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[专题]中国舰载预警机曝光:瓦良格上难起降

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今年7月末,疑似为中国舰载预警机验证机的2张照片开始在国内军事爱好者当中广泛流传,很多人认为其将装备瓦良格号航母。但是从这款以运7为平台改装的预警机的各方面尺寸来说,要想登上瓦良格号还任重而道远。这款舰载预警机更像是给未来的国产航母准备的。

专题预警机

专题预警机

运7型运输机起降和操控能力优秀,但是作为供滑跃甲板航母使用的舰载预警机来说,缺点就是尺寸太大了。图为运7型运输机。

中国舰载机以运7为原型起飞性能比E-2更好

从机身和起落架等处判断,该机是用运-7飞机改装的验证机型号,估计主要用于未来国产舰载预警机的气动外形验证,其次可能兼顾部分电子系统实验等工作。该机采用了和主翼位于同一高度的平直水平尾翼,而非E-2预警机的V形上反水平尾翼;安装4个带方向舵的小型垂直尾翼,在垂尾数量相同的情况下比E-2多2个控制舵面;机身背部有垂直安装面上的扁圆盘型天线罩。

由于瓦良格号航母采用滑跃起飞方式放飞舰载机,其滑跃甲板起飞角高达14度,因此中国舰载预警机面临着E-2无需考虑的大迎角起飞问题。在大迎角状态下,预警机机身背部雷达天线罩造成的紊乱气流对垂尾的影响会更大,这大概就是国产预警机与E-2在垂尾设计上区别的原因所在。

因航母机库高度限制中国舰载预警机垂尾设计独特

垂尾的作用是保持飞机飞行时的纵向安定性,当气流经过雷达天线支柱和天线罩后,会产生各种紊流,破坏飞机表面的局部流场,从而使得垂尾效率下降,解决这个问题的办法是将垂尾放到天线罩影响范围以外。由于航母机库高度限制了飞机垂尾高度、飞机折叠后翼展限制了垂尾安装宽度,因此预警机能布置的范围是有限的,为了提高效能治好采用多个小型垂尾。

E2飞机采用的V形上反水平尾翼本身就能起到垂尾的部分作用,再加之不考虑大迎角起飞,所以2个活动舵面就足够。国内飞机采用雷达罩垂直安装面和4个垂尾舵面来进行保持纵向安定性,垂直安定面面积和舵面面积都比E2大得多,这种情况下如果继续采用V形上反水平尾翼,反而会减小外侧垂尾的上表面高度,不利于作用发挥。

专题预警机

专题预警机

预警机在空中作用巨大的大翼展在航母起降时却是个巨大的麻烦,给航母甲板设计造成无限困扰。图为美军E-2预警机在航母起降。

舰载预警机需要大机翼大航程保证滞空时间

由于圆形地球的曲率导致水面舰艇雷达对超低空目标和水面目标的探测距离非常短小,往往只有40千米距离,无法为舰队提供30分钟以上的空袭预警时间,因此舰载预警机在二战末期时应运而生,成为航母舰队的主要探测警戒力量。

为了保持不间断的环境感知能力,舰载预警机的空中巡逻时间要尽可能的长,以减少飞机轮换值班的架次需求,从而允许航母少搭载几架,节省出空间搭载其他机型。在24小时执勤中,假设预警机的可用率是80%,一架飞机出航返航时间为1小时,那么续航时间为5小时的飞机需要7.5架,续航时间6小时的飞机只需要6架。

由于担心舰队对空搜索雷达的信号被对方电子侦察机接收到,从而确定对方的位置,因此美国海军航母编队中的舰载雷达在无线电静默状态时通常是不打开的,完全依赖电子侦察和预警机保持对周围环境的感知。为了避免预警机雷达信号被电子侦察机定位,因此要求预警机与舰队保持一定的距离,以干扰对方的位置判断、迷惑对方战役指挥部,这一距离要求通常在150海里以上。

为获大航程E-2预警机展弦比大于波音737客机

为满足任务需求,从战后第一代专门设计的E-1预警机开始,美苏两国4种舰载预警机都突出了安装大型雷达天线、搭载众多电子侦察设备、具备长留空时间、有多名电子设备操作人员等特征。

