深度比較F/A-18E與殲-15的飛行性能

殲-15作為第一代航母艦載機，承擔著奪取空中優勢，艦隊防空，對地/對海攻擊等多種作戰任務。沒有殲-15，就沒有未來航母編隊的安全，也就沒有從綠水海軍到藍水海軍的轉換。

「遼寧」號上的殲-15戰鬥機

「超級大黃蜂」戰鬥機

在可能出現的局部衝突中，殲-15將不可避免的遇到一個強勁的對手：美國海軍的F/A-18E「超級大黃蜂」艦載機。兩者孰優孰劣是軍事愛好者非常關心的話題。撇開武器航電系統不談，飛行性能同樣是決定空戰勝負的重要一環。已經有很多愛好者用自己的理解給出了定性的分析，但在各種因素孰重孰輕等方面不可避免的有所偏頗，也無法給出定量描述。筆者結合自身所學專業的相關知識，認為在大量飛機的操作手冊和性能測試報告已經解密的今天（尤其是F/A-18E和蘇-27的相關資料），較深入、定量的分析殲-15是可行的，甚至可以較精確的估計出某些數據。將以上內容總結之後，筆者提出如下思路：

1. F/A-18E和蘇-27SK的性能手冊，測試報告均已公開，所以問題集中在較準確的估計殲-15的性能上。

2. 目前並沒有殲-15裝備的發動機推力比AL-31F顯著提升的證據。能夠作為引用資料的學術性刊物只提到起飛推力由12500千克提升到12800千克，但是起飛推力僅可以維持10餘秒。

3. 所以目前我們面臨著兩種選擇：第一種，把殲-15處理成單純的增重版蘇-27，維持蘇-27的氣動性能不變。這樣很容易從已知的蘇-27性能換算得到殲-15的性能（僅有重量變化時,性能換算會很簡單），但會引入少量誤差，因為鴨翼額外的升力與阻力沒有考慮。

4. 第二種選擇，就是在第一種的基礎上，看看鴨翼需要多少氣動效率的提升才能讓殲-15回復到蘇-27的性能水平，並根據蘇-33已有的測試結果分析這種情況是否可能。

傳統機動飛行性能的比較

以下表格中（見表1），F/A-18E數據取自2008年修訂的block2手冊；蘇-27SK數據取自飛行操作手冊，TsAGI（俄羅斯中央流體研究院）計算報告Сравнительная оценка маневренных возможностей самолета Су-27И тактических истребителей F-15, F-16 и «Торнадо» Г-2，和由總師簽字作序的，披露大量氣動數據的「側衛」家族專著ИСТРЕБИЕЛЬ Су-27 РОЖДЕНИЕ ДЕГЕНДЬІ。盤旋角速度等性能已經依據空戰總重進行換算。

表1 三種機型性能對比（殲-15性能為估計）

表格中所列的過失速機動，均有視頻佐證。受篇幅限制，筆者選取了幾個典型機動的視頻連續截圖。如果讀者有興趣，可聯繫筆者，筆者願分享全部視頻證據。

圖1表示的是F/A-18F於2009年馬德里航展攜帶2個480加侖副油箱，2枚AIM-120，2枚AIM-9導彈，2枚JSOW對地攻擊彈藥時做原地自轉下降。這個動作通常只有裝備推力矢量發動機的空載飛機能夠表演。圖2表示的是F/A-18F攜帶8枚空對空導彈，從眼鏡蛇機動迅速恢復平飛的過程，中間無需俯衝恢復。作為對比，圖3表示的是2005年巴黎航展蘇-27的眼鏡蛇機動俯衝恢復全過程，注意，我們平時在電視和網路上見到的蘇-27眼鏡蛇機動錄像，通常把這後半段拿掉了，所以很少有人知道蘇-27需要低頭俯衝15秒左右才能恢復平飛。如果在空戰中使用這一動作，並不能起到將尾隨的敵機甩到前面的效果，因為某些轉彎角速度衰減較低的戰鬥機如F-16，15秒鐘已經足夠其兜一圈回來再次攻擊了。更何況考慮到F/A-18E/F的pirouette機動能力（見後文分析），眼鏡蛇機動成為了一個「送頭」行為。

