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中國在研垂直起降戰鬥機:美國F35B不再孤獨求敗

莫斯科戰略和技術分析中心問題高級分析師瓦西里·卡申表示,航空航天工業正在研製一種短距起飛垂直降落(STOVL)的戰鬥機。這對海軍未來的發展至關重要,已經開始研製某些短距離起飛垂直降落飛機的重要部件,比如發動機。如果人民解放軍海軍的兩棲攻擊艦配備了短距起飛垂直降落飛機,這種攻擊艦就可以被當做輕型航空母艦來使用,進一步增強作戰能力。

由於彈射起飛所使用蒸汽彈射器具有相當大的技術門檻,再加上攔阻索降落方式的危險性。實力不濟的國家要搞出美式的那種航空母艦作戰體系,非常不容易。艦載機的航母起降也是個超高風險的技術,有資料顯示,美國從使用航母至今總共死亡航母艦載機飛行員1000多名,這是因為美國一直在領導世界航母發展的技術最前沿,任何革新和換代都要付出相應的生命代價。所以英國和前蘇聯另闢蹊徑,各自發展了雅克38和海鷂兩種垂直起降艦載機。

使用垂直起降的好處是不需要滑跑就可以起飛和著陸,對跑道條件要求極低,能在前沿和攻擊艦上部署。垂直起降技術並非什麼最新技術概念,起步相對較早,從50年代末期世界各國就紛紛開始發展的一項航空技術,但是受制于飛控、發動機動力、材料等多種因素影響,成功服役的機型相對較少。

1948年,美國海軍就提出研製能從軍艦甲板上垂直起降的戰鬥機,洛克希德和康維爾分別提出了XFV-1和XFY-1方案。這兩款方案都安裝艾利森YT40渦槳發動機,驅動兩幅寇蒂斯反轉螺旋槳。原型機進行了試飛,成功實現了垂直起降,但操縱性極差,駕駛垂直著陸非常危險。

法國人則研製了幻影III-V型飛機,在1965年2月首飛,1966年3月首次完成垂直起落到水平飛行的轉換,試飛中最高速度達到2.04馬赫,至今保持著垂直起降飛機的最高速度紀錄。圖為幻影III-V 飛機在懸停中,可以清楚地看到機背打開的進氣門。

義大利在上世紀60年代也研究過垂直起落戰鬥,代號G.95,方案從高亞音速攻擊機到超音速戰鬥機一應俱全,都採用專用升力發動機。

在冷戰高峰的60年代,西德作為抵禦上萬輛蘇軍坦克和幾千架作戰飛機的前沿,面臨作戰機場在第一時間被全面摧毀的現實危險,著力研製垂直/短距起落作戰飛機,曾有計劃組建一支「全垂直/短距起落化」的空軍。西德按照北約大規模核報復的要求設計了VAK-191和VJ-101垂直起降攻擊機。VJ-101下馬以後,在美國支持下下,轉入先進垂直攻擊機(AVS)項目。AVS不僅能垂直起落,還具有可變后掠翼,其重量可想而知。

在AV-8B之前,XFV-12一度是美國最接近實用的垂直/短距起落戰鬥機。

蘇聯對垂直/短距起落戰鬥機具有和西方同樣濃烈的興趣,雅科夫列夫設計局在雅克-36驗證機之後,設計出一系列垂直起降戰鬥機。此外米格設計局和蘇霍伊設計局也設計了諸多垂直/短距起降型號,由此誕生了米格-21PD、米格-23PD和蘇-15VD等多個垂直起降戰鬥機。

蘇聯解體前,雅克設計局研製出雅克141艦載機,這是蘇聯研製的性能最完善最實用的垂直起降戰鬥機,可惜項目隨著蘇聯解體夭折了。

垂直起降戰鬥機的主要優點:

1、隨時可以和地面部隊機動轉移,可以在狹小的地方起降,也可以在破損的機場起飛,必要時可以在公路,建築屋頂起降,在地面容易偽裝,不容易發現,所以戰場生存率大大提高。

2、由於可以垂直起降,所以在航母部署時可以增大載機數量。

3、具有超級飛行能力。垂直起降戰鬥機介於普通戰鬥機和直升機之間,可以在空中做特殊機動動作,例如空中懸停,倒飛,原地轉彎等其他飛機做不到的高難度動作,必要時可以通過懸停躲避導彈。

4、垂直起降戰鬥機在起飛時省去了跑道的準備,作戰反應速度大大提高。

垂直起降戰鬥機的主要缺點:

