垂直起降版鹘鹰和075两栖攻击舰很搭,最大问题依旧是发动机
自辽宁舰服役后,有关中国航母未来舰载战斗机型号的争议就不曾停止,不少人判断歼20家族未来很可能会发展出一种海基舰载版型号。但随着沈飞鹘鹰战机的日趋完善,以及歼20过大的体量,所以更多人则判定鹘鹰才是未来中国航母的标配隐形战机。自075级两栖攻击舰相继下水后,未来国产隐形垂直起降战斗机这一问题也引发了广泛关注,对应鹘鹰体量的美军F35B战机曾配备在埃塞克斯号两栖攻击舰上并在阿富汗参与了实战,验证了准航母设想,所以对于能否让075乃至未来的076具备同样升级潜质,就取决于鹘鹰的未来发展。
海南舰标志着中国两栖攻击舰发展也走入快车道
垂直起降战斗机的最大特点就是垂直方向完成起降或短距起飞,无需传统战斗机那样需要一定距离进行滑跑起降。一般而言战斗机的起飞滑行距离可低于500米,但降落时的距离却是其一倍,这必然对机场面积有较大要求,而现代化战争中精确制导武器可以通过无人机、卫星等定位方式迅速锁定对方机场主跑道进行摧毁,这样就会导致战斗机无法完成起降,虽然各国都有快速维修技术、洞库跑道以及公路应急机场等对应手段,但也都存在各种不足,而垂直起降战机往往只需要数十米到百余米距离即可完成短距起飞或垂直起降,理论上即使机场或飞行甲板被严重破坏也有较大概率升空作战。而海军舰载机作战同样面临起降长度问题,因为大型航母的飞行甲板也不过300多米,而且多数国家只能建造少数或干脆造不起大型航母,因此只能发展中小型航母甚至用两栖攻击舰替代航母,此时对垂直起降战机的需求就会凸显出来。
雅克38开创了垂直起降战机的先河
冷战时期,苏联的雅克38和英国的鹞式堪称垂直起降战机中的代表之作,其中前者堪称该型号武器的先驱者,雅克38采用了R-27V-300发动机作为主推力来源,其推力约为6800公斤,而作为向上升力的两台RD-36-35V发动机则位于座舱后部。该机的油箱则布置在机身主发动机前后两侧,其机翼下还有副油箱,在垂直起降时驾驶舱后盖板开启后,两台垂直升力发动机就会启动,而机体尾部喷管也会向下提供助力,这样该机就可以在三部发动机作用下垂直升起。升空后该机就会通过关闭盖板而让垂直作用力发动机关停,而主发动机就会让喷管向水平方向做功,其原理与后来的F35B近似。而实用性更强的鹞式则使用罗尔斯罗伊斯公司开发的飞马涡扇发动机,该发动机不同于雅克38的涡喷发动机,它会让喷气热动力带来的气流进入一个套管,而套管内装置就会让发动机喷气形成五个方向分流,其中四个向垂直下方,而四个向下的喷管中有两个从压缩机内输出冷空气,而后面的两个则喷出高温燃气,进而实现平飞和垂直起降中旋转98度,进而完成所谓的倒飞。
从技术水平来看,鹞式的性能明显领先于雅克38
相比于雅克38,鹞式的发动机可以让全部动力用于飞行,而雅克38的垂直作用力发动机则只能在垂直起降时发挥作用,平飞时则没有助力。但鹞式在垂直起降和短距起飞时燃料消耗很大,所以即使其终极改进型的作战半径还不足500千米,而且外挂架最多也只有7-9个,载弹量低于3吨,其最大速度也仅有0.9马赫。但雅克38一样有航程不足的弱点,虽然该机进气口面积较小所以高速性能略强,但由于机械结构复杂且调整发动机时故障较多,外加翼载较大,所以还直接影响了机动性和可靠性,发动机垂直方向做功时的高温气流还存在破坏甲板的隐患。正是由于看到雅克38的各种明显不足,所以苏联后来又研发了雅克141。该机采用了更大功率的新型涡扇发动机,其尺寸重量大幅下降,进而便于飞机的重量配平和结构优化,使其垂直起降控制难度大大降低,机动性和控制反应速度则明显改善。在发动机布局方面,虽然该机的发动机数量和雅克38近似,但其喷口的方向控制则全面优化,进而同时维持了水平飞行推力和垂直升降推力。
