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海空鹰眼-浅析运-7舰载预警机  

2009-10-11 16:09:51|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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空警-200解决我国舰载预警机的电子和发动机两大问题,注意其采用六叶复合材料螺旋桨的涡桨-6C发动机

在建国60周年的大阅兵中,我国预警机首次公开亮相,大振国威军威,人们激动未平之余,海外又传出我国将以运-7为基础改装舰载预警机,对于大家来说这实际上是个双重的惊喜,即表明我国预警机的运用领域的扩展,也代表着我国航母建造工程正在向纵深发展。

我们知道这样一句话;现代空战的胜利属于指挥引导能力强的一方,也就是说现代战场日益广阔,再先进的战机其传感器的探测范围也是有限的,因此需要外部空情信息及指挥引导系统发现目标,根据目标的位置及运动方向将战斗机引导至有利的位置发起攻击,这样做的好处在于避免我方战斗机过早的开启雷达而暴露目标,现代战机既有先进的机载雷达也有完善的电子战系统,可以接收、分析出对方的机载雷达的信号、测算出方位等数据,并且电子战系统的作用距离往往要大于机载雷达的探测距离,这从原理上可以解释,电子战系统只需要接收雷达信号便可以工作,而机载雷达需要信号反射回来才能确定目标,因此其信号削弱会大于前者,这样如果能够得到外部空情信息的支援,就可以最大限度的降低自身机载雷达的开启时间,从而发动所谓的“静默攻击”。

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能否在空战中获胜,取决于空情信息指挥引导系统 E-3指挥F-15

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在E-3的指挥下,F-15占尽先机

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E-3内部指挥系统画面

目前指挥引导系统的主要探测设备是雷达,包括地面/海面雷达和空中预警机,对于前者来说共拥有一个先天的缺陷就是地球曲率,即雷达对低空目标的探测能力有限,一部雷达能够掌握的空域面积偏低,如果想控制较大面积的战区需要较多的雷达来工作,从而增加了系统的总成本,而如果装备预警机,系统总体的效果就会出现倍增,首先根据雷达视距公式;雷达探测距离和雷达天线高度的平方根和目标高度的平方根成正比,也就是说当目标高度不变的时候,雷达天线高度增加100倍,探测距离可以增加10倍,而现代预警机的巡航高度一般都在数千米以上,其对于低空目标探测距离的增加是非常显著的,一般说地面雷达对于低空/超低空目标的探测能力仅为数十公里,而预警机可以扩展到100公里以上,预警时间由数十秒提高到近十分钟,可以有力的提高系统对低空目标的打击能力,这对于编队抗击反舰导弹时尤其宝贵,由于探测能力的提高,一架预警机就可以控制广大面积的战区,从而减少地面雷达的数量,由于空情信息获取的完整性和及时性的提高,还可以减少编队截击机数量,从而从总体上降低系统的总成本,预警机作用并不仅仅体现在防空领域,其强大探测能力还可以支持超视距反舰导弹的使用,由于可以探测较大海域的目标,因此其可以将目标信息发送给编队,后者据此生成中继制导指令,控制导弹的飞行,另外其还可以提高舰空导弹的效能,根据美国做的“山顶”试验,SM-2舰空导弹利用预警机提供中继制导信息成功的拦截位于载舰雷达视距外的模拟反舰导弹,从而将编队舰空导弹系统拦截反舰导弹的距离成倍的提高,可以开成多条、多次拦截能力,大大提高编队对于反舰导弹的拦截成功率。

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E-2C提高了航母编队的整体作战能力

舰载预警机还有一个非常大的优点就是活动的空中预警与指挥控制中心,也就是说其可以伴随航母到任何一个地点建立战区指挥控制能力,这就出现了这样一个情况;如果对方没有空中预警机的话,那么即使我方逼近对方沿海作战,战区空情优势仍旧在我方,形成战场信息的单向透明,这正是指挥员梦寐以求的东东,最明显的例子就是当年的美国和利比亚的锡拉德湾空战,当E-2C发现利比亚飞机后立刻命令F-14降低到低空,这样依靠地面指挥引导的利比亚飞机就象无头苍蝇一样失去了方向,从而象靶子一样被F-14打了下来。从这个角度来说海外与其说对运-7预警机的关注,还不如说对于我国海军未来航母编队的关注,如果我国真的研制舰载预警机的话,显然我国海军的远海防卫作战能力交会得到质的飞跃。

