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舰载机

简介

舰载机按使命分为战斗机、攻击机、反潜机预警机加油机侦察机电子对抗飞机等。按起落原理分为普通舰载机,舰载垂直/短距起落飞机和舰载直升机。 

舰载机能适应海洋环境。普通舰载机一般在6级风、4~5级浪的海况下,仍能在航空母舰上起落。舰载机能远在舰炮和战术导弹 射程以外进行活动;借助母舰的续航力,可远离本国领土,进入各海洋活动。舰载强击机(攻击机)多兼有攻击水面、地面目标的能力,舰载歼击机多兼有空战能力,以充分发挥有限数量舰载机的最大效能。舰载机在母舰出海时上舰,母舰返回基地时飞回岸上机场。一艘航空母舰可搭载数十至百余架舰载机。通常是多机种同时搭载,以形成综合作战能力。

舰载机.jpg

历史

1910年11月14日, 美国飞行员 E.B.伊利从“伯明翰”号巡洋舰上首次驾机起飞成功。第一次世界大战中,舰载机主要用于海上侦察、巡逻和反潜。第二次世界大战中,舰载机的战术技术性能有了很大提高,在塔兰托、珍珠港、珊瑚海、中途岛等多次海战中,发挥了重要作用,改变了传统的海战样式。战后,实现了舰载机的动力喷气化、主要武器导弹化和机上系统电子化,并发展了舰载的预警机电子对抗飞机、垂直/短距起落歼击机和直升机等。在1982年马尔维纳斯群岛(福克兰群岛)之战中,英国海军首次将“海鹞”式舰载垂直/短距起落飞机和舰载直升机投入实战。

起飞顺序

(假设飞机是F-14)

飞行前的准备工作:飞行甲板的停机坪上停放着雄猫F-14战机,此时F-14已经完成了全部任务需要的弹械、装备以及飞机本身的整备工作,只等飞行员和雷达拦截官(RIO)前来搭机,简报结束后着装完毕的飞行员们出现在飞行甲板并向飞机走去,随即完成起飞前的最后检查工作,飞行员的RIO和身穿棕色套衫的机工长一起从机体外部开始检查确认,油压管路是否漏油、扰流板等等的操作装置有无异常、弹械装备是否挂载妥等等,这些外部检查的确认是飞行员本身职责所在,一旦确定就可以直接登机了。攀爬舷梯进入座舱,前座是飞行员后座是RIO并以安全带将自己的身体固定住。 

接下来飞行员再按照检查表进行仪表的检查和设定,在这段时间RIO将把飞航的资料输入到导航系统中,并对无线电频率进行调整等各方面的工作。

完成这些工作以后,就开始启动发动机,飞行员举起手指询问甲板指导员是否完成发动机的准备,如果妥当,指导员一手指向发动机,另一手不断的画圆圈传达启动的信号,发动机启动是按照先左后右的顺序来进行,发动机发动以后,飞行员就把油门放在慢车位置上,等待飞机操作员松开刹车也就是拿掉停机链和轮挡,在此之后飞行员催大油门以提高动力,按照穿着黄色套衫的甲板引导员指示,让飞机前进并移往弹射器的位置上去,到达预定位置后,飞机固定在弹射器的一段时间,穿着黑白格子背心的安全官会对飞机的操舵装置等进行再次也是最后一次确认检查。

接下来身穿红色背心的武器工作人员会把挂载弹械的安全栓拔掉,检查各式导弹是否就位也是这一时间的工作。完成全部作业后,身穿绿色背心的弹射器组员向飞行员以及弹射操作手亮出发射重量的指示牌,随着飞行员的确认手势,装在鼻轮上的弹射杆被放下,弹射器组员将弹射杆挂在弹射梭的横档上面。

