譚　索

噴氣式艦載戰(zhàn)斗機出現(xiàn)

第二次世界大戰(zhàn)后,各國出現(xiàn)的早期噴氣式戰(zhàn)斗機都不適合用于艦載使用。因為當(dāng)時的渦輪噴氣發(fā)動機的推力不足,無法保證戰(zhàn)斗機在航空母艦的短跑道上起飛,而且飛機的著陸速度較大,也不適應(yīng)著艦的要求。再加上噴氣式發(fā)動機的加速性很差,若著艦不成功時,根本無法復(fù)飛。最初解決這一矛盾的方案是在艦載戰(zhàn)斗機上安裝螺旋槳和噴氣式兩種動力裝置。起降時,使用前者;快速飛行時,使用后者。按照這一設(shè)想,美國瑞安飛機公司從1945年1月就開始研制FR-1“火球”型艦載戰(zhàn)斗機。

1945年11月6日,“火球”型飛機在“韋克島”號航空母艦上首次降落時,竟是依靠噴氣式發(fā)動機完成的。因為“火球”飛機從該艦上起飛后,活塞式發(fā)動機出現(xiàn)故障,試飛員韋斯特(Ensign Jake West)只好利用剩下的噴氣發(fā)動機來進(jìn)行降落。幸好飛機被最后一道攔阻索截住,而且直沖至艦頭的攔阻網(wǎng)上才停住。

盡管瑞安公司當(dāng)時研制成功了“火球”的改進(jìn)型XF2R“黑鯊”,但實踐證明,這樣的飛機需要攜帶復(fù)雜的發(fā)動機和燃油,很不實用,因而在1947年6月停止使用。

由于有“火球”型飛機利用噴氣式發(fā)動機著艦成功的嘗試,于是一批純噴氣式艦載戰(zhàn)斗機相繼出場。英國德·哈維蘭公司率先研制成功世界上第一種噴氣式艦載戰(zhàn)斗機“海上吸血鬼”,之后英國又研制了英海軍的第一種全天候噴氣式艦載戰(zhàn)斗機“海毒”。美國麥克唐納公司也研制成功F2H-2“女妖”和FH-1“鬼怪”等平直機翼的噴氣式艦載戰(zhàn)斗機。

1949年8月9日,美國海軍上尉弗魯因(Fruin),從以925公里/小時飛行的F2H-1型飛機上彈射逃生,是世界上首次緊急彈射的實例。

生產(chǎn)艦載飛機的老牌廠家格魯門公司,在1949年5月試飛成功F9F-2“黑豹”型艦載戰(zhàn)斗機。它在50年代初參加侵朝戰(zhàn)爭,成為美國海軍第一種用于實戰(zhàn)的噴氣式戰(zhàn)斗機。

與此同時,螺旋槳式艦載戰(zhàn)斗機仍然受到重視。格魯門公司在二戰(zhàn)末期生產(chǎn)的F8F“熊貓”型戰(zhàn)斗機,原裝有2500馬力的活塞式發(fā)動機,起降和爬升性能都很出色,在1946年曾打破過一項爬高速度紀(jì)錄,它后期改型的最大平飛速度可以達(dá)到755公里/小時。戰(zhàn)后給它換裝了功率達(dá)3000馬力的活塞式發(fā)動機,原希望它的速度特性可以進(jìn)一步改善,但是,結(jié)果最大平飛速度只增加了214米/小時,無法與噴氣式戰(zhàn)斗機相比,于是在1952年放棄了對它的進(jìn)一步改進(jìn)工作。