針對蘇-27從眼鏡蛇機動的長時間俯衝恢復過程，有網友曾試圖以以下說法加以解釋，亦即蘇-27的動作編排不夠討巧，以「尾沖」機動緊接著眼鏡蛇機動。但問題是尾沖是機頭向上的下墜過程，而蘇-27在恢復過程中機頭向下，與「尾沖」明顯是兩個概念。所以這種解釋難以自圓其說。F/A-18E/F與蘇-27從眼鏡蛇機動的恢復過程迥異，其中一個細節或許能解釋原因：雖然二者都能很快的將攻角拉大，但是F/A-18E/F因為升力斜線率較高，升力也迅速大幅增加，在眼鏡蛇機動過程中出現了較為明顯的高度上升，飛行軌跡從向前變成斜向上，導致攻角被迅速縮小，因而在機動的後半段實際上是正常飛行而不是高攻角狀態，有效的避免了大量損失速度。蘇-27由於升力斜線率較低，雖然大幅度提高了攻角，但是升力並沒有相應幅度的增加（根據試飛結果，由於氣流分離較早，在攻角達到26度之前其升力甚至已經開始下降），導致高度幾乎不變，飛行軌跡依然維持直線前進，因而飛機也一直維持著高攻角狀態，速度損失較多。

另一個需要著重指出的是F/A-18E/F的「pirouette」(無官方翻譯，這是一個描述芭蕾動作的術語)機動。這是一個迅速完成180度掉頭的機動。我們知道某些瞬時指向能力較好的戰鬥機，如「幻影2000」，能出色地完成第一轉彎。但隨後會因為空速跌到最優轉彎速度之下，導致後續轉彎角速度較低。而F/A-18E通過pirouette機動解決了這一問題，能夠無視空速衰減，依然連續做出不低於瞬盤峰值的高轉彎角速度機動，迅速完成掉頭。

傳統上，我們描述某飛機「高攻角機動能力優異」時，喜歡說其最大攻角是多少多少，其實是一個誤區，在平飛中維持這個角度並沒有意義，我們需要的是它在這個攻角下能做什麼，能偏航還是橫滾，角速度角加速度分別是多少，控制精度如何。F/A-18E/F的pirouette機動就是典型。該機動類似於小型運動飛機的「躍升倒轉」機動，是在海航飛行員強烈要求下開發的。F/A-18E/F研發團隊花費了大量精力，利用高攻角不對稱邊條渦和可在高攻角保持高氣動效率的操縱面聯合產生差動力矩，巧妙地實現了這一機動。根據F/A-18E的高攻角飛行評估報告，該機動可在取得第一指向之後，依然連續做出不弱於瞬盤峰值的高角速度轉彎，實現向幾乎任意方向的精確可控指向，維持機炮鎖定。換句話說，不同於「幻影2000」等僅有第一指向可用，F/A-18E保證了後續指向。這一機動在全面作戰評估中被飛行員頻繁使用，取得了很好的效果。F/A-18E/F做該機動的結束速度甚至高於初始速度，這意味著兩個pirouette機動之間無需加速恢復的銜接過程，可連續做出。

該機動雖然角速度高，過載值卻不大，普通人也可承受。澳大利亞的防務評論家Carlo Kopp博士是「側衛」家族的資深冬粉。一次機緣巧合他獲得了在F/A-18F後座體驗飛行的機會。在完成了pirouette機動后，他在報告中寫到：「超級大黃蜂對於側衛家族而言將是非常難以對付的對手，蘇-27/30的高攻角機動能力落後了整整一代。」

讀者可能要問，為何蘇-27/30無法完成這一機動？這是因為完成這個機動的前提進入高攻角之後，邊條依然有足夠強的渦流，且舵面要維持足夠的舵效。這都不是「側衛」氣動設計所考慮的（後文將詳細分析）。西蒙諾夫推倒重來的過程確實悲壯且富有感染力，但不能盲目崇拜拔高。

