F-35战机将成U永利国际app.S.与亚太地区车笠之盟间

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  据报道,3月20日,中航工业成发与中航空天发动机研究院就垂直/短距起降项目合作举行签约仪式,签署了风扇部件合作协议。由此引发了国内外有关媒体就中国将可能发展垂直/短距起降战斗机的热议。

永利国际app 2 资料图:美国F-35战机

美军F-35B垂直起降战斗机

  有的报道说,该风扇部件很可能类似于美国F-35B短距起飞/垂直着陆战斗机上的F135-PW-600发动机所采用的升力风扇,这标志着中国可能已经重新启动了垂直/短距起降战斗机研发计划。有的报道说,中国垂直/短距起降战斗机推进系统项目是为了提高海军两栖作战能力、填补该类作战装备空白而进行的探索。

  F-35B战机为何成了“香饽饽”?

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  与中小型航母和两栖攻击舰渐成佳配

  日前,美国一架F-35B短距起飞/垂直降落(STOVL)战斗机测试机完成首次垂直着陆,并且转换回常规飞行状态,朝着最终目标迈出重要一步。随后,为F-35B战机充当试验平台的“黄蜂”号两栖攻击舰开始改装工作以支持战机测试。与此同时,为反制中国新近亮相的J-20战机,日本、韩国等纷纷与美洽谈购买F-35战机事宜。那么,F-35B战机的研制工作为何如此引人关注?它有哪些作战性能?亚太国家一旦装备该机是否影响地区军力平衡?

资料图:网友设想的中国垂直起降战机想象图

  提起垂直/短距起降战斗机,人们可能会首先想到富有传奇色彩的英国“鹞”式攻击机。1983年6月,一架“鹞”式战斗机海军型“海鹞”进行海上训练,从航母上起飞一段时间后,通信设备突然出现故障,与航母失去联系。就在燃油将要耗尽时,飞行员猛然发现海面上有一艘货船,他机智地用手势与货船船员取得联系,最后成功垂直降落在货船甲板上。

  □本报专稿 何适

延伸阅读:

  莱特兄弟发明飞机时,飞机是不能像“鹞”式一样垂直/短距起降的,只能靠发动机的推或拉,在平坦的地面上滑跑一段距离后,才能起飞翱翔。随着飞机的金属化、大型化、重型化,这种固定翼飞机对专用机场、坚固长距离跑道的依赖性越来越强,以至于到了喷气时代的战斗机、轰炸机等,如果离开了专用机场、坚固长距离跑道都可能不能使用。所以,如果换成其他固定翼飞机遇到上文所述“海鹞”战斗机的险情,后果将不堪设想。

  率先实现初始作战能力

垂直起降战斗机

  在军事领域,飞机对专用机场、坚固长距离跑道的依赖日益成为空军的软肋。所以,在战争中交战双方为了削弱对手战争潜力,剥夺敌空军作用,机场、跑道往往成为首先被攻击的对象。也正因出于对机场、跑道的担心,避免飞机集中停放机场被“一窝端”、跑道被炸飞机不能起飞,航空先驱们早就开始不断探索研制不需要滑跑或只需滑跑很短距离就可以起飞、着陆的垂直/短距起降战斗机。

  据美国《海军陆战队时报》日前报道,编号为BF-2的F-35B短距起飞/垂直降落战斗机于1月6日成功地完成了首次垂直着陆,并且转换回常规飞行状态。对美国海军陆战队今后的飞机换装计划来说,此次试飞是朝着最终目标迈出的重要一步。

垂直起降战斗机,指以英国“鹞式”,美国F35等为代表的战斗机,故名思义:不需要跑道可垂直起降的战斗机。当然,英国“鹞式”战斗机也可以借用跑道起飞,最短距离435m。目前性能比较好的垂直起降战斗机是美国的F-35当中的F-35B型号。但尚未装备部队。美国在垂直起降技术方面已经超越了创始国英国,拥有目前世界最先进的垂直起降技术。优点