1949年11月,北美飛機公司試飛成功的噴氣式、平直機翼的FJ-1“噴怒”型艦載戰(zhàn)斗機,幾經(jīng)改進(jìn)成為FJ-4B型后掠翼飛機。在其基礎(chǔ)上,經(jīng)過改進(jìn)又產(chǎn)生了F-86“佩刀”型飛機,曾大量使用于朝鮮戰(zhàn)爭。同期,沃特公司研制成功外形新穎的F7U“彎刀”型后掠翼無尾式飛機。這種飛機有出色的爬升和速度特性,而且在1956年3月加裝了“麻雀”Ⅰ型導(dǎo)彈,并由其組成了美國在海外的第一個裝備有導(dǎo)彈的海軍中隊。但實踐證明,無尾式飛機不適合艦上起降的要求,因為在起降時配平升力系數(shù)較大,無尾式飛機機翼的后緣(升降副翼)要向上偏轉(zhuǎn)以產(chǎn)生抬頭力矩,這樣恰好降低了翼型的升力系數(shù)。此外,由于無尾式飛機在巡航狀態(tài)的升阻比較小,因此F7U的最大航程只有采用平直機翼的“黑豹”和“女妖”等飛機的一半。

英國的德·哈維蘭公司在1951年9月26日首次試飛成功的D.H.110“海上雌狐”型雙座噴氣式艦載戰(zhàn)斗機,采用了后掠機翼、雙尾撐布局。為了保證雷達(dá)員的工作空間,駕駛艙被移到了飛機縱軸的左側(cè)。這種飛機曾較廣泛地裝備部隊。

解決艦上起降難問題

為了解決噴氣式艦載機的起飛難問題,在航空母艦上安裝了彈射器。早期的彈射器是利用壓縮空氣、液壓或火藥提供動力的。朝鮮戰(zhàn)爭中,發(fā)現(xiàn)這類彈射器無法保證重型噴氣式戰(zhàn)斗機的起飛。

1952年2月,英國研制成功以蒸汽為動力的大功率彈射器。在這樣的彈射器上,戰(zhàn)斗機只需15～20秒的時間,幾十米的滑跑距離,就可以完成起飛。1952年1月12日,美國“安提坦”(Antientam)號反潛航空母艦上首次試驗成功英國人發(fā)明的斜角甲板,可以保證艦載飛機的起、降同時進(jìn)行,而且在著艦攔阻失敗時,也不致與艦上的其它飛機相撞。

俄羅斯的航空母艦上首先利用上翹斜板取代了彈射器。飛機在上翹斜板上滑躍起飛既簡便又安全,而且可以增加飛機載荷。美國早在20世紀(jì)50年代,就利用這種裝置作為彈射器的輔助設(shè)備。英國從70年代開始進(jìn)行了“鷂”式飛機的滑躍起飛試驗。目前,英國、西班牙、印度和意大利等國都已使用這種艦上起飛方式。

英國人的另一項有用的發(fā)明是艦上助降反光鏡裝置。這是在艦尾設(shè)置的一個凹面鏡,鏡的兩側(cè)向水平方向各伸出一排綠色的燈,鏡面對正飛機著艦的正常下滑路線。當(dāng)飛行員在空中看見鏡中的光點在中央時,飛機的下滑線就是正確的;當(dāng)看見鏡中的光點高于水平綠燈時,說明下滑線過陡(目測高);而鏡中的光點過低時,說明下滑線過平(目測低)。1953年11月19日,美國海軍上尉恩根(Engen)駕駛英國的“海上吸血鬼”型艦載戰(zhàn)斗機在英國的“卓越”號戰(zhàn)艦上試飛成功。這種著艦輔助設(shè)備后又推薦在美國的航空母艦上使用。

正是以上設(shè)施的發(fā)明,使艦載飛機得以進(jìn)入噴氣時代。朝鮮戰(zhàn)爭標(biāo)志著這一時代的開端。

當(dāng)然,在航空母艦上起降,對艦載機的駕駛術(shù)和艦載機的結(jié)構(gòu)設(shè)計也提出了特殊的要求。通常艦載機飛行員在艦上降落時,采用無平飄(或稱無拉平)式降落方法,飛行員們習(xí)慣地稱之為“烏鴉式著陸”,即飛行員保持飛機以較大的仰角帶油門進(jìn)場,隨著油門的收光,飛機迅速下沉,觸及甲板,著陸鉤一旦抓住攔阻索,飛機的前輪立即沉重地放下。這樣的降落方法要求飛機的起落架的結(jié)構(gòu)強度要大,而且飛機前方的視界要好。

