理论教育 超级航母远程防空能力的衰落:从雄猫到闪电Ⅱ

超级航母远程防空能力的衰落:从雄猫到闪电Ⅱ

时间:2023-07-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:F-14“雄猫”的接班人应该是一款重型制空战斗机——如F-22舰载型。在战斗机对面,约3000名前F-14飞行员、机师和生产员工向最后一批“雄猫”告别。然而讽刺的是,美国超级航母的远程防空能力却正在被不断削弱。在此之后,作为美国海军唯一一款多用途战斗机,F/A-18一直是作为F-14“雄猫”和A-6“入侵者”的小伙伴存在的。

超级航母远程防空能力的衰落:从雄猫到闪电Ⅱ

F-14“雄猫”的接班人应该是一款重型制空战斗机——如F-22舰载型。后者毫无疑问要比F-35强大得多,并可以压制未来可能出现的其他国家所有舰载战斗机,就像F-14曾经做到的那样。

英雄迟暮

2006年9月22日,22架F-14“雄猫”战斗机排列在弗吉尼亚州海军航空站,没有发动机的轰鸣。在战斗机对面,约3000名前F-14飞行员、机师和生产员工向最后一批“雄猫”告别。这一天没有进行飞行表演,F-14的最后一次飞行已经在两个月前的7月28日谢幕,而它最后一次执行作战任务则是在2月8日的伊拉克上空。

美国海军舰队司令部司令John·B·Nathman在2006年9月22日的F-14退役仪式上致辞

美国海军的重型战斗机时代就此终结。

技术在发展,航空母舰的综合作战能力也在不断增强。然而讽刺的是,美国超级航母的远程防空能力却正在被不断削弱。替代F-14的F/A-18E/F“超级大黄蜂”不是什么代表未来的新鲜玩意儿,这款双发中型战斗机早在1980年就已经上舰服役。在此之后,作为美国海军唯一一款多用途战斗机,F/A-18一直是作为F-14“雄猫”和A-6“入侵者”的小伙伴存在的。一个不争的事实是,F/A-18的对地攻击能力不如“入侵者”重型舰载攻击机,而截击性能又逊于“雄猫”。

美国海军用F/A-18取代F-14和A-6的原因很简单:冷战结束了。超级航母战斗群面临的海上和空中威胁似乎都变得不值一提,用一款便宜的中型多用途战斗机同时取代两款昂贵的重型专用作战飞机将大幅节约采购和维护成本。未来的美国航母舰载机联队将只保留一款作战飞机,2006年至今是F/A-18E/F,2015年后,则是属于F-35“闪电”Ⅱ的时代。

■ 准备着舰的F/A-18C“大黄蜂”

超级大黄蜂:从配角到主角

如果苏联没有解体,冷战仍然继续,按照最初的剧本,美国海军本来计划采用F-22“猛禽”重型战斗机的海军型取代F-14,再用A-12重型隐身攻击机替代A-6E,这就相当于足球场上的“对位换人”。然而,这两种隐身战机的研发难度、时间和采购价格都超出了最初预期,五角大楼不得已命令美国海军考虑采购F/A-18“大黄蜂”的发展型,作为F-22和A-12服役前的过渡机型。这就是后来F/A-18E/F的前身“大黄蜂2000”。

■ 神秘的A-12“复仇者”Ⅱ

“大黄蜂2000”于1987年正式立项。然而,该项目开始时优先级很低,并一度徘徊在被取消的边缘。不过,冷战的结束救了“大黄蜂”一命,F-22海军型和A-12一夜之间失去了对手,高性价比的“大黄蜂2000”反倒成为新的关注焦点。1991年1月7日,陷入泥潭的通用动力/麦道A-12“复仇者”Ⅱ计划终被取消,F-22海军型也随之西去。精明的麦道(现已并入波音)立即提出让“大黄蜂2000”作为A-12的替代方案。美国海军随后在1992年5月12日发表了启动该项目的正式声明。

■ F/A-18C/D与F/A-18E/F外形对比图

“大黄蜂2000”的重要设计目标之一就是将“大黄蜂”的航程提高40%,而航程一直被认为是“大黄蜂”的短板。另外,该机还需要改进“大黄蜂”在载荷和带弹反舰能力上的不足,同时还要成为能够兼容新技术的21世纪海空作战平台。

