谈谈关于舰载机与航母的适配问题

在讨论航母舰载机时,很多人都会片面地强调舰载机必须“重型化”甚至“以机定舰”。理由无非是关乎以下几点:
1.作战半径
影响战斗机作战半径的主要因素是:作战剖面、战斗机发动机单位推力耗油率、战斗机和发动机(任务挂载)高度速度特性、战斗机载油系数。单纯认为重型机作战半径大于中轻型飞机只着眼于飞机自身载油量这一单一因素。事实上F16和F35的内油航程分别大于F15与F22,当然这与美帝一等人重型优先推比,中型优先打杂的初始设计目标有关,后期改型不必细说。
2.挂载能力
目前主流中型机挂载能力在6~8吨左右,而主流重型机在6~10吨这一范围内。与中重间常见的1.3~1.6倍空重相比,这个比率反倒是中型占优。当然,存在一个增长率的问题,相同起飞/巡航速度、相近气动构型下,升力与结构强度同尺寸的平方成正比,重量和应力产生的弯/扭矩与尺寸立方成正比。在同中型机对比时,重型机受制于指数变化产生的边际效应,除非中型机存在相当大程度的设计取舍,重型机往往在挂载能力/空重上占不到便宜。
3.高速能力
最大飞行马赫数不等于最大飞行表速除以海平面音速,不同高度下音速是不一样的。想衡量战斗机的高速能力,一个要看飞行包线,另外一个就是在特定高度马赫数状态下的加速能力。事实上这一能力与飞机的气动布局和发动机的高度速度特性关系更大,也会受制于飞机强度(参考最大飞行表速)。当然,还有一点要注意的是,包线面积大不代表这飞机能飞得多好,Mig25包线面积够大吧,依旧是飞行板砖。
4.机载设备
重型机在机载雷达直径和EOTS、EOVAS的分配上的确更有优势,不过机载设备的强弱主要还是受制于发动机的功率提取。追求推力、追求大功率提取能力和追求工作稳定性三方面是相悖的,如果一定要做个选择的话,电子战飞机的气动布局还是要优先选择飞行经济性好的,这样可以在发动机性能不那么任性的情况下提供更强的输出功率。


上面粗谈了一些关于影响飞机性能的东西,主要针对中重类别。下面主要截取论文片段谈论下航母与舰载机的适配性问题。


论文来源还算权威,主要讨论的是国外航母与舰载机,因为那会大砍号都没溜达呢。




从引言可以看出,航母舰载机的出动与回收能力是航母舰机适配的一个重要指标,如果只按开头所提某些人片面追求重型甚至某一机型来“以机定舰”,明显忽视了一点:航空母舰的服役期按实际情况可能达到30年,期间至少要跨越两代主战飞机,如果单纯以适应某一舰载机而设计航母,就将使得该航母在下一次换装时无法更新作战能力,而浪费期剩余的服役期。




航母舰载机出动/回收能力指标,从中可以看出,航母与舰载机的适配是一个迭代的过程,航母与舰载机的设计受相互间技术条件限制,绝不是一方一厢情愿地要求另一方适应。举个例子:


某弹射型航母,假设最大弹射能力31吨-260km/h,标准弹射能力28吨-260km/h;最大拦阻能力24吨-240km/h,标准拦阻能力21吨-240km/h。
假设有三款飞机待选:
1. 14.5吨空重,最大载油量7.5吨,最大载荷8吨,最小复飞用油1.2吨,50%内油起飞速度240km/h,最大飞行Ma1.7。
2. 18.5吨空重,最大载油量9.5吨,最大载荷9吨,最小复飞用油1.6吨,50%内油起飞速度220km/h,最大飞行Ma1.8。
3. 19吨空重,最大载油量11吨,最大载荷9.5吨,最小复飞用油1.6吨,50%内油起飞速度300km/h,最大飞行Ma2.0。


无论怎么看,明显是3号的数据看起来最好。可是真与舰载机适配起来呢?3号机的起飞几乎将弹射器的能力拉到了极限,而降落时在拦阻索、拦阻器寿命允许范围内完全降不下去(降落速度取起飞速度的90%)。1、2号虽然数据并不突出,但是其起降能力却可以满足航母需求。
由此可见,能够满足当前将长期在役航母上最基本起降需求才是舰载机设计的首要目标。而航母则应当通过提高辅助起降能力来提高舰载机的作战能力,不过现在看有点难哦,虽然拦阻器的技术在不断革新,但是拦阻索强度已经30年没有质的提高了,一圈钢缆难倒了万千英雄汉。


后面主要是关于航母舰载机运转的几个定义。一般在强调航母起降能力时,普遍引用的是紧急架次率。但是由紧急架次率来衡量该航母全舰的作战能力是十分不准确的,。







首先,每个舰载机飞行员/组每日有规定的飞行次限制(一般为1~2次);
其次,每架飞机的单日出动架次有限(2~4架次/日),超出这一限制将影响飞行安全;
第三,舰载机的完好率会直接影响航母舰载战斗机的出动架次率。
以尼米兹级为例,在长期作战时,尼米兹号可以保证120架次/日的作战能力(其中F18C 2架次/日,F14 1架次/日)。而在执行高强度任务时,可以爆发式达到230架次/日。


以下是97“高潮”高峰出动演习期间尼米兹号的作战表现。从任务分配可以看到这一演习涵盖了制空权争夺、对空防御、对地对面打击以及辅助支援等多个方面。可以说是一次较为贴近实战的高强度演练。





通过任务分列表3、表4看出,不同于以往认识中的F18C:不仅拥有高达90%的完好率(F14则有1/3趴窝)平均飞行时间略低于F14,但是任务成功率略高,完成了全舰2/3的作战任务,可以说是尼米兹号上的绝对主力。






通过表5可以看出,F14的高峰日出动架次被F18远远超过,而考虑到F14与F18完好率的对比,也就不难看出美国为何抛弃高价高能的F14而选择中价中能还犹抱琵琶半遮面的超级虫子了。以尼米兹号为例,14架F14替换为18架F18E/F,可使一段时间内处于完好状态的飞机多出7架,理想状态下高峰日出动总架次至少增加45次,虽然牺牲了航母机群外围的远程-高速截击能力,但是换来了更大的机群出动频次,从而提高了全舰的防御/打击能力。



楼主 虎贲密探灵灵狗  发布于 2017-04-27 23:59:00 +0800 CST  
另外补充下,别拿假设那段的参数去对号入座,明说:没一个准的

楼主 虎贲密探灵灵狗  发布于 2017-04-28 00:26:00 +0800 CST  
单机一天,没人看哦…

楼主 虎贲密探灵灵狗  发布于 2017-04-28 15:59:00 +0800 CST  
挖一下自己的坟

楼主 虎贲密探灵灵狗  发布于 2017-08-29 06:31:00 +0800 CST  

楼主:虎贲密探灵灵狗

字数:2373

发表时间:2017-04-28 07:59:00 +0800 CST

更新时间:2020-11-18 12:26:25 +0800 CST

评论数:731条评论

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