舰载战斗机的故事

谭　索

喷气式舰载战斗机出现

第二次世界大战后,各国出现的早期喷气式战斗机都不适合用于舰载使用。因为当时的涡轮喷气发动机的推力不足,无法保证战斗机在航空母舰的短跑道上起飞,而且飞机的着陆速度较大,也不适应着舰的要求。再加上喷气式发动机的加速性很差,若着舰不成功时,根本无法复飞。最初解决这一矛盾的方案是在舰载战斗机上安装螺旋桨和喷气式两种动力装置。起降时,使用前者;快速飞行时,使用后者。按照这一设想,美国瑞安飞机公司从1945年1月就开始研制FR-1“火球”型舰载战斗机。

1945年11月6日,“火球”型飞机在“韦克岛”号航空母舰上首次降落时,竟是依靠喷气式发动机完成的。因为“火球”飞机从该舰上起飞后,活塞式发动机出现故障,试飞员韦斯特(Ensign Jake West)只好利用剩下的喷气发动机来进行降落。幸好飞机被最后一道拦阻索截住,而且直冲至舰头的拦阻网上才停住。

尽管瑞安公司当时研制成功了“火球”的改进型XF2R“黑鲨”,但实践证明,这样的飞机需要携带复杂的发动机和燃油,很不实用,因而在1947年6月停止使用。

由于有“火球”型飞机利用喷气式发动机着舰成功的尝试,于是一批纯喷气式舰载战斗机相继出场。英国德·哈维兰公司率先研制成功世界上第一种喷气式舰载战斗机“海上吸血鬼”,之后英国又研制了英海军的第一种全天候喷气式舰载战斗机“海毒”。美国麦克唐纳公司也研制成功F2H-2“女妖”和FH-1“鬼怪”等平直机翼的喷气式舰载战斗机。

1949年8月9日,美国海军上尉弗鲁因(Fruin),从以925公里/小时飞行的F2H-1型飞机上弹射逃生,是世界上首次紧急弹射的实例。

生产舰载飞机的老牌厂家格鲁门公司,在1949年5月试飞成功F9F-2“黑豹”型舰载战斗机。它在50年代初参加侵朝战争,成为美国海军第一种用于实战的喷气式战斗机。

与此同时,螺旋桨式舰载战斗机仍然受到重视。格鲁门公司在二战末期生产的F8F“熊猫”型战斗机,原装有2500马力的活塞式发动机,起降和爬升性能都很出色,在1946年曾打破过一项爬高速度纪录,它后期改型的最大平飞速度可以达到755公里/小时。战后给它换装了功率达3000马力的活塞式发动机,原希望它的速度特性可以进一步改善,但是,结果最大平飞速度只增加了214米/小时,无法与喷气式战斗机相比,于是在1952年放弃了对它的进一步改进工作。

1949年11月,北美飞机公司试飞成功的喷气式、平直机翼的FJ-1“喷怒”型舰载战斗机,几经改进成为FJ-4B型后掠翼飞机。在其基础上,经过改进又产生了F-86“佩刀”型飞机,曾大量使用于朝鲜战争。同期,沃特公司研制成功外形新颖的F7U“弯刀”型后掠翼无尾式飞机。这种飞机有出色的爬升和速度特性,而且在1956年3月加装了“麻雀”Ⅰ型导弹,并由其组成了美国在海外的第一个装备有导弹的海军中队。但实践证明,无尾式飞机不适合舰上起降的要求,因为在起降时配平升力系数较大,无尾式飞机机翼的后缘(升降副翼)要向上偏转以产生抬头力矩,这样恰好降低了翼型的升力系数。此外,由于无尾式飞机在巡航状态的升阻比较小,因此F7U的最大航程只有采用平直机翼的“黑豹”和“女妖”等飞机的一半。

英国的德·哈维兰公司在1951年9月26日首次试飞成功的D.H.110“海上雌狐”型双座喷气式舰载战斗机,采用了后掠机翼、双尾撑布局。为了保证雷达员的工作空间,驾驶舱被移到了飞机纵轴的左侧。这种飞机曾较广泛地装备部队。