F/A-18E/F這種獨特的操縱性和機動能力，使其在和其他高機動性戰鬥機格鬥時佔有相當的優勢區。在本次與馬來西亞空軍的聯訓中，F/A-18E/F先後擊敗了米格-29和蘇-30MKM戰鬥機，視頻截圖見圖4。尤其是擊敗蘇-30MKM戰鬥機的經驗，以後很可能用於對抗殲-15等「側衛」家族改進型戰鬥機。在對這兩型戰鬥機的攻擊過程中，F/A-18E/F的空速並沒有顯著下降，一直維持在350節左右，顯示出追擊的並不費力，無需大量損失能量就能完成佔位。這一特性與平直機翼的氣動設計相關，將在本文的後半部分分析。而在2015-2016年的多國聯訓中，F/A-18E/F除了再次擊敗蘇-30MKM，更是擊敗了幻影2000和陣風M。

下面，筆者繼續分析表1中對殲-15的性能估計，尤其是需逐一分析忽略鴨翼的升力與阻力導致的誤差。

殲-15空重18600千克有可能有所低估，這是基於如下考慮：作為原准機的蘇-33雖然是以18500千克空重作為設計指標，但是第一架原型機已經高達19600千克。增強起落架和結構，增設主翼和平尾摺疊機構，替換輕質但不耐腐蝕的鋁鎂合金零件等等，這些都構成了增重的重要因素。雖然可以增加複合材料用量以減輕重量，但是百分之十幾的複合材料使用率只能減下幾十千克的重量。考慮到在以往殲-11的改進中還出現過複合材料強度不足，只得增加金屬補強件，導致重量不減反增這樣的情況，因此複合材料的減重效果並不樂觀。那麼不增加強度可不可以呢？如果航母甲板和路基跑道一樣長，不會搖晃，允許飛機以很緩和的角度和最小的衝擊著艦，並且殲-15將堅持使用滑躍起飛不使用彈射器，那麼確實可以省去結構增強導致的增重。綜上所述，估計殲-15比蘇-33減輕1000千克已經是很樂觀的估計。殲-15的空戰重量比蘇-27SK增加約7.8%。

由於忽略了鴨翼的零升阻力，低空最大速度和爬升率兩項可能有所高估。同時由於鴨翼增升，瞬時盤旋角速度和最小速度性能應該比估計的略樂觀。持續盤旋性能對機動升阻比較為敏感，根據蘇-33的試飛結果，鴨翼對這一項的影響很小，這是因為蘇-33的鴨翼相對面積很小，而且位置是與主翼平齊的位置，而不是理論上最優位置的高鴨面（翼根安裝點高於主翼平面且無上反角時效果最好），對主翼的有利干擾較弱，所以在蘇-33的飛行中只充當配平面保證全機合力矩為零。這樣的鴨翼很難增升7.8%（保持瞬盤不降），更難在不增加阻力的情況下增升7.8%（保持穩盤不降），所以殲-15的盤旋性能和最小速度性能即使比估計值樂觀，也很難接近蘇-27SK基本型水準。

憑藉最高速度的優勢，當殲-15執行護航攻擊機群攻擊美國航母編隊的任務時，可以出前於編隊，提前與F/A-18E組成的外層防空圈接戰而縮短其反應時間。這對於分散、削弱航母戰鬥群防空火力起到重要作用。另外雖然目前蘇-27SK和F/A-18E的超音速爬升能力都沒有公布，筆者認為殲-15依然能佔據高速躍升能力的優勢，在超視距空戰中躍升到更高的高度。

也許讀者會覺得奇怪：網路上對F/A-18E的飛行性能負面評論很多，為何其盤旋性能卻頗為突出？筆者也曾注意到F/A-18E的升力和升阻比特性測試數據。這個飛機沒有鴨翼，沒有號稱提高升力的寬機身，為何有這樣的表現？具體原因筆者會在後面解釋，但有一點請讀者注意：抨擊F/A-18E飛行性能的說法中，全部集中在跨音速，超音速加速性和極速。高速區的加速性能不行，並不能推出其亞音速加速性能不行。直線加速不行，並不能推出其盤旋性能不行。寬機身雖可貢獻高攻角升力，但是機身的升力效率畢竟不如機翼的外露部分。如果過於依賴機身升力，會導致機身升力在總升力中的比重過大，對機動升阻比有不利影響。同時F/A-18E還使用了在已知邊條中性能最優的尖拱形邊條，配以帶鋸齒的平直機翼，升力斜線率很高，只需要很小的攻角就能拉到足夠高的過載，進一步降低了機動中的誘導阻力。這種構型雖然超音速阻力較大，但是在亞音速高攻角機動中產生較小的誘導阻力，因而減小了對推力的要求；同時只需要很小的攻角就能拉到足夠高的過載，提高了飛機在俯仰軸的響應速度。另一個更為極端的例子是A-10：雖然沒有鴨翼或者邊條，沒有寬機身或者翼身融合，A-10卻有著遠遠超過所有先進戰鬥機的亞音速高攻角升力和升阻比特性。其在M0.4以下的持續盤旋能力和推重比高得多的米格-29A相當，瞬時盤旋能力反而大幅超過米格-29A。A-10在空戰演習中有多次擊敗噴氣式戰鬥機的記錄。