超音速艦載機的發(fā)展

1955年3月25日,美國錢斯·沃特(1961年后改稱為凌·特姆科·沃特)公司研制的超音速艦載戰(zhàn)斗機F-8“十字軍戰(zhàn)士”問世,并首次試飛。在它上面首次采用機翼安裝角可變機構(gòu),即當(dāng)它在大迎角著艦飛行時,機翼安裝角可以增大7度,以使機頭不致抬得過高,影響飛行員的前方視界。F-8有很完善的前、后緣襟翼等增升裝置。1964年法國海軍訂購的F-8E型飛機上還裝有附面層控制系統(tǒng),可以進(jìn)一步降低著艦速度。

1957年3月25日,F-8U型飛機開始在美國海軍服役。在侵越戰(zhàn)爭中,因與蘇制“米格”戰(zhàn)斗機作戰(zhàn)取得了較好戰(zhàn)績,被美海軍吹噓為“最有效的格斗戰(zhàn)斗機”。這是因為艦載飛機改善低速特性的努力,也必然會有利于空中格斗時的機動飛行。

1965年9月27日,凌·特姆科·沃特公司試飛了A-7“海盜”型艦載攻擊機。這是在F-8型飛機的基礎(chǔ)上,取消機翼安裝角可變機構(gòu),研制而成的。經(jīng)過鑒定,美國空軍也選用它作為近距支援攻擊機,于1974年9月17日投入使用。

早在1933年,日本愛知公司研制的“七試”艦上攻擊機(AB-8)上就采用了機頭向下彎曲的設(shè)計。這可能是最早關(guān)于解決艦載機前方視界的嘗試。

還在20世紀(jì)50年代初,麥克唐納公司就按美國海軍的要求,開始研制艦載超音速戰(zhàn)斗機F-4“鬼怪”,60年代初開始裝備海軍部隊。因為它的總體設(shè)計比較成功,美國空軍也決定采用。到1981年停產(chǎn)時,已有十幾種改型。除美國外,還有10多個國家和地區(qū)使用它。

1965年6月17日,美國海軍飛行員在越南首開擊落2架米格-17型的飛機紀(jì)錄,就是由F-4型飛機創(chuàng)造的。但是武器是人掌握的,只要充分發(fā)揮人的機智和勇敢,以弱勝強也是常有的事。1967年4月24日,我人民空軍飛行中隊長宋義民駕駛殲-5(相當(dāng)米格-17)飛機,在板興地區(qū)擊落2架入侵的美F-4B型飛機中的一架,另一架也被我地面的高射炮部隊擊落。

70年代,諾斯羅普公司按照美國空軍計劃設(shè)計的YF-17輕型戰(zhàn)斗機在與通用動力公司的YF-16競爭中失利,卻受到了美國海軍的重視。該機采用稍有后掠角的梯形機翼,配合大后掠角的前緣邊條,和可以自動改變翼型彎度的前、后緣襟翼,顯著地改善了飛機的空中機動性和起降性能,這些特點都是符合艦載戰(zhàn)斗機的要求的。尤其是它采用的雙發(fā)動機布局,特別受到美國海軍的青睞。美國海軍裝備部門一貫認(rèn)為,雙發(fā)戰(zhàn)斗機在海上使用更為安全。后來在YF-17的基礎(chǔ)上研制而成的F/A-18“大黃蜂”型艦載戰(zhàn)斗/攻擊機,成為美國現(xiàn)役的主力艦載作戰(zhàn)飛機,也是第三代超音速戰(zhàn)斗機的典型代表之一。 F/A-18于1981年2月開始服役后,便一直出沒于各個沖突地區(qū)和現(xiàn)代局部戰(zhàn)爭中。1986年轟炸利比亞,1991年的海灣戰(zhàn)爭都有它的身影。