为了大幅增加航程,飞机必须增加内部载油量,为此设计师延长了F/A-18E/F“超级大黄蜂”的机身,它的机长比F/A-18C/D增加了86.36厘米。机翼按比例放大了25%,翼展增加1.3米,机翼面积也增加了9.29平方米。翼展的增加使内翼段下方空间增大,可安排三个挂架。新机翼取消了翼尖扭转以及弯度变化,在设计上更强调重载。F/A-18E/F进一步加大了边条尺寸,边缘变为尖拱形,而不是“大黄蜂”的S形,取消了边条翼刀,同时在机翼上增加锯齿。此外,该机垂尾面积增加了15%,方向舵面积增加了54%,偏转角度也增加了10度,达到40度。复合材料制造的平尾面积增加了36%,边条面积增加了34%,以保持与“大黄蜂”在30至35度迎角时相同的机动性。放大的翼面积为F/A-18E/F提供了额外的升力,从而降低了进场速度,并为隐身设计提供了条件。

通过加大机翼和延长机身,F/A-18E/F比F/A-18C/D多装了1360千克燃油,这意味着载油量增加了33%。在执行舰队防空任务时,F/A-18E/F可挂载4枚AIM-120中距拦截弹和2枚AIM-9格斗弹,加挂副油箱后可在距离航母740千米的战区滞空71分钟。多出的两个翼下挂架使其载弹量提升至8吨。正常起飞重量也增加了5262千克。该机还可以携带4吨外挂物返舰,这解决了F/A-18C/D需要抛掉未用弹药才能着舰的问题。

F/A-18E“超级大黄蜂”首飞

■ F/A-18C的D形进气口

■ F/A-18E的加莱特进气口

动力系统方面,F/A-18E/F采用两台通用F414-GE-400发动机。F414是F/A-18C/D上的F404发动机的派生型,最大推力增加了35%。该发动机是围绕着A-12的F412核心机而研制的双轴涡扇发动机,加力燃烧室的设计借鉴了为YF-22/YF-23设计的YF120(后者在与普惠F119的竞争中失败),其最大推力增加到98千牛。由于将传统的D形进气口换成了进气效果和隐身性能更好的加莱特进气口,F/A-18E/F的进气量增加了18%,这让该机拥有更好的超声速性能。

F/A-18E/F采用了有限的隐身技术,尤其是在机翼前缘采用碳纤维蒙皮,在机身关键区域涂有吸波材料。另外,维护口盖和起落架舱门都采用菱形或锯齿状边缘以减少反射。

从2007年开始,新造的F/A-18E/F引入了AN/APG-79有源相控阵雷达(AESA)。不过由于机头可提供的空间有限,AN/APG-79的天线直径不足,导致其最大探测距离只有约180千米。不过AN/APG-79的多目标拦截能力的确惊人,它可以同时跟踪20个目标,并引导AIM-120攻击其中的8个。虽然“超级大黄蜂”执行空优任务时一般只携带4枚主动雷达制导中距弹,但如果需要,该机可以在机翼内侧的4个挂架上挂载AIM-120双联发射轨,也就是说单架战斗机完全可以满载8枚中距弹同时拦截8个视距外目标。此外,该型机还装备有JHMCS头盔瞄准具,从而提高了飞行员在视距内格斗时锁定目标的概率。

■ F/A-18E/F装备的AN/APG-79雷达

1999年11月17日,舰队战备中队VFA-122接收了首批完成作战评估的7架“超级大黄蜂”,这标志着后者正式投入现役。VF-115中队的“超级大黄蜂”在阿富汗的“持久自由”行动中首次参加实战。该中队随后还参加了“自由伊拉克”行动。不过,虽然上述轰炸任务均圆满完成,但“超级大黄蜂”作为美国海军目前唯一的制空战斗机,其实际空战能力却并没有机会得到验证。