当这些作业全部完成以后,就把保护其他飞机和甲板人员避免被发动机喷出的热气所伤的折流板竖起来,接到弹射官全速起飞的信号以后,飞行员就松开刹车装置,启动后燃器并启动操作系统等等,如果没有异常便给弹射官行礼,看到这个手势的弹射官也以一个漂亮的手势做出弹射开始的信号,看到这个信号的弹射操作手(位于甲板边缘狭窄走道弹射站组员)按下控制盘上的按钮,就在这一瞬间,蒸汽冲入汽缸之内,弹射梭把将近三十吨的F-14猛然加速(此时的利用牵引力固定鼻轮的哑铃状武器因超过拉力极限而自行折断),以270千米/小时的速度把飞机弹射出去。

也就完成了舰载机的弹射起飞工作。

特点

初期的舰载飞机与其他飞机基本相同。第二次世界大战中,日本偷袭珍珠港和日、美在太平洋上的几次海战主要是由舰载飞机进行的。第二次世界大战后随着超音速喷气飞机和核动力航空母舰的出现,舰载飞机的应用范围不断扩大。60年代美国研制的舰载战斗机F-14在性能和火力上与同期的陆上战斗机相近。70年代出现了舰载垂直起落歼击-强击机,它可以在小型航空母舰甚至一般军舰上起落,使舰载飞机的使用范围进一步扩大。军舰甲板长度有限,一般舰载飞机必须借助母舰上的弹射器起飞。起飞时,飞机上的挂钩与弹射器相连,飞机在自身发动机推力和弹射力联合作用下,只须滑跑几十米就能脱钩飞离甲板。降落时,飞机尾部的着陆钩与起落架同时放下,着陆钩钩住横置于甲板上的拦阻索,而拦阻索两端与缓冲器相连。在拦阻索的掣动作用下滑跑很短的距离就要停止。甲板末端还有备用拦阻网,防止飞机不断晃动,舰载飞机的起落和飞行条件比陆上飞机恶劣。因此舰载飞机应有良好的起飞性能、较低的着陆速度、良好的低速操纵性。驾驶舱的视野开阔,在母舰和飞机上还装有特殊的导航设备,便于驾驶员对准甲板跑道。为了少占甲板面积和便于在舰上机库内存放,多数舰载飞机的机翼在停放时可以向上折叠,有的垂尾和机头也可以折转。此外,海水和潮湿的环境容易使飞机机体、发动机和机载设备严重腐蚀,飞机要有较好的防腐蚀措施。

种类

舰载机不同国家不同吨位的航母搭载的舰载机数目不同

美军现役尼米兹级的搭载能力在100架左右,一般搭载80~90架各型战机。

航母上的舰载机一般有这么几种:

制空战斗机

专司航母编队的防空任务、负责截击来犯敌机,比如已经退役的F-14雄猫,现在已经被多用途的战斗/轰炸机兼任。

战斗/轰炸机

负责防空和对地面/海上目标的远程打击任务,如现役的F/A-18。

预警机

自然是负责空中预警,如E-2鹰眼。

加油机

负责空中加油,如KA-6D。

电子战/电子干扰机

负责对各种目标进行电子干扰/破坏,如EA-6B。

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直升机

负责反潜、搜救等任务,如SH-60海鹰。

小型运输机

负责舰队和陆地间的人员、货物运输。

美国配置

若论打航空母舰的经验,排名第一的是美国,第二是日本,第三是英国,第四是德国。前三名估计无争议,德国潜艇多次击沉美英航空母舰,排第四也是可以接受的。

二战期间航母之间的较量,给我们提供了很丰富的打航母事例。通过分析战例,人们得出一个结论,就是:航母为了自身的安全,必须最低限度拥有和来袭敌机数量相当的战斗机

这很容易理解,没有谁可以保证以战斗机100%击落来袭的飞机,尤其是在机群空战中。 

二战时期的美日航空母舰,普遍存在舰载战斗机不足的问题。比如:

日本的赤城号,舰载机为,固定配置零式舰战12、俯冲轰炸机35、鱼雷机19,机动搭载25;

日本的翔鹤号,舰载机为,零式21、俯冲轰炸机30、鱼雷机30架;