從1967年起,格魯門公司開始研制F-14“雄貓”艦載超音速戰(zhàn)斗機,主要用于美國海軍的艦隊防空和護(hù)航任務(wù)。它可以看做是二戰(zhàn)時期格魯門公司“貓”系列戰(zhàn)斗機的延續(xù),但它所采用的先進(jìn)技術(shù)已非昔日可比?！靶圬垺辈捎昧丝勺兒舐咏菣C翼(變化后掠角分別為20°、68°、75°)和雙垂直尾翼布局,裝有兩臺渦輪風(fēng)扇發(fā)動機,單臺加力推力93千牛(9500公斤力),空戰(zhàn)推重比為09,作戰(zhàn)翼載荷只有405公斤/平方米。它的機翼前緣裝有全翼展兩段式縫翼,后緣有三段式單縫襟翼,在空戰(zhàn)中也可用它們來提高機動性。武器裝備有一門20毫米口徑的6管航炮和攜掛多種空空導(dǎo)彈。該機于1986年起改用推力更大的發(fā)動機,單臺加力推力為1245千牛(12700公斤力)。由于采用可變后掠機翼,在艦上停放時,無需折疊機翼,只要將機翼調(diào)至最大后掠角位置就可以減小在艦上的停放面積。

俄羅斯的米格-29K(“支點”D)和蘇-27K(“側(cè)衛(wèi)”D,現(xiàn)稱蘇-33)都是屬于優(yōu)秀超音速戰(zhàn)斗機的艦載型或海軍型。它們與空軍型相比,加強了起落架的結(jié)構(gòu)和增加了著艦鉤。蘇-27K還在機翼前方安裝了可操縱的全動鴨式前翼,使著艦進(jìn)場速度降低到240公里/小時。米格-29K型飛機在1989年11月開始在“庫茲涅佐夫”航空母艦上進(jìn)行了斜板起降試驗。

法國達(dá)索公司于1983年開始研制采取鴨式布局的“陣風(fēng)”型多用途戰(zhàn)斗機,用于艦載的“陣風(fēng)”M型計劃于1998年交付使用。艦載型在著艦時下沉率可以達(dá)到65米/秒,為了加強起落架強度,增裝著艦鉤,加設(shè)機翼折疊機構(gòu)和提高著艦攔阻時的承載能力等方面的改進(jìn),將要付出增加結(jié)構(gòu)重量740公斤的代價。這大約相當(dāng)于10名飛行員的體重或全部電子設(shè)備的重量。而且,還要求飛機的最大起重量不能超過16500公斤(陸基型為19500～21500公斤),以適合彈射起飛的需要。由此,也可以看到艦載戰(zhàn)斗機設(shè)計的艱難。

英國研制的“鷂”式垂直/短距起降戰(zhàn)斗機,于1975年5月開始改型為艦載戰(zhàn)斗機,1978年8月20日首飛,1979年6月交付海軍使用,取名為“海鷂”。大量試飛證明,它不僅可以在航空母艦上使用,而且也可以在一般艦船上起降。

1982年英國和阿根廷在馬爾維納斯(?？颂m)群島的海面作戰(zhàn)中,28架“海鷂”從航空母艦上起飛2336架次,擊落阿方飛機22架,自己無空戰(zhàn)損失,只有2架被地面火力擊毀和4架毀于事故。

而在這次作戰(zhàn)中,阿根廷使用的法國達(dá)索公司生產(chǎn)的“超軍旗”艦載戰(zhàn)斗機,雖然它的最大平飛速度剛剛達(dá)到音速,但它可以在貼近海面的高度上發(fā)射“飛魚”型空艦導(dǎo)彈,并擊沉、擊傷包括先進(jìn)的“謝菲爾德”號驅(qū)逐艦在內(nèi)的多艘英國艦艇,因而引起了全世界的注意。

美國海軍陸戰(zhàn)隊引進(jìn)“鷂”MK50型飛機,由麥克唐納·道格拉斯公司改進(jìn)成為AV-8型垂直/短距起降攻擊機。英國、西班牙、印度和意大利都采購了這種飛機。

前蘇聯(lián)使用的第一種艦載飛機是雅克夫列夫設(shè)計局研制的雅克-36MP(現(xiàn)稱雅克-38)“鐵匠”型垂直/短距起降攻擊機。1976年7月,前蘇聯(lián)的第一艘航空母艦“基輔”號曾載著它駛?cè)氲刂泻?。它也是世界上僅有的兩種投入使用的垂直/短距起降戰(zhàn)斗機之一,另一種就是上述的“鷂”式飛機。

