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大话舰载机系列之五——二战后的各国舰载机概览(1)

时间:2018-11-18 21:09:15

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大话舰载机系列之五——二战后的各国舰载机概览(1)

以航空母舰或其他军舰为基地的海军飞机。 用于攻击空中、水面、水下和地面目标,并遂行预警、侦察、巡逻、护航、布雷、扫雷和垂直登陆等任务。 它是海军航空兵的主要作战手段之一,是在海洋战场上夺取和保持制空权、制海权的重要力量。 中国歼-15S舰载机已成功首飞,过程持续10分钟。 编辑摘要

舰载机 - 简介

舰载机按使命分为 歼击机、 强击机(攻击机)、反潜机、 预警机、 侦察机和 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。 普通舰载机只能搭载在航空母舰上,借助母舰飞行甲板上的 弹射器起飞,降落时用机身后下方的尾钩,钩住飞行甲板上的拦阻索, 强行停住,以缩短滑跑距离;机体结构坚固,起落架减震能力和承载能力强; 主轮轮距较大,抗倾倒能力强;可系留在母舰上, 以防止母舰摇摆时翻倒;机翼和有的尾翼可折叠(见图)。 舰载垂直/短距起落飞机(见彩图)能在飞行甲板较小的舰船上起落。 舰载直升机能搭载在航空母舰和设有飞行平台的大、中型军舰上, 其旋翼和尾梁大多可折叠。 舰载机

舰载机 舰载机能适应海洋环境。 普通舰载机一般在 6级风、4~5级浪的海情下,仍能在航空母舰上起落。 舰载机能远在母舰舰炮和 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。 舰载歼击机多兼有攻击水面、地面目标的能力, 舰载强击机(攻击机)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。 1911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。 舰载机 - 象征

正准备进行试飞的歼-15S型舰载机

滑跃14°,是“ 辽宁舰”甲板舰艏的一个显著标识, 是舰载机从甲板上起飞的一个仰角,它决定着舰载机能否成功起飞。 尽管它只是航母的一个很小的组成部分,但因其重要性而格外引人注目, 因此被视为中国海军从海上起飞的一个象征。 [1]

舰载机 - 歼-15S型舰载机

网友拍摄到的正准备进行试飞的歼-15S型舰载机。 中国自行研制的 歼-15S型双座双发重型舰载战斗机已经于11月3日上午在中国某地成功首飞, 该机型是在歼-15舰载机基础上生产的一型舰载战斗机。 歼-15S舰载机的整个首飞过程持续10分钟左右, 至少在机场上方绕场4周。 采用了串列双座技术的歼-15舰载战斗机,一方面利于提高远程巡逻的效率, 一方面也利于新飞行员的战斗转换,同时减少长时间飞行给飞行员带来的压力, 有效提升空中作战的效能,该机很可能具有空中伙伴加油能力。 [2]

舰载机 - 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

老美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:

1、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。 2、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

3、预警机,自然是负责空中预警,如 E-2鹰眼。 4、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。

5、直升机,负责反潜、搜救等任务, 如SH-60海鹰 。 6、小型运输机,负责舰队和陆地间的人员、货物运输 航母的级别...看哪国了,老美没有“洛山矶”级的航母, “洛山矶”级是 核潜艇. 老美现役的大部分是“尼米兹”级。 舰载机 - 美国舰载机的配置

舰载机 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”电子战飞机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,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。 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。 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。 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。 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。 从历史上看,多航母战斗群配合也是美国必然的模式专家解读舰载战斗机与陆基战斗机差异

资料图:美军F18舰载机降落

作为航母的打击手段,舰载战斗机是航母编队的重要组成部分,现代舰载航空兵力的发展表明舰上常规的战斗机(非垂直起降)可以提供防空战斗出航、打击海面和水下目标。美国、法国和前苏联已经研发了多种舰载飞机,它们可以分为两类:第一类是中型舰载机如米高扬的米格-29K、波音的F/A-18和达索的“阵风”M,它们的起飞重量在15~25吨之间;第二类是重型战斗机,即包括苏霍伊的苏-33和苏-27UB、诺斯罗普·格鲁门的F-14,它们的起飞重量在25~35吨之间。航母的甲板及甲板下的机库为中型飞机提供了更大的空间,但中型飞机的战斗载荷、作战半径和武器系统能力要逊色于重型舰载飞机。

舰载机的独特性

航空母舰是一个尺寸有限的海上浮动平台,这就使在该平台上起降并存放的舰载机具有一些与陆基飞机不同的特殊设计要求和使用维护特点——即所谓机对舰的“舰载适配性”。

舰载战斗机与陆基战斗机的区别源于机舰适配性的设计需求和作战使用上的差异。舰载战斗机除了承担舰队防卫的作战使命之外,还要具有与陆基飞机对抗的能力,这就决定了其与陆基战斗机的设计约束有诸多不同。