虽然改进了速度和航程,但雅克141依旧有明显不足
在该机发动机后喷口方面,设计师们采用了双梁后延伸双垂尾结构,其长度也较大,这十分利于高压气流分导,进而可以在突破音速时维持较好的周身气流运动,因此雅克141最终可以达到1.7马赫的最大速度(设计时要求1.4马赫)。同时雅克141还有大量复合材料和先进的飞控计算机,这不但避免了其重量过大,而且操作性也大幅提升,最终还为该机预留了比雅克38多一倍的弹药燃料携带量,依靠内油时最大航程可达1400千米,如果携带副油箱时则可以突破2000千米。但雅克141机体中部的两台升力发动机同样在平飞状态下无法提升战机飞行性能,相反还占据了重量和空间,最终影响其机动性;而且该机的喷射气流温度一样让飞行甲板难以承受,以至于实战应用中还需要用隔热钢板进行屏蔽,也会让维修需求大幅增加。雅克141预定配备库兹涅佐夫号航母及其姊妹舰,然而苏联的解体最终让这一搭配计划和许多苏联末日武器一样,最终成为永久的空中楼阁。
F35战机的发动机推力达到了世界最强
而今天的F35B就明显要完善得多,该机在设计时将升力发动机替换为升力风扇,其思路来源于上世纪70年代美国通用动力公司的一份预案。当年这份计划指出可以在机身座舱后方串联安装两台XJ99发动机,另配置一台PW401发动机作为主动力,所以从时间表来看这种设计才是F35B思路的来源,而非美国窃取苏联设计,反倒是几年后苏联借鉴了这一设计。1993年,F35的母公司洛克希德·马丁收购了通用动力公司的飞机设计部门后,自然就给垂直起降版F35问世奠定了基础。但后来进入具体设计阶段时,该机将升力发动机转变为直径1.2米多的轴传动升力风扇,进而避免升力发动机在正常飞行中拖后腿。这种风扇由一根发动机内的传动轴驱动,可以通过离合器让发动机的动力传递到风扇,进而在垂直起飞时产生9吨多的升力,而且升力风扇还能避免雅克38和雅克141那样烧灼飞行甲板的问题。而F35的重要底牌就是其F135-PW-600发动机,这种发动机的最大推力超过20吨(而歼20使用的涡扇10发动机仅为14吨,涡扇15则为19吨),甚至未来还会升级使其达到30吨,进而让F35一举在单台发动机上开创了世界之最。
鹘鹰的高仿模型涂装暗中透露了该机未来舰载版发展的趋势
美军经历过阿富汗的实战后表示,搭载F35B的两栖攻击舰完全可以作为小型准航母使用,此举可以最大程度降低主力航母的压力,使其航空联队可以专注于对海任务。而中国目前的正规航母数量明显远低于美国,而未来远洋行动和两栖支援登陆任务已迫在眉睫,考虑到山东舰和辽宁舰搭载的舰载机数量相对有限,自然就需要两栖攻击舰在垂直登陆中提升自身空中火力压制能力。如果只使用舰载版直10或配备部分武器的海基直20出击,就难免面临速度和火力强度不足的问题,而倘若鹘鹰系列经过发展后形成了成熟的垂直起降版,就会极大弥补舰载直升机的短板进而让中国的航母数量变相提升。然而与早期的歼20和运20一样,鹘鹰的最大问题依旧是国产化的高性能发动机何时能够成熟,目前中国发动机主轴承的寿命远低于美国等发达国家,这主要是由于材料工艺、技术设计理念基础所致的,而鹘鹰早期测试版搭载的两台模仿俄罗斯RD93的发动机,其单台推力仅有8吨,显然无法满足未来需求。只有单台推力超过10吨的涡扇19发动机成熟后,才会让配备它的改进版鹘鹰达到全面提升,并给可能的垂直起降子型号夯实基础。
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