就飞机外形设计部分来说,续航时间的长短主要取决于飞机巡航升阻比,这与飞机机翼的展弦比直接相关,展弦比越大的机翼约细长,能有效提高飞机巡航升阻比,延长续航时间,因此客机、运输机、长航时无人机等对航程、续航时间要求很高的飞机都采用大展弦比机翼。美国E-2预警机机翼翼展24.56米,展弦比9.3,大于波音737客机的8.83,更远大于F18E战斗机的3.52,这为E-2预警机长达6小时15分的大航时性能奠定了基础。

专题预警机

身高体大的预警机要想在航母狭小的甲板上停放,大多会采用折翼来减小对面积的需求。图为美军E-2预警机。

航母跑道狭小大翼展预警机舰上起降非常困难

在空中作用巨大的大翼展在航母起降时却是个巨大的麻烦,给航母甲板设计造成无限困扰。因为飞机降落时不可能完全对准跑道中心线,总会有一点误差,为了给飞行员留出安全操作的余量,航母降落跑道的宽度是按照飞机机翼两侧各增加5米来设计的。例如美国航母上F35C战斗机翼展13.1米,F18E翼展13.6米,尼米兹级航母的白色降落跑道边界线就是24米宽。在起飞跑道设计中,是按照机翼两侧各增加3米设计的。

跑道越宽,对飞行员降落时允许的误差越大,飞行员心理越放松,一旦出现事故也越能减少损失。但是跑道宽度越大占用的甲板面积也越大,跑道两侧可以用来停放飞机的面积约小,这就影响了航母搭载飞机的数量,不利于战斗力的发挥,因此跑道宽度必须严格限制,对飞机翼展也要严格限制。

大翼展预警机航母起降其他舰载机需腾出空间

舰载战斗机翼展在14米左右,预警机翼展在24米级别,也就是说战斗机需要的跑道宽度刚刚只够预警机展开机翼,要安全降落还需要再将跑道加宽10米。从这张尼米兹航母灵活甲板状态的照片看,后甲板右舷的飞机已经擦着白色跑道线停放,如果再扩展5米,中后部甲板右舷5架战斗机、1架预警机、3架直升机的位置都需要调整,减少3架战斗机;前甲板4架战斗机的位置也要改变,这会破坏前部飞机的调度灵活性,无法直接拖动任意一架停放的飞机。

为了解决这个问题,美国航母上特别用虚线画出了一个34米级别的降落道,专供预警机降落时使用。由于E-2飞机续航时间长,出动架次少,一天只需要回收5、6架次,不到航母日出动架次的十分之一,因此可以在其使用时单独调整。

专题预警机

专题预警机

苏联为瓦良格号设计的雅克44型预警机在降落时需要的降落道宽度已经直抵右舷停机区边缘,而运7翼展要大于雅克44型很多。图为雅克44型预警机。

瓦良格可以起降固定翼预警机但须压缩歼15数量

一般现在大家最关心的是瓦良格号航母能不能装备固定翼预警机。现在国内前几艘航母采用滑跃甲板已成定局,很多人坚持说这种方式下无法使用舰载预警机,实际上这是完全错误的。二战时美国海军TBM-3舰载鱼类攻击机起飞重量8.3吨,发动机功率1.4兆瓦;现代E2A预警机起飞重量23.8吨,发动机功率4.7兆瓦,功率重量比是二战鱼雷机的1.16倍,而且在飞机气动增升方面领先巨大,TBM都飞得起来,E2怎么可能飞不起来;实际上E2A预警机在平地跑道上只需要132米的跑道就可以起飞。

中国运7型预警机的尺寸和动力是可以在瓦良格号航母上进行起降的,这个并不是什么太难的事情。但事情是要从多方面来看的。如果要保持起码的战斗力就需要搭载至少2架固定翼预警机,可是瓦良格号航母上并没有为他们设计和制造机库,如果预警机上舰,就必然需要压缩歼15战机的数量。