F/A-18C“大黄蜂”更换雷达

闪电Ⅱ:美梦OR噩梦

F/A-18E/F从诞生之初起就被定位为一个过渡角色。由于F-22舰载型和A-12项目夭折,美国海军看中了更便宜的轻型多用途战斗机F-35。按照计划,这款低端隐身五代机将在2015年后陆续取代F/A-18E/F,成为未来20~30年内美国海军唯一的舰载作战飞机。

2013年6月,洛克希德-马丁公司在佛罗里达州埃格林空军基地,向美国海军VFA-101战斗机中队交付首架舰载常规起降型F-35C“闪电”Ⅱ,这被认为是F-35C即将投入批量生产并装备部队的里程碑事件。然而,这款命运多舛的战斗机注定不会让美国人省心,一年后的2014年6月,包括F-35C在内的所有型号F-35因技术问题被强制停飞。更糟的消息还在后头,在美国海军公布的2015财年国防预算中,大部分海军航空项目均遭到重大打击,其中F-35C首当其冲。现在几乎可以肯定,F-35C不仅无法在2015年形成战斗力,而且还很有可能被削减采购量。这就意味着当新一代超级航母“杰拉尔德·福特”号在2015年入役时,将不得不搭载早在35年前就已经服役的F/A-18。

F-35起源自美国“联合攻击战斗机”(JSF)计划,其研制目的是为了替代美国空军、海军、海军陆战队以及英国皇家海军的F-16、F/A-18C/D、AV-8、“狂风”等各种军机。1993年,美国国防部启动了“联合先进攻击技术”(JASF)验证机研究计划。五角大楼此后为了整合资源,将正在进行的美海军“联合攻击战斗机”JAF计划和国防高级研究计划局(DARPA)的“通用低成本轻型战斗机”(CALF)计划也纳入JASF中,并在1996年3月将JASF计划正式更名为JSF。随着英国等其他7个国家的加入,JSF得以在今天演变成全球最大的国际联合战斗机开发项目。

作为一款第五代战斗机,F-35的隐身设计借鉴了F-22的很多技术与经验,其机头正向雷达散射截面积(RCS)约为0.065平方米,比苏-27、F-15(无外挂前向RCS均超过10平方米)低两个数量级。F-35的武器可以内挂于弹仓,因此其比仅采用有限低反射措施的F/A-18E/F的隐身优势更加明显。在红外隐身方面,该机在推力损失仅有2%~3%的情况下,将尾喷管3至5微米中波波段的红外辐射强度减弱了80%~90%,同时使红外辐射波瓣的宽度变窄,减小了红外制导空空导弹的可攻击区。

诺斯罗普-格鲁曼公司的AN/APG-81有源相控阵雷达是F-35航电系统的核心。然而同样受制于机头天线尺寸,AN/APG-81的对空拦截性能只与F/A-18E/F的AN/APG-79相当,其最大探测距离也是180千米。F-35的多目标拦截能力甚至还不如F/A-18E/F,其内置弹仓最多只能挂载4枚超视距空空导弹,如果是大机群作战,这4枚导弹很可能在一次齐射中就打光了。不过作为搭载于五代机上的新型火控雷达,AN/APG-81也有自己的绝活。由于侧重对地、对海打击,该雷达可利用先进的合成孔径技术,绘制出高分辨率的三维数字地图,并可以即时跟踪地面移动目标。同时,AN/APG-81完全继承了F-22“猛禽”装备的AN/APG-77的低可探测性能,它可根据探测目标的需要,自动调整本机雷达的辐射强度,从而降低被敌方被动探测系统捕获的概率。

出于隐身需要,F-35的气动外形略显笨拙,不过,一颗强有力的心脏多少弥补了它气动性能的不足。普惠公司的F135堪称有史以来推力最强劲的军用涡扇发动机,仅从数据表现上看,它甚至比装备F-22的F119发动机更强大。F135加力推力达191.3千牛,军用推力128千牛,推重比11.5,综合性能显然超越F/A-18E/F上的F414不少。F135采用与F119基本相同的核心机。为提高推力,它增加了发动机空气流量和涵道比,提高了工作温度。它的3级风扇采用超中等展弦比、前掠叶片、线性摩擦焊的整体叶盘和失谐技术,在保持原风扇的高压比、高效率、大喘振裕度和轻质量的同时,将风扇截面积增加了10%~20%。

