【大公網訊】隨著威脅水平的提高和服役年限的增加，美軍的許多作戰和支援飛機都面臨更新換代。F-22A「猛禽」和F-35「閃電」滿足了美國空軍對戰術戰機的需求，然而當這些新型戰術飛機開始下線時，大型支援平台項目乃至需求至今仍不夠明確。盡管美國空軍的戰鬥機總能成爲公衆關注的明星，但真正能夠讓美國三軍部隊全球部署，並適應多種任務的還是各種大型支援飛機，它們才是真正的戰略進攻型力量。其中的一些任務包括攻擊(炮艇式)，轟炸、運輸、空中加油和其它特種任務。研制並部署這些新型的大飛機平台造價十分昂貴，如果根據每一種任務要求，就設計並生產一種大飛機，軍方將無法負擔。
所以，大型支援飛機平台的項目不能僅僅針對一種任務進行設計，而需要具備足夠的任務彈性以適應各種不同的任務。就像C-130和C-135平台在幾十年的服役生涯中被改進成AC-130「空中炮艇」和RC-135「鉚釘接頭」，以及其它多種任務改型。
當然，下一代的大型支援飛機的要求要苛刻得多。正因如此，並不要求這種飛機必須在任何時候(或者經過幾個小時的簡單改裝)可以執行其它任務，因爲其結果不是無法實現就是造價高昂。基本概念是：設計一種可以實現的基本平台，它的載重、航程、內部空間和其它品質上都恰到好處。在使用和生產過程中，只需要經過一定的改進改型就可以滿足各種任務需要，而不用再設計全新的機身平台。在當前階段，根據不同的任務需求確定出合適的品質就顯得十分重要。
根據美國空軍航空系統中心最新的研究成果，本文將展示一些可能的方案。並討論它們是如何適應不同任務的。其中的一些新思路和獨特的理念或許值得我們借鑒.但並不是說美國的這些方案就是最佳解決途徑，筆者認爲真正有價值的在于其背後蘊藏的研究方法和思維方式。在研制我們自己的軍用大飛機時，充分研究作戰需要和研制能力之間的相互關係、大膽地提方案而審慎地篩選，只有更加理性地對項目進行定位，才能少走一些彎路。
歷史背景
使用某種大飛機平台來適應多種任務並不是一個新點子。在美國空軍中，有很大一部分飛機都是由兩種飛機演變而成：C-130和C-135。
C-130「大力神」運輸機的概念起源于柏林空運，要求能運載13608千克貨物，或者90名全副武裝士兵或72名傘兵，飛行3218千米。貨艙高度要能容納美軍卡車，具備快速滾裝的斜坡式機艙大門，並能夠在未經鋪設的碎石或者沙土跑道上起降，另外，即便單發停車也要能維持飛行。 C-130采用4台渦輪螺旋槳發動機，上單翼布局，最初的量產型號爲C-130A，于1956年服役，最新的型號爲C-130J。除了運輸任務以外，C-130還被改裝爲AC-130「炮艇」、用于特種部隊滲透和撤離的特種飛機MC一130「魔爪」I/II電子戰型號EC-130，空中加油型號HC-130，有的型號甚至還在越南扔過滾地炸彈。
C一135是從波音707客機改進而來，這種由4台噴氣發動機推動的後掠下單翼飛機雖然沒有C-130出衆的戰術運輸特性，但具備更遠的航程和更快的巡航速度。C—135的主要衍生型號爲Kc一135空中加油機、E-3空中預警機和Rc一135電子偵察機。
C-130和C-135盡管擁有傳奇的服役史，但在現代作戰條件下已顯得日益落後。僅僅就運輸任務而言，現代地面部隊要求更強的快速反應能力，爲了達到這個目的，運輸機需要把部隊投送到離目標區盡可能近的區域，但兩種飛機在現代防空系統的面前都顯得太脆弱。C-130還有航速太慢的缺陷。因此，新的大型支援飛機必須在生存能力、反應能力方面有所創新。任務的類型及特點這兩種大型支援平台具有廣泛的任務適應性，但是其他的一些以多用途爲目的而設計的平台卻不那麼成功了。這是因爲在實際使用過程中，任務的轉換及未曾始料的需求都可能超出平台的能力。由此可見，在設計之初就應當仔細研究每種可能的任務究竟需要怎樣的能力.這樣才能制定出切實合理而的設計目標。攻擊：此項任務目前由AC-130「炮艇」部隊承擔。AC-130基于C-130的平台，在機身側面安裝了多種12徑的側射火炮武器，包括加特林速射炮、40毫米加農炮甚至包括105毫米的榴彈炮，這些武器都是由機載乘員使用側視傳感器陣列進行瞄准控制。飛機繞目標盤旋，而火炮則都朝內側的目標點開火，具備持續而精准的火力打擊能力。但是，AC-130的作戰使用至少還受兩個條件限制：一是天氣，在夜間和能見度不良的條件下，作戰效能會大打折扣；二是飛行高度，盡管離目標飛得低一些、近一些有助于提高精度、减小天氣影響，但是爲了避免便攜式地空導彈，小口徑防空炮火等其它小型武器的威脅，AC-130必須在安全高度上飛行。換句話說，對防空武器的敏感性降低了它的作戰效能。