解决舰上起降难问题

为了解决喷气式舰载机的起飞难问题,在航空母舰上安装了弹射器。早期的弹射器是利用压缩空气、液压或火药提供动力的。朝鲜战争中,发现这类弹射器无法保证重型喷气式战斗机的起飞。

1952年2月,英国研制成功以蒸汽为动力的大功率弹射器。在这样的弹射器上,战斗机只需15～20秒的时间,几十米的滑跑距离,就可以完成起飞。1952年1月12日,美国“安提坦”(Antientam)号反潜航空母舰上首次试验成功英国人发明的斜角甲板,可以保证舰载飞机的起、降同时进行,而且在着舰拦阻失败时,也不致与舰上的其它飞机相撞。

俄罗斯的航空母舰上首先利用上翘斜板取代了弹射器。飞机在上翘斜板上滑跃起飞既简便又安全,而且可以增加飞机载荷。美国早在20世纪50年代,就利用这种装置作为弹射器的辅助设备。英国从70年代开始进行了“鹞”式飞机的滑跃起飞试验。目前,英国、西班牙、印度和意大利等国都已使用这种舰上起飞方式。

英国人的另一项有用的发明是舰上助降反光镜装置。这是在舰尾设置的一个凹面镜,镜的两侧向水平方向各伸出一排绿色的灯,镜面对正飞机着舰的正常下滑路线。当飞行员在空中看见镜中的光点在中央时,飞机的下滑线就是正确的;当看见镜中的光点高于水平绿灯时,说明下滑线过陡(目测高);而镜中的光点过低时,说明下滑线过平(目测低)。1953年11月19日,美国海军上尉恩根(Engen)驾驶英国的“海上吸血鬼”型舰载战斗机在英国的“卓越”号战舰上试飞成功。这种着舰辅助设备后又推荐在美国的航空母舰上使用。

正是以上设施的发明,使舰载飞机得以进入喷气时代。朝鲜战争标志着这一时代的开端。

当然,在航空母舰上起降,对舰载机的驾驶术和舰载机的结构设计也提出了特殊的要求。通常舰载机飞行员在舰上降落时,采用无平飘(或称无拉平)式降落方法,飞行员们习惯地称之为“乌鸦式着陆”,即飞行员保持飞机以较大的仰角带油门进场,随着油门的收光,飞机迅速下沉,触及甲板,着陆钩一旦抓住拦阻索,飞机的前轮立即沉重地放下。这样的降落方法要求飞机的起落架的结构强度要大,而且飞机前方的视界要好。

超音速舰载机的发展

1955年3月25日,美国钱斯·沃特(1961年后改称为凌·特姆科·沃特)公司研制的超音速舰载战斗机F-8“十字军战士”问世,并首次试飞。在它上面首次采用机翼安装角可变机构,即当它在大迎角着舰飞行时,机翼安装角可以增大7度,以使机头不致抬得过高,影响飞行员的前方视界。F-8有很完善的前、后缘襟翼等增升装置。1964年法国海军订购的F-8E型飞机上还装有附面层控制系统,可以进一步降低着舰速度。

1957年3月25日,F-8U型飞机开始在美国海军服役。在侵越战争中,因与苏制“米格”战斗机作战取得了较好战绩,被美海军吹嘘为“最有效的格斗战斗机”。这是因为舰载飞机改善低速特性的努力,也必然会有利于空中格斗时的机动飞行。

1965年9月27日,凌·特姆科·沃特公司试飞了A-7“海盗”型舰载攻击机。这是在F-8型飞机的基础上,取消机翼安装角可变机构,研制而成的。经过鉴定,美国空军也选用它作为近距支援攻击机,于1974年9月17日投入使用。

早在1933年,日本爱知公司研制的“七试”舰上攻击机(AB-8)上就采用了机头向下弯曲的设计。这可能是最早关于解决舰载机前方视界的尝试。

还在20世纪50年代初,麦克唐纳公司就按美国海军的要求,开始研制舰载超音速战斗机F-4“鬼怪”,60年代初开始装备海军部队。因为它的总体设计比较成功,美国空军也决定采用。到1981年停产时,已有十几种改型。除美国外,还有10多个国家和地区使用它。

