【軍事博評】William:解放軍空中力量的「爆發雙周」-海航艦載機篇

2021-11-09 16:55:23 最後更新日期:2021-11-10 22:34:02
William Lam

現實中只是個小職員的軍武 / 科普愛好者

248483957 10158875103205939 3969939786703159879 n殲20B與FC-31艦載型(有媒體稱為殲-35,本文暫仍採用FC-31艦載型稱呼)並飛的CG畫作。(圖片來自微博@西葛西造艦)

 

珠海航展落幕後,國內航空界一時間好像缺乏新話題一段時間,然而隨著10月底殲20雙座型滑行測試照片曝光,接下來兩星期一系列和解放軍空中武力有關的情報忽然好像洪水般湧出來,實在有點講人吃不消。本文將分成海航篇與空軍篇,分別簡單分析這些發現的情況,以及簡評這些新發展對於未來十年解放軍空中武力有什麼重要影響。

FDKNw右圖為比較清晰的FC-31艦載型試驗機劌照,左圖為美國F-35C和三種FC-31原型機的比較。有指新的艦載戰鬥機抄襲F-35C,但其不單翼形不同、引擎數量不同、機身厚度不同,且連機背處理都完全兩回事。(網絡圖片)

 

第四代隱身艦載戰鬥機現身?

現時江南長興船廠的003型航母已封閉機庫,而且最新衛星圖片顯示已有兩條彈射器在作內部裝嵌工序,且亦有兩個攔阻索的制動機準備安裝。不過,003型航母最重要的還是其艦載機聯隊,日前網上傳出601航空研究所的第五代艦載戰鬥機亦開始試飛,似乎表示著003型航母以至日後中國航母戰鬥群的航空兵力正開始中後期的研發階段。

 f9d78f7b410b4cec9066aaa01cf00b4f年初在瀋陽去陝西的高速公路上給拍到的疑似FC-31機身組件,但翼形完全不同,估計是FC-31艦載型一體成形但沒有摺翼部分的機翼及機身構件。陝西的閻良是中國飛行試驗研究院的所在地。(網絡圖片)

現時可見的瀋飛第四代艦載戰鬥機應該如同之前武漢航母樓平台的模型相約,就是大改版的FC-31 艦載型原型機。和很多艦載機以改善低速起降性能為「第一要義」一樣,這原型機加大了主翼及置入摺翼裝置、座艙縮短及有更厚的機背(以進一步增加內油存量),同時又讓飛行員有更好的俯視能力,方便降落時有更好的視線。不過較為特別的是本機的後機身亦有做減阻修形,加上駕駛艙後方更大的拱起,也有減低座艙外罩的阻力,似乎也有意加強超音速能力。

be645319雖然還是改良自2014年首飛的FC-31 002號機,但艦載型仍有相當多的修改及減阻工程,例如瀋飛在航空學報的研究文獻中就提到了,座艙是突出物,會產生激波,需要在後方要通過膨脹波恢復壓力,FC31的設計會帶來不小的阻力。而優化後增粗可以給氣流更平緩的過渡,膨脹波的強度弱化了,阻力就減小了。當然附加好處還增加了內油。配合其他減阻措施,高次音速及超音速時的阻力削減了接近10%。(資料及圖片來自來自《航空科技學術》2020年第4期,王向明(瀋陽飛機設計研究所))

 

 

雖然有言論指此機模仿F-35C,但就現時來看,FC-31艦載版原型機和F-35C相比有相當大的差距。首先要搞清楚的是,F-35C因為原有機身設計太肥及有更為巨大的翼展,重量又增加不少,故其加速性及超音速能力比F-35A還再低些,不太合乎艦隊防空要素,其任務也主要是海軍艦隊的隱身戰鬥攻擊機;相對來說RD-93系列 / WS-13E引擎旁通比約0.49,單就加速性及較低阻力而言,表現要比達0.57的F-135型引擎要好,加上機身本來較薄,截面阻力相對F-35C來得低,而且FC-31本來就衝著制空機來設計,若單就艦隊防空能力的氣動指標(如推重比)而言,艦載版FC-31會較高。若考慮到現時進度相當理想、後燃推力達10000公斤的中低旁通比WS-19第四代引擎(相當於歐洲的EJ-230引擎,旁通比可能在0.4以下),那本機在配備003型航母後兩三年內,可能就可以更換增推版。

248991073 10223995210221500 8293473930259973531 n右圖的蜘蛛俠梗圖笑話,也反映出今天後進國家隱身戰鬥機設計的尷尬:出現這問題的最主要原因,除了因為美國最先研發出隱身機並成為後人楷模(氣動外形應該不能申請專利的),更重要的是物理學 / 數學定律—彼得·烏菲莫切夫的電磁波反射方程研究,及其最重要的著作「物理衍射理論中的邊緣波行為」催生了隱身科技之餘,其實也嚴重限制了隱身飛行器可使用的氣動外形.......(網絡圖片)