然而,装备这款发动机的F-35的飞行性能,却并不比F-22甚至F/A-18E/F更好。作为一款“轻型机”,F-35的最大起飞重量竟然超过30吨,要知道它与F-14和F/A-18不同,它是一款单发战斗机。即便F-135推力超群,一台发动机对于这样一个严重超重的大家伙来说也有些力不从心了,这也是F-35只能飞到1.6马赫的主要原因。该型机实际上不具备作为五代机主要标志的超声速巡航能力,洛-马公司副总裁史蒂夫·奥布莱恩证实,F-35仅可维持1.2马赫速度冲刺241千米,这种冲刺需要先打开加力加速到1.2马赫,然后再关闭加力“缓慢降速”。

■ 装在洛克希德·马丁公司的联合作战系统测试平台(CAT Bird,由波音737-300改装)上,准备作空中测试的AN/APG-81雷达

F-35C“闪电”II首次在尼米兹级航母上拦阻降落

■ F414、F135、AL-31F、M88性能对比

■ 腹部弹仓全开的F-35C“闪电”Ⅱ

■ 陈列在美国“黄蜂”号航母博物馆里的AN/AWG-9圆形天线阵(www.daowen.com)

后“雄猫”时代的舰载机黑洞

一定会有不少人认为,将美国航母舰载机从F-14到F/A-18,再到F-35的演变定性为“衰落”是一派胡言。的确,如果仅作技术性能的横向比较,依靠新一代发动机技术、隐身技术和信息化技术打造的F-35C一定不会在空战中输给F-14D。然而,这样的比较公平吗?

F-14如果能够继续生产并持续改进,其隐身能力至少可以达到F/A-18E/F的水平,但这样的水平又有什么意义?F/A-18E/F的RCS值与更小一些的F-16相当,也就是说,在花费大量预算改变“超级大黄蜂”的气动设计后,得到的依然是一款标准非隐身战斗机。F-14当然也可以不断加装或换装有源相控阵雷达、头盔瞄准具,或者其他时髦的电子产品。这里需要特别指出的是,尽管F-14原来的AN/AWG-9和AN/APG-71雷达性能其实不算落后,但凭借更充裕的机头空间,F-14甚至可以换装天线尺寸比“猛禽”所装的AN/APG-77更大的有源相控阵雷达,那么其远程探测能力甚至还要超过“猛禽”。此外,凭借超过33吨的庞大身躯,“雄猫”的改装潜力肯定比“大黄蜂”要雄厚得多。

我们再来看看动力性能,三种机型在现有发动机支持下均不具备超声速巡航性能,但也只有F-14能够在加力状态下飞到2马赫以上(2.38马赫),F-14与“跨越了两代”的F-35实用升限均超过18000米,“超级大黄蜂”却只能飞到15000米左右。F-14的上述性能在强调高空高速的远程截击作战中优势明显。我们还不应忽视“雄猫”采用的变后掠翼技术,这让其在中低速、中低空区间的灵活性也至少不逊于F/A-18E/F——要知道F-14最大起飞重量比F/A-18E/F还大了约4吨。F-35也许能够凭借推力矢量喷口在格斗中稍占上风,然而,F-14难道就不能改装推力矢量喷口?如果为雄猫换装F119或者F135级别的发动机,相信F-14至少可以在1.5马赫以下做持续跨声速巡航,而非F-35式的“跨声速滑翔”。

我们再来看看三种战斗机的实际拦截能力,F-14的最大作战半径可以达到930千米,实用作战半径则超过700千米,F/A-18E/F与其相当。F-14在740千米作战半径时的滞空时间为58分钟,比F/A-18E/F少了13分钟,两者同时都可以对8个视距外目标发射中距空空导弹。F-14原来挂载的AIM-54“不死鸟”是美国第一款使用主动雷达导引头的远程空空导弹,其射程达184千米,不过该数据在21世纪的今天已经不算骇人。F/A-18E/F和F-35C使用的最新型AIM-120D射程达到200千米。当然,如果F-14仍在服役的话,它肯定也已经换装了AIM-120D。