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美国航母战机的空战胜利和E-2C的指挥导引分不开

从此次大阅兵,我国公开两种预警机来看,我国在机载预警雷达、任务系统、通信系统、电子战系统等领域已经成熟,从电子设备方面来讲研制一型类似于E-2C的舰载预警机,对我国来说并不存在太大的障碍,我国机载预警雷达专家王小谟院士还做一个比较形象的说明;过去我国搞预警机,需要大量的经费,动用大量的资源,可谓举全国之力,要请示国家领导人,而现在相关系统已经成熟,做一架预警机没有太大的困难,报空军首长批准就行了,这不得不让人感叹我国年近来综合国力的飞跃发展,需要指出的需要我国预警机采用了有源相控阵体制,实现了电子扫描,可以利用计算机将集中探测主要的威胁区域,这样可以增加探测隐身目标的能力,并且增加目标的更新率,从而实现协同效战能力,我国海军发展协同交战能力另外一个有利之处在于我国远程舰空导弹海红-9采用了指令加中继制导加末段主动雷达制导复合方式,因此预警机将导弹导引到主动雷达开机时可以探测到目标的区域就可以了,降低了引导的精度和难度,而美国E-2C由于采用了机械扫描雷达,其目标更新速率就就难以达到要求,因此美国人不得不把一部模拟E-2D的相控阵雷达放在山顶上对目标进行探测,同时SM-2采用的半主动雷达制导方式需要末段雷达的照射,也增加了系统协同作战的难度,所以美国最新的SM-6舰空导弹也改成了主动雷达制导方式。

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基于预警机和高速数据链的CEC-协同交战系统是编队作战能力的飞跃

解决了需求电子设备的问题,那么剩下的就是平台的问题,也就是开篇提到的运-7预警机的问题,但这个推测有点从结果逆推原因的味道,即先得现我国正在研制舰载预警机,然后再从我国现有平台中找出一个与之相适应的,其推测的依据就是运-7的尺寸与重量与E-2C相当,根据相关资料E-2C机长为17.6米,机高5.58米,翼展24.56米,空重18吨,最大起飞重量24吨,发动机采用T-56涡桨发动机,功率5100马力, 最大载油量5.6吨,航程2850公里,运-7的数据为(最新的新舟-600),机长24.7米,翼展29.2,机高8.85米,空重14吨,最大起飞重量21吨,最大载油4吨,航程2600公里。

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运-7的尺寸大于E-2C

如果我们简单的分析一下,就会发现这个比较其实并不全面,E-2C的空重应该包括预警雷达、显控台、通信系统等,所以会出现E-2C的尺寸比运-7小,但重量却比后者重近4吨的情况,实际上仅其机背上面的那个雷达罩(包括天线、旋转机构)重量就达到2吨,而运-7如果改装平衡木相控阵天线,同样大小的SAAB-2000的平衡木天线重量大约在1.5吨左右,再考虑到加对机身进行坚固,此外还要考虑到其他因素,如为节省空间,E-2C要折叠机翼,为适应弹射器加速起飞的要求,要对机身和起落架进行加固,为保证飞机有足够的航程和滞空时间,以保证最大限度对编队的空中掩护,需要增加飞机的载油量,即至少要达到E-2C的近6吨的水平,这些都要增加飞机的重量,综合这些因素后我们就会发现如果真要把运-7改装成预警机,其空重和最大起飞重量可能比E-2C只多不少,这样的结果就是就会对发动机功率提出要求,运-7原来的涡桨发动机的功率只有2600马力,重量660公斤,相比之下E-2C的T-58A-427重量为900公斤,功率却有5100马力,这样发动机功率不足,相当影响飞机的高温条件下的作战能力,包括最大起飞重量和载荷,此外还影响飞机的起降、爬升、着陆等性能,不过我国已经研制出了与T-58-A-427相当的发动机,也就是近期南方航空动力刚刚定型的涡桨-6C发动机,其功率就有5100马力,重量也与T-58-A-427相近,但更换发动机也不是件简单的事情,需要改进发动机短舱及相关的管路甚至机翼结构,其他还包括;发动机操纵系统、燃油、滑油等系统,除了发动机外,飞机的气动布局可能也要进行修改,如空警-200的尾翼就增加了两个尾鳍以提高航向稳定性,显然加装备相控阵天线后对飞机制航向稳定性产生了不利的影响,另外就是利用改进气动以增加飞机的升力系数,从而提高飞机的起降等性能,笔者以新舟-600为基准进行比较的一个考虑就是其以运-7-200A为基础,而后者是当年西飞和波音公司的联合改进的项目,在波音的支持下,西飞对运-7-100飞机进行气动方面的修改,取消了运-7-100的翼梢小翼和外翼下反角,同时修改了机翼前缘和后缘襟翼外形,并调整了襟翼使用角度偏度。从而使机翼沿翼展有不同的 下垂量,构成机翼新的有效扭转此外,还在机翼上增加了地面扰流板和失速捧,大大提高了飞机的可用最大升力系数,与运-7-100飞机相比,运-7-200A型飞机失速速下降,起飞、滑距距离降低,提高了机场适应能力。

