未来舰载机之畅想

时间:2022-09-13 06:05:13

随着未来经济政治的发展,航母战斗群的任务发生了变化,面临的威胁也日趋严重,特别是远程精确制导武器的出现对航母构成了新的威胁。航母基本功能是作为飞机搭载平台,其作战效能通过舰载飞机来实现,舰载机决定着航母的攻击和防御能力,是现代海军实现集群、高效、远程打击的核心。随着空天飞机技术的发展,空天飞机的攻击能力、侦察能力、信息传输能力和战场生存能力不断提升,未来航母战斗群的明日当家主力很可能是类似好莱坞大片中的空天飞机。

空天飞机及其舰载化特点

20世纪80年代,世界上出现了发展空天飞机的热潮。20世纪90年代以后,空天飞机的预先研究和技术验证工作节奏在加快、强度在加大,相关关键技术也逐步获得重大突破,美、俄等国再次掀起了空天飞机研究热潮。此外,法、日、印等国也开展了研究,提出了种种方案和设想。

美国在空天飞机研制方面处于领先地位,如X-37B空天飞机已进行试飞,同时以最先进的普通战斗机进行执行某些航天任务的试验,以使这类普通战斗机执行的任务具有空天飞机的某些特征。俄罗斯有多家机构长期进行高超音速技术基础理论研究,并在亚/超燃冲压发动机、燃料技术、耐高温材料及一体化设计技术等方面取得了重大突破,已经进入了空天飞机飞行验证阶段。而法、英、德等欧洲国家的军事技术实力无法和美国相比,比俄罗斯也稍逊一筹。德、法已联合开展高超声速技术的应用研究,主要任务是评估2?12马赫速度范围内工作的氢燃料双模超燃冲压发动机;日本航空宇宙研究所也建成了一座超燃冲压发动机试验台,可进行4?8马赫速度的工程性试验;印度国防部则启动了名为 A-VATAR的空天飞机计划,采用涡轮冲压/超燃冲压/火箭组合循环发动机,可作为一种高超声速飞机,用于对地攻击或侦察。

由于空天飞机集飞机、运载器、航天器等多重功能于一身,既能在大气层内作高超声速飞行,又能进入轨道运行,与普通飞机相比具有很多优势,因此如果用于舰载机也会具有很多独特的优点,如速度快、航程远、突防能力强、作战功能多等等。

舰载空天飞机作战运用

由于前述特点,空天战机上舰将使航母平台实现质的飞跃,具有多重作战功能,可超越现有航母一大步。

舰载空天飞机既能在大气层内以高超声速飞行,又能进入地球轨道机动,到达目标所需的时间将大大缩短,航程也大大增加,因此大大提升了全球投送和特种作战能力。舰载空天飞机速度极快,具有超强的机动部署能力,可以在很短的时间内对敌发动迅雷不及掩耳的 “点穴式”打击。空天飞机又可作为动能武器、波束武器等各种武器的发射平台,对敌方部署在任何地方的陆、海、空、天目标实施攻击。

由于空天飞机也具有航天器的特点,因此空天飞机可根据作战的需要灵活搜索并击毁或俘获军用卫星等敌方太空目标,也能够利用其携带的侦察探测设备对陆、海、空、天目标实施监视,周期性地获取敌方情报信息资料,掌握作战地区的敌情变化。与侦察卫星相比,空天飞机具有更大的灵活性,综合侦察能力更强。同时,空天飞机可以像通信卫星一样实现通信中继,信息传输能力强、可靠性高。因此,舰载空天飞机执行信息支援作战时,按照战前信息支援计划,采用计划出动方式,战前展开部署;若需要执行应急信息支援任务时,则采用紧急起飞的方式,总部署数量要能够覆盖信息支援区域,并形成一定的重叠。

在执行“航天器”类的任务时,此时空天飞机上舰可以做为“从海上发射的航天飞机”使用,如同从海上发射卫星一样,大大提高部署的灵活性,对地面基地的要求也可以降低。

空天飞机上舰的军事意义

即使在未来多年内,“空天飞机上舰”的计划都具有相当大的技术难度,但并非意味着它是不着边际的空想,而且该计划一旦成为现实,产生的军事意义丝毫不亚于20世纪初的“飞机上舰”。

