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理性看待軍博航母模型 :勾勒我國航母的技術演進路線

(原標題:理性看待軍博航母模型 :勾勒我國航母的技術演進路線)

軍博展示彈射航母模型。浩漢防務 圖

艦載機選型

在甲板面積狹小的航母上,艦載機群的戰鬥力受制於諸多因素,最重要的是艦載機的數量。「福特」號搭載大約75架艦載機。按照美國海軍的要求,戰爭首日航母戰鬥群的出動架次至少要達到140架次/天,到了「福特號」,這一數量被提高到180架次/天。即便是常規動力的英國「伊麗莎白女王」號,在搭載36架F-35B的情況下,也能夠實現每日108架次的出動率,接近尼米茲級的水準。

為達到較高的出動率水平,除了增加艦載機的數量,還需要優化艦載機的調度和調配。比如,艦載機在兩次出動之間如何進行補給和維護,其作業效率如何提升?甲板上的戰鬥機如何擺放才能保障以最快的速度連續放飛與著陸?因此,艦載機設計需要兼顧多項約束性指標:尺寸必須適中——保證航母能夠攜帶較多的數量,並具備一定的作戰半徑;要有合理的氣動布局,保證最大起飛重量與空重之間的適當比例,使著艦速度儘可能低。所以,艦載機的設計絕不可能完全像空軍主戰機型那樣突出隱身與大航程,更不是為空軍主戰飛機安上著陸尾陸勾或強化起落架即可。以「遼寧」號為例,如果搭載20架殲-15,以每架艦載機能夠實現2.5次/天出動率計算,也僅能實現50架次/天的出動率,僅相當於美軍核動力航母的1/2不到。由此可見,受制於殲-15的尺寸,」遼寧」號攜帶的艦載機數量嚴重影響了戰鬥力的生成。筆者認為,短期內殲-15不會被替代,畢竟彈射型的殲-15也已經在研發,但我國新型艦載機的研發可能也已進行。

所以,要保證艦載機的出動率,就必須通過壓縮艦載機的尺寸來增載入機數量,隱身會是下一代艦載機的主要特徵,但需要與其他因素妥協,無法像空軍的殲-20那樣追求全向隱身。筆者認為,殲-20作為空軍機型,設計時不會過多計較尺寸。但殲-20要上艦,就需要進行重大修改:包括尺寸壓縮,修改氣動外形、增大機翼面積以降低進近速度,提高機身結構強度以適應航母起降(這會進而導致機身增重,遇到類似F-35C的問題)。殲-20如果按照艦載機的要求進行大改,最終可能就是一款新的機型,隱身能力也可能被迫修改。我國航母的確需要優秀的艦載機,但是否一定要從殲-20衍生而來,乃至將隱身作為首要的戰術指標,都需要軍方在使用航母的過程中逐步摸索,圍繞戰術要求作出決策。

電磁彈射

福特級航母使用了通用原子公司製造的電磁彈射器,阻攔裝置也改為電磁控制阻攔索的阻尼。電磁彈射/阻攔的最大優勢在於能夠精確控制彈射和阻攔的力度,機械裝置大幅減少,維護成本遠小於傳統的蒸汽彈射裝置;美軍的電磁彈射要求系統在45秒內完成儲能,會大大提高艦載機的出動率。但問題是,電磁彈射/阻攔系統海上長期使用的可靠性仍有待檢驗。美軍通常使用兩條彈射器進行艦載機起飛作業,如果使用電磁彈射,那麼每隔45秒便能彈射一架32噸重的F-35c;如果是輕載的艦載機,則間隔時間更短。按照目前的數據進行測算,福特級放飛艦載機的效率至少比尼米茲級高出25%(尼米茲級蒸汽彈射器的最小彈射間隔為1分鐘)。

在擁有巨大優勢的同時,電磁彈射的缺點也可能是致命的。除了剛才提到的可靠性問題,電磁彈射對艦艇的供電系統峰值負荷與管理也提出了巨大的挑戰。為此,「福特」 號使用兩台A1B反應堆,具備200MW的峰值發電能力,比「尼米茲」級高出了50%以上,為電磁彈射提供了保證。

我國在電磁彈射方面的科研進展也很快。據媒體報道,我國已經攻克了電磁彈射的關鍵技術難關。網路上還有援引中國工程院馬偉明院士的話稱,決策者在蒸汽彈射和電磁彈射之間需要權衡,甚至推遲了新一艘大陸航母開工。這些消息都有待進一步的確認,不過外界對於下一艘大陸航母採用電磁彈射的預期非常強烈。

