成功者寥寥,服役者事故频频
1982年4月2日,历时74天的英国和阿根廷马岛战争爆发,英国投入42架“鹞”式、“海鹞”式攻击机。这是世界上垂直/短距起降战机首次参加实战,空战中共击落阿根廷21架飞机,自身却毫无损失,取得了21∶0的惊人战绩。战后有分析说,“鹞”式、“海鹞”式机动性超群,能在空中突然减速、转弯,能变被动为主动,创造出一些全新的格斗样式。现在看来,这不免有些“王婆卖瓜”的味道。
世界上有多个国家研发过垂直/短距起降战斗机,但大部分都因为发动机系统、飞行控制系统、材料的制约半途而废,成功的只有英国、美国和苏联的几种。苏联的雅克-38非常不成熟,装备部队后从来没有正式作为作战飞机使用,后来的雅克-141也没有装备部队。美国的AV-8A“鹞”和AV-8B “鹞”Ⅱ都属于“鹞”系列,而由美国主导研发的F-35B却仍在试飞中。所以,真正屹立不倒的也就只有世界上第一种实用型垂直/短距起降攻击机“鹞”系列。且不论“鹞”式、“海鹞”式在英阿马岛空战中是否运用了突然减速、转弯等超群机动,仅从技术角度讲,它就是一个奇迹。
研发垂直/短距起降战斗机的最核心考虑,一是如何实现喷气发动机动力由推力到升力和升力到推力的转换,二是如何实现这一过程中飞行姿态的有效控制。“鹞”式在实现喷气发动机动力由推力到升力和升力到推力的转换时设计很巧妙。该机装有1台“飞马”涡扇发动机,尾喷口一改传统,做成了“裤衩”形,可由0度向下旋转98.5度;在发动机高压压气机部分对称增加一对可从高压压气机引气、也可由0度向下旋转98.5度的套管喷气口。这样,由前后两对套管喷气口所提供的升力和推力,就保证了飞机垂直起降、过渡飞行和常规飞行。机翼翼尖、机尾和机头装有从高压压气机引气的喷气反作用喷嘴,用于控制飞机的姿态。
但“鹞”式的发动机状态、飞行姿态的控制十分复杂,对飞行员提出了特殊挑战。普通喷气战斗机只有起飞和降落两种操作模式,而“鹞”式攻击机飞行员则需掌握4种基本的起降方法。除了节流阀、控制杆和方向舵踏板以外,还必须控制好4个旋转喷气管。在垂直飞行时,还要密切注意风向。如果在夜间或航行中的军舰甲板上起降,飞行员需要考虑的因素就更多了。
复杂的操作导致“鹞”式事故频频,安全记录十分恶劣,被称为“寡妇制造者”。自从美国海军陆战队1971年从英国引进AV-8A“鹞”式之后,噩梦也就开始了。到2002年,AV-8A在非作战情况下共发生300多起事故和900多起险情,A级事故率每10万飞行小时高达31.77起,飞机多半意外坠毁,导致45名飞行员送命。即是“鹞”Ⅱ,截至1996年也摔毁了近1/4,每10万飞行小时事故率也达11.44起。在老家英国,“鹞”式战斗机的安全记录更差。
随着发动机、飞行控制、材料等技术的发展,美国F-35B的短距起飞/垂直着陆技术更加完善。该机动力由1台F135-PW-600涡扇发动机提供。三轴承推力矢量尾喷口既可向下偏转,也可向左右偏转。座舱后机身装有由发动机主轴驱动的升力风扇。飞机短距起飞、垂直降落、空中悬停时的升力由向下偏转的尾喷口和升力风扇提供。每侧翼根处各有一个从发动机引气的反作用阀,用以控制飞行姿态。
即使如此,因短距起飞/垂直着陆技术相当复杂,它导致F-35B也问题多多。如超重问题曾一度困扰F-35B,重量减下来以后,裕度仍显不足。同时,减重也伴生了一些其他隐患——风扇离合器温度过高,导致重新设计驱动轴、选择离合器材料、调整升力风扇舱门。发动机尾气温度过高,足以软化舰艇甲板,这些问题至今仍未有效解决。尽管F-35B服役在即,但其技术成熟度、可靠性方面的问题始终没有消除。
中国是否发展尚需时间证明