首先它可以提高航母战斗群的综合作战效益。航母战斗群作为海军快速机动力量,可以在远离本土,不依赖陆上机场,实施全球部署、全球作战。在高强度局部战争中,航母的重要任务是实施大规模海空作战,夺取制海权、制空权、制天权,以进行全球兵力投送。传统航母舰载机通常每次出击的飞行距离不会超过600多千米,并且只能执行几小时的任务。如果要保护距敌较近或深入打击敌内陆目标,就必须驶入对方的主要防御区,这将加大航母受威胁系数。航母目前已经形成了较为完善的低、中、高三层防御体系,而庞大的卫星网络却开始受到反卫星武器的威胁。因此,着力发展空天飞机很可能就是要打造一种绝对安全的通用空天平台,用具备躲避反卫星导弹能力的空天飞机,固守住太空战略制高点。传统意义上的航母舰载机只能在空中或低轨太空战场空间执行任务,而新型航母将能在所有战场空间执行任务,新型航母主要搭载空天飞机,因为制天权和制空权实际上决定了制海权。因此,这就需要把成本较低、速度快、作战能力强的空天飞机编入航母航空联队,以增强航母的作战能力和作战效益。

其次它可以扩展海军的作战空间。在航母出现以前,由于技术水平的限制,海军的作战空间一直局限在海平面的二维空间之内;第一次世界大战中航空母舰的出现,使海军的作战空间从海平面扩展到海洋和陆地上空的立体空间,海军与空军一起,成为夺取和使用制空权的一支重要力量。未来,随着航空母舰搭载空天飞机的成功,海军的作战空间将进一步扩展到大气层外空间,海军建制内的空天飞机,将能够与天军一起履行夺取和使用制天权的使命,承担在太空中侦察、空战、轰炸、反导、摧毁或俘获敌航天器等作战任务。

除了执行空天任务以外,航母最主要的任务是“由海向陆”投射火力,而空天飞机将海军作战空间扩展到尽可能广大的陆地空间。随着舰炮、舰载机、巡航导弹、弹道导弹的使用,海军“由海向陆”的打击纵深越来越广,但以上几种武器也有不尽如人意之处:舰炮、巡航导弹的射程有限;舰载机可以通过空中加油延长作战半径,但如果用于打击敌纵深目标,则空中加油必须在敌方陆地上空进行,增加了作战行动的风险;海军武库中的洲际弹道导弹射程可达1万千米以上,足以覆盖所有陆地空间,但是到目前为止,洲际弹道导弹仅用于战略核打击,如果将其改用于常规打击,很容易造成敌方的误判而引发核战争。相比之下,空天飞机的特别之处在于:起飞后可以利用地球轨道作长时间快速(十几倍声速)惯性飞行,在这一过程中只需要消耗极少的燃料用于轨道调整和姿态控制。因此,不管其从哪里起飞,都可以不受航程限制地打击地球上任何一点的目标。航母搭载空天飞机后,将真正实现以常规手段“由海向陆”全纵深打击。空天飞机上舰所带来的海军作战空间高度和广度的扩展,将使海军第一次实现“在所有战场空间执行任务”。

第三,航母可以为空天飞机提供机动、安全的起飞平台。航母产生的最初意义,在于以水面舰艇的远距离运载能力弥补岸基飞机续航力不足的缺陷,靠舰体平台的机动来延伸舰载机的作战距离,从而达到远距离投送兵力火力的目的。空天飞机虽然具有从任何机场起飞全球到达、全球打击的能力,几乎不需要依靠搭载平台的机动来延伸作战距离,但这并等于平台的机动对于空天飞机来说毫无意义。

