自美國海軍F-35C隱身戰鬥機於2019年形成初始作戰能力(IOC)以來,美軍航母艦載機保持了較快的換裝速度,其中卡爾·文森號(CVN-70)航母將於2021年攜F-35C前往西太平洋進行戰鬥部署,進入隱身時代的美國海軍將會遊蕩在全球熱點地區。
作為美國海軍未來空中力量的中堅,F-35C的服役期將長達30年,至少會生產到2030年前後。可以預見的是,在未來數十年裡,F-35C將與中國周邊海空形勢息息相關,也必然會影響到中國航母艦載機的發展。
上世紀90年代,五角大樓在制定下一代戰鬥機替代機JSF計劃時,肯定沒有預測到美國航母在新世紀面臨如此重大的軍事技術革命和新興軍事力量挑戰。對於諸多技術的先行者美國而言,當時邁進新興軍事裝備的“無人區”,儘管小心翼翼,卻也無法擺脫茫然無措的反覆嘗試。回望過去這段程序,F-35C體現了美國軍工的強大科研實力,卻也在不斷的試錯摸索中留下了不足甚至問題,給後來者創造了難得的趕超機遇。
幾年前,在中國第一艘航母服役之際,很多航空界人士曾就遼寧號航母上的戰鬥機選型問題展開了廣泛討論,討論的焦點之一就是:航母究竟是攜載戰鬥/攻擊機好,還是搭配製空戰鬥機和戰鬥/攻擊機?有的專家認為:在對強國的戰爭中,大型航母如果條件允許,攜載專門的制空戰鬥機和戰鬥/攻擊機,在海空作戰效能上要比全部使用戰鬥/攻擊機好的多。當然,在已經奪取制空權的情況下,對地/艦打擊時全部攜載戰鬥/攻擊機又會好很多,這就是另外一種情況了。
實際上,美國也正是在對抗激烈的冷戰時期,研製了專司空戰的F-14“雄貓”戰鬥機。冷戰結束後,美國海軍認為:在可預見的未來,已經沒有國家可以威脅到美國航母戰鬥群和戰鬥機,隨即放棄了這種專門用於奪取制空權的戰鬥機。也是基於這種想法,美國在後來的新一代航母戰鬥機選型中,又放棄了海軍版的NATF戰鬥機,也就是AFX F-22變後掠翼戰鬥機,而是選擇了縮水版的三軍通用JSF計劃,也就是後來的F-35“閃電”戰鬥機。
對於中國而言,當前發展航母面臨的形勢與美國完全不同。在可預見的未來,中國航母及艦載機將與美國航母及F-35艦載機相映成趣,成為相互對標的“夥伴”。雖然與AFX F-22相比,F-35的空戰能力有明顯差距,但對於誕生不久的中國航母和殲-15而言,F-35突出的隱身、短距起降、雷達電子效能,依然擁有巨大的壓倒性優勢。正式由於這種強大對手的空中壓力,中國航母首先要解決的是奪取海上的制空權,其次才會考慮對地打擊能力。
目前,中俄兩國已經陸續突破了四代隱身戰機的門檻,殲20和蘇-57都已列裝部隊,中國隱身艦載戰鬥機專案雖然尚未現身,但殲-20的研製服役、FC-31的不斷進化,都為我國隱身戰鬥機登上航母打下了良好的基礎。那麼,什麼樣的艦載戰鬥機才符合中國的需求呢?
前面已經說到,我們的航母編隊長期面臨的老朋友將是美國的超級核航母以及F-35艦載機,因此這裡先看看艦載型F-35空戰效能到底如何。在JSF專案設計之初,五角大樓提出的任務和效能需求是:70%的對地攻擊能力和30%的空戰能力。按照這個效能設定,將F-35稱為攻擊戰鬥機更適合一點。F-35C除了不具備F-35B的短距起降能力,其他作戰效能都比F-35B高很多,因此中國的新型艦載機的目標必然是壓倒F-35C。
按照美軍構想,F-35A很多時候需要在F-22奪取制空權的條件下遂行對地攻擊,F-35A顯然不是用於爭奪制空權的主力戰鬥機,最多扮演為F-22輔助空戰的角色。那麼,在海軍層面,誰為F-35C奪取制空權?美國海軍除了F-35C也就只剩下F-18E/F了,但F-18E/F在技術上至少比F-35C差了半代,空戰效能還比不上F-35C,因此海軍奪取制空權的任務,只有F-35C親自上陣,F-18E/F頂多算是輔助角色。到了2030年前後,隨著F-18E/F的陸續退役,美國航母艦載機將以F-35C和X-47B無人攻擊機為主,空戰方面也只有F-35C自己獨挑大樑了。
F-35C於2010年6月首飛,後因海軍各種需求更改設計,由最初設計空重的13.6噸增加到15.8噸,這個重量已經超過雙發重型制空戰鬥機F-15C的14.6噸。雖然經過減肥在最終服役時可能要輕一點,但考慮到為提升起降氣動效能,在F-35A/B基礎上增加了2.4米的翼展和50%的機翼面積,並強化了機翼結構和起落架強度,因此空重不可能減少到15噸以下。
我們假設F-35C空重為15噸,機內油箱滿油推重比為0.77,即便以6噸燃油算也不到0.9,為了保持隱身肯定不會外掛副油箱。由於設計時考慮對地任務需攜帶比較多的彈藥,內部彈艙空間不能太小,造成了F-35C外型臃腫肥大,也被戲稱“肥電”。在佈置機內大彈艙、增加了空重,並造成了外型臃腫肥大後,F-35C不得不捨棄了五代機的一個重要指標:超音速巡航能力。
