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海空鹰跃-浅析歼-11B如何改进为舰载战斗机  

2010-05-23 15:24:31|  分类: 航母专题 |  标签: |举报 |字号 订阅

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歼-11B具备较好的飞行、载荷/任务性能,国产化率高,就是我国舰载机改装的首选

我们知道航空母舰的威力来源于其舰载作战飞机,因此舰载作战飞机性能的好坏直接决定一般航空母舰和编队的作战能力,也在很大程度上关系着一个国家海军的远洋作战能力。

根据海外媒的报道;我国海军航空母舰已经提上日程,那么研制为其配套的舰载战斗机就成了当务之急,那么我国海军舰载战斗机会是什么样子?

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 舰载战斗机是航母乃至整个编队作战能力之所在

我们知道,现代作战飞机性能先进、技术复杂,涉及到空气动力、电子、材料等多种知识领域,是一个庞大、复杂的系统工程,需要大量的经费与科研力量的投入,因此世界各国一般都不研制专用的舰载战斗机,都采用“一机通用”的办法,例如在岸基战斗机进行改装如苏-27改进为苏-33,或者在新机的研制的时候同时考虑到岸基和舰载战斗机使用的要求,如阵风和F-35

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现在各国都倾向采有一机通用的办法来研制新型舰载战斗机,如法国的阵风M型 

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F-35更是通用性的典范 

对于我国来说,在F-22已经在本地区进行布署,F-35即将大范围扩散的情况下,目前最主要的任务是研制第四代作战飞机以便维持2020年时制空权,这样我国作战飞机计划重点是集中人力物力财力保证第四代作战飞机的研制,因此短时间内可能难以研制一型专用的舰载作战飞机-实际上似乎也没有这个必要。这样就需要为我国航空母舰提供一种过渡型的装备以弥补第四代作战飞机服役前的空白的,也就是说需要在现有岸基作战飞机改装一种舰载作战飞机来满足我国航空母舰的需要。考虑到周边国家和地区已经装备苏-30、米格-29KF-16、幻影-2000等第三代作战飞机,所以我国改装的作战飞机也需要较好的性能以与之相抗衡。那么这种舰载战斗机只有我国目前能够量产的第三代作战飞机歼-10、歼-11中来选择,这两种飞机能具备较好的机动性能、和较为宽广的飞行包线,但从任务载荷和作战半径等角度来分析,还是歼-11要比歼-10合适的多,特别是歼-11在空优挂载条件下(4枚中距弹、2枚近距弹)仍旧能够保持上千公里的作战半径和较大的滞空时间是歼-10所不具备的。

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                                                 歼-10性能较好,但载荷航程能力不足

另外一个重要的因素就是发动机,目前歼-11是唯一一种能够配备国产涡扇-10大推力涡扇发动机的作战飞机,而歼-10仍旧依赖进口的AL-31FN发动机,这样考虑到舰载机是航母编队作战能力之根本,而航母编队又是维护国家安全和权益的重要工具,因此舰载作战飞机的国产化有着非常重要的战略意义,而歼-10如果要配备涡扇-10发动机那么飞机和发动机还要进行磨合,可能有缓不济急之嫌,因此综合以上因素考虑,我国第一种舰载作战飞机应该以歼-11改进为优先选择。

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 发动机仍旧是我国发展舰载战斗机的限制因素

尽管现代岸基作战飞机性能较好,可以改装为舰载战斗机,但是由于舰载的使用环境有一定的特殊性,比如要求在母舰狭小的空间内直敢、长期在环境较为恶劣特别是蚀环境中使用等,这些都对岸基飞机进行必要的改进以适合这些要求,这些涉及到气动布局、结构设计、材料工艺及设备等诸多方面,此外还要求飞机与航母在起降、空间及使用等方面有较好的适配性,所以岸基作战飞机还要经过一系列改进才能上舰。