航母平台的机动,可以使空天飞机以较小的燃料消耗进入地球轨道,航母可以通过海上机动使空天飞机在起飞时就在海面“对准”预定进入的轨道,从而节省了横向机动变轨消耗的燃料。航母还可以机动到赤道附近的海域,从而最大限度地利用地球自转的离心力,减少空天飞机升空所需要的燃料,例如,从北纬5.2°的法属圭亚那库鲁航天中心将同样质量的物体送入地球静止轨道,要比从北纬28.2°的美国卡纳维拉尔角节省15%的燃料,空天飞机减少了燃料载荷,就可以相应地增加武器载荷,从而提高打击能力。在战时,航母还能为空天飞机提供一个相对陆地机场更安全的起飞平台。因为对一个在广阔大洋上高速机动的平台进行侦察、监视、定位、打击、判断打击效果,其难度远远超过对位置固定的陆地机场作同样的工作。而且航母编队本身就是一个大纵深、多层次、高度集成、立体多维的防御系统,在当前和今后较长一段时期内,攻破这一防御系统都绝非易事。依托航母这个机动、安全的起飞平台,空天飞机能够最大限度地发挥其作战效能,成为极具威力的空天战略武器。

舰载空天飞机对未来战争的影响

新型航母尚未建成,空天飞机测试加速,未来舰载空天飞机的出现及大量运用将改变航母作战使用方式,对未来战争产生深刻的影响。

由于空天飞机的特性,舰载空天飞机将成为将空战、太空战、海战整合为一体的“三栖明星”,因此在未来夺取制空权、制海权和制天权的斗争中,可能将出现以舰载空天飞机为主要力量,在内外两层空间围绕保障已方军事设施、击毁对方军事设施而展开的激烈斗争。

空天攻击是传统空中攻击的拓展,运用空天飞机进行海空天攻击,可对海上、陆上及空中以及外层空间目标进行攻击,可快速达到战略目的,拥有舰载空天飞机的国家也将真正具备更强意义上的全球到达、全球交战以及快速反应能力。

此外,作为新式武器,空天飞机的出现,将使现代防空、反导、防天作战从技术到理论到实践都受到颠覆。舰载空天飞机能够从航母上起飞,并进入轨道,以变轨的方式规避敌方的侦察或攻击。空天飞机超高的飞行速度将使得防空系统的拦截窗口大大缩小,并可有效地制约预警系统和地面防空武器系统整体功能的发挥。可见,空天飞机的出现将使防空作战面临更加严峻的考验。当然,随着技术的发展,空天飞机也可能碰上它的天敌,但无论如何,空天飞机上舰必将促使未来防空作战发生质的改变,最终催生新式防空作战样式。

空天飞机的技术难题

从军事意义来看,“空天飞机上舰”的前景是美好的,但空天飞机目前还处于探索阶段,更不要说走上航空母舰了。因此,从技术层面来看,“舰载空天飞机”在短期内还没有进入实战应用的可能。从现实状况来看,空天飞机上舰不可能一帆风顺,还有很多需要解决的难题,其中主要有四大因素阻碍着舰载空天飞机具备战斗力的进程。

一是空天飞机与常规舰载机的关系。空天飞机上舰后,是否会取代常规舰载机,如果不能取代,空天飞机与常规舰载机的关系如何处理,这是首先需要解决的问题。关于这个问题,笔者认为,空天飞机不可能取代常规舰载机,在未来的航母舰载机序列中,将形成“空天飞机为骨干、常规舰载机为主体”的兵力结构,其理由如下:①,空天飞机上舰,将航母的作战空间扩展到太空,但并没有取消航母在海洋、陆地、天空和电磁空间的作战任务(至少在可预见的将来,航母在海战场上的霸主地位仍将是不可动摇的),如侦察、预警、防空、反导、反舰、反潜、水雷战、对岸打击、电子战等任务,不可能由空天飞机完全“包揽”下来,还需要大量使用常规舰载机;②,为维持整个航母编队的正常运作,需要一些常规舰载机担负空中加油、运输、通信、搜救等保障性任务;③,从成本角度考虑,空天飞机不可能完全取代常规舰载机。以美国刚刚研制成功的X-37B空天飞机为例,其造价3?4亿美元,其每次发射成本即使如美国军方所说降低到“航天飞机的几十分之一”,也会达到数千万美元,远远超过目前最昂贵的战斗机F-22(造价1.377亿美元,每小时使用成本4.9809万美元)。因此,空天飞机即使上舰,也只能少量装备,用于打击敌方少数设防严密的高价值目标,大量的一般性打击任务仍需常规舰载机来完成;④,从战机的再次出动准备时间来看,空天飞机目前需要一个星期,而常规战机只需15?20分钟,即使未来的技术进步能够大幅度缩短空天飞机的再次出动准备时间,但由于其本身系统的复杂性和对安全性的苛刻要求,空天飞机的再次出动准备时间缩短到常规战机的水平仍有较大难度。因此,为保持航母的持续作战能力,其舰载机必须以常规舰载机为主体。

