让两栖舰插上翅膀再飞一会

2018-06-23 07:42:44 航空世界 2018年1期

陈鸿 陈熙

日本山云级、韩国独岛级、法国西北风级、澳大利亞堪培拉级等两栖舰相继走向前台,特别是独岛级、出云级两栖舰在设计之初,就瞄准了起降短距固定翼舰载机,加装了高强度、高厚度和高热耐受能力的甲板,平直的舰艏起飞甲板,舷侧升降机等轻型航母必备技术,预留了改装轻型航空母舰“端口”。两栖舰具备改装轻型航空母舰的条件吗?改装成轻型航母需要哪些技术?本文将对两栖舰改装航母路径作一剖析——

F-35B:两栖舰的翅膀

垂直起降飞机能从根本上摆脱对大型机场的依赖,最短只需数十米长的跑道即可起飞、降落,采用短距滑跑模式时,也只需一百多米跑道。如果采用短距滑跑或垂直起降,垂直起降飞机完全可以在3万吨以下的轻型航母或两栖舰上起降,甚至在改装的民船上也起降。虽然F-35B飞机有着这样那样的问题,但该型机确实引发了一场舰载机新革命,其垂直起降带来的作战优势强烈引发各国热购。F-35B飞机飞行时速可达到1.07倍音速,是世界上首款“短距起飞、垂直降落”的超音速战机。F-35B飞机的雷达反射截面很小,可携带许多先进武器,进行对地对海攻击和空战等。F-35B飞机还可进行空中加油,其雷达先进程度与美国空军最先进的F-22隐形战斗机相差无几。F-35B飞机还将挂载新的武器,能在机内携带两枚微型联合防空区外发射空地导弹,也可挂载8枚小型巡航导弹,射程达450公里,具备在各种天气情况下打击移动目标能力。图1

由于美国的多个盟友国家,例如英国、日本、韩国都装备有两万吨左右排水量的两栖舰或轻型航母,届时都可以配备F-35B飞机,所以F-35B飞机未来可能会令海空作战力量也进入隐形时代。目前,韩国正想方设法引进F-35B飞机,用于韩国的“独岛”号两栖攻击舰。“独岛”级搭载F-35B飞机后,其作战距离将由韩国的济州岛以南延伸至东南亚地区,大大提高了韩国海军两栖作战部队的远距离投送能力和快速登陆能力。印度方面认为,该型机雷达反射截面很小,可携带许多先进武器,作战性能优异。随看印度国产航母项目的快速推进,F-35B飞机登上印度航母的可能性也越来越大。据此,早在2005年,印度就对F-35B飞机表示了强烈的兴趣。此外,日本出云级本来就是一艘准航母,而目前只有F-35B飞机符合未来日本航母的要求,因此日本也成为F-35B又一个潜在大买家。

两栖舰与舰载机的融合与磨合

独岛级、出云级两栖舰和F-35B飞机的相关技术指标并未公开,只能从其基础适配性进行分析。在基础适配性中,本文重点分析两栖舰改装轻型航母三个方面可行性:飞行甲板空间与舰载机适配性、机库空间与舰载机适配性、战术使用因素考量。图3

(一)飞行甲板空间与舰载机适配性

按照设计指标,F-35B战机的空重10.2吨~11.1吨,起飞滑跑距离不超过168米,垂直降落的有效载重为2.27吨。从甲板的长度、升降机的尺寸、搭载量判断,韩国独岛级、出云级两栖舰搭载美国生产的F-35B飞机将不是问题。

韩国独岛级两栖舰飞行甲板长179米、宽31米,设有五处起降点。出云级飞行甲板长248米,宽38米,扣除外缘线变化和上层建筑,在升降机升起状态下总面积接近7350平方米。F-35B机长15.67米、翼展10.67米,停放状态下占用甲板面积约210平方米,考虑其他机和设备占用以及必要的调运起降区域,扣除总面积的50%,出云级的飞行甲板在密集停放状态最多可停放大约15架F-35B,如处于顺次起飞或回收状态,扣除两机间安全间隔距离则至少为7架。比对出云级公开图片,飞行甲板左侧部分飞机起降点为5个,右舷部分上层建筑前后甲板空出的空间情况,上述停放数量是可行的,飞行甲板在空间上对F-35B具有基本的适配性,另考虑到出云级将飞行甲板武器升降机由日向级的右舷前后端2座增至4座、舰面武器设备的布置位置进一步优化,对未来F-35B飞机的出动和回收能力的保障,可以说是进一步提高。