前苏联给瓦良格号准备的预警机翼展小于运7

中国歼15舰载机仿制的是苏联苏33,该机翼展14.7米,需要25米宽的降落跑道。雅克44预警机翼展25.7米,比E-2大1.1米,需要36米宽的降落道。从库兹涅佐夫号航母甲板划线看,其降落道宽度是为适应苏33舰载机而设计的,雅克44飞机降落时需要的降落道宽度将直抵右舷停机区边缘,在注意后甲板设备放置的情况下也可以使用。从这个甲板布局看,库兹涅佐夫从一开始就做好了搭载舰载固定翼预警机的准备。中国改装自瓦良格号的航母甲板布局与库兹涅佐夫号相近,只要舰载预警机翼展宽度不超过25米,也是可以使用的。

运-7飞机翼展高达29.2米,需要40米宽的降落道,如果要在瓦良格号航母上起降,其右舷停机区的11架飞机中有9架会受到影响,重新调整飞机停放位置后只能容纳7-8架,因此其不可能直接搭载于航空母舰上,只能作为正式预警机的验证型号存在。

瓦良格甲板拥挤难以找到地方停放预警机

瓦良格号航母的甲板本身就已经混乱不堪了。战机要在甲板上装弹加油,起飞区和降落区重叠,又有轻载跑道,重载跑道,甲板调度已经就需要华容道高手的头脑了,再出来这么2架大体积的固定翼预警机,这必然会成为甲板调度员的噩梦。无疑如若装备固定翼舰载机,那必然会极大的干扰战机出航和降落,影响战机出动率。也因此在瓦良格上装备固定翼预警机并不实际。

从海外报道来看,中国海军为瓦良格配备的应该是引进的卡-31预警机直升机, 它的性能比起E-2C这样的预警机来说,还有是有较大的差距的。对于现代作战飞机来说,除了本身性能比较外,拥有完善的指挥引导系统也是制用的法宝。那么瓦良格号无法使用E-2C这样的预警机,对于歼15来说,影响还是很大的。

专题预警机

专题预警机

美军航母可以配备舰载预警机是因为,美军航母配备了弹射器,而弹射器的优点之一就是可以从短起飞点放飞E-2C预警机。图为美军航母。

美军基地遍布世界E-2预警机并不需要全面能力

E-2预警机虽然是美国的经典之作,但受时代、任务、技术条件、作战思想的限制仍旧有很多不足之处,最主要的就是机载人员数量不足,只有雷达操作员、航空引导员、指挥长、无线电通讯员兼副驾驶、驾驶员各一名,这导致飞机缺乏航空引导与管制能力,只具备部分预警管制机的功能,和空军的E-3比能力很弱。

美国海军航空兵在西太平洋、北大西洋和东地中海作战时都可以得到附近空军基地E-3预警机的支援,接手攻击机群引导任务,E2只需专注做好2-4架舰载防空战斗机的引导,而且大多数情况下采用截击系统的自动引导方式运行,人工引导任务需求较弱。苏联雅克44和安71预警机有6名乘员,但由于技术落后整体效能未必超越E-2。

中国航母需要完全独立作战对预警机要求更高

中国缺乏美国那样遍及世界的海外基地,海军航母群需要更强的独立作战能力,尤其是在预警、指挥、侦察、监视和打击效果评估方面,因此需要有更强的舰载预警机和战术侦察机。就预警机而言,主要就是需要比E-2更多的航空引导员座位,以拥有独立引导攻击机群的能力,从而提高航母群的打击能力。雅克44预警机长20.5米,E-2机长17.5米,中国预警机如果在E2基础上加长半米到1米,就可以多容纳一名乘员,2名航空管制员可以同时引导2-4批飞机,正好满足航母群一个攻击波16架飞机的引导需要。

专题预警机

舰载预警机需要大航程大机翼才可以进行长时间的海上巡逻监控发现对方,舰载预警机需要更大的重量才能装配更强大的电子设备和操作人员,而这些都与航母狭窄的甲板和低矮的机库形成了巨大的反差。当年苏联在设计制造瓦良格号航母的时候,为它准备的是雅克44型预警机。而雅克44型预警机翼展要小于运7。这样就使运7无法在瓦良格号甲板上顺利的使用。因为远7如果强行在瓦良格号上使用,他就会挤占歼15战机的空间。航母甲板和机库设计都是沿可沿的,如果有那么2,3架飞机多占了几米,十几米空间,那其他战机就都没办法起降停放了。所以运7预警机很难在瓦良格号上运用。

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