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 三代机要经过一系列改进才能上舰

飞机上舰首先要解决的就是起降问题,我们知道航母飞行甲板的长度与陆地机场相比是有限的,目前吨位最大的尼米兹级的飞行甲板长度也只有330米左右,而俄罗斯的库兹涅佐夫级大约300米,其他的更小,而用于起飞部分就更低,即使是尼米兹级也不过在100米左右,这个长度要远小于普通军用机场的跑道的长度,尽管第三代作战飞机的起降性能有较大的改善,但是在如此小的空间内起降仍旧是个难题,特别是在舰载机重量要重于同级别岸基飞机的情况下,我们知道飞机的起飞是推力、升力克服重力的过程,在飞机的重量增大、起飞距离缩短的情况下,必然要提高飞机的推力和升力,比如现代航母常用的弹射器,可以在极短的时间内提高到300公里/小时,可以有效的缩短飞机的起飞距离,但是目前能够生产弹射器的只有美国,我国自行研制成功可能还需要时日,因此我国第一艘航母极有可能滑跃甲板,滑跃甲板的优点就是结构简单,并且省去了弹射器占据航母的空间和重量,由于舰载机在离舰瞬间被赋予一定的航迹倾斜角和向上的垂直分速度,因此可以大幅度降低离舰速度,根据国外的资料在斜角为12度的起飞甲板上,标准大气压,甲板风为40公里/小时的左右,舰载机的离舰速度可以不到200公里,但是滑跃起飞对于飞机的推重比和升阻比要求也更大,这是因数推重比越大,飞机增升越快,滑跃过程中产生的垂直方向的动能也越大,在相同的推重比的情况下,升阻比大的飞机增升效率越高,幅度也越大,-实际上这也是歼-11比歼-10更适合改装的重要因素,根据试飞员的说法歼-11的推重比要大于歼-10,在垂直及加速性能方面好于后者。当年前苏联在苏-27的基础上改进载机--27K,最初的原型机仅加强了飞机的结构和改进防腐蚀措施,并没有改进气动布局,由于飞机结构重量增加,要想在库舰上起飞,其舰上最大起飞重量只能达到22吨,这样扣除自身的18吨重量外,苏-27K的燃料和载荷只有4吨左右,根本无法做战,如果想提高有效载荷,就必须增加滑跑距离,这对于航母来说势必要加大飞行甲板的长度,这个基本上不可能,所以只好提高飞机的整体升力,因此其后期的原型机增加了可动的前翼,形成了三翼面的气动布局,小型的前翼与边条共同作用,可以形成一个可控的涡系,让苏-33的升力系数比苏-27增加了近0.2,从而大在提高了飞机的短距起降能力,同时还提高飞机的俯仰操纵性能,这也有助于提高飞机滑跃起飞时的安全性能,这样苏-33在自重提高到19吨的情况下,其舰上最大起飞重量可以达到26吨左右,最大有效载荷超过7吨,满足了战术技术指标的要求,从目前公开的我国歼-11B的各种情况来看,其各种战术指标指标可能与苏-27不会有太大的差异,因此要想达到苏-33的技术水平;正常舰上起飞22吨,最大26吨,作战半径1100公里,可以距离母舰250公里处巡逻2个小时,不对现有气动布局进行大的修改可能比较困难,因此有理由相信如果我国用歼-11B来改装舰载机的话可能也会用增加机翼面积和前翼来提高飞机的整体升力,在提高飞机舰上最大起飞重量的同时提高飞机滑跃时的安全性能。

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 航母飞行甲板尺寸有限,对于战机起降性能提出了更高的要求

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 弹射器可以更快、更好的帮助飞机起飞,但自身比较复杂,目前只有美国能够制造

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其他国家更多的采用滑跃起飞方式,但其对飞机升力、推力要求较高

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最初的苏-27K原型机并没有前翼

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为提高飞机的整体升力,增加了前翼 

我们知道为满足舰载机采用的拦阻式着舰方式,这需要飞机承受较大的纵向过载,为此苏-33加强了主要承力结构,前起落架支柱直接与机身主承务结构连接,同时加强了前起落架的结构强度,改用了双前轮,主起落加直接连接在机身侧面的尾梁上,通过加强结构和采用液压减振系统,使主起浇架可以承受在舰上拦阻着陆时6-7/秒的下沉率,同时尾钩组件也安装在经过强化的中央桁梁上,另外为保证飞机在大迎角状态下的起降安全,缩短了尾锥的长度,这些都大大提高飞机着舰时的安全性能,所以对于歼-11B来说,尽管其可能采用新型材料的比例高于苏-27,但是从总体上来说其结构、材料与后者相差不大,因此要想满足舰载飞机的起降要求,可能也要对飞机的结构、起落架等进行加强,

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 舰载机需要以拦阻方式的降落,纵向过载较大

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 SU-33粗壮的起落架

 