舰载战斗机,包括机内系统,必须在几何、结构、气动力方面与弹射器及拦阻装置的使用相协调,以实现舰上几十米距离的滑跑起降。飞机携带实际作战载荷时的性能特性,必须能在母舰常规操作能力允许的速度范围内实现发射和拦阻。飞机必须是紧凑的,而且应能折叠得更小,必须具有与运动甲板相适应的起落架装置,必须能基本上在飞机自身投影面积内进行补给和维修,并且要求的外部保障设备最少。由于存在海水、蒸汽、烟囱烟气及飞机上油液的影响,飞机应避免使用某些材料和设计技术。此外,飞机还必须考虑自然风和排气喷流的影响。

起降场地的不同——浮动的机场

说到舰载战斗机我们不妨先简单谈谈航空母舰。航空母舰出勤时是一个海上六自由度运动的平台,它不仅在海平面上做平面运动,而且在海浪的作用下还会产生纵向和横向的摇动以及升沉运动,航母上的大气紊流情况也比较复杂。除了陆地机场通常存在的大气紊流以外,由于航母庞大的舰体以及自身的运动还会在舰首产生上洗气流,并在舰尾处形成较强的公鸡尾状的尾流。另外还需要特别指出的是,航母虽然庞大,但是可供舰载机起飞、着舰的跑道长度是很有限的,目前世界上大型的航母甲板总长度也不过300多米,要求飞行员在各种天气、湍流、甲板运动等环境条件下,在飞机和拦阻装置的结构设计载荷内将飞机降落在100米的距离内。飞机降落时,横向偏离中心线超过3米或垂直误差超过2米就可能导致飞机的翼梢碰到甲板上的物体而损坏。此外,恶劣的海上气象条件、起伏不定的航母以及高密度的电磁环境都增加了舰上进场和降落的难度。

航母航空联队的几十架飞机要在只有陆上机场跑道十分之一面积的航空母舰上发射、回收、补给、维修,而且由于再次出动或战术态势等原因,这些工作又必须在极短时间内完成,这就需要对舰载飞机做比陆基飞机更多的工作。

起降方式的不同——无平漂着舰

由于航母着舰区长度的限制和舰载机着舰下滑过程中对下滑跟踪角和下滑航迹的严格控制,舰载机进近时采用的是定常下滑道/定常迎角(AOA)驾驶技术。在这种着舰方式下飞机着舰的下沉速度要比陆基飞机大得多,易引发撞击式着舰(也称硬着舰)。为了强制飞机在50~100米距离内迅速减速制动,需要通过安装在机体尾部下方经过特殊设计的拦阻挂钩,拉住横置于航母跑道甲板上的拦阻索,利用拦阻力来强行制动。着舰瞬间的撞击载荷、拦阻强制制动载荷的特点与陆基飞机着陆受载差异较大使得舰载机的起落架以及机体结构,特别是与起落架安装密切相关的结构都需要根据这些客观条件进行重新设计。通过以上介绍不难看出舰载机下滑着舰和舰上制动与陆基飞机平飘下滑着陆以及靠阻力伞和刹车制动有很大区别。

飞机以比陆上大2.5~3倍的下沉率无平飘地着舰时,将通过起落架承受比陆上大6倍或更大的竖向载荷;拦阻钩与拦阻装置啮合时,飞机又将通过拦阻钩承受很大的轴向拦阻过载。轴向载荷都是反向的,而且施加于结构的不同点;而竖向载荷则不同于轴向载荷,需有单独的结构去承受。这些冲击载荷,以及飞机接地时机体中的反向惯性载荷,与作战飞机飞行时的机动过载是不同的。

舰载机的飞行员座舱必须尽量靠前,接近机头,并要比陆基飞机座舱高些。这是为了在等角下滑着舰时,飞行员能看见着舰航母的水线。

几何特征要求不同——舰上调运存放

飞机的全长,以及折叠后机翼展长与尾翼展长的组合,受甲板空间及飞机在升降平台上机动要求的制约。飞机的外挂点必须在机翼折叠部位以内。飞机折叠后的高度应能通过机库大门,折叠过程中的高度应比机库高度低一定距离。战斗机不折叠时的机翼展长,应允许两机并排置于舰艏的几个弹射器上。考虑到飞机排气的热/声环境及飞机与喷流挡板的距离,应对机身长度及前起落架位置作适当调整。考虑到航母上的弹射器可能靠近甲板边缘,对飞机的主轮距应作限制。至于主起落架的位置及其与后机身/尾翼/外挂物长度之间的关系,则必须保证着舰时机头高抬或处于横滚姿态时,飞机机体与甲板及拦阻索有足够的间距。主轮到前轮的位置关系,以及飞机的重心,必须保证飞机在运动的甲板上运行时不后倒或侧翻。