关于中国研发短距起飞/垂直着陆战斗机的猜测,其实早已有之,并且说得“有鼻子有眼儿”。
英国《简氏防务周刊》2012年12月,就因看到沈飞公司曾展出过的一种短距起飞/垂直着陆飞机遥控模型照片就宣称,中国拥有类似F-35B短距起飞/垂直着陆战斗机的日子为期已不远。这种飞机采用鸭式布局和隐身设计,由两台发动机提供动力,机腹下有专用风扇提供升力。还说,这并非中国唯一的短距起飞/垂直着陆战斗机设计方案,成飞也有考虑。
日本《朝日新闻》2014年4月说,中国首架垂直起降战机歼-18已经研制成功,于上月在东北某军事基地顺利试飞,标志着中国战斗机发展取得了重大进步。俄罗斯卫星网2015年4月22日也报道分析说,中国可能考虑建造垂直/短距起降版歼-31战斗机,这将大大提高中国军队在太平洋尤其是在南海区域的作战能力。
这些分析依据可能很多,其中主要与我国目前面临的安全形势和军事装备快速发展有关。近些年,由于美国大力推动“亚太再平衡”战略,积极介入我国与有关国家的领土主权和海洋权益争端,增加了有关地区的不稳定因素;随着我国国家利益的拓展,有效维护我国海外能源资源、战略通道安全和海外机构、人员、资产安全,已经成为军事战略高度关注的重要问题;作为负责任的大国,我国近些年来参加联合国维和行动、人道主义救援行动、海上护航行动等日益增加;我海军首艘航母辽宁舰正在紧锣密鼓试验,与此同时,还在发展拥有较宽甲板的4万吨两栖登陆舰。这些似乎都给舆论界猜测我国可能要发展短距起飞/垂直着陆战斗机,增加了些许合理性。
我国是否要发展短距起飞/垂直着陆战斗机还不得而知,需要时间来证明。据报道,历史上,我国在“文革”时期就曾动议过研制垂直/短距起降战斗机。1968年7月,空军就明确提出要尽快解决垂直/短距起降战斗机的问题。1969年9月正式下达了代号为“四号任务”的型号研制任务,欲在歼-6基础上改进研制。由于受发动机、材料、部附件等诸多因素制约,“四号任务”进度非常缓慢,最终下马。
几十年后的今天,如果再谈我国要研发短距起飞/垂直着陆战斗机,从飞机、发动机的设计制造,材料、工艺的技术储备上看,应该说已经具备了一定的基础。从歼-7、歼-8,到歼-10、歼-11、歼-20、歼-31的成功研发,可以看出平台的设计制造技术,飞机的多余度数字式电传操纵系统、发动机的全权数字式控制系统,都已相当成熟。同时,据报道,大推力“涡扇”-10A发动机已经研制成功,更大推力的航空发动机也在发展之中。
尽管如此,我国短距起飞/垂直着陆战斗机的研制也绝非易事。著名空军专家宋心之曾建议不要“蹚这个浑水”。我想,这其中就有短距起飞/垂直着陆战斗机的研制技术难度相当大的意思。一方面我们的起点肯定不会太低,不能以“鹞”式战斗机而必须以F-35B的技术水准为目标,另一方面我们既无经验可谈,也无合作伙伴可用。对发动机、升力系统、材料、部附件、飞行控制等相关技术的摸索是一个漫长的过程,可以设想,F-35B研发中遇到的诸多问题,都可能是我们将要重复经历的。
1982年4月5日,英军以“竞技神”号和 “无敌”航空母舰为核心组成特混舰队(Task force 317),共有37艘战舰,20架“鹞”式战斗机,58架各型直升机,3500名海军陆战队。前往一万三千公里之外的马尔维纳斯群岛。图为英军特混舰队旗舰竞技神号航母离开朴茨茅斯。
资料图:英国特混舰队和登陆部队都依靠鹞式战机来提供防空,在整个马岛战争中,鹞式在空战中自身无一损失而击落阿根廷战机21架,取得21:0的惊人战绩。图为英军海鹞战机发射响尾蛇导弹。
资料图:英国“海鹞”多用途战机演练垂直起降。加拿大华人网 http://www.sinoca.com/