中国可借鉴美军未来大飞机设计思想


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中国空军未来超大型运输机方案

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新型战术通用运输机设想图

随着威胁水平的提高和服役年限的增加,美军的许多作战和支援飞机都面临更新换代。F-22A“猛禽”和F一35“闪电”满足了美国空军对战术战机的需求,然而当这些新型战术飞机开始下线时,大型支援平台项目乃至需求至今仍不够明确。尽管美国空军的战斗机总能成为公众关注的明星,但真正能够让美国三军部队全球部署,并适应多种任务的还是各种大型支援飞机,它们才是真正的战略进攻型力量。其中的一些任务包括攻击(炮艇式),轰炸、运输、空中加油和其它特种任务。研制并部署这些新型的大飞机平台造价十分昂贵,如果根据每一种任务要求,就设计并生产一种大飞机,军方将无法负担。所以,大型支援飞机平台的项目不能仅仅针对一种任务进行设计,而需要具备足够的任务弹性以适应各种不同的任务。就像C一130和C一135平台在几十年的服役生涯中被改进成AC一130“空中炮艇”和RC一135“铆钉接头”,以及其它多种任务改型。


当然,下一代的大型支援飞机的要求要苛刻得多。正因如此.并不要求这种飞机必须在任何时候(或者经过几个小时的简单改装)可以执行其它任务,因为其结果不是无法实现就是造价高昂。基本概念是:设计一种可以实现的基本平台,它的载重、航程、内部空间和其它品质上都恰到好处。在使用和生产过程中,只需要经过一定的改进改型就可以满足各种任务需要,而不用再设计全新的机身平台。在当前阶段,根据不同的任务需求确定出合适的品质就显得十分重要。


根据美国空军航空系统中心最新的研究成果,本文将展示一些可能的方案。并讨论它们是如何适应不同任务的。其中的一些新思路和独特的理念或许值得我们借鉴.但并不是说美国的这些方案就是最佳解决途径,笔者认为真正有价值的在于其背后蕴藏的研究方法和思维方式。在研制我们自己的军用大飞机时,充分研究作战需要和研制能力之间的相互关系、大胆地提方案而审慎地筛选,只有更加理性地对项目进行定位,才能少走一些弯路。


历史背景


使用某种大飞机平台来适应多种任务并不是一个新点子。在美国空军中,有很大一部分飞机都是由两种飞机演变而成:C-130和C-135。


C-130“大力神”运输机的概念起源于柏林空运,要求能运载13608千克货物.或者90名全副武装士兵或72名伞兵,飞行3218千米。货舱高度要能容纳美军卡车.具备快速滚装的斜坡式机舱大门,并能够在未经铺设的碎石或者沙土跑道上起降,另外,即便单发停车也要能维持飞行。 C-130采用4台涡轮螺旋桨发动机,上单翼布局,最初的量产型号为C-130A,于1956年服役,最新的型号为C-130J。除了运输任务以外,C-130还被改装为AC-130“炮艇”、用于特种部队渗透和撤离的特种飞机MC一130“魔爪”I/II电子战型号EC-130,空中加油型号HC-130,有的型号甚至还在越南扔过滚地炸弹。


C一135是从波音707客机改进而来,这种由4台喷气发动机推动的后掠下单翼飞机虽然没有C-130出众的战术运输特性,但具备更远的航程和更快的巡航速度。C—135的主要衍生型号为Kc一135空中加油机、E-3空中预警机和Rc一135电子侦察机。


C-130和C-135尽管拥有传奇的服役史,但在现代作战条件下已显得日益落后。仅仅就运输任务而言,现代地面部队要求更强的快速反应能力,为了达到这个目的,运输机需要把部队投送到离目标区尽可能近的区域,但两种飞机在现代防空系统的面前都显得太脆弱。C-130还有航速太慢的缺陷。因此,新的大型支援飞机必须在生存能力、反应能力方面有所创新。任务的类型及特点 这两种大型支援平台具有广泛的任务适应性.但是其他的一些以多用途为目的而设计的平台却不那么成功了。这是因为在实际使用过程中,任务的转换及未曾始料的需求都可能超出平台的能力。由此可见,在设计之初就应当仔细研究每种可能的任务究竟需要怎样的能力.这样才能制定出切实合理而的设计目标。


攻击:此项任务目前由AC-130“炮艇”部队承担。AC一130基于C-130的平台,在机身侧面安装了多种12径的侧射火炮武器,包括加特林速射炮、40毫米加农炮甚至包括105毫米的榴弹炮,这些武器都是由机载乘员使用侧视传感器阵列进行瞄准控制。飞机绕目标盘旋,而火炮则都朝内侧的目标点开火,具备持续而精准的火力打击能力。但是,AC一130的作战使用至少还受两个条件限制:一是天气.在夜间和能见度不良的条件下.作战效能会大打折扣:二是飞行高度,尽管离目标飞得低一些、近一些有助于提高精度、减小天气影响,但是为了避免便携式地空导弹,小口径防空炮火等其它小型武器的威胁,AC—130必须在安全高度上飞行。换句话说,对防空武器的敏感性降低了它的作战效能。