  1944年,二战末期,德国研制出了人类历史上第一种以火箭为动力的Ba349垂直起飞截击机。该机机头朝上靠火箭推动实现垂直起飞,短时滞空作战后解体,由降落伞回收发动机部分。虽然这种飞机还相当简陋,距离垂直起降概念还差得很远,但毕竟打开了固定翼飞机垂直起降的大门。之后,美国、法国、英国等也都先后抛出了一些五花八门、稀奇古怪的设计方案。

  美国的F-35“闪电2”有“世界战斗机”之称,研制机型包括空军使用的常规起降型F-35A、海军陆战队使用的短距/垂直起降型F-35B和舰载型F-35C。在这3种战机中,F-35B被视为未来空战的主力杀手,是设计难度最大、性能最佳的机型。F-35B的特点之一是具备以前飞机不曾拥有的组合性能,即隐身、超音速和基于STOVL的灵活性。

一,随时可以和地面部队机动转移,可以在狭小的地方起降,也可以在破损的机场起飞,必要时可以在公路,建筑屋顶起降,在地面容易伪装,不容易发现,所以战场生存率大大提高。

  到了上世纪50年代,有关国家开始以大推力喷气发动机为动力进行发展垂直/短距起降战斗机的探索。英国1954年设计出了世界上第一架非立式喷气式垂直起降飞机,该机在中机身重心周围垂直安装4台罗·罗RB108发动机提供升力,在机尾水平安装一台RB108发动机提供推力。法国也以“幻影”III为基础,开始了系列化探索。意大利、西德也提出过代号为G.95、VAK-191的发展计划。苏联则成功研制了雅克-38,继而又接近成功研制了雅克-141。

  按照美国海军陆战队的计划,该机将在2012-2013年具备初始作战能力,到2020年共接收420架F-35B,主要执行近距离空对地支援、滩头支援和战场攻击任务。与现役F-18战斗机相比,F-35B载弹量更多,作战半径更大;与AV-8B类似,F-35B可以在陆战队远征作战的特殊战场环境下正常使用;此外,F-35B最终还将拥有与EA-6B类似的电子战能力。

二,由于可以垂直起降,所以在寸地为金的航母可以增大载机数量。

  垂直/短距起降为战斗机提供了多种条件下起降的可能性,摆脱了对永久性基地、大型高标准跑道的依赖,给飞机带来了响应速度快、可机动灵活分散配置的独特优势,但也共生了一些十分突出的缺点——重量受到极大限制,额外的升力系统挤占了有效空间和载重,垂直起降油耗高,这都大大降低了飞机的载弹量、载油量、航程、作战半径、作战效能和生存能力,无法脱离指挥控制系统、后勤和外场保障系统进行分散部署。所以,需要长时间空战、远距离截击和纵深对地攻击的空军,绝大多数都放弃了对垂直/短距起降战斗机的选择。

  空战杀手锏

三,因为独特,介于普通战斗机和直升机之间`可以在空中做快速巡航,空中悬停,倒飞原地转弯等其他飞机做不到的高难度动作,必要时可以通过悬停躲避导弹。

  但垂直/短距起降战斗机的优点却十分契合中小型滑跃式起降航母或两栖攻击舰的需要。垂直/短距起降简单易行,不需要弹射和拦阻装置,舰船结构简单、技术门槛和造价低,操作和保障条件要求低。同时,其缺点又不十分影响区域防空和登陆作战近距空中支援。因此,这也让有关军事强国对垂直/短距起降战斗机情有独钟,使其在当代更多的是作为中小型航空母舰、两栖攻击舰载机存在。

