部队构架成型提供物质基础。然而目前来看,困扰歼15装备数量的,仍然还是老大难的发动机问题。


图:发动机是制约歼15装备最大瓶颈。

尤其是对于舰载机来说,由于降落过程无论是对发动机的操作还是飞机着舰冲击都非常粗暴,而且海上的盐雾腐蚀非常厉害,因此对发动机的考验比岸基飞机要严苛很多。目前歼15上装备的发动机,既有俄罗斯的AL31F发动机,也有太行发动机;但目前能够在辽宁号上进行较高强度使用的,仍然主要是俄制发动机。

由于中国和俄罗斯苏27引进合同的执行上发生了纠纷,俄罗斯现在拒绝向中国自行仿制改进的苏27系型号,例如歼11B等提供发动机;其对中国出口的AL31F发动机,只能用于进口苏27、苏30与原合同范围内组装苏27的发动机更换。因此目前歼15上虽然搞到了一些AL31F发动机作为应急,但并不是可持续的可靠装备渠道。

如果在不久的未来,我们能见到装备太行发动机的歼15能够大批量在航母上进行使用,那么就证明太行发动机的心脏病已经基本治愈;不仅国内其他使用太行的战机,比如歼11B、歼16在承担实际战备任务的能力会出现一个本质性的提高;就连歼10也将批量装备太行,了却30多年的历史遗憾——毕竟太行最初就是歼10的配套发动机工程。

5.歼20上舰是中国航母获得装备性能代差优势的唯一途径

尽管歼15型号的装备意义非常重大,但它的基础设计毕竟仍然是一款第三代战斗机;面对其他国家的舰载机,比如美国的超级大黄蜂、法国的阵风时,性能上可以做到抗衡,但要形成明显优势却很难。

尤其是美国的F35目前已经向中国周边进行扩散,这种最初作为攻击机开发的型号虽然飞行性能不好,但拥有很强的隐身和超视距空战能力,远程隐身对地、反舰攻击能力更是一流;要对付F35,实话实说已经超出歼15能力所及。


图:歼20拥有四代机中最大尺寸的弹仓,塞下大威力的隐身反舰导弹毫无压力

F35系列并不是纯种的战斗机,甚至不是战斗机。F35项目的最初名字,就是叫“联合隐身攻击机”;它的设计取向,是研制一种带有空战自卫能力、能够携带大量燃油并内置重型武器(比如两枚一吨级别的精确制导炸弹)进行远程打击任务的隐身攻击机。所以在F35的外型上就出现了这么两个特征——机身肥硕,机翼面积严重偏小。

机身肥硕是为了获得足够的机身内容积安排油箱和弹仓;但随之而来的问题就是阻力尤其是跨超音速阻力的暴增。而机翼面积偏小,则是为了减小飞行阻力,加大航程与缓解跨超音速的增加幅度;而代价就是没有足够的机翼面积来分摊飞机重量,使机动性能下降非常严重。近日美国曝光F35在近距格斗中被F16等三代机彻底压制,其实是毫不例外的必然结果。

无论是对于F18EF超级大黄蜂,还是对于F35这样通过隐身设计和先进航电算四代,但又缺乏真正的四代制空战斗机非常关键的高速飞行能力和高机动能力的型号来说;压制它的最合适选择,自然就是一型真正的四代制空战斗机。


图:挪威的NSM隐身反舰导弹。

对于中国来说,唯有歼20能满足这一要求。尤其是歼20在设计时就充分考虑了攻击潜力,机身腹部的主弹仓尺寸设计的很大,空间足以容纳威力较大的隐身反舰导弹。比如挪威的NSM隐身反舰导弹,受限于F35的弹仓尺寸较小,它的战斗部仅有135公斤。如果按照歼20的弹仓尺寸开发,做出200公斤以上战斗部没有压力。

对于舰载机来说,这是一个极其重要的性能优势。对于舰船防空系统来说,贴海飞行的隐身目标远比高速目标更难以发现、并形成有效防御。而当这种隐身导弹是由能够依靠隐身、并高速飞行穿透防空探测体系的飞机所携带并投放时,只能说现在全世界也没有任何一个国家能够有效防御这种进攻——无论是中国还是美国,目前都不具备这种能力。

作者:候知健

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