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当头一砖的航空小屋

军事,航空,航母,沉迷于科技和力量的艺术

 
 
 

日志

 
 

舰载机那些事(二)外挂系统的系统  

2011-04-10 03:43:52|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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        到今天为止,舰载机的武器系统设计大多都是按照战术飞机的方式,把除机炮以外所有的武器都以外挂的形式搭载.这主要是因为舰载机受到甲板承载能力,拦阻降落动量上限,弹射能力上限,外形尺度等诸多问题的限制,飞机总量和任务重量都不会超过某一个不太大的数值,比如,第一代喷气舰载机FJ-1,FJ-2等基本在10吨以内, 而第二代舰载机F-4,A-6,E-2等等都在22.4吨左右,第三代舰载机F-14,F/A-18E/F等都在30-32吨左右.这些飞机和陆基飞机相比只能算"轻"量级的,轻型飞机设置内置弹舱需要付出的内部空间和重量的代价比重型飞机大得多,美国海军曾经有少量的飞机采用过内部弹舱,这些飞机无一不大大超过当时主要舰载机的重量,为了满足起飞和降落的需求,又在气动和结构上付出非常惨重的代价,比如50年代末期,美国海军为了和空军竞争战略投放军种的地位,让航空母舰保持战略打击能力,在航空母舰上使用能够相当于陆基战略轰炸机的P-2V,这种飞机可以用内置弹舱挂载接近4吨重的核弹,航程超过6000km,超过当时性能最好的舰载攻击机3倍以上。但是这种飞机起飞重量超过8万磅(36.32吨)超过当时弹射器最大值15吨/90节的水平,飞机降落重量也远远超过拦阻系统的上限,因此,海军使用这种飞机非常麻烦,起飞时需要使用8个助推火箭来助推,而飞机降落不能在航母上,必须要完成任务以后飞往就近的陆地机场。更变本加厉的是,p-2V尺度大,每艘航母只能达载3架,不能放进机库,且起飞时必须清空甲板,因为助推火箭喷流会损害其他飞机,这些要求严重限制了美国海那些主力航母的战斗能力,只服役了很短的时间就被永久性放弃,此后那些继承P-2V遗志的核“战略”攻击飞机A-3,A-5都是巨大笨重的甲板怪物,尽管名噪一时,但都和p-2v的航母生涯一样短命。

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      很明显,经过时间的筛选,舰载机终于统一思想,回归到外挂武器系统这样的设计思路了。和陆基飞机不同,大多数舰载机的武器系统是比较简单的,这是因为航母武器库的容积和载重都是有限度的,舰载机武器系统必须是最简化的最高效和最小体积的。因此,总体上来说海军选择舰载机的武器会尽量减少类别和型号,他们也从不会出现路基飞机曾经出现过的那种一种武器搭配一种专门飞机的事情。以美国海军为例,航母舰载机的武器库种类非常精简,空空武器只会有一种近距空空导弹一种中距空空导弹,对地武器基本不使用导弹,主要使用500和1000磅级炸弹,如果没有特别的任务,航母武器库仅储备少量的反辐射导弹,SLAM这类导弹都不会进入航母的日常储备库存,他们大多会存储在补给舰上,根据任务类型有选择的给航母少量输送,美国海军认为,在现在的战争环境和舰载机的武器投掷水平,如果要满足舰载机高强度出动率的3日消耗量,就算是尼米兹级航母也只能在弹药库中只存放铁壳炸弹,现代导弹包装箱体积大,一枚AIM-9M导弹的包装箱和一枚2000磅级的铁壳炸弹相当,如果弹药库存放10枚SLAM导弹,那么必须要少存放90枚500磅普通炸弹才有足够的空间。对于航母指挥官来说,航母搭载最有效的攻击武器是激光制导炸弹和类似于JDAM这样的制导炸弹,这种武器具有高精度,高效率和低投掷量,他可以满足当前的打击目标数量的同时,将航母武器投掷重量减到最小值,最巧妙的地方在于,海军发展的制导炸弹都是模块化的产物,它存放时分为制导组件和炸弹两个部分分别存放,铁壳炸弹保存在弹药库,而制导组件因为没有火工品而属于纯电子品可以存放在电子品库房,这样无形中提高了弹药库的存放效率。因此,美国海军在现阶段舰载机武器系统构成中,模块组合式制导炸弹是重中之重,几乎美国所有的制导炸弹项目都有海军的参与,并且,基于航母使用的特殊要求,美国海军都要求这些制导组件必须都是使用前附加的,而不使用出厂就配置好的一体化产品。并且,海军特别重视重量级别在500磅级和500磅级以下的产品,基于航母弹药库的要求,他们会选择一种基准级别的弹药作为主要的选择,其余的重量级别仅仅用于特殊目标而少量储备。