最值得关注的是,“出云”号大型化升降机,两部升降机分别位于舰桥前后,尺寸分别为20米x13米、15米x14米,最大载重量接近30吨。而F-35B飞机长15米,翼展10.7米,最大起飞重量27.3吨。可见“出云”号的甲板前部中央的升降机就是为F-35B飞机量体裁衣的,搭载F-35B飞机从技术上是没有问题。

(二)机库空间与舰载机适配性

韩国独岛级两栖舰机库全长115米,宽29.6米,最低高度6.2米,其升降机和机库都是按照美国F-35B飞机的需求尺寸来设计建造,为以后搭载这样的高性能战机作了必要的准备。虽然出云级在纵、横向尺度上较日向级增加了不少,但鉴于稳性和总体功能分区设计的需要,出云级在吃水深上不会增加太多。出云级水线以上几部分主舰体大约有8层甲板,其中第2、3层大部分为机库。相比于日向级的机库,出云级的机库不仅在尺寸上进一步增大,而且由于新增了一座大型舷侧升降机,使出云级成为日本首次采用了半开放式机库设计的舰船,与意大利“加富尔”号航母的设计极为类似。这一设计变化说明日本在进行航母类舰船设计时已开始综合考虑机库部分防护、调运效率的均衡性问题。这台舷侧升降机宽度应大于30米,必要时可允许两架F-35B飞机同时调运。机库内层高度应略大于日向级,估计在6米以上,足够容纳机高4.33米的F-35B飞机。如完全按照空优模式搭载,该机库空间应可停放不少于12架的F-35B飞机(另有备份机空间),满足3个中队轮换执行任务的能力。因此,若F-35B上舰,机库空间的适配性应该也是可行的。此外,部分资料宣称出云级的飞行甲板采用特殊材料制造,强度及耐飞机尾焰烧灼的能力均可满足F-35B飞机的起降要求。与“出云”号排水量基本相当的是意大利的“加富尔”号航母,满载排水量2.75万吨,搭载8架F-35B和12架各式直升机,最多可以搭载20架各种飞机。

(三)战术使用因素考量

仅从舰船总体方面,出云级对F-35B飞机的基础舰机适配性虽然是可行的,但还有个战术使用的因素需要考量。虽然该型舰的框架大小是够的,但在总体布置上有一个硬伤一前飞机升降机。前飞机升降机宽约20米,位于上层建筑前部飞行甲板的中轴线,左右舷宽9米,小于F-35B飞机翼展。在舰载机起飞的安全宽度要求中,这是绝不允许的,这一点在现代各国航母类舰船设计中堪称“奇葩”。与之尺度类似的“加富尔”号将前升降机置于舰岛前端,就算娇小的西班牙“阿斯图里亚斯亲王”号也尽量将前升降机布置在右舷靠近舰岛的一侧,尽量避开飞机起飞线。出云级这样布置直接带来的问题就是F-35B飞机无法滑跑起飞。如果短距/垂直起降战斗机不能滑跑起飞,起降完全垂直化,那么搭载的意义就近似“表演”了。F-35B飞机的发动机最大推力达到1913千牛,理论计算大约148米距离滑跑可以提供飞机27吨最大起飞重量的战机起飞,英国CVF航母将起飞位置选择在167米位置,而CVF是加了滑跃甲板的。虽然出云级、独岛级未来实际使用时不可能让F-35B飞机经常重载起飞,但是留出一个长度大于167米、宽度大于翼展(约12米)的飞行甲板滑跑段是F-35B能上舰实用的必要条件,因此,要搭载F-35B就必然要在未来进行改装。