  西方军事防务专家认为,F-35B战机在美军未来作战中扮演不可或缺的杀手锏角色。美国国家安全战略和防务顾问克雷格·霍伯解释称,美国目前拥有11艘大型航母,如果未来削减国防开支,数量就有可能会下降到7或8艘。这就意味着,美国海上航空力量只能从七八个平台上起飞。尽管这些远征航母战斗群仍足以彰显美国实力,但在未来的大型战争中,航母等大型军舰极易被反舰导弹击沉。而这也恰恰是F-35B战机的价值所在:该战机能从根本上摆脱对大型机场的依赖,最短只需数十米长的跑道即可起飞或降落。如果采用短距滑跑或垂直起降,战斗机完全可以在3万吨以下的轻型航母和两栖作战舰上起降,甚至在改装的民船上也可以使用。

四,起飞时省去了跑道的准备,作战反应速度大大提高。

  美国海军陆战队早就想拥有既能像直升机那样垂直起降,又具备固定翼飞机航程和速度的新型战斗机,所以当“鹞”式攻击机于1968年在英国航展上一露面,便引起了美军极大兴趣。1971年,美国海军陆战队向英国购买了第一批102架“鹞”式攻击机,并重新命名为AV-8A。之后,又与英国合作改进研制了AV-8B“鹞”Ⅱ。至今,“鹞”式攻击机仍是美国海军陆战队的主战装备。

  F-35B的这一性能得益于强大的F-136发动机和两级对转升力风扇。F-136不但能提供等于“鹞”式垂直起降战机1.9倍的强大动力、178千牛的升力,而且维修方便。该机可在故障发生前感受到故障,并且能自动补偿受损的电子部件,使发动机继续工作。

缺点

  成功者寥寥,服役者事故频频

  两级对转升力风扇是F-35B动力系统的重要组成部分。它安装在驾驶舱后部,可提供44.5千牛的附加推力,使主发动机能在较低温度下以较小的负荷运转,从而提高了可靠性和使用寿命,同时也减小了飞机在超音速飞行时所产生的阻力。

一,太费油,在垂直起飞的时候要耗掉总油料的3分之一,所以不具备远航能力。

  1982年4月2日,历时74天的英国和阿根廷马岛战争爆发,英国投入42架“鹞”式、“海鹞”式攻击机。这是世界上垂直/短距起降战机首次参加实战,空战中共击落阿根廷21架飞机,自身却毫无损失,取得了21∶0的惊人战绩。战后有分析说,“鹞”式、“海鹞”式机动性超群,能在空中突然减速、转弯,能变被动为主动,创造出一些全新的格斗样式。现在看来,这不免有些“王婆卖瓜”的味道。

  F-35B可以说是多种高新技术的大汇合。比如,一种新的3M聚合物薄膜被巧妙地置于F-35B的蒙皮上,为每架F-35B节省了300公斤的昂贵涂料;其采用的耐高温隐形材料可克服以往隐形材料遇到高温时产生退化的缺陷。此外,F-35B的雷达反射截面很小,可携带许多先进武器,进行对地对海攻击和空战等。

二,载弹量太小,鹞式战机载弹量只有2271千克而同期美国的F-14有6577千克,对比一目了然在载弹量增加的时候,不能垂直起降了,必须要一段跑道`这样还不如发展常规战机。

永利国际app,  世界上有多个国家研发过垂直/短距起降战斗机,但大部分都因为发动机系统、飞行控制系统、材料的制约半途而废,成功的只有英国、美国和苏联的几种。苏联的雅克-38非常不成熟,装备部队后从来没有正式作为作战飞机使用,后来的雅克-141也没有装备部队。美国的AV-8A“鹞”和AV-8B“鹞”Ⅱ都属于“鹞”系列,而由美国主导研发的F-35B却仍在试飞中。所以,真正屹立不倒的也就只有世界上第一种实用型垂直/短距起降攻击机“鹞”系列。且不论“鹞”式、“海鹞”式在英阿马岛空战中是否运用了突然减速、转弯等超群机动,仅从技术角度讲,它就是一个奇迹。

