航母「千里眼」,中國預警飛機能否滑躍起飛?
第一軍情兵器專家:龍之貓
隨著第一艘國產航母下水,中國很快會在未來2年內迎來雙航母時代——而上海的國產第二艘航母也正在緊鑼密鼓加緊建造。擁有航母讓國人振奮,而要充分發揮航母的各項作戰能力,單憑戰鬥機顯然是遠遠不夠的。我軍現在缺乏的是航母力量倍增器——艦載固定翼預警飛機。
傳統觀點認為,滑躍式甲板對飛機起飛助力小,而固定翼預警飛機普遍重量大,推重比低,很難從滑躍甲板上起飛,所以現在我們看到的滑躍式航母普遍裝備艦載預警直升機,例如俄羅斯的卡-31型預警直升機。預警直升機和固定翼預警機之間的性能相差甚遠,例如卡-31的使用升限只有3700米,最大速度255KM/H,最大航程680KM;美製E-2C預警機升限高達11200米,最大速度626KM/H,最大航程約為2800KM。如此高性能的預警飛機如果能裝備在16號和17號航母上,則會讓殲15如虎添翼,而不再局限於航母周邊不到400KM的活動範圍。
中國目前已經開發了多款技術成熟的預警飛機,例如大家耳熟能詳的KJ-2000、KJ-200、KJ-500以及出口型的ZDK-03等,但這些飛機普遍都是用大中型運輸機改裝而來,即使是ZDK-03也是使用運-8C作為起平台。這些預警飛機雷達技術是成熟的,可以直接「拿來」作為艦載預警機的雷達使用用,但是上述飛機的體積都太大,顯然難以上艦,獨立開發一款新式的預警飛機首要考慮的顯然是動力問題(因為雷達問題已經被解決了),而動力系統的空白則是目前阻礙中國開發艦載預警機的關鍵。
測試中的大功率渦槳發動機
滑躍起飛方式就是在航母起飛甲板末端安裝一個上翹一定角度的滑躍甲板,飛機起飛通過滑躍甲板,飛行軌跡和水平面有一定的仰角,類似於一個拋物線軌跡。由於此時飛機尚未加速到足以平飛的速度,重力大於升力,飛機會下沉,直到和甲板面齊平,這個過程中飛機會持續加速,如果飛機在下降到安全高度之前加速到足以平飛的水平,則滑躍起飛就成功了。
在這一過程中,當飛機離艦後同時受到重力、空氣升力、發動機推力和空氣阻力。其中重力和發動機推力可以視為不變數,而升力和阻力則隨著速度的變化而不斷變化,所以飛機的飛行軌跡並非完整的拋物線運動,在垂直和水平面上也不是勻加速運動,其運動狀況比較複雜,不過我們可以通過拋物線型分析對於該運動進行簡單估算。
我們以蘇制安-24飛機(運-7)為模型進行計算:安-24飛機空中為13400千克,載油4060千克,加上飛行員、潤滑油等,總計起飛重量在18000千克左右,按照滑行時升力係數約1.0,阻力係數約0.006,滑動摩擦係數約為0.02,假設離艦後仰角10度,升力係數約1.9時,如果飛機滑跑距離達到200米,則飛機可以達到起飛速度(安-24原裝為蘇聯「阿依-24」型發動機,單台功率僅有約2550馬力).
進行過改裝測試的運-7
如果將安-24改裝為預警飛機,則飛機起飛重量會有所增加,假設飛機起飛重量增大到21000千克,發動機拉力在5000千克時,飛機可以滑跑200米正常起飛。
由此可見,只要換裝大功率發動機,那麼運-7完全可以實現在航母上的起降。但是由於我國現在拉力在5000~6000千克渦槳發動機為空白,臨時研製肯定趕不上進度,我國其實還有一種選擇:使用國產WS-13泰山發動機,去掉加力段,改為無加力版本,直接改裝雙發預警飛機。由於WS-13是山寨的俄羅斯RD-93,而RD-93的不加力推力最大恰好是5000千克。
使用渦扇發動機動力的艦載預警飛機還有一個明顯的優勢,就是速度,因為同等條件下,噴氣式飛機的速度顯然快於螺旋槳飛機。
蘇聯當年曾經測試過噴氣式艦載預警機,試飛工作基本完成,但因為蘇聯解體,最終沒有走下去……
所以使用現成WS-13發動機,配上經過風洞測試的新平台,中國很快就可以開發出一款可以在6萬噸級滑躍航母甲板上起降的新式預警飛機。屆時,我們也將打破美國對於固定翼艦載預警機的技術壟斷。
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