美国战争初期的航母舰载机比例大概与此相当。

战斗机偏少的原因在于,早期的航空母舰始终存在攻与守的矛盾。

由于战斗机偏少,一般一艘航空母舰抵挡不住一艘级别相当的航母的攻击。比如,珊瑚海海战,日本航母两大一小对抗美国两大,结果是日本两大伤一小沉,美国一沉一伤,谁也没能幸免。

因此,先敌攻击成为航母对战关键。

中途岛海战就说明了这个问题。美国三艘航母抢先攻击,击沉日本航母三艘。在对抗美国的攻击中,就暴露了日本战斗机数量不足的问题,当零式击落了最先来袭的所有美国鱼雷轰炸机后,或无油无弹,或被引到低空,结果被美国的俯冲轰炸机钻了空子。同时,美国方面也暴露了战斗机不足的问题,当日本三艘航母被击沉后,美国拥有3:1的优势,但仍然被日本一个舰载机攻击波击沉了一艘航空母舰。

上述战例清晰的表明,为了抵挡来自空中的威胁,必须有数量足够多的战斗机。后来美国建造的航空母舰,就注意了这个问题,美国典型的埃塞克斯级航母,舰载机配置为,1个战斗机中队(36一37架)、1个战斗轰炸机中队(36一37架)、1个俯冲轰炸机中队(15架)和1个鱼雷机中队(15架),总计103架飞机,这样有超过70架可以对空拦截。

同时,由于舰载机起降、准备复杂,必须采取多舰配合作战,二战期间航母间交战,单舰间的对抗几乎没有。

关于战斗机数量对航母安危的重要,在马里亚纳海战中表现的淋漓尽致。从交战双方的航母数量看,美日为15:9,但是实际舰载机为美日956:360。即便加上日本陆基飞机240架,美日飞机数量也是956:600。考虑到美国舰载机中战斗机、战斗轰炸机的比例,可用于空战的飞机超过600架,几乎和日本来袭飞机的数量相当,加上人员素质的差异,出现“猎杀火鸡”的场面是非常正常的。

说到航母抵御空中威胁的能力,还需要说说舰炮。无线电近炸引信是在第二次世界大战中研制成功的,美军的高射炮最早都装备,从而使得大批日本飞机被击落,因此它与雷达、原子弹被誉为二战期间武器装备的三大发明

人们要说的是,带无线电近炸引信的高射炮,在航母交战中起到的是“马后炮”的作用。就是说,它并不能阻止一次对航母的致命攻击,其作用是慢慢积累的。

二战后期,美国为了保护一艘航母,舰炮数量是惊人的。比如,航母本身往往有127毫米高炮12门、40毫米“博幅斯”高炮68门、20毫米“厄利孔”高炮55门,同时,还有一艘战列舰20门127毫米高炮和150门速射炮护卫,以及数量众多的巡洋舰驱逐舰支援,细算为了保卫一艘航空母舰可能会动用超过500门高炮。但是从冲绳海战看,日本神风特攻机还是屡屡突防,美国各种舰船被击沉的33艘,被击伤的370艘,如果不是美国舰队的规模超过1500多艘(其中包括59艘攻击航空母舰和护航航空母舰),肯定承受不了这样的损失。

高炮的毁伤作用在于逐步的积累。在美国海军装备近炸引信高炮炮弹后,有30-50%突破美国战斗机拦截的日本飞机被击落,由此造成的日本飞行人员的损失是无法弥补的,这就是近炸引信威力的关键。

战后,美国还是按照二战时的经验,构建其航母战斗群的对空防卫能力,最典型的例子就是“宙斯盾”舰和F-14战斗机。一个美国航母战斗群有近300枚防空导弹的护卫,足以抵抗传统攻击模式的飞机100架,一架F-14可以攻击6个目标,一个中队的F-14可以拦截70架敌机。由此说,美国航母战斗群的对空防卫,还是在舰载防空火力和对空战斗机上做文章,而且文章做的也算相当到位。

不过,战争是双方的互动,当SU30出现后,局面发生了变化。

首先,由于现代空射反舰导弹的射程普遍超过防空导弹,舰载防空火力再次被置于尴尬的境地,尽管“标准”、“海拉姆”、“密集阵”的组合可以对反舰导弹有极高的拦截概率,但终究是被动的防御,而且也不能作到100%拦截。航母的敌人从来没有想过发射100枚命中100枚,发射100枚命中5枚,这就足够了!