F-35C是三款舰载战斗机中航程最远的,其最大作战半径甚至超过1100千米,实用作战半径估计在900千米左右。该型机的最大问题是装不装外挂导弹,如果装外挂,则F-35C的持续作战能力不差于F-14和F/A-18E/F,但其隐身优势就没了;而如果仅仅靠弹仓挂弹,则其挂弹量又会减少至少一半。

总的来看,在技术终止于F-14D的2006年,“雄猫”的截击范围的确不如“超级大黄蜂”和“闪电”Ⅱ,但截击效率则凭借其出色的高空高速性能优于后两者。更快的速度意味着在接到预警机或舰上截击情报后,可以更快抵达截击阵位,这不仅压缩了敌方空袭武器的突防窗口,同时也因为抢占了高度和速度优势,提高了截击成功率。需要再次指出的是,F-14如果换装下一代发动机和远程导弹,则该机的截击范围估计也不会落于下风。

上述分析其实并非想证明“雄猫”的永恒,必须承认,再好的武器终究会有被淘汰的那一天,从1972年服役到2006年退役。F-14成功接过F-4“鬼怪”Ⅱ留下的美国重型舰载战斗机衣钵,在34年时间里守护着美国四代超级航母(中途岛级、福莱斯特级、小鹰级、尼米兹级)的外层空中防线,但在21世纪的今天,即便总体性能仍不算落伍,也的确需要新一代机型来接班了。

而问题就恰恰出在接班人的选择上。

F-352014年项目进程盘点

■ 试飞中的歼-20

■ 在格罗莫夫试飞院作飞行测试的T-50-4(第4架原型机)

F-14是一款标准的重型舰载战斗机,其最大起飞重量超过33吨,F/A-18E/F只有29吨,号称“轻型机”的F-35则重达31吨。在同代战机中,重型机的性能一般要好于轻型机,专用机型的专用性能一般又好于多用途机型的单项性能,这一规律其实很好理解。因此,F-14接班人应该是一款重型制空战斗机——如F-22舰载型。后者毫无疑问要比F-35强大得多,并可以压制未来可能出现的其他国家所有舰载战斗机,就像F-14曾经做到的那样。

F-35行吗?如果歼20或者T-50上舰的话,带着大量为了通用化和多用途保留的死重,性能却只有轻型五代机水平的“闪电”Ⅱ,又将如何像曾经的“雄猫”那样无敌于海上?

超级航母制空权易手

未来,美国超级航母的舰载机危机将比F-35时代更加严重。由于连遭技术与预算重创,按照目前的进度,很难想象F-35C能够在2018年前如期服役。即便服役了,2020年前,美国舰载机联队的主力估计仍会是F/A-18E/F。这款战机不用说2020年,就是现在面对潜在对手——苏-33和歼-15,也几乎毫无优势可言了。

“超级大黄蜂”的作战半径大概在750千米左右,需要战斗机火力保护的E-2D“鹰眼”预警机,最大巡航半径不会超过700千米,其可以凭借机背上的AN/ADS-18预警雷达发现距离母舰约1000千米的战斗机级别目标。AIM-120D最大射程为200千米,加上战斗机发射时赋予导弹的惯性速度,AIM-120D的射程还可以再扩大30~50千米。这意味着F/A-18E/F可以攻击飞入距母舰1000千米半径内的巡航导弹或载机。此时,“超级大黄蜂”的机载雷达甚至还没有看到目标,需要预警机为导弹提供火控数据。

如果对手也是一艘航母,那么发起攻击的就有可能是苏-33或者歼15这样的重型舰载战斗机。无论哪一款,其雷达探测距离、高空高速性能、近距格斗性能都比F/A-18E/F强。苏-33携带的Kh-41超声速反舰导弹射程只有250千米,因此其必须突破美国舰载机防线才能发起进攻。但它不会坐以待毙,苏-33可以在预警机的数据支持下发射400千米射程的超远程空空导弹R-37(或者由其他非突防载机发射),在美军火力圈外先敲掉“鹰眼”,同时也可以用该型导弹直接攻击F/A-18E/F,即便命中几率不大,却足以冲乱美机本已抢占的拦截阵位。