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E-2C在停放式折叠机翼,以节约空间

综上所述,如果我国以运-7为基础研制一型预警机是可以搞出来的,但问题的关键在于这型预警机极有可能在尺寸和重量都大于E-2C,而对于使用航母来说,其空间可以用“寸土寸金”来形容,即使尼米滋级这样近十万吨的超级航母也只操纵E-2C这样相对较小的预警机,这是因为航母的需要搭载多种飞机、人员及后勤支持、保障系统,编队指挥控制系统等,因此需要在有限的甲板和机库中安放尽可能多的战机,以提高航母的作战能力,这也是为什么舰载机的机翼大多要求能够折叠的主要原因,就是为了减少停放的空间,同时舰载机的尺寸和重量还要受到航母升降机能力的限制,目前美国海军现役母舰上使用的升降机开口宽23.5米,纵深长15.9米,表面面积为374平方米,自重105吨,提升能力达40吨左右,如果舰载机过大,那么相应的升降机就要加大,这就需要在航母上开口就越大,对航母结构的影响也就随之提高,另外航母的阻拦索的能力也是一个因素,目前美国航母的阻拦索的拦阻能力在25吨左右,以我国目前的国力及发展超趋势来看,我国未来建造的航母肯定小于尼米滋级,因此其机库空间、升降机尺寸、能力及阻拦索的承载重量估计都要小于上述指标,因此想操纵一型尺寸和重量都大于E-2C的舰载预警机可谓困难重重,还有一点就是;既然在运-7的基础上改装一型预警机需要对气动、发动机、材料等进行升级提高,这个工作量实际上已经和新设计一种飞机没有太大的区别,那么我们为什么不能在已经取得的科研成果的基础上重新设计一种新的预警机呢?当然可以用运-7为模拟机,对未来舰载机的雷达天线的位置及内部设备的安放、飞机重心的调节等进行试验,以加快舰载预警机研制进度。

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航母的机库空间有限,显得十分拥挤

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升降机的尺寸和承载重量限制舰载机的指标

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舰载机的重量同样不能超过拦阻索的能力

从我国航空工业的技术能力来看,研制中、小型涡桨运输机的能力成熟,加上涡桨-6C及复合材料桨叶的定型,解决了国产飞机发展中最主要的障碍-发动机的问题,因此对于我国来讲研制一型相当于E-2C这样的飞机从平台和发动机来说都不存在太大的问题,再加上前面所说的轻型化型有源相控阵预警雷达、任务系统、全军综合数据链等,即可得到“中华鹰眼”型舰载预警机,可以满足我国海军未来航母的需要,这样我国航母编队就可以控制周围近300公里空域的空情信息,将拦击线外推超过200公,而我国周边国家装备的反舰导弹的射程都低于200公里,加上舰载预警机与舰空导弹形成的协同交战系统,就形成对对方战机多重防御体系,可以说是我国海军作战能力提高的“倍增器”。

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网上流传的国家领导人视察可能是舰载预警机的模型

参考资料:

1、运-7的使用现状和发展前影

2、本文配图均来源于网上,权利归原作者所有

 

 

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