这样,防空的重担还是落在了舰载战斗机的身上。

早期的美国“尼米兹”级航母,舰载机的配备为,F—14“雄猫”战斗机20架、F/A—l8“大黄蜂”战斗/攻击机20架、A—6E“入侵者”攻击机20架、E-2C“鹰眼”预警机 4架、S-3A“海盗”反潜机8架、EA—6B“徘徊者”电子飞机6架,以及直升机多架。现在这个搭配发生了变化,变成了F/A-18一统航母甲板的时代。

对于A-6、A-7这类专用攻击机的退场可以理解,因为F/A-18作为多用途战斗机可以替代他们的作用。对于F-14的下场可以分析一下。

F-14作为专门的制空战斗机存在,显然还是暴露了航空母舰攻与守之间的矛盾。首先其对地、对海攻击能力弱;其次,当敌人也具备多目标、远距离交战能力后,F-14和“不死鸟”的组合威力也是大打折扣。

当F/A-18成为美国航母战斗群的防御主角后,我们就可以开始推算其能够抵御多少SU30了。

按照前面的分析,最简单的结论似乎是,60架F/A-18可以抵挡60架SU30的攻击。甚至还可以乐观的估计,由于F/A-18具备多目标接战能力,60架“大黄蜂”可以抵挡120架甚至是240架SU30。表面上看是这样,但是考虑到双方的互动,结论正好是令人惊奇的相反。

假如同样具备远距离、多目标接战的SU30和F/A-18相遇,假定双方电子水平相当,那么可以说交换比是1:1,就是说双方击落、被击落的概率都是50%。由于F/A-18的责任重大,绝对不允许另外50%的概率出现,那么,起码要用两架F/A-18对付一架SU30以确保击毁。

需要特别指出的是,多目标接战能力并不能取代多机的作用,因为对手也可以用一架SU30同时攻击2架F/A-18。

这样以来,60架F/A-18对抗SU30的数量就变成了30架。

但是离我们的结论还是有偏差,我们再进一步推算。

航母舰载机的起降是很复杂的,甚至可以说有点危险。虽然说尼米兹级有4个弹射器,4座弹射器如果同时使用可在1分钟内可将8架弹射升空,但不等说一艘航母一天可出动8架/分X60分X24小时=11520架次,实际正常的日出动架次在200-300架次之间。按日出动300架次为基础,由此可以推算,F/A-18进行一架次战斗飞行准备、起降、再准备大概需要4.8个小时。

好!我们离结论不远了。当为了拦截30架SU30达到100%的概率,一个航母战斗群起飞了全部的60架F/A-18,那么,在4.8个小时内,几乎很难再有成规模的“大黄蜂”出击了,那么此时无论是海面还是天空一旦再次出现敌人,结果会怎样呢?

所以,为了保留预备队,一个航母战斗群对抗SU30的数量还要打折扣。方法是告诉大家了,至于如何计算出“24架SU-30可对抗美国一个航母战斗群”这般精确的结论,只好请正在读《高等数学》的军友赐教了!