让两栖舰装上翅膀

有些国家在两栖舰总体设计中预留的余量挖掘到极致,而且还在设计阶段就做好手脚。二战期间,日本对客船、水上飞机母舰、战列舰的航母化改装更是给人留下了深刻的印象。从目前国外搭载短距/垂直起降战斗机的中、轻型航母类舰船分析,两栖舰改装搭载F-35B飞机的路径可能如下:

(一)改装飞行甲板

两栖舰与轻型航母的首要区别,就是能否起降固定翼舰载机。对于独岛级、出云级而言,要发挥轻型航母的作用,首先就是改造能够起降舰载机的甲板。目前,两栖舰改装搭载固定翼飞机有两种最佳选择。

改装滑跑式长平甲板

平甲板形式的优点是改装工作量、改装范围相对较小,改装设计难度不大,成本也相对较低。搭载短距/垂直起降战斗机的平甲板长滑跑型舰船主要包括苏联的基辅级和美海军两栖攻击舰。其中后者应用已較为成熟并已实现了F-35B上舰,因此如果韩国、日本要进行类似改装多会参照美国两栖攻击舰的舰面设计。在飞行甲板可用滑跑长度方面,与出云级最为接近的两栖攻击舰是目前已经退役的塔拉瓦级,该舰全长约254米,扣除尾部平台后飞行甲板全长接近250米。该级舰为保证短距/垂直起降战斗机能够实现重载起飞,将滑行起飞指示线贯穿在整个飞行甲板纵向上,在保证右舷停机面积的前提下,将起飞线略向右偏约1度左右,使最大实际滑跑距离进一步延伸。从1980年开始,这种起飞方式已经通过了美军多年的实践考验,证实可大幅提升“海鹞”系列飞机的起飞载荷,但每次起飞都需要对飞行甲板进行“大范围清场”,其他机型作业难以进行。例如,美国海军“黄蜂”号两栖攻击舰已成为F-35B测试型机的第一艘海上试验平台。美军之所以坚持这种设计,一方面是由于两栖打击大队可得到专门的航母或陆基空中力量掩护,垂直起降飞机多作为攻击机做第一波对地攻击使用,各型直升机可在其前后从容起飞;另一方面可以充分利用飞行甲板前端空间停放更多舰载机或两栖装备。F-35B飞机的发动机推力比“海鹞”装备的“飞马”系列发动机大得多,独岛级、出云级也许不用那么长的起飞滑跑距离,也不需要偏移划出起飞标志线,但起飞时的尾喷流同样会影响后甲板的使用。因此,如果独岛级、出云级采用此种改装形式,其飞行甲板左侧仍要在滑跑起飞阶段完全清场。考虑到该舰舷侧升降机设置在右舷,以及与美舰协同作战的需要,韩国、日本考虑这种改装的可能性是存在的。

改装短滑跑式滑跃甲板

如果不考虑美军支援,独岛级、出云级显然应作为真正的航母发挥制空功能。此时,长滑跑的效能就不及滑跃起飞方式。从韩国、日本国内设想来看,该舰也更可能采用滑跃式短滑跑改装。加装滑跃式起飞甲板是这种改装方式的主要内容,与独岛级、出云级接近的滑跃式航母是“加富尔”号,该舰采用12度滑跃甲板,安装在飞行甲板左舷前部距前缘约5米处,起飞限界标志线最远端划至后升降机位置,全长约180米,与F-35B飞机的滑跃起飞距离接近,偏置的滑跃甲板既兼顾了F-35B飞机的起飞空间,又尽可能地腾出了前甲板的可利用面积。相比之下,刚刚下水的印度国产航母“维克兰特”号,虽然与”加富尔”号同源却采用了全宽式滑跃甲板,这是由于米格-29K需要长短起飞线、充分利用甲板长度进行斜角滑跑起飞的缘故。相对于平甲板改装,滑跃式飞行甲板的加装会影响到整个主舰体前部的原有布置形式,所造成的牵连性修改应较多,接着就会影响结构强度、重量分布、重心位置和全舰稳性。这对任何一位舰船设计师来说都是十分头疼的事情。2013年底,韩国海军宣告,要在即将列装的第2艘“独岛”级两栖攻击舰上安装滑跃甲板,以供舰载机起降使用。韩国推出的独岛级改装滑跃甲板方案,其整体形式更接近于西班牙的“胡安·卡洛斯一世”号两栖攻击舰,只是升降机布置全在右舷,看上去更合理。“胡安·卡洛斯一世”号两栖攻击舰的舰面结构与“阿斯图里亚斯亲王”号很相似拥有全通式飞行甲板,首端设置倾角为12度的滑跃式甲板,飞行甲板上设有2部升降机,其中1部位于舰岛前方(该升降机前部靠右舷设有1部大型起重机,可起吊重型装备和大宗货物),另一部位于飞行甲板末端中部。此外,该舰的飞行甲板还在设计中专门予以强化使其能够承受垂直/短距起降战斗机较大的重量以及起降时发动机尾喷管喷射的强大热气流对甲板的冲击。“胡安·卡洛斯一世”号可搭载“海鹞”飞机,在未来也可以搭载F-35B。可以说,在搭载F-35B之后,“胡安·卡洛斯一世”号完全具备一艘轻型航母的所有功能,在未来的局部战争中,可兼顾航母和陆战队投送舰的职责。

