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海鹰振翅:国产航母为何要坚持采用弹射器
作者:不变爱国心    文章来源:博客    点击数:    更新时间:2008-5-8
  为了配合从滑跃甲板上起飞,舰载机必须增加机翼面积,有人认为这可以提高机动性和改善降落时的安全性,其实现代空战讲究敏捷性,机翼面积基本上与此无关,相反的可能还会起负面影响。前面说过,苏-33增加了前翼等部件,机动过载从9G下降到7G,而降落进场速度改善也不是很明显——相比苏一27,苏一33只是小10多千米/小时。

  前文表中所示短距起降舰载机比常规舰载机起飞重量多出的2205千克,是由飞机空重和燃料重量两部分组成的,按照战斗机设计规律推断,其中前者占1/3,剩下的为增加的燃料。从战斗机发展史看,单位机翼载荷一直在增加,这已经成为衡量战斗机性能的一项重要标准,“超级大黄蜂”最大舰上起飞重量接近30吨,机翼面积为4645平方米,起飞时单位翼载荷已经达到650千克。苏·33的机翼面积据说是61平方米,起飞重量如果是26吨的话,其翼载荷就要低得多。美国战后第二代舰载机为了提高时速、航程等主战性能,其进场着舰速度都要比F-18、“阵风”这一类现代舰载机高出30千米,小时,就是因为弹射起飞提供了重载起飞的可能性,而低翼载降落要求可以通过丢弃弹药和紧急放油等措施来满足,这说明苏-33的增大机翼多少与舰载机的设计趋势不相符合。

  目前有一种说法:现有的关于滑跃起飞优缺点的评论都是以弹射航母飞行甲板的设计标准为前题的,如果专门从滑跃起飞特点出发设计飞行甲板,则苏·33这一类的舰载机就可以充分发挥自身的作战潜力,这种看法的根据是“库兹涅佐夫”号最长跑道为195米,还未充分利用飞行甲板的总长度,从苏-33的滑跃起飞实践看,滑跑距离如果延长,起飞重量会有一定幅度的增加,而根据俄罗斯航母的使用经验和美国人自己的滑跃起飞试验结果看,这个长度最少也不会短于180米,拥有180米跑道的航母会臃肿到什么程度不难想象,而如果这个长度等于舰长,那么甲板作业的灵活性和作业效率肯定会被严重影响,恐怕没有哪支海军会为这种设计埋单。

  垂/短飞机由于可以通过垂直降落避开常规舰载机的着舰冲击和阻拦过载,因此在机体结构重量上有优势,但由于其发动机的布置对总体设计有巨大负面影响,再加上采用可转动喷管、设置辅助升力装置等因素,增加的起飞重量还是超过了弹射起飞的舰载机,导致这一优势损失全无。一般来说,这类舰载机采用滑跃起飞能够发挥机体结构轻的优势,但如果是统筹兼顾的话,在具体设计中还是采用弹射起飞更有利于战术性能的提高,这是因为弹射起飞更能发挥“短距起飞垂直降落”设计思想的积极因素,例如“鹞”式飞机为提高起飞重量采用的是一台大直径涡扇发动机,这严重影响了该机的最大飞行速度,如果采用弹射起飞,则可以使用较小直径的发动机,这将大幅度缩小飞机的迎风尺寸,飞行速度就可以很容易地超过音速,而降落时由于油料和弹药的消耗,较小推力的发动机也能满足垂直降落需要,从而使这种攻击机能获得更高的作战性能,美国在上个世纪80年代提出的海上控制舰概念就打算利用弹射器帮助此类战斗机从袖珍航母上起飞。