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       以极简的目的来看待舰载机的武器系统的系统构成,航母必须选择那些被证明最有效和最必须的武器,比如空空导弹中,近距空空导弹和中距导弹都必须装备,这是护卫航母舰队安全的必要保证,在逆火轰炸机和厨房导弹高度威胁的时期,远程空空导弹也是武器库中所必须的。美国海军认为武器系统的极简化是追求效率最大化的必然结果,但是不能为简化而简化,最著名的例子是AIM-7麻雀系列中距空空导弹,这种导弹本身是一种非常难于使用的武器,它在越南战争中被暴露出种种缺陷和问题,其中绝大多数在其服役的30多年内都没有得到解决,即便是在其谢幕的1990年海湾战争中,这种导弹的终极版本也没有能将实战命中率超越30%这个大坎,这导致美国空军在80年代初的轻型飞机竞标中,直接剔除了飞机使用这种武器的需求,大批的F-16战斗机终其一生都没有中距拦截能力。这并没有影响海军对这种武器的关注和青睐,一个需要认清的事实在于,美国海军并非不清楚麻雀导弹的短板,但是现代高速战斗机的空战如果仅仅依赖只能从后半球发起攻击的响尾蛇导弹,那么即便它数量能对来袭飞机形成优势也很难防卫住重点目标,1982年英阿马岛战争充分说明了美国海军的高瞻远瞩,英国航母上灵巧的鹞式战斗机加上命中率奇高的响尾蛇导弹,并未能形成有效的舰队防空网,阿根廷空军在航程极限根本无视英军防卫战斗机的空战姿态,依靠速度径直扑向目标,而响尾蛇导弹的使用特性必须要令飞机绕道阿根廷飞机后方发动攻击,实际上完全没有形成对来袭飞机的抗拒和阻扰,以至于阿根廷可以使用常规炸弹对英国军舰进行反复冲击轰炸,甚至于可以用运输机都能对英军军舰实行临空投掷。假设英国飞机可以使用麻雀导弹,那么它可以在径直飞向来袭飞机的过程中就形成一次射击机会,如果敌人不加以闪避,麻雀导弹的命中率还是可以接受的,如果敌方闪避,那么英国飞机可以省略绕道敌机后方发起攻击的时间和距离,直接进入追击阶段,根据模拟,英国舰队防空效率取决于麻雀导弹的命中率,当导弹命中率为10%时,舰队被轰炸的几率减小90%,当导弹命中率超过30%,在防空飞机和来袭飞机数量相当的基础上,舰队被轰炸的几率不超过1%,而英国舰队当时的防空效率仅为40%。因此马岛之后,英国在鹞战斗机上第一时间添加了中距拦截能力。从英国的例子可以看出美国海军的对防空任务的设定和安排,作为防空的飞机,最重要的作战目标并不是击落敌人的飞机,而是阻止敌人接近目标,阻挠和迫使敌机放弃攻击的目的,迎头保持对目标的直线飞行不仅仅被看作勇敢的表现,也是麻雀发挥最大作用的必要条件,在舰队上空追着敌人打才是海军航空兵最大的耻辱。

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       鉴于迎头射击的重要性,美国海军从来没有放弃对远程拦截导弹的追求,在空军满足于射程不足5km的猎鹰导弹的时候,美国海军就投资发展射程超过60km的AIM-47,这套系统最终发展成为F-14上名震四方的AIM-54不死鸟远程空空导弹。远程空空导弹从来没有机会证明它的有效性,伊朗对伊拉克少量的战果可以说明这种武器确实具有一定威力,但是一直到不死鸟随F-14退出现役,美国海军也从未在任何场合提到这套武器系统的有效性以及其命中率等方面的参数,在不死鸟服役以后,美国海军发展了AIM-152/155,AAAM等超远程空空导弹计划,这些武器计划最后都悄然而止,只有雷西恩的FRAAM+曾经参与过英国流星的竞争,并不幸失败。法国海军的极简思想更简单,他们凭借设计优异的米卡导弹,兼顾中距拦截和近距格斗,在很长的时间里只给航母上配置一种空空导弹,这个思路也是美国海军终极追求,他们在下一代导弹提出的研制目标就要求必须同时具有近距格斗和中远距拦截能力,以后的空空导弹很有可能只有一种了。

 