如果陷入傳統的盤旋空戰，殲-15面對F/A-18E將會陷入初始轉彎角速度不足，同時角速度衰減率也較高的局面，重現演習中蘇-30MKM的情況。不要忘了蘇-30MKM不僅沒有殲-15的上艦增重，更有推力矢量提升機動能力，而面對F/A-18E依然居於下風。即使殲-15以後通過換裝更大推力的發動機緩和這一局面，擁有更高可控攻角的F/A-18E依然會佔優：如果配合離軸能力高達90度的AIM-9X導彈，再加上大於50度的可控攻角，可攻擊偏離航線140度以上的目標。「眼鏡蛇」等機動雖然有更高的瞬時攻角，但是無法穩定在這一攻角，很快就會被氣動力「彈回」低攻角，導致導彈無法完成鎖定。更何況考慮到F/A-18E的pirouette機動，在它面前施展眼鏡蛇無異於正中下懷，被舒服的打個回馬槍。

F/A-18E的這一特性，在本次印度中期多用途戰鬥機（MMRCA）測試對比中得到了驗證。相關數據可見下表：

和兩風相比，F/A-18E的推重比有較大差距，但是持續盤旋角速度的差距卻沒有那麼大。尤其是和以持續盤旋性能著稱的「颱風」相比，F/A-18E達到了其93%的數值，已經足以傲視大多數三代機了。同時其高速性能的弱點再一次暴露，也構成其被淘汰的重要因素。

對以上結果的綜合分析如下：

1. 根據ИСТРЕБИЕЛЬ Су-27 РОЖДЕНИЕ ДЕГЕНДЬІ一書所述，在蘇-27設計之初曾經風動實驗了三種形式的邊條：大面積尖拱形邊條，窄長梯形邊條和目前使用的邊條。風洞測試中性能較好的兩種邊條因為高攻角俯仰力矩過強的問題被拋棄。而F/A-18E憑藉更高的高攻角控制能力拿到了性能最優的尖拱形邊條的使用權。

2. 較大後掠角的機翼，確實給人以較小阻力（尤其是超音速阻力）的外貌直覺，卻不利於在亞音速機動過程中減小機動阻力。比較典型的例子就是幻影2000。另一方面的例子是，強調升阻比的滑翔機普遍使用了沒有後掠角的平直機翼。

和綜合使用了尖拱邊條，平直機翼和前緣鋸齒的F/A-18E相比，擁有很大推重比優勢（20%以上）的歐洲兩風，持續盤旋性能的優勢卻很弱（7%以下）。

3. F/A-18E強調亞音速氣動性能，不僅僅是對地攻擊任務的副產物，而且有一個取巧的地方：考慮到持續盤旋和瞬時盤旋角速度的峰值都在亞音速取到，如果自身推重比不足，氣動性能難以兼顧高低速性能，那麼向亞音速升阻比傾斜可以用較低的推重比取得較好的盤旋性能，但這是以損失爬升和加速性能為代價的。這也是MMRCA選型中將其淘汰的重要因素之一。在和F/A-18E的對陣中，搶先佔據高度和速度優勢有助於提高己方導彈的有效射程，縮小和AIM-120D的射程差距。