当然,还有很多因素需要考虑。

比如最新的F/A-18换装了新的相控阵雷达,的确够SU30头疼的;不过,谁能保证没有几条鱼雷或几枚潜射导弹射向美国航母

历史上看,多航母战斗群配合也是美国必然的模式,如果来上5个、7个航母战斗群,别说打看见都胆寒;但是一旦有DF赶来以“天女散花”配合,这推算的难度简直和摸彩票相当了。

美国型号

F-14“雄猫”战斗机

F/A-18“大黄蜂”战斗机

AH-1W攻击直升机

A-7E“海盗”攻击机

A-6E“入侵者”攻击机

AH-1Z“超级眼镜蛇”攻击直升机

S-3B“北欧海盗”反潜机

SH-60B“海鹰”直升机

SH-60F“大洋鹰”直升机

HH-60H“海鹰”直升机

CH-46“海骑士”运输直升机

C-2A运输机

ES-3A“影子”侦察机

E-2C“鹰眼”预警机

EA-6B“徘徊者”电子战机

UH-1Y“超级休伊”直升机

A-9攻击机

A-V8B“海鹞”式攻击机

F35B战斗机

F35C战斗机

X-47B无人机

“扫描鹰”无人机

MQ-1捕食者侦察机

MQ-4C无人机

MQ-8火力侦察兵无人机

MQ-25无人机

燕鸥无人机

X-45无人机

X-50无人机

2015年12月24日,美国国防部先进研究项目局(DARPA)和美国海军研究办公室(ONR)宣布,将价值价值9 310万美元的“战术拓展侦察节点”(TERN)计划的第三阶段合同正式授予诺格公司,由航空航天系统分部负责设计制造和测试一架全尺寸无人驾驶原型机,旨在验证这种全新设计的垂直起降(VTOL)飞行器具备在“阿利·伯克”级驱逐舰或濒海战斗舰等小型舰船上自由起降的能力。

从装备发展来看,DARPA和美国海军正在通过概念定义、技术成熟和系统验证等三个阶段,致力于打造出一种“捕食者”级别的中空长航时舰载无人机,尝试将现役小型军舰变身为无人机航母,从而极大地拓展美国海军的空中侦察与打击能力。如果研制工作顺利,最终投入生产的无人机将陆续装备到美国海军的各种军舰上,承担起情报、监视和侦察(ISR)任务,并可以对敌方小型目标实施有效打击。

◎ 美国海军曾经研制XFV-12A垂直起降超音速舰载战斗机,最后以失败告终垂直起降成为梦想

长期以来,美国海军一直渴望将垂直起降飞机部署到更多的军舰上,然而复杂的关键技术和高昂的采购成本一直成为这种作战平台无法研制成功的“拦路虎”。从第二次世界大战结束到冷战时期,美国海军先后尝试过多种垂直起降技术,但大都半途而废。

20世纪50年代初,美国海军曾经雄心勃勃地认为,可以在货船上配备一种立式垂直起降战斗机执行护航任务,并选择康维尔公司和洛克希德公司分别制造了XFY-1和XFV-1垂直起降原型机。然而,试飞结果表明,推进装置和控制系统在技术上都不够成熟,甚至近乎于危险,最终不得不放弃。其后20年间,美国海军还提出了V/STOL-A和V/STOL-B的设想,甚至还贸然研制过XFV-12A超音速垂直起降舰载战斗机,最后都无果而终。

在此期间,美国海军曾经在60 年代研制出遥控的QH-50无人反潜直升机(DASH),并将其部署在驱逐舰上,但是性能无法达到预期。1970年,美国海军无奈取消了无人机队的部署计划。80年代,美国海军仍然没有放弃让高性能作战飞机从小型军舰的甲板上自由起降的梦想,但是经过数十年间摸索和努力,意识到当前技术的局限性,只好将垂直起降的一部分能力赋予了舰载直升机

时光跨入21世纪,无人驾驶技术的逐步成熟促使美国海军再一次审视昔日的垂直起降飞机想法。当无人直升机再次成为美国军舰上的一员时,时间已经过去了30年,而这次的主角是诺格公司的MQ-8B“火力侦察兵”战术无人机系统。然而,随着海上作战需求的不断变化,MQ-8B逐渐暴露出在总体尺寸方面的不足,促使诺格公司通过工程改进途径发展出MQ-8C无人直升机,以满足美国海军对于海基中程监视平台的迫切需求。新一代“火力侦察兵”极大地增加了作战半径和续航时间,执行任务时间达到原有的3倍,而且可以搭载更多的任务载荷,具有更强的情报搜集能力。