      对面攻击武器类别很多,有各种重量规格的常规炸弹,特殊的燃烧弹,温压弹,反跑道弹,子母弹等等,还有各种导弹,比如反舰导弹,反辐射导弹,反坦克导弹,空射巡航导弹等等,航母必须考虑自身执行任务类型来配置对面武器的结构,比如俄罗斯航母系统,他们的飞机主要执行防空任务,航母主要携带空空导弹,只需要在少量时候提供一些类似于近距支援类的对面压制,因此俄罗斯航母武器库主要配置空空导弹,对面武器主要是普通炸弹,对面制导武器仅有反辐射导弹,这个并非是为了对面攻击使用,而是为了在防空任务中压制敌人的预警雷达。美国航母需要面对的敌人要复杂的多,他们有可能会面对拥有先进防空网的军事强国,也可能会进入靠机枪和RPG防空的游击队区域,美国海军曾经耗巨资对各种类型的敌对国家战争状态和弹药类型及其使用量进行模拟分析,他们发现,对于某一个典型目标来说,可能有某一种特殊的弹药最有效,而如果需要面对成千上万种类型的目标来说,使用效率最高的竟然是最常规的铁壳炸弹,仅有雷达目标无法回避,也就是说,实际上美国的航母只需要反辐射导弹和炸弹就能应对当前的各种目标,因此,美国海军取消了90年代以前发展的大多数对面导弹计划,转而对制导炸弹大规模研发和应用。在2000年以前,美国海军要求航母武器库执行战术巡航任务时基本配置为制导炸弹和反辐射导弹,然后在海军各主要基地储存其他类型的弹药,只有当战役任务明确时,航母才按照实际打击目标分析携带具体类型弹药,比如海湾战争初期的电磁炸弹和碳纤维弹等。

       即便是航母打击不同类型的目标需要一些特殊对应的弹药,那也需要满足武器库简化的需要,比如反舰导弹,通常的美国航母上是不会携带反舰导弹的,因为他的护航军舰上有数量庞大的反舰导弹,并且敢于在海上通过船舰挑战美国海军的敌人非常稀少,但是美国海军也不能排除和俄罗斯这样的海军大国有可能爆发战争,所以美国海军的飞机都是能发射反舰导弹的,只是他们储存供应的级别较低,不属于常常使用的热门武器。象SLAM这样的导弹则更加特殊,它是防空区外攻击的武器,尽管它非常先进,但它却很难进入航母常备武器的范围,这主要是因为它的应用范围很窄,仅仅适用于远距离攻击那些有完善防空网的目标,这些目标只会出现在大规模战争行为的早期,这些行动都会有足够的时间来准备和策划,所以在基地存放就是最佳的方案。

       那么,航母需要哪些对地武器呢?从目前看,模块化的无动力制导炸弹是最理想的,这些炸弹应该分为两种类型, 一种用于对付面目标和大型目标,500-1000磅级炸弹是一个很好的选择,基于现代先进的引信技术,这些炸弹必须不同于传统的薄壳炸弹,他们应该具有一定的穿甲能力,可以传统钢筋混凝土工事或数层现代建筑物的楼板和墙壁,并且具有足够的装药用于摧毁大型的构筑物。1000磅级炸弹是个非常好的选择。另一种炸弹则只需要有限杀伤力,以便于精确控制破坏范围,避免伤及无辜,这类弹药美国发展了sdb类别,但是最佳的此类弹药应该是100-150kg级别的具有高穿甲能力的小直径炸弹,这类弹药以前没有过这个级别,传统250磅级弹药主要用于轰炸轻型无防护或轻型防护目标,不能满足要求,必须单独发展,其他重量级别的弹药对于航母来说可以不存在了,而不同战斗部的炸弹则必须围绕这两个级别和规格发展。制导模块方面,必须要能独立存放,战前快速组装,他们应该具有高精度和低成本的特点,可以是单模式的也可以使多种模式的,应该具有激光,GPS/INS等类型,最好具有独立稳定的飞行控制仪。空气动力学组件中,应该分别配置高滑翔比和低滑翔比的套件,也必须可以在战前快速简单的组装。

       除了炸弹,反辐射导弹几乎是当前破坏防空网的唯一有效武器,必须高度重视和大力发展, 美国海军每一种飞机都可以使用反辐射导弹,他们不仅仅作为防空系统压制武器,也作为飞机自卫的硬反制武器,从海湾战争的效果来看,要好于空军只配置给野鼬鼠部队的做法,能大幅度提高舰载机在敌人防区内的生存力。防空区外发射的导弹看上去非常有价值,但是他们往往是比较难于应用的,需要大量的配套系统和先决条件,在滑翔炸弹大肆侵占对面导弹的生存空间的时候,导弹武器必须在突防率,对点目标的杀伤率方面有特殊的表现,隐身,高速,远程,人在回路,智能化等技术是必须突破的,JASSM和JSOW都是这方面的尝试之一。

          舰载机武器系统的系统化工作美国和法国海军作的最早,也是最有成效的,后续的航母国家基本参照其经验发展,俄罗斯由于发展航母思想不完善,还没进深入的进行系统化工作,中国延续俄罗斯的武器系统和航母设计,必须要重视这方面工作,未系统化的俄罗斯武器系统对应同吨位的美国航母作战效能要低50%以上,而实际上库兹涅佐夫号航母的武器系统在对空方面尚数合格,而在对面作战效能方面仅有美国航母的1%。

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