4. F/A-18E和蘇-27基本型都沒有達到9G可用過載上限，但是F/A-18E的機體強度裕度較高，是按照8.5G/12000小時設計的（因航母操作強度高於路基，航母艦載機的使用過載往往需下調），而實際飛行HUD錄像中也確實出現過明顯超過8.5G的過載記錄。根據其飛行手冊，允許短時間內使用10G進行超載機動。相比之下，蘇-27按照90%強度進行校核補強設計，又按照等強度原則進行結構設計，在過載裕度方面比較保守是正常的，也確實出現過在10G機動中解體等事故。

但是考慮到殲-15的基本空重已經接近應急過載所允許的重量上限，殲-15應急數據估計的有可能過於樂觀。

5. 本次印度MMRCA測試，F/A-18E僅僅以歐洲兩風8成的推重比，達成了歐洲兩風93~94%的持續盤旋角速度，並且取得了更小的瞬時盤旋半徑。這反映出F/A-18E的亞音速升阻比效率優勢和升力優勢，對發動機的要求較低。「國際版」超級大黃蜂由於將使用增加推力20%的EPE發動機，推重比的短板已經沒有，而氣動效率的優勢仍在，因此盤旋性能不出意外的話會全面超越已知的三代/三代半戰鬥機。如果不是因為7.6G的過載限制，F/A-18E的瞬時盤旋角速度也將超越颱風（在相同過載限制下，瞬時盤旋半徑的優劣等價於瞬時盤旋角速度的優劣）。

6. 即使是蘇-27基本型，也不能達到「93%颱風的穏盤，超過颱風的瞬盤」這樣的性能水準。因此性能進一步下降的殲-15在機動空戰中面對F/A-18E將會處於較為尷尬的局面，更遑論增推的「國際版」大黃蜂。考慮到在爬升率上殲-15並沒有蘇-27那樣的優勢，殲-15迫切需要一款推力更大的發動機重塑爬升率的優勢，縮小盤旋性能的差距，在超視距空戰中利用上文提到的速度與高度優勢先敵發射，或者至少縮小與AIM-120D的射程差距。

7. F/A-18E/F面對裝備推力矢量發動機的蘇-30MKM已經表現出較大優勢。單純裝備推力矢量發動機並不能顯著提升對F/A-18E/F這類本身已有很高機動能力飛機的作戰效能。所以殲-15改進過程中仍需以提升發動機推力為優先。

先進增程型大離軸角格鬥導彈對空戰的影響

以上的討論依然是建立在傳統空戰的範疇中。未來10-15年的空戰模式可能不會脫離現有框架，但我們不能忽視隨著大離軸角增城型格鬥導彈正在悄悄的改變遊戲規則，能夠從先前認為不可能的方位角度擊落對手，甚至讓近距格鬥和超視距空戰的界限變得模糊。這些導彈的典型代表包括AIM-9X，AIM-132，MICA改進型，「怪蛇」4/5，IRIS-T等。

最能體現這類導彈相對於第三代格鬥導彈（如AIM-9L）性能優勢的是所謂的「后射」能力，亦即發射后迅速轉向180度，攻擊身後敵機，甚至是身後較遠敵機的能力。

表3 幾次典型的格鬥彈向後發射試射情況

這些導彈都有一個特點：擁有基於智能輪廓識別的導引頭，可以有效區分目標機和紅外干擾彈；基本不存在迎頭目標的尾焰被機身遮擋，紅外信號下降，導致迎頭鎖定距離大幅度縮水的問題；擁有50G以上的機動過載和90度/秒左右的轉彎角速度，可在發射后迅速掉頭180度開始追擊。相比較而言，攻擊身後近處的目標較為容易，在十幾年前已經實現。這是因為戰鬥機的盤旋半徑和這些採用推力矢量控制技術的導彈相比明顯偏高，導彈總能找到足夠的空間進行轉向攻擊。即使真的出現極端情況，導彈也可以不急於開始追擊，而是先直線飛行一小段距離，等自己與目標拉出足夠的距離了，再開始追擊（2000年12月試射）。導彈控制程序中甚至需要特別考慮避免誤擊載機，反映了這類導彈幾乎沒有了「最小射程限制」的桎梏。而攻擊身後較遠目標的進展卻舉步維艱，這是由兩個原因決定的：第一，身後從遠方逼近的目標，並沒有和載機迎頭對沖的過程，也就不存在迎頭對沖時鎖定的機會。第二，大幅轉向會浪費相當一部分燃料和速度。對迎頭飛來的目標能打10公里以上的導彈，轉向180度的后射往往只能打2-3公里。