中距拦射弹的边际射程命中率并不高,因此双方直到相距150千米时才可能真正爆发超视距空战,R-77与AIM-120性能接近,苏-33则明显占据速度和机动优势;打开加力的苏-33以超过2马赫的速度突防,从距母舰1000千米到200千米的攻击距离只需要飞行约20分钟,在这段时间内,“超级大黄蜂”一面要躲避敌方来袭的空空导弹,一面要发射拦截弹和格斗弹(相距12千米内)。显然,F/A-18E/F能否成功拦截就取决于与苏-33的空战结果,不幸的是,“超级大黄蜂”面对这样的对手没有任何胜算可言,在此情况下,战场制空权很可能将不再属于美国超级航母战斗群。

苏-33在舰载区域防空导弹火力网外就可以发射Kh-41超声速反舰导弹,如果能躲过F/A-18E/F的拦截,载机就可以安全返航。

接下来就要看“标准”-2的了。

苏-33精彩掠影

■ Kh-41是SS-N-22超声速反舰导弹的空射型

军情链接

其他国家的舰载战斗机除美国现役的F/A-18E/F外,其他海军大国虽然没有超级航母,但其在自己的大中型航母

上也部署了多用途战斗机。至于3万吨以下的轻型航母,则主要搭载“鹞”式家族短距起降战斗机,性能无法与常规起降舰载机相比。值得注意的是,如果将苏-33、歼15、“阵风”M、米格-29K和F/A-18E/F的空战拦截性能做一个排序的话,“超级大黄蜂”很可能只比米格-29K稍强。不过美国舰载机均采用弹射起飞,因此在性能发挥上比俄系舰载机更占优势。

苏-3是由苏-27重型战斗机衍生出来的双发舰载战斗机,1985年5月首飞,只部署于俄军唯一的“库兹涅佐夫海军元帅”号大型航母上。该型机最大起飞重量达33吨,最大速度2.17马赫,虽然最大航程达到3000千米,比美国舰载机远得多。但“库兹涅佐夫海军元帅”号没有弹射器,因此苏-33的舰载最大作战半径只有768千米,与F/A-18E/F相当。该机的实用升限超过18000米,载弹量8吨,但舰载作战时无法满载弹药起飞。苏-33的未来很不乐观,由于产量太少,印度又购买了小一些的米格-29K,为了与印度舰载机共用生产线,从而节约成本,俄军已打算放弃苏-33,转为采购更便宜的米格-29K。

米格--29K是在米格-29轻型战斗机基础上研制的双发舰载战斗机,1988年7月23日完成首飞,目前只部署在印度从俄罗斯订购的“维克拉玛蒂亚”号中型航母上。该型机最大起飞重量22.4吨,最大速度2马赫,作战半径940千米,升限18000米,载弹量5.5吨。

“阵风”M是法国达索公司研制的轻型四代半战斗机。该机为“阵风”战斗机的双发舰载型,目前只部署在法国“戴高乐”号中型核动力航母上。“阵风”M最大起飞重量22.2吨,最大速度1.8马赫,作战半径超过1000千米,升限16800米,载弹量8吨。

■ 起飞中的苏-33

■ “库兹涅佐夫海军元帅”号上并排停放的俄海军米格-29K(近)和印海军米格-29KUB(远)

■ 2007年7月23日,地中海某海域,一架“阵风”M从美海军“企业”号(CVN-65)航母上起飞

■ 苏-33、米格-29K、“阵风”M性能对比

神秘的A-12计划

A-12双座隐身舰载攻击机于1988年1月开始设计,原型机计划于1991年底首飞。美国海军原打算订购620架A-12。但当年五角大楼宣布取消该计划,理由是承包商拖延进度,研制费超支严重。A-12是美国第一款隐身舰载作战飞机,它采用三角飞翼式布局,以及超越时代的数字式航电设备。与A-6E相比,A-12作战半径增加60%,武器载荷增加40%,出勤率提高53%。该型机采用AN/APQ-183多功能相控阵雷达,以及两台无加力的F412涡扇发动机。其隐身性能好于F-117A,弹仓内可装载2700千克弹药,当然也可以再外挂武器。该机的最大速度为0.8马赫,航程1480千米,升限12200米。

■ A-12“复仇者”Ⅱ的概念图

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