249326382 5170684899615558 2021702516331958591 n傳聞中的大改殲20艦載型最終似乎沒有出現,當然也沒有兩機互相競爭的情況。現時611 / 成飛除集中於全速量產殲20及衍生各種改進型外,還展開了新世代戰鬥機(相當於西方的六代機)研究工作;除了其出品的風影艦載無人偵察機參與過彈射實驗外,似乎還是集中於空軍的項目。事實上殲20的三角翼前翼設計及較長機身,加上降落時的高仰角及低速控制能力比常規構型飛機差,也可能令成飛對艦載第四代戰鬥機興趣缺缺。

 

至現時為止,成飛似乎還沒有任何艦載戰鬥機的動作,殲20也不如預期般推出艦載型進行競爭(其構形也不太適合當航母艦載機)。若考慮到成軍速度要求的話,FC-31無疑是最快能達成目標的機種,加上若可綜合殲20已發展的航電系統(這似乎已不是「若」的問題,因為試飛版本已看到殲20用到的EODAS光學感測器視窗),以及本身構形更容易造到良好隱身效果,不但可以加快成軍,而且相信仍有一定實力確保艦隊制空權,同時兼顧一定的反艦攻擊能力。

img 1635592268716b01bfbaf39582f6f2f53f8aeec5e28dbGOOGLE EARTH拍下的衛星照片,日期大約是9月上旬。其顯示圓盤上深灰色部分應該是雷達波可穿透的複合材料結構,而淺灰色的部分則是雷達的主體,上面的天線形物體應該是衛星通訊天線或大型高速資料鏈。雖然仍需轉動雷達罩以獲得全周視水平探測,但若確定主要威脅來自某方向,實可以對該方向作固定掃瞄,增加資料更新速度。(GOOGLE EARTH圖片截圖)

 

艦載預警機清晰圖像出現!

另外一個艦載機聯隊重要角色,是艦載定翼預警機。這架預警機一般稱作空警600、氣動外形上與E-2D預警機十分相似(除了上下垂尾高度有差異)的傳統構形艦載預警機早於去年8月已經試飛,但清晰的照片還是欠奉,至剛過去的一星期前才有較清晰的前方照片出現,不過沒多久這照片就被Google Map最近發佈的高精度衛星照片完全比下去。

46qp0000n734590o850oE-2DAN/APY-9雷達相控陣化UHF天線,擁有18個頻道的超高頻天線模塊,以及36個單元的敵我識別天線,陣列雖少得多,但仍能造到快速的波束成形。對於艦載預警機而言,重量限制一直制約其進一步發展,這估計要到下一代機體共形陣列天線服役,才能有所緩解。(網絡圖片)

 

新增照片中,雷達天線盤的相控陣雷達更為明顯,但似乎只有一面雷達陣列而已,這和E-2D艦載機情況亦一樣。基於艦上彈射起降的重量限制較大,E-2D和前代一樣,一直用基本上只有一面陣的天線,只是將AN/APY-9雷達的UHF天線相控陣化,同時用算法補救,在沒有增重的同時改善了多目標偵察能力;而由空警600的天線盤看來,同樣用采空警500所用的主動相控陣雷達,有可能和其他雷達一樣已開始使用氮化鎵元件,不過就蒙皮使用程度而言,這塊雷達似乎也只有一面,估計也和控制重量有關。單就技術而言肯定勝過E-2D的相控陣UHF天線,但性能超過多少,還要看演算法這方面。

F 14A Sky Jump美國海軍分別在80年代和2010年代初期對當時現役艦載機群進行過6及9度滑躍甲板的起飛測試,顯示除少數機型(如S-3維京人反潛機)外,大部分艦載機都可在正常起飛重量下滑躍起飛,最小起飛速度甚至比彈射起飛還低一些,且部分飛機在最大載重情況下都不用開後燃就可起飛,而F-14A在採用滑躍起降,其最大起飛重量和SU-33一樣,似乎都要減2噸左右。滑躍起降似乎還是中型機較為User-friendly……(資料來自連結,照片來自連結2連結3)

 

比較特別的是,除了去年已出現並一直擔任的一號機「綠皮機」外,還有灰白色海軍航空隊塗裝的二號機,估計可能是給海軍作著艦測試、彈射甚至滑躍起飛用的。事實上,直線機翼的螺旋槳飛機更適合作滑躍起降之用,因為其所產生的升力較後掠角都要好,事實上美軍自己也至少在兩次試驗中測試過E-2系列的滑躍起飛能力,載油航程亦未有嚴重損失。

