国战会论坛》共军垂直起降战机 发动机推力不是问题!(谭传毅)
解放军海军重新设计076级两栖攻击舰,可搭载类似美军F-35B的垂直起降战机,但发动机推力不足的问题必须解决。(图/新浪网)
最近大陆自媒体报导,由「中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所」公布了「一种双发串联垂直起降飞机」新型专利。消息一出立即引起震动,这可是为垂直起降战机开了一个大脑洞。过去中国航空部门始终苦恼于发动机推力不足,无法制造像F-35的大推力发动机F-135,现在出现了串联式双发动机专利,瞬间引发不少遐想。
什么是串联式双发动机?
串联式双发动机。(图/大陆国家知识产权局)
过去垂直起降战机都是单发动机,限制条件很多,例如发动机推力要够大、垂直起降时耗油过多、载弹量不大、改平飞时垂直起降设备变成「死重」等等;但若用双发动机,则会有左右发动机推力不平均的缺点。
而这款双发串联垂直起降战机属于飞机总体设计领域,是一种串联式双发动机,前发动机进气口位于驾驶舱后面,尾部连接到一个分流通道,分流流道再一分为二呈「裤腿」状,形成左右两个喷口。左右两个喷口是向量喷口,分别置于左右机翼下方。
后发动机进气口设置于机腹,腹部进气口直接连接机尾喷口。后发动机设置在机身后方,尾喷口在机身后部、位于两个垂尾之间。在垂直起降时,后发动机向量喷口向下偏转90度提供升力,一旦升到某个高度改成平飞,机尾喷口再转回平飞位置。
与此同时,前发动机关停垂直起降喷口,转向为平飞提供额外推力,这样就可克服单发动机推力不足、航程过短的缺陷。
串联式双发动机垂直起降战机具体组成包括机身、背部进气口、前发动机、分流流道、左喷口、右喷口、腹部进气口、腹部进气口、后发动机和机尾喷口,如下图所示。
双发串联式发动机优缺点
串联式双发动机。(图/大陆国家知识产权局)
串联式双发垂直起降飞机的前后发动机各有分工,平飞时均为推进发动机,结构死重可以降到最低,并且涵道比(Bypass Ratio,指涡扇发动机外涵道与内涵道空气流量的比值)等都可以兼顾,因此高速性能也会比较优秀。
同时,这个模式至少解决了当前中国航空业的一个老大难题:中国单发动机推力不足以支撑整架飞机重量。既然单个发动机推力不行,那就安排两个发动机;而且以其前后置发动机来看,势必需要一种较长的机身,好像歼-20的机身就不短。
重要的是,这种串联式双发仅仅是改变机身结构,对于发动机没有特殊要求,因此不但可以安装在未来魔改的歼-20、即将问世的歼-35、甚或大型无人机也并非不可能。
但这种模式也会遭遇几个问题:第一,前发动机高温燃气管路到尾喷口长度较长,会通过机体内部,而串联双发的高温燃气管道必须强化防热、或者加大进气涵道比以降低排气温度,但这又增大了飞行阻力。
第二,由于前发动机位于驾驶舱后方,导致进气状况不佳。在垂直起降时对发动机效能的影响不大,但在高速飞行时,机身背部开个进气口就会增大阻力了。
垂直起降/短距起飞战机搭载于何种载台?
垂直起降战机应该搭载于哪个载台?按照美军的部署,美国级两栖攻击舰搭载了20架F-35B战机,可供参考。然而,美国级两栖攻击舰牺牲了两栖任务,变成了「小航母」,而不再是专业的两栖攻击舰。
在这种情形之下,解放军海军另辟蹊径,重新设计了一款基于075两栖攻击舰的中国版「小航母」:076级两栖攻击舰。虽然076级尚未出现,但已引起广泛讨论。
据闻,076和正规航母一样,有一条斜甲板供战机降落、电磁弹射器和电磁阻拦设备,21兆瓦(MW)级燃气轮机、6MW级柴油机、中压直流综合电力系统、以及30吨舷内升降机等。从吨位来说,应该大于075、而且有可能接近甚至超越美国级。
有了这些设备,076可以搭载歼-35和垂直/短距起降战机、预警机等,变成一艘标准的「小航母」,一方面可成为正规航母的前进基地,另方面为两栖攻击舰夺取制空权,形成双两栖攻击舰/小航母编队,专业的两栖攻击舰进行垂直登陆,小航母掩护两栖攻击舰。
除此之外,076还可配合亚丁湾护航编队(海上丝路航线),形成完整的打击海盗兵力。所谓正规航母的前进基地,指的就是当护航编队执行任务时,如果面对印度双航母的挑衅,若076能力不足以因应。此时若有正规航母在远处,即可支援亚丁湾护航编队。
再回到075话题。两栖攻击舰的基本构想,是以直升机作为垂直登陆的主要力量,但随着先进武器不断出现、现代作战方式的发展,两栖攻击舰的功能受到了很大制约,例如直升机运载的登陆部队缺乏足够火力,武装直升机的飞行速度、载弹量、航程相对有限,难以独力承担起垂直登陆的任务。
这个问题并不是只有解放军才有,装备两栖攻击舰的国家基本都会遭遇。因此,西方国家往往装备AV-8B和F-35B作为固定翼战机,虽然不如常规舰载机,但却远胜武装直升机,可以弥补了两栖攻击舰的不足。许多北约国家,以及日本,就把直升机母舰改装为小航母。
如果串联式双发战机真的研制成功,它就可配合歼-35上舰;歼-35的匿踪性和先进的航电设备,不但可以满足两栖攻击舰对地攻击的需求,同时其优秀的作战性能在面对西方主流战斗机时也毫不逊色。
除了「有人」战机,076还可考虑让大型无人机上舰,有人与无人战机协同作战,这种配置就合理多了。
(作者为台湾国际战略学会研究员,法国博士,国战会专稿,本文授权与洞传媒国战会论坛、中时新闻网言论频道同步刊登)
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