雖然F-35C存在種種問題,但不可否認的是,F-35C仍是目前以及可預見的未來最優秀的艦載戰鬥機。具備第五代戰鬥機典型的隱身設計,其正面的雷達截面RCS只有零點幾平方米,可以將被發現的距離降低50%甚至更多。而且自身採用了先進的APG-81有源相控陣雷達,對RCS為1.0的目標發現距離可達150KM以上。
為了進一步探討艦載機效能優劣,我們將戰鬥機分成兩組,分別用J-15、設想的未來艦載機J-xx與F-35C做個粗略的空戰對比。
先看J-15和F-35C空戰對比。J-15正常起飛重大約24噸,發動機使用渦扇10H,全加力推力為2×125.4千牛,超過俄羅斯AL-31F的2×122.5千牛,起飛推重比大約1.07,最大速度2.4馬赫,RCS面積大約10平方米,配裝的國產脈衝多普勒雷達對RCS為1.0的目標探測距離約為120KM,但發現F-35C這種隱身目標的距離會縮短到60KM。
J-15和F-35C發生空中遭遇,J-15憑藉自身優秀的機動效能,配合頭盔瞄準顯示器、大離軸角攻擊能力的R-73改或者國產PL-10格鬥導彈,能在近距離格鬥時佔據較大的優勢。對於F-35C與三代改戰鬥機近距空戰時的窘迫,美國人自己也很清楚,F-35擅長的是隱身超視距空戰,對三代機和沒有強化隱身能力的三代改戰鬥機的優勢在於搶先發現、率先攻擊。
假定J-15進入AIM-120D有效射程時,F-35C首先開火,而自身憑藉隱身能力還不會被發現,我們可以粗略計算中距空戰效能:超視距空戰效能=(本機發現敵機距離÷敵機發現本機距離)×[(本機巡航速度×本機最大速度)÷(敵機巡航速度×敵機最大速度)]。這樣算來,F-35C對J-15超視距空戰效能=(240÷60)×[(0.9×1.8)÷(0.9×2.4)]=3.0。這裡的240是指F-35C發現J-15的距離為240KM,60指J-15發現F-35C的距離為60KM,0.9為兩機的巡航速度均為0.9馬赫,1.8是F-35C的極限速度1.8馬赫,2.4為J-15的極限速度2.4馬赫。
看得出來,F-35C對J-15在超視距空戰中具有明顯優勢,原因是J-15屬於典型的第三代戰鬥機,整體沒有使用隱身設計,F-35C憑藉隱身能力獲得了超視距空戰的碾壓優勢。當然,這裡面並沒有考慮空空導彈的效能差異,而且F-35採用隱身模式時導彈全部內掛,造成導彈基數不足,對空作戰模式下彈艙最多可載6枚空空導彈。為了防止漏網目標靠近從而陷入近距格鬥,F-35C必須攜帶2枚AIM-9X,那麼中距AIM-120D只能攜帶4枚,完成一輪攻擊後彈藥就會告急,但使用機身外掛又破壞了最重要的隱身效能。因此,在隱身效能和空空彈藥基數上,美國海軍將面臨艱難的選擇。這就是當初設計F-35時過度強調70%效能用於對地打擊,而僅有30%效能用於空戰的後果。
由於中國海軍未來隱身艦載戰鬥機J-xx尚無準確訊息,有關J-20艦載型或FC31艦載型的猜測也缺乏具體支撐,我們這裡選擇參照已經服役的J-20隱身戰鬥機,畢竟從中國遠洋海軍建設目標和大型航母規劃來看,中國未來隱身艦載機大機率仍然是類似J-15的重型機。
J-xx與F-35C空中遭遇時,J-xx各項效能暫以J-20的指標代替,我們再做個計算。J-xx對F-35C超視距空戰效能=(120÷80)×[(1.4×2.0)÷(0.9×1.8)]=2.6。也就是說,J-xx對F-35C有明顯的優勢,這主要是由於J-xx隱身能力和F-35C相當,但探測能力、超音速巡航能力比F-35C有比較大的優勢。
從以上對比可以看出,F-35C在與三代機的超視距空戰中處於明顯的優勢,但在對抗四代重型隱身戰鬥機時,將面臨非常被動的局面。我們假設J-xx具備與F-22相當的空戰能力,以制空為主,對地打擊為輔,即便F-35設計目標顛倒過來,以70%的效能用於對空作戰,30%用於對地攻擊(攜帶小直徑彈藥對地打擊,大型彈藥由戰鬥/攻擊機完成)。由此,在可預見的未來,J-xx挑戰美軍航母的制空霸權不是不可能。
不過,美國海軍擁有我們缺乏的體系優勢和航母戰鬥群使用經驗、實戰經驗,即便裝備相對更優秀的艦載戰鬥機,也只是壓縮了美軍航母戰鬥群的制空優勢,而中國航母的效能和實際運作上還有不少短板和技術瓶頸,需要大量資金、時間持續進行升級和磨練,這些對於中國海軍而言並沒有什麼捷徑可走。
總的來看,F-35C的出現似乎給了中國一個契機,使得中國海軍有更充足的時間進行準備,從而打造更加完備、更加強悍、更符合未來戰場需求的新銳空中力量。勾畫這種未來艦載機的大致輪廓,應該是“四代隱身戰鬥機為基本標準,以空戰為主的重型戰鬥機”,而不能選擇象F-35C那樣的通用型隱身戰鬥機。
實現這個目標,還需要軍工領域持續努力、創新突破,畢竟亟須解決的關鍵問題和瓶頸仍然是重重關山,唯有強大的財力支撐和先進的科技引領,才能加快追趕並最終到達世界軍事技術的最前沿。