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 苏-27的起落架略显单薄,且活动件相多

由于航母的空间比较有限,因此如果想多搭载作战飞机,势必要减少每架飞机的停放空间,由于苏-27本身尺寸较大,属于大型作战飞机,因此需要对飞机的部件进行优化以减少对舰上空间的占用,和其他舰载机一样,苏-33的机翼和平尾外段均可以折叠,为降低在机库停放时的全长,其尾梁末端还可以向上仰起,空速管向下折转,紧急时,其机头雷达罩也可以进行折叠,这样就明显的减少了飞机停放时所占用的空间,可以尽可能多的为母舰配备作战飞机,以提高母舰以至整个编队的作战能力,我们知道歼-11B的尺寸与苏-27相比并没有明显的变化,而以我国目前的经济实力,航母的吨位很难超过6万吨,因此舰体空间就十分有限,在这种情况下,显然需要对机翼、尾翼甚至雷达罩进行折叠,以提高航母搭载作战飞机的能力。

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 苏-33机翼和尾均能折叠,

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 可以有效的降低停放时的占用空间

这样不论为飞机增加增升装置和机翼折叠装置还是加强飞机的结构,都为提高飞机的空重,比如苏-33就比苏27的空重增加近2吨,飞机重量的增加,意味着飞机的起降性能、飞行速度、机动性能、升限等都要降低,因此除了气动布局改善以外,还对发动机提高了更高的要求,苏-33仍旧采用了苏-27AL-31系列发动机,不过该发动机可以在短时间内把推力增加到128千牛,这样在飞机自重增加的情况下提高飞机的起降性能,再使用数字化电传操纵系统,让苏-33在敏捷性和水平机动性能方面还要优于苏-27,从歼-11B来说,如果按照海外资料的说法其采用了提高复合材料的使用比例和,空重有所降低的话,那么即使按照苏-33的标准进行改装,其空重可能也要小于苏-33,而涡扇-10目前的推力普遍认为在130千牛级,那么可以满足现阶段使用要求,但是如果能够进一步提高到140千牛级的就可会进一步提高飞机的包括起降、飞行及机动性能,特别是可以进一步提高最大离舰飞行重量、提高飞机爬升、加速及垂直机动性能。有消息说我国也在歼-11系列采用数字式电传操纵系统,两者结合可以进一步提高飞机的机动性能,从而保证能够对抗周边三代及三代半作战飞机的能力。

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 开加力起飞的苏-33,舰载机由于自重较大,因此需要推力更大的发动机

受限于前苏联当时的航空电子系统水平,苏-33的航电系统比较简单,其配备的SUV-33火控系统是苏-27使用的SUV-27的改进型,仍旧属于平显/导航火控系统,系统综合程度较低,性能和用途都比较有限,特别是不能投放精确制导空地及反舰武器,因此在一定程式度上限制了苏-33的作战能力,尽管当时前苏联为苏-33换装新型雷达及火控打算,但受前苏联解体后的经济衰退的影响,这个计划并没有进行下去,而歼-11B这方面就要好的多,目前我国第三代联合式航空电子系统及玻璃化座舱已经成熟,广泛装备于国产作战飞机,其中国产雷达探测距离远、具备多目标跟踪与攻击能力,拥有广泛的空空、空地和空海工作模式,可以支持空空武器及空地/海精确制导武器的投放,为战机的多用途打下了坚实的基础,以平显和多功能显示器为玻璃化座舱可以提供飞行员更好的战场态势感知能力,这样就可以在航空母舰搭载战机数量有限的情况下,通过战机的用途扩展从而让航母编队拥有更加完善的作战能力,当然这还要取决于我国航母在弹射器上面突破。

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 苏-33的座舱可以用朴素来形容

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 我国联合式航空电子系和玻璃化座舱已经成成熟

由于我们似乎可以勾勒出我国新型舰载机的大致轮廓;采用三翼面布局、加强了机身结构和起落架,缩短了尾锥,发动机采用增加推力的涡扇-10,航电系统采用联合式航空电子系统及玻璃化座舱,新型主动雷达制导空空导弹、精确制导炸弹及反舰导弹在内的机载武器。如果能够搭配我国正在研制的AESA和远程空空导弹,则其威力就会更加强大,完全可以对抗周边国家可能获得的EF-2000和阵风这样的三代半作战飞机。

骐骥一跃,不能十步,驽马十驾,功在不舍,没有人会认为我国在研制新型舰载作战飞机会一帆顺,但是只要我们坚韧不拨的精神,奋力攻关,相信我国舰载作战飞机不久就会鹰跃海空,一鸣惊人!

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                  AESA和远程空空导弹已经在国外舰载战斗机试用,因此我国舰载战斗机也需要跟上潮流

 

             本文专供网易军事(http://war.news.163.com/),禁止商业性转载,非商业性转载请注明本文链接及本声明 

注:

参考资料;

1、国外舰载机技术发展 海军装备部飞机办公室

2、世界飞机手册

3、本文配图来源于网上,权利归原作者所有

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