在综合起落架布置、尾钩长度和位置、后机身和尾翼的构形时,必须避免突然来自拦阻索动态响应的损害,且应避免机头向下着舰或飞行中钩住拦阻索时,产生结构载荷的进一步恶化。机头的视界必须保证飞机下滑时飞行员能看到舰艉水线,必须保证飞机在甲板上运行安全。

使用环境的不同——海洋环境

由于航母的可移动性,在许多情况下,它可能会遭遇几乎所有的天气和环境状况。例如,在北大西洋遭遇摄氏零下1℃的环境温度、35节(约64千米/时)的海风;在东京湾经历32℃、无风的状况并不少见。另外,海况会导致航母产生俯仰、倾斜以及1.5米的升沉,偶尔还会遇到云底高60米、能见度0.5海里(0.92千米)的恶劣天气状况。

高海况、低温、强风和腐蚀性盐雾,为海上活动的人和机械制造了极其苛刻的环境。飞机以小速度进场时,对下滑轨迹的精确控制提出要求是十分必要的。通常飞机接地前,飞行员有20~30秒时间去面对一个垂直于下滑道方向的1.8~2.7米高的“窗口”,飞机必须以合适的速度和姿态去迎合这个随母舰作纵横摇动的“框”。为了做到这一点,飞机必须对姿态及飞行速度的调整具有精确快速的操纵响应;发动机必须对下滑道上的小油门变化做出快速响应;发动机还必须在复飞或逃逸时很快加速到全功率状态。

海上严重的腐蚀环境使常用的镁和铍等材料不再适用;和陆基的米格-23系列不同,为应付恶劣的海上环境,前苏联设计的舰载型米格-23A在结构选材上大量使用了重量轻、强度高的铝-锂合金,一些地方甚至还使用了钛合金材料。海上的湿气会侵入机体的蜂窝结构,限制了蜂窝结构在非重要部件和允许只作简单检查部位的应用。航母上高功率电子设备的密集分布会产生复杂的电磁环境,这对于未屏蔽的飞机电子设备,包括飞控系统中的要害部件、动力系统的操纵件、武器,都是很危险的。

飞机上的子系统也必须考虑弹射/拦阻起降时施加在机体上的轴向和竖向过载。武器及航空电子部件应考虑减震。燃油系统应避免油液移动或在弹射时发动机缺油。座舱布置应考虑防止油门杆和驾驶杆损坏或无意中移动。为了提高子系统的使用能力,应尽量减少专用的支援设备和备件,因为母舰上可用的贮存空间有限。

如果不对航母的尾流及其对舰载机进近的影响加以简单讨论,对航母环境的描述就是不完整的。当飞机向航母进近时,扰动气流的水平和垂直分量会导致迎角和空速发生变化,使得飞行员难以精确控制AOA和下滑道。当进行飞机调整时,航母尾后气流的立即下降是需重点关注的。“漩涡”的位置和严重程度受航母的设计和使用因素影响,如航母的配平俯仰角、速度、相对风的方向和幅值以及海况。

鉴定程序不同——机舰适配海试

舰载战斗机与陆基战斗机的不同还体现在其研制程序的不同,舰载战斗机除完成必需的陆基鉴定程序外,还应进行长期、复杂的海上试验——即机舰适配性海上测试,以考核飞机的机载系统和飞机结构在真实航母环境中的适应性。

以国外为例,美国海军机舰适配性试验一般由海军航空测试中心(NATC)来组织,以确定飞机在航母上起飞和回收的适配性。航母适配性测试包含了飞行员/飞机组合体与航母独特环境中的特种设备相融合的大部分内容。舰载机的适配性试验一般分为陆基试验(shorebased test)和舰基试验(shipbased test)。陆基试验是初步的调整试验,最终飞机能否满足舰载环境的使用要求需要舰基试验给出结论。试验一般分为:结构功能性试验、弹射试验和进近着陆试验。所有试验的基础是对航母及舰载工作环境的深入理解,包括舰面设施的布置和使用、舰尾气流对飞机的影响、甲板风(WOD)、温度对发动机工作的影响等。

舰载机研制过程中,除了常规进行的静力试验、疲劳试验外,通常还需做与其着舰下沉率相当的全机坠落试验。

总而言之,舰载战斗机与陆基战斗机的差别体现在其飞行终端即起飞和着舰阶段,其差别的产生是源于物理环境的不同,浮动的航母及弹射或滑跃起飞、拦阻着舰都造成舰载机的独特性。尽管空中飞行阶段陆基和舰载飞机的设计要求是相同的。但即使这样,也不能简单地将舰载战斗机和陆基战斗机看成是“表兄弟”或“堂兄弟”,两者之间还是存在许多本质差异的。相对陆基飞机而言,由于舰载战斗机具有独特的空压缩效应,舰载机从截获光学下滑道至触舰仅仅有40秒左右的时间,同时必须在着陆长度仅为陆基跑道长度1/10的航母上降落,这都对舰载机的设计和使用提出了更为苛刻的要求。

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