1、耗油率高到令人心疼,不具備遠程飛行能力。例如海鷂戰機,僅僅在垂直起飛階段,就要耗掉總油料的三分之一。早期的鷂式戰鬥機,如果採用完全的垂直起飛和垂直降落,那麼作戰半徑只有110公里,還不如武裝直升機。

2、載彈量太小。例如鷂式戰機的載彈量只有1噸,蘇聯雅克38艦載機載彈1噸時的作戰半徑只有240公里,幾乎只能繞著自己的航母飛。

3、操縱性很差,飛行員不好訓練。英國在馬島戰爭時就有5架鷂式因為操作失誤而墜毀。

4、發動機在全負荷運轉的時候對環境要求高,一旦有因為起飛掀起的沙土被吸進運轉中的發動機就有可能發生不可估量的後果。

5、維護頻繁,地勤維護時間要比常規戰鬥機多得多。

垂直起降戰鬥機的主要弱點是受限於發動機的動力,導致航程不行,載荷不行,空戰又不行。主要技術指標無法與常規戰鬥機相比。

另外還有個軍種競爭問題,當年鷂式戰鬥機的爸爸——英德美三國聯合研製的茶隼垂直起降戰鬥機問世的時候,就引起了美國空軍和陸軍的齷齪,美國陸軍想要定製一款陸軍型茶隼,從而跨入踢開空軍的垂直起降噴氣式陸軍時代。然而1964年3月,美國空軍獲得了一項重大勝利,說服五角大樓做出決定,美國陸軍不得擁有用作近距支援的固定翼飛機,從而保住了空軍的天空。

除了尚未見到實戰效果的美國F35B,目前最成功的垂直起降戰鬥機是英國海鷂和美國AV8B,海鷂式艦載戰鬥機曾經是英國海軍最為自豪的海軍航空兵象徵,該機在上世紀七十年代末首先服役於英國海軍航空兵,在1982年英國和阿根廷的馬島戰爭中大出風頭,儘管海鷂戰機的飛行性能十分有限,作戰半徑較小,不具備超視距空戰能力。不過英國在戰爭中出動的28架「海鷂」攜帶美國提供的AIM-9L空空導彈,戰鬥起飛2376架次,以0:21的戰績,擊落阿根廷海空軍各型戰鬥機21架,創下了空戰史上的空前紀錄。

在幾十年的發展歷程中,海鷂戰機衍生出一個龐大的家族。包括陸軍型「鷂」GR.MK,雙座教練機,海軍型和出口型。其中「海鷂」式戰鬥機是從「鷂」GR.MK3改型而來,專供海軍艦載使用。美國海軍陸戰隊也引進了鷂式垂直起降戰鬥機技術,發展出AV-8A和AV-8B兩種型號。1991年海灣中,美國AV-8戰機先後出動3000餘架次,飛行4000餘小時,有效打擊了伊拉克部隊。

垂直起降艦載機並不很安全。使用垂直起降雅克38艦載機的蘇聯在70、80年代發展航母時也付出了150多位艦載機飛行員的生命。英國印度等國的小型航母,能用海鷂垂直起降戰機且相對容易和安全,也摔了40多架戰機。實際上,垂直起降戰機的操作比常規飛機複雜多了,事故發生率也要高很多。

美國海軍陸戰隊1971年從英國引進海鷂戰機,發展出AV8戰機,在非作戰情況下共發生了300多起事故和900多起險情,導致45名飛行員喪生。AV-8A型的一級事故率高達31.77起/10萬飛行小時,是F-16戰鬥機的5倍。所以美國海軍陸戰隊的飛行員也給這架戰機取了個「寡婦製造者」的綽號,與美製F-104戰機的「飛行棺材」齊名。

在32年裡,美國海軍陸戰隊的397架AV8系列戰機先後損失了三分之一,當然,這個成績要比印度海軍好得多,印度從英國引進的海鷂戰機損失了三分之二。

當年蘇聯還設計過這種真正的垂直起降戰鬥機。設計有地面使用的能夠俯仰的單臂發射架,類似地空導彈的發射架,戰機以雅克114為原型,任務起飛時可在發射架上豎起,然後啟動主發動機加力垂直起飛,降落方式不明。

英國甚至為鷂式研製了載人吊艙,使之成為鷂式垂直起降突擊運輸機。這玩意是真實存在的,早期英軍的突擊隊發明了單人載人吊艙,再後來又改進出更兇殘的雙人版,改躺為坐,更舒適了。鷂子戰機一次可以運4名士兵,快速部署和撤離。有網友開玩笑:打下一架鷂子能幹掉5個英國佬。英國自用版的吊艙裡面還要有個裝著茶具和熱水壺的爐子,其中最特別的,是沖煮大吉嶺紅茶的熱水必須是用鷂式戰鬥機的機關炮燒開的,必須帶有槍油味,否則不幸福。據說F35B肥電也將配備此類吊艙,打下一架肥電能幹掉5個美國佬。打掉一台印度機車,一個步兵旅沒有了......