新一代的「炮艇」武器平台應該具有與現代空中炮艇相同的續航能力，但生存能力必須要更好。新平台的巡航速度也應當比AC-130快。在以不能用其航線)。此外，新平台可根據需要攻擊任意一側的目標，相應的傳感器也高度集成。
轟炸：此項任務目前由B-52，B-1和B-2重型轟炸機部隊以及F-15E、F-117攻擊機部隊承擔。雖然B-2和F-117的效能出衆，但高昂的價格也極大地限制了機隊的數量。而B-52、B-1、F-15E則由于信號特征顯著造成突防能力相對低下，很難進入嚴密防範的目標區。美國空軍的武器庫中需要一種航程遠.突防能力強、能夠投放大型武器的作戰機型。這種需求由來己久，但卻難度很高。新機型未必要成爲所謂的「B-3」，但要綜台B-2和B一52的特點，同時要填補戰術戰鬥轟炸機和高端戰略轟炸機之間的巨大空缺。運輸：當前，戰術運輸的任務主要依賴C一130完成。戰略空運則由C-5和C-17承擔。陸軍未來戰鬥系統FCS的內涵包括未經鋪設短跑道的部署能力。盡管當前的C一130具備良好的起降能力，但卻無法容納FCS戰車。
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。新一代平台應當同時具備大貨艙容積和短距起降性能，以滿足陸軍戰略戰術機動的需求。從這個角度看來.新機型或許和c一17有些重叠。但事實上，c一17在戰術運輸和戰場生存能力方面的不足之處需要得到彌補，總體而言，C-17太大太高端，而且仍未脫離傳統大型運輸機的桎梏。
空中加油：Kc-135和Kc-10是爲固定翼飛機加油的主力機型；KC-1 30則主要爲旋翼機加油。時間和技術的發展同樣讓這些曾經可靠的機型開始落伍。新空中加油機應當具備一定的隱身性能(事實上，由于沒有飛機能做到絕對不被發現，所以對「隱身」更准確的說法是低可探測性，但爲了易懂，下文通稱「隱身」)，這樣，它就可以在離目標區更近的區域爲隱身飛機加油而不被發現。
特種任務：這有可能是要求最苛刻的任務類型；替代MC-130「戰鬥魔爪」的機型必須能夠在不被探測到的情況下深入敵後。著陸在未經鋪設，沒有輔助的短跑道上，投放並回收特種部隊及其車輛，然後起飛並悄悄地撤出敵空域。而且高空和低空突防都必須考慮到。
合並需求
以上的有些任務具有某些共性，因而可以歸納爲某種通用系統。目前。HC-130可以同時執行運輸和空中加油任務；著名的空中加油機KC-135和KC-10也具有一定的貨運空間。這兩種任務都需要長航程和大載重(載重可以是貨物或額外的燃油)，不過，運輸任務在短距起降、跑道適應力和機身空間方面的要求要甚于加油任務。
空中炮艇攻擊任務和轟炸任務在某種程度上都需要高水平的生存能力和強大的武器載荷運載能力。在轟炸任務中。載荷可以認爲是數量較少的重型彈藥，而在炮艇任務中，則是數量龐大的各種炮彈。在炮艇任務中，任務剖面更看重盤旋，而不是像轟炸機那樣的突防。
另外，炮艇對機載火控系統的要求更高。盡管如此，這兩種任務的特性可能會有所變化。在中亞地區近期的戰爭中.重型轟炸機更多地執行近距空中支援任務，這增加了二者的相似之處。
特種任務要求和運輸任務在一些方面有相通之處：短距起降，機場適應性、以及快速的貨物／車輛裝卸能力。不過，前者在戰場生存能力方面要求更苛刻。此外。如果特種任務飛機要求垂直起降的話。就很難與其他任務機型整合爲一種設計。
在研究過程中，除了對任務進行分類。對大小的分類也經過了研究。大小分爲三級：