  起飞方式与舰载机最大起飞重量

  弹射起飞诱人之处在于借助弹射器能使舰载机以更大的重量起飞,但这一点在整个航母发展史上表现的并不突出。例如二战中自由滑跑的攻击机如果具有比较长的跑道,起飞重量与弹射起飞基本相同,由于螺旋桨在零速和低速下推进效率很高,因此螺旋桨舰载机具有比较好的起飞推重比,喷气发动机的工作效率与螺旋桨相反,低速时推力基本是台架推力,再加上早期喷气发动机推力都很小,而耗油率却很高,导致舰载喷气机必须装载大量的燃油才能确保任务的完成,因此起飞推重比都比较低,大约在05左右,这样从航母上起飞就变得相对困难了,只有借助弹射器才能完成喷气舰载机的全重起飞。一般来说,航母上的弹射器功率有限,舰载机借助弹射器起飞所具有的起飞重量与在陆地机场起飞有较大差距,例如F一18在陆地机场起飞最大起飞重量可以达到28吨,但在航母上弹射起飞被限制在24吨。但人们普遍不否认弹射起飞具有很大的起飞重量增加潜力,A-5“民团”舰载攻击机,其舰上最大起飞重量高达31吨。从弹射器汽缸直径和储汽罐中蒸汽压力来看,美国航母上的弹射器在起始段能产生上百吨的推力,而新型弹射器要比早期的c-13弹射行程长20多米,因此要起飞比“民团”重一倍的飞机也是有可能的,关键是被弹射的飞机起飞速度要低一些,结构上也强一些。

  弹射起飞舰载机的起飞重量与弹射器的功率有很大关系,也与舰载机的离舰速度大小有关。美国最大功率的弹射器作用到飞机上的推力峰值可达到上百吨,但由于作用时间短,大约只有2秒多一些,因此对提高离舰飞机的起飞重量作用不是很明显。早期的013弹射器在弹射起飞重量为25吨的F-4时,还特意强调必须要有不小于20节的甲板风,另外在弹射时还得考虑飞机本身的结构强度,这意味着弹射器在弹射时空有一身的蛮力也用不上,正是由于以上原因,弹射起飞需要甲板风帮助的说法让不少支持弹射起飞的朋友感到困惑。美国航母很少进行静止状态下的弹射起飞作业,但这并不说明F.4不能在此时起飞,实际上只要适当控制起飞重量,在静止的航母上F一4照样能起飞。只是在行驶状态下弹射起飞舰载机,可以节省机体寿命,同时也能尽可能大地增加起飞重量,F一14舰载战斗机在航速30节的航母上最大起飞重量31100千克,这个重量比显然要比苏一33从航速22节的“库兹涅佐夫”号上起飞所能达到的26吨大得多。

  支持航母采用滑跃起飞的观点认为,滑跃起飞对舰载机的起飞重量适应性强,弹射起飞则受到弹射器功率的限制,仔细一想也确实如此。滑跃甲板是一种固定的起飞装置,它与起飞飞机的重量没有直接关系,决定舰载机起飞重量大小的是飞机的推重比、最小离舰速度和滑跃距离,从滑跃起飞的特点看,几乎所有的飞机都能借助滑跃甲板达到缩短起飞距离的目的,这包括像c一130这样起飞重量在40吨以上的运输机(当然还得看滑跑距离是否够用)。正是由于存在着“适应性强”的特点,滑跃甲板能起飞的飞机“绝对重量”要超过弹射是比较容易的,单纯用起飞重量大小来衡量滑跃起飞是不科学的,用飞机推重比来作比较才比较合适。普遍认为舰载机必须达到08的推重比,采用滑跃起飞时才能达到比较理想的起飞重量,其实光是这个条件还不够,还得看滑行距离和舰载机的最低安全离舰速度,如果这两个条件有一个比较充足,推重比就是再小一些也行。在航母上起飞,滑行距离是确定的,剩下的就要看推重比和离舰速度,在确定舰载机起飞推重比时必须考虑起飞时发动机的可用推力往往要小于台架推力,因此实际推重比要小于理论推重比(由于机翼和甲板对进气的屏蔽作用,舰载机从甲板上滑行时发动机的最大推力会低于在工厂的测试台架推力,因此可用推力通常会有一个降低值,苏一33大约为6%,在计算时要适当降低推力值),离舰速度是多大完全可以用物理公式计算出来,对于苏-33来说,两者之间有一个不达标准都是不行的。

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