筆者認為,電磁彈射從完成陸上原理驗證到具備上艦測試之間,還有諸多技術難關需要攻克。首先是電磁彈射裝置的陸地驗證到上艦之間,還需要經歷很多技術難關,研發的過程非常漫長。以美國為例,航母開工之時,其他子系統(例如艦載機系統、動力系統、彈射/阻攔包括是否採用彈射)的設計應當已大體成熟。「福特」號雖是今年服役,但其電磁彈射系統的製造商通用原子是在2004年就拿到了生產樣品合同,2009-2011年開始進行海軍主要艦載機的試飛測試,而「福特」號首次在艦上用電磁彈射放飛主力艦載機F/A-18E更是在7月28日才完成。單一關鍵項目的成敗會極大地影響航母的整體進度。在我國急需形成航母戰鬥力的大背景下,究竟是應等待,還是先選擇更為成熟的蒸汽彈射器呢?

其次是我國航母的彈射器形式與航母噸位、動力之間的匹配性。有一種說法認為,只有核動力航母才能夠安裝電磁彈射器,但事實上,核動力與電磁彈射之間並無必然聯繫,後者取決於電磁彈射器的安裝數量與航母的噸位。公開資料顯示,2009年英國曾與GA(通用原子公司)簽訂採購電磁彈射裝置的合同,用於彈射F-35C,但2011年因成本原因取消,英國最終選擇了F-35B。「伊麗莎白女王」號航母是一艘6萬噸級的航母,使用2台燃氣輪機和4台柴油機作為主動力,帶動4台總輸出功率為80MW的發電機。按照原計劃,「伊麗莎白女王」號應當安裝兩條電磁彈射裝置。因此從技術上說,對於6萬噸級的航母來說,常規動力能夠支撐電磁彈射所需要的大功率輸出——這為我國的航母設計與建造提供了參照系。不過如果噸位進一步上升,達到10萬噸級別,電磁彈射器裝置數量提高到4台,那麼常規航母的動力輸出和續航里程可能會大幅度下降。

筆者認為,選擇蒸汽彈射與電磁彈射是兩條截然不同的技術演進路線。如果我國下一艘航母就使用彈射器,那麼選擇可靠性更強、技術風險更小的蒸汽彈射的可能性更大,以保障航母的建造進度;如果下一艘航母繼續沿用滑躍起飛,則可以認為我國正在為電磁彈射成功上艦爭取時間。

核動力

核動力對大型航母的好處顯而易見。我國航母朝更大的噸位發展是必然趨勢,核動力也是必經之路。但是,我國仍缺少核動力航母出現之前的過渡船型:大型核動力水面艦艇。

美國和法國開發使用核動力航母的實踐證明,為航母研發的核反應堆必須專門研製,且經過驗證。今年6月有一則關注度相對較低的消息,即中船集團和中國核工業集團宣布聯合研製我國的核動力破冰船。筆者認為,這條消息驗證了我國正在逐步彌補這塊關鍵的短板——以破冰船這樣的大型平台來驗證艦用核反應堆,其目的之一就是為航母最終的核動力裝置選型、定型。因此,筆者判斷,在我國的核動力破冰船下水之前,我國航母的動力不會貿然轉移至核動力,更不可能出現在航母上率先使用核反應堆,讓航母當「小白」的情況。

小結:我國航母的技術演進路線

前面提到過,當前困擾我國航母在遠洋進行部署的最短板是固定翼預警機。如果從儘快形成航母戰鬥力的角度出發,大陸航母有比較大的概率去遵循從「常規動力+滑躍起飛(001和001A)」至「常規動力+蒸汽彈射(002)」,再到「核動力+電磁彈射」的路線。因此,下一艘002型大陸航母很可能在維持6-7萬噸排水量的基礎上,安裝2部蒸汽彈射器;艦載機則繼續使用殲-15,同時解決艦載固定翼預警機上艦的問題。

目前看來,我國航母的技術演進路線可以概括為:以穩中求進為原則,通過20-30年的時間,積累起完整的航母製造經驗,形成完備的作戰體系,從而組建起一支能夠有效捍衛主權、在西太平洋地區制衡美國的軍事力量。

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TAG:航母 |

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