戰鬥／轟炸尺寸(起飛重量45噸)，適合轟炸／炮艇任務，尤其是無人方案。此外還適合作爲前沿投放的小型運輸機。作爲特種用途飛機也非常台適，在這一重量級別，甚至可以考慮用升力風扇實現垂直起降。但這一重量級別可能不適台空中加油和運輸的機型。
中型運輸機尺寸(起飛重量68∼159噸)：當前，執行各種任務的機型都位于這一範疇：C-130、C-135、B-2都屬于這一區域。未來適應多種任務的支援機型平台很可能也在這一範疇。
大型運輸機尺寸(起飛重量大于181噸)；這一適合運輸和空中加油機的區域可能也適台轟炸型號，甚至可以發展出一種武庫機。由于在面對嚴密防禦空域時，武庫機突防風險太高，不得不采用防區外發射的遠程空地武器，它可能更適用于低威脅的地區，就像B-2在伊拉克和阿富汗戰場上執行近距空中支援任務。
幾種解決辦法
1.單一方案
最終，需要由一種機型來執行上述的五種任務。爲了達到這個目的，最佳的選擇方案是一種中型運輸機尺寸的飛機，並需要具備低可探測性，短距起降性和巨大的貨艙容積。其中，首要照顧的是運輸任務，因爲運輸機型的產量可能是最多的，而且這可以使得其他任務也較容易得到滿足。只需要减小運輸機的載荷，就可以增加航程或留空時間。
這種飛機的航程必須滿足不經過空中加油的部署需求。在確定了載重量和航程後，就可以得到飛機大致的起飛重量範圍。通過對起飛重量和滑跑距離的關係綜合分析，確定半載時。跑道長度在610米左右，(這對于運輸機而言是一個驚人的數據)。而生存能力主要依靠低RCS的隱身一氣動一體化設計和機載電子戰設備保證。
在設計特點上。該方案采用上單翼布局，四台中等涵道比的渦扇發動機內埋在翼根內。機尾艙門類似C一141運輸機，具有較低的氣動阻力。根據設想，各個任務型號的機身都很相似，因而可以在基本型機身上做出不可恢複的改動，以滿足特定任務需要。
通用性雖然降低了費用，但也有明顯的性能代價。對于有些任務而言至關緊要的一些性能和部件，對于另外一些任務而言可能就成了累贅。
由于基本型是運輸機，它所具備的短距起降性能對于「炮艇」攻擊機而言就顯得多餘。比如在機翼面積和發動機推力方面，「炮艇」攻擊機都不需要那麼大。而「炮艇」攻擊機、轟炸機和特種任務飛機在低可探測性外形，中等涵道比半埋式發動機方面付出的重量和結構代價對于運輸機和空中加油機而言，也顯得有些得不償失了。
運輸機的貨艙地板需要設置貨物通道，但這卻妨礙了轟炸型和攻擊型從底部投放武器，因爲貨物通道的結構占用了布置武器艙的空間。解決的辦法是從飛機機身後部的貨艙門向後投放武器。其實這也是有先例的。早期的A-5「民兵團員」艦載超聲速核攻擊機和C-130「雛菊剪」叢林轟炸機都是把武器向後拋投。對于未來的轟炸型飛機而言，武器甚至可以放置在裝有减速傘的貨盤框架內，在地面能夠很方便地進行滾裝，在空中像空投貨物那樣從後艙滑出來。
2.雙機型方案
不難發現，單機型方案存在巨大的挑戰性，所以發展兩種不同的改型方案或許是一種明智之舉。具備隱身特征的方案可以用作轟炸和攻擊機型；能夠短距起降但非隱身的方案用作運輸機和空中加油機。而特種任務飛機需要考慮究竟如何在隱身和短距起降之間做出取舍，或者另辟蹊徑。
當設計要求爲運載27噸載荷飛行4800千米航程時，隱身的機型將比非隱身的機型重，空重增加約12.5%，起飛重量增加約16.5%。如果增加航程或者載荷要求，空重和起飛重量的增加幅度會更加顯著。
一個有趣的現象是，起飛重量的增幅比空重的大，主要是因爲隱身機型無法采用大涵道比的發動機。犧牲了一定的巡航效率，要達到同等航程必須攜帶更多的燃料。但如果有辦法把高涵道比的發動機隱蔽地埋到機艙或機翼內，起飛重量的增幅將會得到控制。
3.模塊化方案
模塊化方案的基本思想是讓大尺度部件基本保持一致，維持通用性，但具體布局和結構有所不同，以適應不同的任務類型。基于這樣的思想，飛機都采用相同的機翼，V形尾翼布局都布置于尾撑來端，而發動機、機身則各不相同。這就使得飛機可以最大程度地適應所執行的任務類型，而不必同時裝著爲其它任務而准備的設備和結構，减輕了不必要的重量。