1965年6月17日,美国海军飞行员在越南首开击落2架米格-17型的飞机纪录,就是由F-4型飞机创造的。但是武器是人掌握的,只要充分发挥人的机智和勇敢,以弱胜强也是常有的事。1967年4月24日,我人民空军飞行中队长宋义民驾驶歼-5(相当米格-17)飞机,在板兴地区击落2架入侵的美F-4B型飞机中的一架,另一架也被我地面的高射炮部队击落。

70年代,诺斯罗普公司按照美国空军计划设计的YF-17轻型战斗机在与通用动力公司的YF-16竞争中失利,却受到了美国海军的重视。该机采用稍有后掠角的梯形机翼,配合大后掠角的前缘边条,和可以自动改变翼型弯度的前、后缘襟翼,显著地改善了飞机的空中机动性和起降性能,这些特点都是符合舰载战斗机的要求的。尤其是它采用的双发动机布局,特别受到美国海军的青睐。美国海军装备部门一贯认为,双发战斗机在海上使用更为安全。后来在YF-17的基础上研制而成的F/A-18“大黄蜂”型舰载战斗/攻击机,成为美国现役的主力舰载作战飞机,也是第三代超音速战斗机的典型代表之一。 F/A-18于1981年2月开始服役后,便一直出没于各个冲突地区和现代局部战争中。1986年轰炸利比亚,1991年的海湾战争都有它的身影。

从1967年起,格鲁门公司开始研制F-14“雄猫”舰载超音速战斗机,主要用于美国海军的舰队防空和护航任务。它可以看做是二战时期格鲁门公司“猫”系列战斗机的延续,但它所采用的先进技术已非昔日可比。“雄猫”采用了可变后掠角机翼(变化后掠角分别为20°、68°、75°)和双垂直尾翼布局,装有两台涡轮风扇发动机,单台加力推力93千牛(9500公斤力),空战推重比为09,作战翼载荷只有405公斤/平方米。它的机翼前缘装有全翼展两段式缝翼,后缘有三段式单缝襟翼,在空战中也可用它们来提高机动性。武器装备有一门20毫米口径的6管航炮和携挂多种空空导弹。该机于1986年起改用推力更大的发动机,单台加力推力为1245千牛(12700公斤力)。由于采用可变后掠机翼,在舰上停放时,无需折叠机翼,只要将机翼调至最大后掠角位置就可以减小在舰上的停放面积。

俄罗斯的米格-29K(“支点”D)和苏-27K(“侧卫”D,现称苏-33)都是属于优秀超音速战斗机的舰载型或海军型。它们与空军型相比,加强了起落架的结构和增加了着舰钩。苏-27K还在机翼前方安装了可操纵的全动鸭式前翼,使着舰进场速度降低到240公里/小时。米格-29K型飞机在1989年11月开始在“库兹涅佐夫”航空母舰上进行了斜板起降试验。

法国达索公司于1983年开始研制采取鸭式布局的“阵风”型多用途战斗机,用于舰载的“阵风”M型计划于1998年交付使用。舰载型在着舰时下沉率可以达到65米/秒,为了加强起落架强度,增装着舰钩,加设机翼折叠机构和提高着舰拦阻时的承载能力等方面的改进,将要付出增加结构重量740公斤的代价。这大约相当于10名飞行员的体重或全部电子设备的重量。而且,还要求飞机的最大起重量不能超过16500公斤(陆基型为19500～21500公斤),以适合弹射起飞的需要。由此,也可以看到舰载战斗机设计的艰难。

英国研制的“鹞”式垂直/短距起降战斗机,于1975年5月开始改型为舰载战斗机,1978年8月20日首飞,1979年6月交付海军使用,取名为“海鹞”。大量试飞证明,它不仅可以在航空母舰上使用,而且也可以在一般舰船上起降。

1982年英国和阿根廷在马尔维纳斯(福克兰)群岛的海面作战中,28架“海鹞”从航空母舰上起飞2336架次,击落阿方飞机22架,自己无空战损失,只有2架被地面火力击毁和4架毁于事故。