尽管如此,当前的各项技术依旧存在着诸多局限,无法满足美国海军在任何时间、任何地点实施机载ISR和空中打击移动目标的作战需求。比如,直升机存在着相对有限的飞行距离和续航时间,固定翼飞机和无人机可以飞得更远和在空中持续飞行更长时间,但是需要依赖于航空母舰或陆上基地。建立这些基地或部署航空母舰需要具有实力的财政、外交和安全等承诺,无法与实施快速反应协调一致。

◎ MQ-8C 原型机在“杰森·杜汉姆”号导弹驱逐舰上降落研制计划正式启动

为了应对这些挑战和扩大美国国防部的作战选项,DARPA的科学家们开始拓宽思路,积极探索一些创新设计,尝试为美国海军发展出一种类似“捕食者”的中空长航时侦察与打击平台。这项计划的目的是将无人机在海上甲板和陆上基地上作战使用的优势有效地结合起来,设想采用较小的舰船作为中空长航时固定翼无人机实现起飞和降落的机动平台,为国防部提供可以在世界上任何一处海面上更容易部署和更快速地实施ISR和打击的能力。

在这样一种需求背景下,一项称之为“战术拓展侦察节点”的预研计划正式浮出水面。尽管译名颇有些拗口,但是DARPA在命名这项计划时也颇费思量,意在将英文缩写TERN与每年长途迁徙数千英里的“燕鸥”(Tern)的名称有机联系起来,从而更加直观地反映出舰载长航时无人机的特点。

2013年3月20日,DARPA在位于弗吉尼亚州阿灵顿会议中心专门举办了一次提案者见面会,以进一步确定“燕鸥”计划技术目标和了解潜在的参与者。针对未来的作战需求,DARPA寻求设计、研制和验证一种中空长航时无人机及其相关自主发射和回收系统的各种方案。其中,无人机必须能携带272千克载荷,作战半径要达到1 110~1 660千米,而发射和回收系统必须适合于濒海战斗舰一类的军舰和其它水面作战舰船。

◎ 卡特航空技术公司打算在SR/C 旋翼机的基础上发展一种无人机方案

对此,DARPA负责此项计划的经理丹尼尔·帕特表示,世界上大约98%的陆地区域处在距离海岸线1 700千米范围内,小型舰船如果具备起降中空长航时无人机的能力,不仅将极大的拓展态势感知能力,甚至还可以快速、灵活地在打击陆地或水面上等热点区域的目标。可见,“燕鸥”计划如果能如期发展出一种可在多种舰船甲板上使用的舰载固定翼无人机,必将对未来的海上航空力量产生革命性影响。

根据安排,DARPA将分三个阶段实施“燕鸥”计划,预计在40个月时间内推出一架全尺寸原型机,最终完成舰上自主起飞和降落的验证试飞。在此期间,这项计划面临的主要技术挑战包括:为飞行器研制一种可靠的起降技术,即使在波涛汹涌的海面上,仍然可以实现较大的无人机在较小的军舰上起降;设计一种飞行器,在航程、续航时间和有效载荷方面都与当前的陆基无人机相当,同时还可以满足海洋环境的使用要求;必须实现系统的紧凑设计,以适合于舰上的有限空间。

2013年10月,DARPA分别授予了诺格公司、极光飞行科学公司、航空环境公司、卡特航空技术公司和海事应用物理公司等5家承包商价值220~280万美元的研究合同,用于发展各自的“燕鸥”概念。其中,极光飞行科学公司考虑在军舰上加装一种“侧臂”装置,捕获类似于“捕食者”的无人机;卡特航空技术公司则在SR/C旋翼机的基础上,着手发展一种无人驾驶飞行器概念。