(二)重新规划甲板空间

要在改装后的滑跃甲板和舰岛之间的右舷侧、以及舰体甲板区靠近舰尾的区域,设置甲板停机区,与设置在甲板中线的直升机停机点作区隔,因为直升机起降无需跑道,设置停机点即可,而固定翼舰载机无论起飞、降落还是在甲板上滑行调度,都必须遵循严格的流程和规定,因此,必须设置固定的停机区,并对甲板上的各种划线进行调整,以适应“出云”由主要搭载直升机到主要搭载固定翼舰载机的变化。尾的区域,设置甲板停机区,与设置在甲板中线的直升机停机点作区隔,因为直升机起降无需跑道,设置停机点即可,而固定翼舰载机无论起飞、降落还是在甲板上滑行调度,都必须遵循严格的流程和规定,因此,必须设置固定的停机区,并对甲板上的各种划线进行调整,以适应“出云”级由主要搭载直升机到主要搭载固定翼舰载机的变化。

(三)另行设置舰内空间

独岛级、出云级要在舰上装备更多的舰载机,而不只是停放在甲板上,就必须对机库进行适当改造。机库改造主要涉及到两个方面,一是要把存放直升机的空间改造成适应舰载机的需要;二是对升降机构进行改造。按照韩国、日本的一贯做法,韩国、日本在进行该舰的设计和制造时,肯定考虑过如何进行改造的问题,以便未来需要时在短期内能够改造成一艘真正意义上的航母。据介绍,出云级的机库维修能力相比日向级已经有了显著的进步和提高,扩大了机库内维修区,并增加了许多专业维修设备,使得出云级不但能进行直升机维修,还能进行固定翼舰载机维修,这显然是为了改装轻型航母而事先考虑好的。

(四)改造提升动力系统性能

为了适合舰载机,在对舰体和内部结构进行一定的改造之后,该舰的重量预计将增加2000吨~3000吨左右,意味着动力性能会出现一定下降。为了保持航速,独岛级、出云级需要对主机进行改造。这也将是独岛级、出云级改装航母工程中耗时最长的工程,估计约需要1年时间。对于已经建造完成的舰艇而言,大规模的改装并更换发动机装置是得不偿失的,因此韩国、日本方面可行的做法之一是对动力装置系统进行微调,尽量对现有动力系统进行挖潜,保证独岛级、出云级的动力性能不明显下降。当然也有另外一个可能,从韩国、日本发展武器装备的一贯做法看,一般都喜欢在设计研制之初留有余地。媒体报道称,“出云”号的满载排水量达到2.7万吨,按照“出云”号现在的动力,已经不逊于法国“戴高乐”号中型航母,既便不进行改造,在增加2000多吨重量的情况,也有可能仍然能够正常使用。而日本着眼于战争的军事需求,有可能不会用很大精力对“出云”級的动力系统进行改造,而是采用最快速的方式在短期内改造成一艘可配备舰载机的实用型航母,同时动员日本强大的造船能力,直接建造新的大型航母。从这次“出云”号的建造过程来看,从2012年开始,日本在不到两年的时间内就完成了这样一艘大舰的制造,足见其大型舰艇的制造能力。独岛级两栖舰采用最先进的复合式燃气涡轮推进,主机是4座LM2500型燃气涡轮机,每座额定功率30000马力,总功率120000马力,最高航速为23节,16节航行时的续航力约8000里。然而,该级舰的动力系统由韩国三星集团在美国通用电力公司的授权下生产,没有自主研发改造能力,因此,韩国依靠自身力量进行改进动力系统困难相对而言会更大些。