而在这次作战中,阿根廷使用的法国达索公司生产的“超军旗”舰载战斗机,虽然它的最大平飞速度刚刚达到音速,但它可以在贴近海面的高度上发射“飞鱼”型空舰导弹,并击沉、击伤包括先进的“谢菲尔德”号驱逐舰在内的多艘英国舰艇,因而引起了全世界的注意。

美国海军陆战队引进“鹞”MK50型飞机,由麦克唐纳·道格拉斯公司改进成为AV-8型垂直/短距起降攻击机。英国、西班牙、印度和意大利都采购了这种飞机。

前苏联使用的第一种舰载飞机是雅克夫列夫设计局研制的雅克-36MP(现称雅克-38)“铁匠”型垂直/短距起降攻击机。1976年7月,前苏联的第一艘航空母舰“基辅”号曾载着它驶入地中海。它也是世界上仅有的两种投入使用的垂直/短距起降战斗机之一,另一种就是上述的“鹞”式飞机。

前苏联从1975年开始设计雅克-141“自由式”型舰载超音速垂直/短距起降战斗/攻击机。1991年,原型机在试飞中坠毁,因而中止研制。但在1992年9月,该型机曾在范堡罗国际航展上露面。由于它的发动机的高速热喷流对跑道有损坏作用,所以当时没有进行垂直降落的表演。估计它如果用于舰上起降时,还须设法降低发动机喷流温度或在甲板上采取防热措施。

未来的舰载战斗机

据有关资料记载,世界上有15个国家拥有或曾经拥有过航空母舰,有8个国家建造过航空母舰。这8个国家分别是日、英、美、法、德、意大利、俄罗斯和西班牙。目前装备有航空母舰的国家是美、法、英、俄、印度、西班牙、阿根廷、意大利、巴西和泰国。现役航空母舰为26艘,若包括可以运载飞机或直升机在内的各种舰艇在内,总数超过5000艘,舰载飞机和直升机共6000多架。海上军事航空的发展势头由此可见一斑。

可以预料,为了夺取制海权和海上制空权,舰载战斗机必将有大的发展。仅从美国目前正在研制的下一代战斗机的通用性和多功能特点,就可让我们窥见到舰载战斗机的某些演变趋势。

美国正在实施的联合攻击战斗机(JSF)计划,准备研制出一种既能适用于空军,又能适用于海军,还要适用于海军陆战队需要的战斗机。同时美国海军陆战队(USMC)和英国皇家海军(RN)在这项计划中,还提出了“先进的短距起飞和垂直降落”(ASTOVL)的性能要求。

从20世纪50年代以来,发展垂直/短距起降(V/STOL)飞机的经验表明,飞机以最大起飞重量实施垂直起飞时,所消耗的燃油要成倍地增加。为了携带足够的满足起降需要的燃油,势必要减少飞机的设备和武器等装备或缩短飞机的航程。若再想实现超音速飞行就更困难。而且英国的“鹞”式飞机在实战使用中,从未遇到必须采用垂直起飞的情况。如果对JSF只要求在降落时采用垂直方式 (VL),而起飞时采取短距方式(STO),以上种种矛盾就好解决得多了。实际上,能以小速度实现短距起降的飞机,对于跑道的要求也不是非常严格。

对于舰载战斗机来说,它如果具有短距起飞性能,再利用舰上的弹射器或斜板等设施来辅助起飞,就不会有什么困难。当飞机在执行任务过程中,投放了部分武器弹药和消耗部分燃油之后,再回来做垂直着舰也就比较容易了。当然,要做到真正在一般甲板上可以起降的话,还必须设计出喷流温度较低的先进发动机,否则像雅克-141那样虽有垂直起降性能,却没有跑道能承受它的高温高速喷流的烧蚀,也是没有用武之地的。这也是选择是否需要短距起飞/垂直降落要求的关键所在。

近年来,无人驾驶作战飞机(UCAV)技术正在迅速发展和不断进步。今后,有大批的无人驾驶作战飞机加入舰载飞机的行列中来,执行侦察、干扰、攻击甚至空中格斗任务,这也是不足为奇、完全可能的。(全文完)

责任编辑:思空■