  引领亚太空战新模式

三,操做太难,飞行员不好训练,英国在马岛战争时就有5架因为操作失误坠毁了,所以费劲,费财。

  研发垂直/短距起降战斗机的最核心考虑,一是如何实现喷气发动机动力由推力到升力和升力到推力的转换,二是如何实现这一过程中飞行姿态的有效控制。“鹞”式在实现喷气发动机动力由推力到升力和升力到推力的转换时设计很巧妙。该机装有1台“飞马”涡扇发动机,尾喷口一改传统,做成了“裤衩”形,可由0度向下旋转98.5度;在发动机高压压气机部分对称增加一对可从高压压气机引气、也可由0度向下旋转98.5度的套管喷气口。这样,由前后两对套管喷气口所提供的升力和推力,就保证了飞机垂直起降、过渡飞行和常规飞行。机翼翼尖、机尾和机头装有从高压压气机引气的喷气反作用喷嘴,用于控制飞机的姿态。

  为做好从美国购买F-35B战机的准备,亚太地区已经开始大量建造或采购各型甲板平台。韩国ROKS“独岛”号、澳大利亚的“堪培拉”级、日本的“22DDH”驱逐舰和“日向”级战舰,都可能会搭载F-35B战机。此外,随着印度国产航母项目的快速推进,F-35B登上印度航母的可能性也越来越大。亚太地区国防计划者已开始围绕该战机制定作战设想。

四,发动机在全负荷运转的时候对环境要求高,一旦有因为起飞掀起的沙土被吸进运转中的发动机就有可能发生不可估量的后果。

  但“鹞”式的发动机状态、飞行姿态的控制十分复杂,对飞行员提出了特殊挑战。普通喷气战斗机只有起飞和降落两种操作模式,而“鹞”式攻击机飞行员则需掌握4种基本的起降方法。除了节流阀、控制杆和方向舵踏板以外,还必须控制好4个旋转喷气管。在垂直飞行时,还要密切注意风向。如果在夜间或航行中的军舰甲板上起降,飞行员需要考虑的因素就更多了。

  美国华尔街日报18日的分析称,中国“第五代”J-20战机的亮相进一步刺激了美国F-35联合战斗机的销售,日本、韩国和新加坡等国加速与美国洽谈购买F-35战机事宜。

五,维护频繁,需要的地勤维护时间普遍长于其他战机。

  复杂的操作导致“鹞”式事故频频,安全记录十分恶劣,被称为“寡妇制造者”。自从美国海军陆战队1971年从英国引进AV-8A“鹞”式之后,噩梦也就开始了。到2002年,AV-8A在非作战情况下共发生300多起事故和900多起险情,A级事故率每10万飞行小时高达31.77起,飞机多半意外坠毁,导致45名飞行员送命。即是“鹞”Ⅱ,截至1996年也摔毁了近1/4,每10万飞行小时事故率也达11.44起。在老家英国,“鹞”式战斗机的安全记录更差。

  分析称,F-35B战机一旦部署到位,就能够发挥重大作用,成为美国与太平洋盟国之间可互用的空中资产。F-35B不但可为美国及其盟国提供一种性能强于AV-8的战机,而且还将使可能会主宰21世纪的小规模海上行动由造价较为低廉的小型航母执行。

  随着发动机、飞行控制、材料等技术的发展,美国F-35B的短距起飞/垂直着陆技术更加完善。该机动力由1台F135-PW-600涡扇发动机提供。三轴承推力矢量尾喷口既可向下偏转,也可向左右偏转。座舱后机身装有由发动机主轴驱动的升力风扇。飞机短距起飞、垂直降落、空中悬停时的升力由向下偏转的尾喷口和升力风扇提供。每侧翼根处各有一个从发动机引气的反作用阀,用以控制飞行姿态。

  虽然目前考虑F-35B战机项目会对亚太安全构成何种影响的问题还为时过早,但对于美国而言,在未来许多年里,这款战机能够帮助美国强化与具有战略重要性的亚太国家间的关系。随着中国影响力的扩大,亚太地区国家安全协作也变得日益重要,而标准化战机就是实现地区安全协作的重要构成部分。

