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垂直起降战机的发展前景
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2022.07.13 四川

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垂直起降战机的发展前景



远望智库开源情报中心  侯 兵  编译

垂直起降战机,作为一种飞行器,结构比较复杂。试验型号、方案和思想不胜枚举,但进入实践运用阶段时,经常显得生命力不强。
真正用于实践,并经历过战火考验的只有英国的“海鹞”垂直起降战机,目前英军、美军列装了几种型号。

当然,还有前苏联的雅克-38(雅克-141)和美国最新的F-35B,但雅克-38并未得到广泛应用,而F-35B刚刚起步,尚未在实战中充分证明自己(具有讽刺意味的是,雅克-38和F-35B都轰炸过阿富汗“圣战者”)。
当我们谈论垂直起降战机时,有时也包括短距起飞、垂直降落飞机,例如F-35B能够垂直降落,但许多人怀疑它是否能垂直起飞。
另一个问题是,垂直起飞将大大限制战斗载荷,减小战术半径,但F-35B毕竟拥有垂直起飞能力。对于垂直起降战机,有时短距起飞比垂直起飞还要复杂。起初认为,前苏联的雅克-38无法实现短距起飞,因为三台发动机(一台主发动机,两台升力发动机)实现同步工作十分复杂。
对F-35B而言,短距起飞和垂直降落是主要状态,但并不是唯一状态,因为需要增大战斗载荷、战术半径。
一谈到垂直起降战机,许多人经常口诛笔伐,认为根本不适合参加战斗行动,但事实绝非如此。
垂直起降战机的研制技术的确比经典结构的飞机复杂,而且长期以来发展陷入停滞,但现在垂直起降战机与经典飞机的差距正在缩小。
下面分析一下对垂直起降战机的常见诟病:


一、造价过高


  

   



有人认为,与经典飞机相比,垂直起降战机造价过高。
反驳这一观点轻而易举。美国拥有著名的F-35第五代轻型战斗机计划,存在三种版本:空军的经典布局F-35A,海军的航母舰载型F-35C和海军陆战队的F-35B。维基解密公布了上述战机的造价。
可以发现,前几批F-35B的造价与经典的F-35A大致相同,甚至低于舰载型F-35C的造价。
为什么后来几批F-35B的相对造价提高了?
可以推测,问题在于,F-35A由于实现了大规模量产,单机造价下降。F-35B、F-35C的造价差距并不大。显然,垂直起降战机应该比经典战机贵,但差距大约只在百分之十以内,而且主要原因是垂直起降战机产量小。
现代飞行器上造价最高的是机载电子设备,而三种版本战机的电子设备基本相同。甚至是发动机— 飞机的心脏,F-35A、F-35B和F-35C在很大程度上实现了通用。
经常有人说,正是由于将垂直起降战机纳入F-35A、F-35B和F-35C生产线导致了造价上升和整个计划延迟。据说,如果不与垂直起降战机实现通用,其余的飞机会更好、更廉价,但这种可能性并不大。
如上所述,现代战机上最昂贵的是机载电子设备、软件。
那发动机呢?发动机实现了通用化,此外,F-35B的F-135-PW-600发动机进展缓慢不应对F-135-PW-100(F-35A)和F135-PW-400(F-35C)产生影响。不要忘记,最复杂的是转向喷口,美国显然借鉴了前苏联的R79V-300(产品79)。

二、起飞着陆复杂


  

   



一般认为,在起飞着陆阶段操控垂直起降飞机要复杂得多,这些状态下飞行员的风险也更高。
过去确实如此。但目前起飞着陆过程的自动化水平已经非常高,垂直或短距起飞,垂直降落,甚至比经典飞机还简单。举个例子,现在可多次使用运载火箭的第一级已经完全能够实现“优雅”的自动着陆。
下一步自动化水平将进一步提高。垂直起降战机从颠簸的平台(舰艇)、在恶劣气象条件下(强风、低能见度)、原地、短距滑跑、从滑跃式甲板、或以普通水平状态起飞更加容易。


三、生存力问题


  

   



当敌人突然发动进攻时,机群需要尽快升空,一部分垂直起降战机可以从“无弹射器”的航母、使用滑跃式甲板全副武装起飞,而另一部分为了不在滑跃式甲板上长时间等待,可以直接短距滑跑起飞。
部分垂直起降战机甚至可以垂直起飞,不会沦为舰艇上的靶子,至少可以携带一定的战斗基数,例如,几枚空空导弹。
也可以利用滑跃式甲板迅速建立陆上机场,适于在山地或丛林地形无法构设全尺寸跑道时,迅速建立前沿空军基地。


四、经典飞机同样可以办到


  

   