(五)改装导航和助降系统

目前,独岛级、出云级的舰载机导航和助降系统,主要针对的是直升机,而旋翼机和固定翼飞机的起降方式完全不同,这就要求独岛级、出云级必须安装固定翼舰载机导航和助降系统。具体而言,导航系统需要改装,能够导引和控制更大的区域范围,同时对高速滑降的固定翼舰载机进行有效的航空管理和引导;而助降系统方面,则需要安装“涅尔”透镜光学助降系统。对于韩国、日本而言,这样的改装从技术上而言不成问题,只需要不到1个月的时间对相关软硬件进行改动和升级即可。

让两栖舰再飞一会

把独岛级、出云级改造成一艘真正意义上的轻型航母,在技术上对韩国、日本来说不是难题,且在设计和建造该舰时已经考虑到这一点。韩国、日本的主要难题在于舰载机。

(一)F-35B项目命运难卜

“鹞”战斗机曾经是欧美唯一的短距/垂直起降战机,英国的“鹞”战斗机已全部退役,美国的“海鹞”战斗机也接近寿命期。“鹞”战斗机退役后,F-35B就是唯一具有短距/垂直起降能力的战机,将成为美海军陆战队航空兵的中坚。如果F-35B下马,美国所有的两栖攻击舰将失去搭载的固定翼战机。由于超支和延期,F-35计划面临严重困难,这些不是新闻,但寒风正在从另外一个意想不到的方向吹来:美海军正在认真考虑是否取消F-35B的计划。美海军副部长下令美海军和海军陆战队研究F-35B和F-35C中取消一个的问题,值得注意的是,沃克的靶子不仅是众矢之的的F-35C,还包括F-35B。

(二)自研垂直起降飞机能力有限

未来可选的舰载机只有美国F-35B飞机,没有舰载机,独岛级、出云级就无法成为真正的航母。然而,F-35B飞机什么时候会卖给韩国、日本还存在诸多未知因素自研第四代隐身舰载机,对于目前的韩国、日本而言比较困难,毕竟韩国、日本自己的四代机计划仍处于技术验证阶段。按照日本媒体报道中所述,虽美国海军陆战队的F-35B已部署于日本,日本采购F-35B初步计划是在2025年后,也就是至少需要7年时间才可以到货,所以,独岛级、出云级需不需要现在就考虑改造问题都值得韩国、日本斟酌。

(三)飞行员训练周期长

舰载飞行员的训练要求比陆基飞行员更高,不光要掌握常规飞行技能,还要掌握航母起飞和着落所需要的特殊技能。航母虽大,但在汪洋大海之中依然只是“一叶扁舟”。航母上弹射起飞相对容易,在飞机离舰的瞬间需要及时接过飞行控制,转入爬升。着落的要求则要高很多,高下沉率的接近没有陆基飞机着陆接地前的飘飞阶段,下滑航线没有纠错的余地,要求高度精确的接舰和准确挂上拦阻索。为保证有足够动力可以复飞拉起,发动机推力在接舰时达到最大,直到确认挂上拦阻索才猛收油门。这一切不仅要求高度熟练和精确的操作,还要求强健的心理素质。和陆基飞行员以飞行小时衡量飞行资格不同的是,舰载飞行员以起飞、着落次数作为飞行资格的衡量标准,1000次航母起落的意义远远高于1000飞行小时。

编辑:戴嘉琦