二是空天飞机与航母的适配性。空天飞机要想在航母上部署和使用,必须满足航母对舰载机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”。首先,空天飞机的结构必须紧凑,最好能通过某些构件的折叠来进一步减少占地面积,以方便航母的甲板调度,还能够方便地进出机库、升降机。其次,空天飞机,包括其机内系统和武器载荷,必须在几何、结构、气动力等方面与弹射器及拦阻装置的使用相协调,以实现在舰上短距离的弹射起飞、拦阻着舰。空天飞机的机体结构需要大幅度加强,以适应弹射、拦阻时的过载和快速着舰时的撞击载荷。空天飞机的起落架装置必须适合在摇摆不定的甲板上运动和固定。从保障的角度,要求空天飞机能基本上在自身投影面积内进行补给和维修,所需要的外部保障设备应尽可能地与其他舰载机通用,尽量减少专用的保障设备和备品备件,以减少占用的贮存空间。由于存在海水、蒸汽、烟气及油液的影响,空天飞机应避免使用某些材料和设计技术,以减少机体腐蚀。

三是空天飞机所用燃料和氧化剂的安全性。到目前为止,各国所研发的空天飞机,其燃料多为液氢、煤油,氧化剂多为液氧、过氧化氢。这其中,煤油的化学性质比较稳定,适合在舰上储存和使用,而且海军已经积累了很丰富的管理经验;而液氢、液氧和过氧化氢的化学性质都极为活泼,在使用中稍有不慎,很容易引发火灾、爆炸、中毒、腐蚀等事故。液氢、液氧在常温下还需要加压密闭保存,一旦泄漏并在空气中达到一定浓度又遇到明火,就会瞬间将周围的环境变成一片火海,而航母恰恰是个需要大量明火作业的场所,飞机起降、武器射击、电器设备运行、发动机的启动试车、维修保养中的电焊切割作业等,都不可避免地要产生大量明火。如果不能解决空天飞机所用燃料和氧化剂的安全性问题,确保在补给、导移、储存、加注、回收、废弃等环节的万无一失,则空天飞机上舰就会遇到极大的阻力,海军数十年来一直不愿意在舰上使用液体燃料的导弹,其原因就在于此。不过,这也许是为空天飞机研发新型的高能、无毒、易储存燃料的新契机。

四是空天飞机本身的诸多技术难题还没有得到根本性解决。受航空航天技术水平和经费的限制,研究困难重重,实现空天飞机的技术难度比航天飞机更大,主要是几种动力装置的组合和切换,高强度、耐高温的材料和具有人工智能的控制系统等。这些都需要进行大量的研究和技术攻关。另外,控制系统、天地往返系统等还不够成熟稳定,太空武器现在大都处在理论阶段,所载武器的再入大气层技术和再入后的制导控制问题都是个难点,在航母上的发射与回收问题还没有得到解决。

未来发展

研发舰载空天飞机需投入大量资金,需解决诸多技术难题,为何欧美发达国家对此还趋之若鹜?原因是不言而喻的。可以预言,随着相关技术的进一步发展与突破,舰载空天飞机时代不久将会到来,将谱写未来战争的新篇章。

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