  即使如此,因短距起飞/垂直着陆技术相当复杂,它导致F-35B也问题多多。如超重问题曾一度困扰F-35B,重量减下来以后,裕度仍显不足。同时,减重也伴生了一些其他隐患——风扇离合器温度过高,导致重新设计驱动轴、选择离合器材料、调整升力风扇舱门。发动机尾气温度过高,足以软化舰艇甲板,这些问题至今仍未有效解决。尽管F-35B服役在即,但其技术成熟度、可靠性方面的问题始终没有消除。

  中国是否发展尚需时间证明

  关于中国研发短距起飞/垂直着陆战斗机的猜测,其实早已有之,并且说得“有鼻子有眼儿”。

  英国《简氏防务周刊》2012年12月,就因看到沈飞公司曾展出过的一种短距起飞/垂直着陆飞机遥控模型照片就宣称,中国拥有类似F-35B短距起飞/垂直着陆战斗机的日子为期已不远。这种飞机采用鸭式布局和隐身设计,由两台发动机提供动力,机腹下有专用风扇提供升力。还说,这并非中国唯一的短距起飞/垂直着陆战斗机设计方案,成飞也有考虑。

  日本《朝日新闻》2014年4月说,中国首架垂直起降战机歼-18已经研制成功,于上月在东北某军事基地顺利试飞,标志着中国战斗机发展取得了重大进步。俄罗斯卫星网2015年4月22日也报道分析说,中国可能考虑建造垂直/短距起降版歼-31战斗机,这将大大提高中国军队在太平洋尤其是在南海区域的作战能力。

  这些分析依据可能很多,其中主要与我国目前面临的安全形势和军事装备快速发展有关。近些年,由于美国大力推动“亚太再平衡”战略,积极介入我国与有关国家的领土主权和海洋权益争端,增加了有关地区的不稳定因素;随着我国国家利益的拓展,有效维护我国海外能源资源、战略通道安全和海外机构、人员、资产安全,已经成为军事战略高度关注的重要问题;作为负责任的大国,我国近些年来参加联合国维和行动、人道主义救援行动、海上护航行动等日益增加;我海军首艘航母辽宁舰正在紧锣密鼓试验,与此同时,还在发展拥有较宽甲板的4万吨两栖登陆舰。这些似乎都给舆论界猜测我国可能要发展短距起飞/垂直着陆战斗机,增加了些许合理性。

  我国是否要发展短距起飞/垂直着陆战斗机还不得而知,需要时间来证明。据报道,历史上,我国在“文革”时期就曾动议过研制垂直/短距起降战斗机。1968年7月,空军就明确提出要尽快解决垂直/短距起降战斗机的问题。1969年9月正式下达了代号为“四号任务”的型号研制任务,欲在歼-6基础上改进研制。由于受发动机、材料、部附件等诸多因素制约,“四号任务”进度非常缓慢,最终下马。

  几十年后的今天,如果再谈我国要研发短距起飞/垂直着陆战斗机,从飞机、发动机的设计制造,材料、工艺的技术储备上看,应该说已经具备了一定的基础。从歼-7、歼-8,到歼-10、歼-11、歼-20、歼-31的成功研发,可以看出平台的设计制造技术,飞机的多余度数字式电传操纵系统、发动机的全权数字式控制系统,都已相当成熟。同时,据报道,大推力“涡扇”-10A发动机已经研制成功,更大推力的航空发动机也在发展之中。

  尽管如此,我国短距起飞/垂直着陆战斗机的研制也绝非易事。著名空军专家宋心之曾建议不要“蹚这个浑水”。我想,这其中就有短距起飞/垂直着陆战斗机的研制技术难度相当大的意思。一方面我们的起点肯定不会太低,不能以“鹞”式战斗机而必须以F-35B的技术水准为目标,另一方面我们既无经验可谈,也无合作伙伴可用。对发动机、升力系统、材料、部附件、飞行控制等相关技术的摸索是一个漫长的过程,可以设想,F-35B研发中遇到的诸多问题,都可能是我们将要重复经历的。

  (作者张文昌 单位:空军装备研究院)

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