新一代的“炮艇”武器平台应该具有与现代空中炮艇相同的续航能力,但生存能力必须要更好。新平台的巡航速度也应当比AC-130快。在以不能用其航线)。此外,新平台可根据需要攻击任意一侧的目标,相应的传感器也高度集成。


轰炸:此项任务目前由B-52,B-1和B-2重型轰炸机部队以及F-15E、F--117攻击机部队承担。虽然B-2和F-11 7的效能出众,但高昂的价格也极大地限制了机队的数量。而B-52、B-1、F-15E则由于信号特征显著造成突防能力相对低下,很难进入严密防范的目标区。美国空军的武器库中需要一种航程远.突防能力强、能够投放大型武器的作战机型。这种需求由来己久,但却难度很高。新机型未必要成为所谓的“B-3”,但要综台B-2和B一52的特点,同时要填补战术战斗轰炸机和高端战略轰炸机之间的巨大空缺。 运输:当前,战术运输的任务主要依赖C一130完成。战略空运则由C-5和C-17承担。陆军未来战斗系统FCS的内涵包括未经铺设短跑道的部署能力。尽管当前的C一130具备良好的起降能力.但却无法容纳FCS战车。另外,C-130的巡航速度低、生存能力不佳.也限制了它的多用途性能。新一代平台应当同时具备大货舱容积和短距起降性能,以满足陆军战略战术机动的需求。从这个角度看来.新机型或许和c一17有些重叠。但事实上,c一17在战术运输和战场生存能力方面的不足之处需要得到弥补,总体而言,C-17太大太高端.而且仍未脱离传统大型运输机的桎梏。


空中加油:Kc一135和Kc一10是为固定翼飞机加油的主力机型;KC一1 30则主要为旋翼机加油。时间和技术的发展同样让这些曾经可靠的机型开始落伍。新空中加油机应当具备一定的隐身性能(事实上,由于没有飞机能做到绝对不被发现,所以对“隐身”更准确的说法是低可探测性,但为了易懂,下文通称“隐身”),这样,它就可以在离目标区更近的区域为隐身飞机加油而不被发现。


特种任务:这有可能是要求最苛刻的任务类型;替代MC一130“战斗魔爪”的机型必须能够在不被探测到的情况下深入敌后。着陆在未经铺设,没有辅助的短跑道上,投放并回收特种部队及其车辆,然后起飞并悄悄地撤出敌空域。而且高空和低空突防都必须考虑到。


合并需求


以上的有些任务具有某些共性,因而可以归纳为某种通用系统。目前。HC一130可以同时执行运输和空中加油任务;著名的空中加油机KC一135和KC一10也具有一定的货运空间。这两种任务都需要长航程和大载重(载重可以是货物或额外的燃油),不过,运输任务在短距起降、跑道适应力和机身空间方面的要求要甚于加油任务。


空中炮艇攻击任务和轰炸任务在某种程度上都需要高水平的生存能力和强大的武器载荷运载能力。在轰炸任务中。载荷可以认为是数量较少的重型弹药,而在炮艇任务中,则是数量庞大的各种炮弹。在炮艇任务中.任务剖面更看重盘旋,而不是像轰炸机那样的突防。另外,炮艇对机载火控系统的要求更高。尽管如此,这两种任务的特性可能会有所变化。在中亚地区近期的战争中.重型轰炸机更多地执行近距空中支援任务,这增加了二者的相似之处。


特种任务要求和运输任务在一些方面有相通之处:短距起降,机场适应性.以及快速的货物/车辆装卸能力。不过,前者在战场生存能力方面要求更苛刻。此外。如果特种任务飞机要求垂直起降的话。就很难与其他任务机型整合为一种设计。


在研究过程中,除了对任务进行分类。对大小的分类也经过了研究。大小分为三级:


战斗/轰炸尺寸(起飞重量45吨),适合轰炸/炮艇任务,尤其是无人方案。此外还适合作为前沿投放的小型运输机。作为特种用途飞机也


非常台适.在这一重量级别.甚至可以考虑用升力风扇实现垂直起降。但这一重量级别可能不适台空中加油和运输的机型。


中型运输机尺寸(起飞重量68~159吨):当前,执行各种任务的机型都位于这一范畴:C一130、C一135、B-2都属于这一区域。未来适应多种任务的支援机型平台很可能也在这一范畴。


大型运输机尺寸(起飞重量大于181吨);这一适合运输和空中加油机的区域可能也适台轰炸型号,甚至可以发展出一种武库机。由于在面对严密防御空域时,武库机突防风险太高,不得不采用防区外发射的远程空地武器,它可能更适用于低威胁的地区,就像B-2在伊拉克和阿富汗战场上执行近距空中支援任务。



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