前蘇聯(lián)從1975年開始設(shè)計雅克-141“自由式”型艦載超音速垂直/短距起降戰(zhàn)斗/攻擊機。1991年,原型機在試飛中墜毀,因而中止研制。但在1992年9月,該型機曾在范堡羅國際航展上露面。由于它的發(fā)動機的高速熱噴流對跑道有損壞作用,所以當(dāng)時沒有進(jìn)行垂直降落的表演。估計它如果用于艦上起降時,還須設(shè)法降低發(fā)動機噴流溫度或在甲板上采取防熱措施。

未來的艦載戰(zhàn)斗機

據(jù)有關(guān)資料記載,世界上有15個國家擁有或曾經(jīng)擁有過航空母艦,有8個國家建造過航空母艦。這8個國家分別是日、英、美、法、德、意大利、俄羅斯和西班牙。目前裝備有航空母艦的國家是美、法、英、俄、印度、西班牙、阿根廷、意大利、巴西和泰國?，F(xiàn)役航空母艦為26艘,若包括可以運載飛機或直升機在內(nèi)的各種艦艇在內(nèi),總數(shù)超過5000艘,艦載飛機和直升機共6000多架。海上軍事航空的發(fā)展勢頭由此可見一斑。

可以預(yù)料,為了奪取制海權(quán)和海上制空權(quán),艦載戰(zhàn)斗機必將有大的發(fā)展。僅從美國目前正在研制的下一代戰(zhàn)斗機的通用性和多功能特點,就可讓我們窺見到艦載戰(zhàn)斗機的某些演變趨勢。

美國正在實施的聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(JSF)計劃,準(zhǔn)備研制出一種既能適用于空軍,又能適用于海軍,還要適用于海軍陸戰(zhàn)隊需要的戰(zhàn)斗機。同時美國海軍陸戰(zhàn)隊(USMC)和英國皇家海軍(RN)在這項計劃中,還提出了“先進(jìn)的短距起飛和垂直降落”(ASTOVL)的性能要求。

從20世紀(jì)50年代以來,發(fā)展垂直/短距起降(V/STOL)飛機的經(jīng)驗表明,飛機以最大起飛重量實施垂直起飛時,所消耗的燃油要成倍地增加。為了攜帶足夠的滿足起降需要的燃油,勢必要減少飛機的設(shè)備和武器等裝備或縮短飛機的航程。若再想實現(xiàn)超音速飛行就更困難。而且英國的“鷂”式飛機在實戰(zhàn)使用中,從未遇到必須采用垂直起飛的情況。如果對JSF只要求在降落時采用垂直方式 (VL),而起飛時采取短距方式(STO),以上種種矛盾就好解決得多了。實際上,能以小速度實現(xiàn)短距起降的飛機,對于跑道的要求也不是非常嚴(yán)格。

對于艦載戰(zhàn)斗機來說,它如果具有短距起飛性能,再利用艦上的彈射器或斜板等設(shè)施來輔助起飛,就不會有什么困難。當(dāng)飛機在執(zhí)行任務(wù)過程中,投放了部分武器彈藥和消耗部分燃油之后,再回來做垂直著艦也就比較容易了。當(dāng)然,要做到真正在一般甲板上可以起降的話,還必須設(shè)計出噴流溫度較低的先進(jìn)發(fā)動機,否則像雅克-141那樣雖有垂直起降性能,卻沒有跑道能承受它的高溫高速噴流的燒蝕,也是沒有用武之地的。這也是選擇是否需要短距起飛/垂直降落要求的關(guān)鍵所在。

近年來,無人駕駛作戰(zhàn)飛機(UCAV)技術(shù)正在迅速發(fā)展和不斷進(jìn)步。今后,有大批的無人駕駛作戰(zhàn)飛機加入艦載飛機的行列中來,執(zhí)行偵察、干擾、攻擊甚至空中格斗任務(wù),這也是不足為奇、完全可能的。(全文完)

責(zé)任編輯:思空■