淺談超音速巡航的優(yōu)勢和弱點!


昨天推文中談到了渦扇15裝機某20的問題。目前到底裝了沒裝,這里不深入討論。有用戶提出,若是沒裝,那么如何用三代大推解決超音速巡航的問題。實際上這個問題是比較復(fù)雜的。作為五代機(美標(biāo)4代),曾經(jīng)用典型的4S作為五代機的完全定義。在某20之前,真正能4S全部做到的,只有F22A,另外一個YF23因為過于另類反被淘汰,其實原則上YF23也可做到4S。但是到了更大面積鋪開的F35,反倒第一個放棄的就是4S中的超音速巡航。不用說超音速巡航。F35的多個型號,就是開加力都很難超過最大速度1.6馬赫,徹底放棄了超音速巡航,卻不耽誤F35仍是先進的5代機,這又是為什么呢?根本原因并不是F35的單臺發(fā)動機推力不行,而是在超巡和作戰(zhàn)半徑之間,做了新的取舍而已。超音速巡航是指飛機在不開啟后燃器的情況下能夠持續(xù)在1.5馬赫以上進行超過30分鐘的超音速飛行。
因此超音速巡航的準(zhǔn)確定義并不是不開加力在高空能飛出超音速就算。實際上有很多戰(zhàn)機很早就能不開加力飛出超音速,比如世界飛行阻力最小的殲12,在上世紀(jì)七十年代就能不開加力飛出剛剛超過1馬赫的高速。但是不能歸于現(xiàn)代意義上的超音速巡航。現(xiàn)代超音速巡航概念的提出主要是基于快速突防的戰(zhàn)術(shù)思想,因此,該技術(shù)其在未來的超視距作戰(zhàn)中具有很大的優(yōu)勢。超音速巡航是第五代戰(zhàn)斗機的主要技術(shù)特征之一。全球現(xiàn)役戰(zhàn)機中,真正能1.5馬赫超音速巡航的仍然只有F22A,在典型空戰(zhàn)配置下能以大于M1.5的速度巡航。 一般常規(guī)的使用單純渦噴發(fā)動機或者渦扇發(fā)動機的飛機必須要開加力才能達到超音速,而且持續(xù)時間不能太久,一般不超過30分鐘,否則會發(fā)生發(fā)動機過熱導(dǎo)致燒壞發(fā)動機等不利情況,而且此時的耗油量增加3倍。而具有超音速巡航能力的飛機,克服了以上不足,作戰(zhàn)性能大幅提高。

超音速巡航的意義優(yōu)勢顯而易見:首先可以更快抵達戰(zhàn)區(qū)。普通的戰(zhàn)斗機只能以M0.9左右巡航抵達戰(zhàn)區(qū),發(fā)生緊急情況時容易失去最佳時機,延誤戰(zhàn)機。而具有超音速巡航能力的飛機,有更高的速度機動性,反應(yīng)能力快,能爭取更多的時間,甚至先發(fā)制人。其次,可以高速擺脫威脅。超音速巡航飛機一般具有一定的隱身能力,以超音速M1.5以上巡航時,直接抵達戰(zhàn)區(qū)時間短、不容易被發(fā)現(xiàn)。即使被敵人的雷達發(fā)現(xiàn)了,敵人也只有很短的準(zhǔn)備時間,而在這段時間內(nèi)可能已經(jīng)抵達作戰(zhàn)區(qū)域或者沖出其警戒范圍并遠離,而敵方的防空武器也因為尾追困難, 以1.5馬赫突防時,對手的接戰(zhàn)窗口降低為14.3%。第三,有利于攔截占位??梢钥焖俚卣紦?jù)有利的攔截位置,并且現(xiàn)在遠程戰(zhàn)略轟炸機可以在防區(qū)外發(fā)射攻擊武器后安全返航,通過其快速抵達能力,加上武器初始動能更大,可以在敵機進入目標(biāo)區(qū)域之前,將敵人攔截在其攻擊范圍之外。第四,可以擴大機載武器攻擊范圍,在超音速巡航狀態(tài)下緊急發(fā)射攻擊武器,此時武器的初速度很大,能在更短的時間內(nèi)和更大的范圍內(nèi)攻擊目標(biāo)。
第五,有利于紅外隱身,具有超音速巡航的戰(zhàn)斗機不需要開加力,可以減小紅外特征。典型3代機的紅外探測系統(tǒng)能在140km外發(fā)現(xiàn)開加力的目標(biāo),而不加力的則只有40~50km的范圍。
F22A的1.5馬赫超巡,具備以上5大優(yōu)點,這幾乎是任何現(xiàn)代戰(zhàn)斗機都想獲得的先發(fā)優(yōu)勢。但是理論上如此美好?,F(xiàn)實中卻被一個超級短板擊碎,這就是F22A的實際作戰(zhàn)半徑小的驚人,不帶外掛油箱實際上高高航線也只有750公里左右,甚至只有掛副油箱的F15的一半都不到!如此悲催的作戰(zhàn)半徑,在機場密集的歐洲還湊合,到遼闊的亞太戰(zhàn)場簡直要命!這個短板,也是F22A大部分常年窩在美國本土,只做象征性的威懾,而很少真正前沿部署的根本原因。如此小的作戰(zhàn)半徑,第一是因為F22A原始設(shè)計就過短,內(nèi)油不足;更重要的原因,則是F22A配套的F119發(fā)動機,涵道比過小,雖然1.5馬赫超巡看起來很美,但是實戰(zhàn)中飛20多分鐘就沒油了,連宣傳的半小時超巡也達不到。到了F35,則增大了發(fā)動機的風(fēng)扇和口徑,徹底放棄了超巡。而作戰(zhàn)半徑大大提高。

這就是理論是一回事,而實際則是另外一回事的典型。F22A有超巡能力而不好用,F(xiàn)35主動放棄超巡能力,這都說明在作戰(zhàn)半徑和強行超巡之間,如何取舍的問題,也說明現(xiàn)代化的大推力三代半發(fā)動機,雖然超巡能力顯然不如F119發(fā)動機,但是作戰(zhàn)半徑遠遠大于他。而且也具備1.2馬赫左右的弱超巡能力。某20暫時配備三代半大推,實戰(zhàn)性甚至并不亞于F22A。至于4代大推。則適當(dāng)放大涵道比,在具備超巡能力的同時,油耗要明顯小于F119。至于徹底解決超巡和作戰(zhàn)半徑的矛盾,則需要第五代變循環(huán)發(fā)動機的真正成熟。