對于運輸機，加油機和特種飛機而言，都采用大涵道比的渦扇發動機，雖然犧牲了隱身性，怛獲得了最緊迫的大航程／續航時間。其中，運輸機和特種飛機都采用4台發動機上置布局，這可以充分地利用康達效應，改善飛機的短距起降性能，同時還可及减小跑道異物損傷發動機的危險。而對于不要求短距起降的空中加油機，則采用兩台下吊發動機艙設計，能夠保持良好的巡航效率。攻擊型和轟炸型都采用中等涵道比的渦扇發動機。埋在翼根內。以减小雷達信號特征，提高突防能力。
運輸機的機身最爲肥大，有足夠的空間來裝載所要求的重型裝備。同時，機頭有降低雷達信號特征的棱條處理。特種任務型和空中加油型的機機身稍小，因爲這樣就已經能夠滿足機艙空間的要求了，較細長的機身有助于减小巡航阻力。所不同的是。後者由于對隱身的要求最低，所阻機頭仍采用傳統的橢圓截面設計。炮艇攻擊機和轟炸機的機身最爲細小，外形完全按照折射雷達波的隱身外形標准設計，其中，轟炸機的機頭最爲細長，因爲它對巡航速度的要求更甚于攻擊機，細長的機頭有助于提高阻力發散馬赫數。
4.大小方案
把飛機按大小區分開也可以有效地提高飛機的作戰性能。但無疑需要研制兩種完全不同的飛機以滿足需要，成本方面的代價會比較小型方案空重29211千克，起飛重量47288千克；長17米、翼展33.83米，具備良好的隱身性能，尤其適合作爲轟炸型和攻擊型，但載重量僅和「飛豹」差不多，略顯小，但航程可達5130千米以上。特種任務型具備良好的滲透能力，裝備升力風扇或升力發動機甚至可以垂直起降。
超大型方案空重150∼162噸，起飛重量386∼476噸：翼展75.3米。這種飛機可以作爲c一5的替代型和C-17的補充型服役；空中加油型號能夠同時爲兩架戰鬥機提供硬管式加油(現有的加油機只能同時爲一架飛機進行硬管式加油)；它還可以被改裝成龐大的武庫機，攜帶數量巨大的防區外發射武器，快速而持續地進行遠程打擊。在研制時，超大型方案可以作爲民航客機投產，以减小政府支出。
評價與思考
這些方案中有的看起來略顯誇張，但只有充分展開想象.搜羅出所有可能的方案，才可能有充足的選擇餘地，找出相對較好的。即便如此，上述這些方案也未必是最優的。比如在處理續航力和隱身性的矛盾方面。美國人不得已而把機型一分爲二。其實，采用複合材料的先進槳扇發動機，有望獲得良好的隱身性能。與此同時，巡航效率能獲得大幅度的提升，當然，代價可能是巡航馬赫數稍低、氣動噪音稍太，具體的方案需要根據任務分析和工業技術能力來做出判斷。
對于我國而言，軍用大飛機的缺乏嚴重制約了地面部隊的快速反應能力和航空兵的作戰靈活性。在當前開展大飛機項目時。應考慮到軍用大型支援飛機的需要，至少是技術儲備。美軍方案的隱身性、短距起降要求和模塊化設計思想都是很值得借鑒的。
事實上，這種設計要求很具有挑戰性：多任務假設.需要對付各種敵方威脅、能夠適應低烈度沖突和高烈度局部戰爭，長航程、低可探測性，其中任何一項指標換作其他航空大國都是很棘手的，而美國人卻試圖把所有的特征綜台到一個項目中去。這不僅顯示了美國強大的航空工業基礎，更有意思之處在于，面對要求極端苛刻的複雜項目，美國人是如何一步步地分解問題，挖掘出主要矛盾，找到突破口。
長期以來，我們密切地跟踪國際先進水平，但往往是技術水平，對技術背後原創力的思索較少。這就造成了這樣一種狀況：我們一直在跟踪，一直難以超越，搞一種新型號，先要看看國外有沒有做過類似的東西。如果有，則信心百倍地上馬，如果沒有。則反對聲四起。比如反坦克導彈，20千克的在國內就叫「重彈「了，如果有人提出3米長、80千克的方案，肯定會被認爲是天方夜譚。然而美國人確實搞出來了那麼大的高速動能彈。再先進的技術都會過時，再強大的裝備都會退役。只有透過現象，看到技術背後的思維方式和創造精神，才能理解技術的根源，掌握技術的原創力。
作者：霹靂、南成根，空軍駐吉林地區軍事代表室
航空世界
注:【大公網訊】或【大公專訊】為本網即時新聞，非引自《大公報》，敬請留意。
今日天氣 
加入最愛 
設為首頁 
手機新聞 
向友推薦