垂直起降技術雖然存在一些重大弱點,但這些弱點正在得到明顯改善,前景非常看好。只有飛行控制技術和發動機技術都發展到一定水平,垂直起降技術才能夠獲得比較大的應用,這個代表應該是美國的F35B,該機能夠攜帶6噸武器,而且是隱形飛機。在垂直起飛模式下,F-35B可攜帶武器的重量為海鷂戰鬥機的兩倍,作戰半徑約為800公里,大約也是海鷂戰鬥機的兩倍。

F-35B很大程度上依靠升力風扇的冷氣流,F-35B只用一台發動機,兼顧提供升力風扇動力。雅克-141的兩台升力發動機噴流略向後偏,主發動機噴口可轉到95°來平衡。

在六七十年代搞過垂直起降戰鬥機。出於國土防空需要,1968年7月11日,空軍向國防科委上報 《關於三五期間飛機發展問題的建議的幾點意見》,其中明確提出要儘快解決垂直短距起落戰鬥機的問題。隨後國防部六院根據空軍的指示,下達了短距起落戰鬥機的研製課題。1969年初,六院一所(601所)將短距起落噴氣襟翼可變機翼飛機列入專題科研項目。但由於技術儲備不足,該項目只能列入預研項目。

「四號任務」想象圖

1969年3月,中蘇邊境發生了珍寶島事件,一下子被推到了戰爭的邊緣。在準備大打打核戰爭的大背景下,601所的垂直起降戰鬥機項目成了高於一切的重點工程,變成頭等任務,同年9月份正式下達型號研製任務,代號為四號任務,該機以殲6戰鬥機為基礎,設計新的飛行平台,加裝升力風扇發動機,能夠實現垂直起降和超音速作戰。按研製計劃要求在1971年七一首飛。由於受技術、材料及發動機等限制,四號任務進度非常緩慢,同時嚴重影響殲6、殲7、殲8戰機的研製和生產。1971年9·13事件后,四號任務領導小組召開會議,決定四號任務不列入國家型號發展計劃,仍為先期研究科研項目,至此四號任務下馬。

海軍少將尹卓在接受央視採訪時曾表示,未來的075型兩棲攻擊艦的噸位會是日本海上自衛隊的出雲級直升機母艦的1.5倍,也就是說噸位將達到四萬噸,採用燃氣輪機動力,這與美國海軍最新型的美國級兩棲攻擊艦旗鼓相當。對於四萬噸級兩棲攻擊艦來說,具備強大的航空能力是基本要求。相當於航空母艦的功能,可搭載10架以上的艦載戰鬥機,20架直升機,確保在沒有航母時能夠掌握一定區域的制空權,以及使用直升機向登陸地域輸送兵力。

目前對垂直起降艦載機也有研究,很多軍事分析專家認為新一代的垂直起降艦載機基本是美國F-35B的復刻版。在2015年3月20日《航空報》一則新聞,強烈暗示著開始研製垂直起降戰鬥機,正在打造升力風扇。中航工業成發與中航空天發動機研究院就短垂項目加工合作簽約儀式。短距起飛/垂直降落飛機推進系統項目(簡稱短垂項目)是針對提高海軍兩棲作戰能力,填補該類武器空白而進行的探索項目,有分析認為,該部件很可能是類似美國F-35B垂直/短距起降戰鬥機上F135-PW-600發動機所採用的升力風扇部件,這也標誌著可能已經重新啟動了垂直/短距起降戰鬥機研發計劃。未來可以部署於國產兩棲攻擊艦。

儘管的短距起飛/垂直降落飛機項目以動力研究作為先行牽引,打破了以往航空工業只注重飛機型號研究,動力研究落後的舊觀念。但由於對於垂直起降戰鬥機升力風扇系統毫無技術儲備,所以這項研究不太可能在短期內得到突破,再加上原型機的研製,預計的垂直起降戰鬥機需要花費十年以上時間才能面世。好飯不怕晚,讓我們耐心等待。

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