◎ DARPA在“燕鸥”计划初期公布的概念图设计方案脱颖而出

“燕鸥”计划刚一推出就立即引起了美国海军的浓厚兴趣。在此之前,ONR曾经资助AEROVEL公司发展了一种“弹性旋翼”(Flexrotor)远程无人机,可以像直升机一样垂直起飞与降落,但当时的技术尚不成熟,距离实用还存在一定距离。为了进一步推动海基远程无人机的相关研制工作,美国海军将目光转向了尚处于概念定义阶段的“燕鸥”计划

2014年6月12日,ONR与DARPA签署了联合研制“燕鸥”计划的备忘录,共同承担“燕鸥”原型机的研制和测试资金,旨在探索可以在各型军舰上广泛使用的舰载中空长航时无人机关键技术,以便尽快发展出一种满足性能要求的原型机。对此,帕特表示,DARPA与美国海军签署协议是达成一系列目标的最适当途径,在理想情况下,与ONR之间的合作模式可扩展到其它DARPA计划和其它军种,有助于为军方用户提供突破性的作战能力。

◎ 极光飞行科学公司的方案是在无人机背部设计一种可伸缩的装置,通过“侧臂”实现回收

三个月后,DARPA在9月22日和24日分别将价值1 900万美元的第二阶段合同授予诺格公司和航空环境公司,用于技术成熟和风险降低方面的研究。从第二阶段的设计方案来看,诺格公司当时已经提出了一个尾座式起降与水平飞行的组合构型方案,在保证气动效率和稳定性的前提下,通过增大机翼上反角和减小尾翼下反角,设计出一种近似X翼面的布局,再借助机翼中部延伸出的长支撑和尾翼翼尖安装的短支撑,形成一种四平八稳的支撑构型,初步解决了在有限空间的甲板上起降的问题。

诺格公司推出这一方案后,立即获得了DARPA和ONR的青睐。于是,DARPA在2015年9月22日就提前告知航空环境公司,其提交的设计方案已经落选。但DARPA并未立即宣布诺格公司已经赢得了“燕鸥”计划的第三阶段合同,而是提出了更多的修改建议,要求诺格公司在初步方案的基础上进一步优化构型设计,以便获得更好的总体性能。

◎ 诺格公司在第二阶段提出的尾座式“燕鸥”方案与最终构型完全不同

2015年12月11日,诺格公司在加利福尼亚州的帕姆代尔举行了一个预研项目发布会,不仅透露了第六代战斗机的全新设计概念,重点强调了使用激光武器摧毁目标的能力,同时还展示了“燕鸥”无人机的缩比模型,令到场的记者们联想起上世纪50年代曾经昙花一现的XFY-1验证机。

早在1950年,美国海军基于二战期间的经验和教训,发起了一种轻小型垂直起降战斗机设计竞争,希望设计一种尾部支架或者垂直升力器,这样就不再需要跑道,可以直接在货船上起飞和降落。在这一背景下,护航战斗机计划诞生了。经过初步评估,美国海军决定由康维尔公司和洛克希德公司分别制造两架原型机,以验证尾座式垂直起降技术是否切实可行。但是,试飞结果表明这种垂直起降战斗机存在较大的风险,最终停止了研制和试飞。尽管如此,XFY-1原型机的设计理念得以传承,在时隔近70年后再次吸引了今天的设计师,有可能梦想成真。

◎ 1955 年,试飞员驾驶XFY-1 原型机降落。无人机则省去人员安全问题总体构型初露端倪

从MQ-8B、MQ-8C到X-47B验证机,诺格公司先后为美国海军水面战舰研制了不同类型的无人机,已经成为舰载无人机领域的“领头羊”。从最新公开的想像图来看,“燕鸥”无人机更是大胆创新,首次将飞翼与尾翼融为一体,构成一种

“十字”型尾座,突破了最初方案中气动性能方面的限制。首先,诺格公司充分利用了自身积累的丰富经验,在设计方案中采用了大展弦比飞翼构型,翼展大约12.2米。这种布局可以顺其自然地充分利用空气动力,从而实现气动性能和隐身性能的最佳优化,是一个非常接近于完善设计的形状。而且,飞翼布局不仅可以明显降低飞行阻力,在内部燃油量一定的条件下,能大大增加飞机的航程,而且省去了相关的结构材料和操纵机构,使结构重量显著减轻。