針對第一個難點，最徹底的解決方法是在機身後方布置探測裝置，獲取身後的目標信息，導彈發射後轉向，待目標重新出現在導引頭視野中時完成所謂的「發射后鎖定」。典型的如F-35的「分散式合成孔徑」（DAS）系統，但技術難度過高（這相當於通過硬體讓機身變得透明，讓飛行員直接用頭盔看到被機身遮擋的部位）。權宜之計是用數量彌補質量，讓身後的友機協助鎖定目標，通過數據鏈把目標資料發給自己。這相當於用兩架飛機協力完成一架飛機的工作，也是表3中幾次「發射后鎖定」試射採取的方式，技術上更為簡單，無需額外增加探測裝置，只需增設數據鏈通訊能力。針對限制射程的第二個難點，由於推力矢量控制技術的引入，氣動舵面的控制許可權降低，因此這些外露部分可削減尺寸，大幅降低超音速阻力，提高射程。AIM-9X和AIM-132的最高速度比AIM-9L來的明顯高，即使飛行時間相同，射程也有可觀的提升。此外AIM-9X block2還通過增加火箭發動機燃料的方法進一步提高了射程，終於具備了擊落身後16公里以上目標的能力。

綜上所述，只要裝備AIM-9X級別性能的導彈，增設先進數據鏈，長機僚機在空戰前分散拉開距離，殲-15小隊就可在近距空戰空有效壓制具備性能優勢的敵單機。

讀者可能會問：如果提升射程的難度太高，那麼先將其放一放，優先解決推力矢量控制技術等其他技術問題，開發一型具有AIM-9X的大多數能力，但后射距離較近的導彈，是否能滿足傳統近距離盤旋空戰的要求呢？為了回答這個問題，我們不妨做如下分析：眾所周知，先進戰鬥機的盤旋半徑都是幾百米的數量級；陷入盤旋空戰的兩架戰鬥機，都會位於一個半徑幾百米的球形空間中，相距最遠不會超過這個球的直徑。所以後射距離只有2-3公里的導彈，對於應付這種情況也算勉強堪用。

另一個不容忽視的現象是，AIM-9X block2向後發射距離在16公里以上，那麼正常的對迎頭目標的前射距離必然已經到了視距外的範疇。這一特性的用意很明顯：中距離空對空導彈的射程通常是第三代近距離格鬥導彈射程的3-4倍，導致二者中間有一段很大的火力空當。而增加射程的第四代格鬥導彈正好填補了這個空白。一個有意思的現象是，新一代中距離導彈往往比被其取代的上一代來的輕，而新一代近距離導彈常比上一代來的重。即使一直保持在87千克發射質量的「響尾蛇」系列，最新的AIM-9X block2也已經增加到94千克。筆者認為這是增加射程的需求在重量上的某種體現。

考慮到AIM-9X已經成為標配出現在歐美各型戰鬥機的翼下，裝備同級別導彈的需求越發迫切。不難想象，這類高性能格鬥導彈如果大量裝備殲-15，空戰形式可望大幅改觀：在經過中距離導彈對射之後，可利用新一代格鬥導彈較遠的射程對漏網之魚補射一輪；如果還有運氣好的敵機倖存下來，可在對沖擦肩而過的一刻大離軸角發射，讓導彈自行追擊；即使敵機使用隱蔽的方式從尾后逼近，仍可讓友機協助鎖定，發射導彈掉頭攻擊之（如果能「山寨」出類似F-35的DAS系統，這一工作甚至可由載機獨立完成）。相信這一天的到來並不遙遠，只需解決高性能紅外焦平面導引頭、基於智能機器視覺的目標機/紅外誘餌區分技術、頭盔瞄準/顯示系統、導彈的推力矢量控制技術、升力體彈體控制技術、發射后鎖定的目標重獲匹配技術、高速率數據鏈通信技術、分散式合成孔徑感測器技術等問題，必能讓殲-15如虎添翼，成為「遼寧」號或國產航母戰鬥群艦隊最外層防空圈的銅牆鐵壁。