12903fdc 右圖是空警600原型機最新一次試飛的照片,左圖則是已擺放在武漢黃家湖航母樓(實為701船舶研究所的實驗設施)已經四至五年的艦載預警機模型,其機翼似乎已軟化下垂,但仍然見到H型垂尾上下高度的差異。E-2系列是上矮下高,而這模型是上高下矮。(網絡圖片)

 

本機除可件為預警機外,這平台亦可作為新世代中小型運輸機及多用途飛機,例如反潛及要人運輸等,都是個良好的艦載機平台。然而最重要的還是能為將來的海軍編隊提供良好的先期預警工作,而由於中國海軍在射頻技術和資料鏈方面的追趕速度很高,未來就算引入諸如美國海軍的CEC聯合接戰能力,也是可以預期的。

 251533195 1053670435470982 4294126519673767075 n一張經過高度PS化的疑似量產殲15彈射型(下稱殲15B)照片,暫未知何時拍攝或真假,不過其彈射前起落架支撐架明顯變幼,而鼻椎也缺少了空速管。(網絡圖片)

量產彈射型殲15首現全相?

若有留意殲15戰鬥機的發展,你會知道彈射試驗用的殲15原型機早已在五、六年前進行測試,不過本機的彈射起落架支撐十分粗壯,估計用了不少該機重量,而且基本只作彈射測試用,若直接轉為艦載機,可能太重且電子系統和一般殲15無甚分別。至本年初殲15的真正彈射量產型似乎亦正式出廠,但只見機艙位置給飛行員扶穩的扼把。日前網絡上出現了一張PS處理過的殲15照片,有軍迷發現和原本殲15有很多相異之處。

235256彈射用的殲15原型機(有人稱為J-15T,但似乎沒有正式編號),似乎是由原殲15直接加強結構及修改前起落架而成,其前起落架有一個相當粗壯的支撐桿。(網絡圖片)

首先,原本驗證機異常粗壯的起落架加強部分已換成與殲15量產型差不多,顯示在保留彈射桿且沒有明顯強化彈射結構的情況下,機身已有足夠強度支持電磁彈射起降;其次,由原有鼻椎空速管已經移除的情況判斷,雷達亦應該已升級成殲16用的相控陣雷達;若屬實,那殲15B型亦似乎擁有和殲16一樣的支援隱身戰鬥機進行A射B導遠程攔截的能力。

這亦涉及殲15B的作戰特點:原SU-27K / SU-33是一種艦隊防空戰鬥機,可全內油作戰(9.4噸,相當於人家滿內油+兩個大型外掛油箱),原型的反艦及對地作戰能力較弱。殲15的雷達雖然更新不少,但起飛限制還是存在(最大只能全內油滿油+2噸空戰掛載,相當於原有最大載荷的一半),加上降落有相當的重量限制,若掛太多彈沒打出去或剩太多油都沒法安全降落,所以每次訓練都不會掛太多彈。

d3346072當殲15B完成測試並準備入列後,部分軍迷更加關心的會是已是仍是用滑躍構形試驗的殲15D型電戰原型機,會否修改成彈射型進行測試。右圖為一些航空論文中提到過的艦載電子作戰飛機的研究,當中類似殲15的電戰型,由於降落時可能會撞到掛載的吊艙,進氣道下方原有的掛架已經拆除,故電戰型只放到三個專用電戰吊艙。

新的殲15B可以預期在保持那優勢的巨大油箱及足夠外掛能力(例:4-5噸,若因為短程任務減少燃油並增加載荷,外掛可以更高)的情況下進行彈射,加上若其航電系統若是換成殲16的規格,那不但可當成「炸彈鯊」使用,甚或能掛載兩枚重型反艦導彈進行反艦作戰,或者利用中線及翼根掛點掛載新型遠程空對空導彈,在FC-31艦載型引導下進行超遠程防空作戰,地位將有點類似今天的FA-18 E/F;另外,殲15B的構形亦可連帶延伸至其他形式殲15的衍生型上,例如也正在進行中的15D型電子作戰飛機也可能彈射化等。

 

後記:

某程度上,除艦載中型無人(攻擊)機進度尚未清楚外,未來中國海軍航母攻擊群艦載機編隊的體系與機型已基本齊備,且由於大部分都是以成熟 / 已測試多時的機型作改良,估計003型航母2024年正式服役後兩至三年內就可正式組成。值得留意的是,這算是43年以來第一個具備完整空中作戰體系的非美國海軍部隊(上一個「第一」,是1978年前的英國海軍,雖然其攻擊體系欠缺電子作戰飛機,預警機也落後當時世界水平不少)。日後中國海軍航空武力的運用、如何和現有A2AD體制配合,以及會否向「全球海軍」過渡,都是世人值得注意的問題。

發佈於 軍事博評
By 2021-11-09

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