这种飞翼采用了中等后掠角的前缘,在后缘设计有超大面积的副翼和襟翼,不仅有效保证了基本的飞行控制能力,更重要的是在飞行模式转换时可以产生更大的操纵力矩,安全、高效地实现姿态过渡。同时,两个垂尾的后缘也设计有舵面,有助于更好地控制横向稳定性。

◎ 目前,“弹性旋翼”(Flexrotor)无人机已经实现了固定翼无人机在小型民用船只上的垂直起飞与降落

其次,诺格公司为“燕鸥”选择了垂直起降方式,以满足小型军舰的作战使用要求。它的机头装有大型对转螺旋桨,在垂直起飞和降落时提供升力,在水平飞行时提供拉力。这样,该机可以像直升机一样垂直起飞,然后过渡到水平飞行,再转换到直升机模式,缓慢降落在军舰甲板上。从图中比例来看,螺旋桨的直径几乎达到了翼展的一半,估计超过6米。

仔细观察可以发现,“燕鸥”只在飞翼右侧前缘靠近螺旋桨桨彀的位置设计了一个进气道,通过位置和尺寸来判断,应该采用了一台涡桨发动机,但具体型号尚未确定。据诺格公司介绍,通用电气航空动力将为原型机提供优异的推进系统技术

至关重要的是,“燕鸥”采用了全新设计的尾座式支撑方式。具体来看,该方案在飞翼后部的上、下表面分别设计了一个垂尾,形成了十字构型,通过在上下垂尾翼尖处及飞翼左右后缘的2/3翼展位置分别设计一个机轮,从而构成了一个四点式起落架。

作为一架技术原型机,“燕鸥”采用了不可收放式机轮,在水平飞行时难免产生气动阻力,势必会影响到续航性能。因此,该型无人机如果能投入生产,应该会进一步优化起落装置。

按照DARPA提出的设计要求,“燕鸥”必须在驱逐舰或更小的舰船上实现起降,同时,美国海军还要求无人机系统可以在最低的军舰改装要求下投入使用。毫无疑问,“燕鸥”的庞大翼展在狭小的军舰内部几乎无容身之地,因此诺格公司在它的2/3翼展处设计了机翼折叠装置,尽可能适应舰上的有限空间。

◎ 2009 年底,英国国防部公布的一种新颖无人机概念或许对诺格公司有所启发研制试飞尚需时日

根据合同条款,诺格公司领导的研制团队还将自行投入3 900万美元资金,使第三阶段总经费达到1.32亿美元。目前,凭借着日益精密的传感器和计算机,固定翼无人机实现垂直起降是并非难事。从研制工作来看,“燕鸥”计划能否获得成功取决于垂直起降模式于水平飞行模式之间的顺利过渡和可靠转换。

据诺格公司的研究、技术和先进设计部门的副总裁克里斯·埃尔南德斯介绍,研制人员针对降落已经完成了指引、导航和控制等方面的多项仿真工作。从水平飞行模式转换为垂直降落模式时,“燕鸥”将增大攻角并上仰,从而允许螺旋桨产生的拉力可以控制垂直降落的速度。从今年1月开始,诺格公司的研制团队将着手“燕鸥”方案的风洞试验,以获得第一手的工程数据,以验证此前有关这种设计概念的分析工作。

按照第三阶段合同,诺格公司领导的研制团队将制造完成一架“燕鸥”全尺寸原型机,用于技术验证和性能测试。如果地面试验获得成功,2017年11月前,诺格公司将利用停泊于太平洋的一艘驳船或退役军舰上验证这种战术无人机是否达到了预期设计性能。

具备突破技术能力的多用途舰载无人机一旦问世,将极大提高各型军舰的感知、传送

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最近更新:2018-03-31

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