许多人指出,先进的经典战机同样可以短距滑跑起飞。的确如此,但与垂直起降战机相比,还是存在一定差距。
大部分先进战斗机不开加力时起飞滑跑的长度为500-700米,打开加力时,根据不同的数据,这一距离可以缩短到250-350米。但问题是此时携带何种战斗载荷,耗油如何?
苏-35以正常起飞重量、开全加力时,起飞滑跑长度为400-450米,苏-57— 350米。F-35B短距滑跑起飞需要161米,使用滑跃式甲板为137米。
而雅克-141可以有六种起飞方式:
普通方式,升力-巡航发动机的喷口保持水平状态,升力发动机断开;
- 短距滑跑120米起飞,升力发动机开车后,升力-巡航发动机喷口推力方向的变化达62度;
- 短距滑跑60-80米起飞,使用制动装置(机轮制动器);
- 超短距滑跑6米起飞,使用机轮制动器,升力巡航发动机的喷口预先翻转62度,启动升力发动机;
- 使用滑跃式甲板;
- 垂直起飞。
经典飞机的着陆与垂直起降战机根本没法比。即使在航母上使用阻拦索,着陆过程,特别是在颠簸的平台上,也比垂直起降战机复杂得多,而且这一过程实现自动化很难(尽管可以),而且对飞行器的载荷要求很高。
即使苏-35使用减速伞,着陆滑跑距离也长达600米。
一些来源称,苏-57着陆滑跑距离仅有100米,但目前不清楚,它是如何办到的(即使能够达到),这种情况下对其有效载荷有什么硬性要求?
其他来源称,苏-57的着陆滑跑距离仅为苏-35的二分之一,约250-300米,似乎这更加接近现实。
无论如何,如果垂直起降战机可以在弹丸之地着陆,经典飞机则需要首先进入着陆下滑线,然后以很高的精度在跑道一定地点着陆。即使着陆滑跑的距离能够达到100米,也需要在一定地点准确接地,为了应对突发情况,跑道要有余量,即最短不能少于200-300米。如果苏-57的着陆滑跑距离为250-300米,需要跑道的长度约为400-500米。对着陆的要求还是很高的。
现代机载精确制导武器对使用条件很敏感— 振动、温度变化、冲击。每种装备型号对起降的数量都有一定要求。着陆越“硬”,昂贵武器损坏的概率就越大。在航母上降落,不仅战机,而且不可损耗的战斗载荷同样面临考验。
垂直起降战机可以较小的过载携带有效载荷返航,这在F-35C的“硬”着陆与 F-35B的对比中一目了然。


五、耗油量大、战斗载荷少、飞行性能差


  

   



不可否认,垂直起飞的确减少了战斗载荷和战术半径。
但如上所述,要看具体情况— 有时敌人对航母或驻扎机场突然发动密集突击时,战机以少量战斗载荷、油量迅速起飞,比变成废铁要好得多。
现代战斗机携带什么样的战斗载荷飞行?
例如,F-35B最大载重量为6800千克时,可以在内埋式弹仓携带4枚AIM-120空空导弹,重量不足800千克,以上述战斗基数可以垂直起飞,战术半径减小约30%。
短距起飞的耗油量与经典飞机开加力时起飞差不多。
但此时垂直起降战机起飞滑跑仅需120-160米,而经典飞机需要250-350米,即长度多出约一倍。而且此时垂直起降战机的战斗载荷可以更多,即使不能达到最大载荷。
一谈到垂直起降战机,许多人会说其战斗载荷少,然而事实并非如此。
F-35A、F-35B和F-35C的性能差别并不大,F-35B的主要不足是航程短。现代垂直起降战机的战技、飞行性能可以达到同类经典战机的90%以上。

六、采购量小、销售困难


  

   



对垂直起降战机的诟病之一是,国际军火市场上和本国空军的采购量小,例如,F-35B。
谁会采购美国的F-35呢?
谁在认真准备打仗?除了以色列,哪个F-35买家在正常作战?即使是以色列,在与强敌作战吗?
阿拉伯人与“六日战争”时期早已不可同日而语。给人造成这样一种印象:现在采购装备不是为了打仗,而是出于政治、经济原因。
美国已经拥有垂直起降战机。前苏联在这一领域也取得了巨大进展。假如前苏联不解体,英国也许能够研制成功“海鹞”的替代品。
其他国家呢?例如,中国,我们之前说过,研制垂直起降飞机绝非易事,目前中国自主研制的喷气发动机还不是很过关,而垂直起降飞机需要更加复杂的发动机。
也许中国暂时并未掌握类似技术。如果“明天”上述问题解决了,有可能生产数百架垂直起降战机。


七、结论


  

   



二战期间,主要交战国大力建造战列舰,投入了大量经费。但战斗实践表明,航空兵、航母和潜艇在海战中拥有绝对优势。
未来武器装备的发展是否也会面临类似的场景?
目前卫星侦察已经达到了全新的水平。机场是不是变得十分脆弱?
如果消灭“固定”机场需要准备约一个昼夜,摧毁高速公路跑道需要准备几个昼夜,发现、歼灭垂直起降飞机的隐蔽机场则需要约一个星期吧?
最后,发现长度仅为100-150米的场地比发现500米以上的跑道困难多了,更不要说“固定”机场的跑道长达数千米。而且可以展开几百个假的短距机场,即使不能达到数千个。
假如战斗行动前几周强敌使用远程兵器、投入全部航空兵,会出现什么情况?
双方昂贵的精确制导武器会耗尽,然后只能在没有空中支援的情况展开地面拼杀?这样的战斗行动能够持续多久?现代条件下旷日持久的进攻战斗行动难以维持。
假如一方能够建造高效的垂直起降战机,并迅速展开大量真、假机动式机场?是不是还能保留一定的航空兵?
而且全尺寸航母与垂直起降战机航母的造价、效能也值得进一步认真评估。
本文并不想证明垂直起降战机对经典战斗机拥有绝对优势,恰恰相反,我们认为,还是应该由更重的经典战斗机负责夺取制空权,但轻型战机在遂行这一任务时同样可以发挥重要作用。
轻型战机除了采购、使用费更低,与重型战机相比,优势还体现在,可以实现垂直起降方案。当敌人使用精确制导武器对领土全纵深的固定目标——机场和空军基地实施突击时,垂直起降战机可以显著提高生存力。




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