從F-14D的飛行手冊看所謂的艦載機中重之爭_風聞

網絡上關於殲20還是鶻鷹上艦吵的一塌糊塗，包括電視上的專家、自媒體、軍迷等，可以説各種各樣的説法都有，而且一些人還在改變看法，譬如宋心之，最早看電視上他講過那個機型都可以，後來在金頭盔比賽殲11B贏了後就説重型機上艦，再到今年2月份在鳳凰軍機處説中型機上艦如何如何。專家方面尹卓觀點相對穩定，最早提出中型機上艦兼顧質量和數量，後來曾經有段時間説兩個機型都可以上艦，但基本還是認為中型機上艦居多。自媒體就更熱鬧了，可以説各種説法都有。有些自媒體還算是就事論事，有些自媒體真的有問題，把中型機上艦指責成某個企業或者研究所如何如何。軍迷的討論可謂亂做一團，一開始還能就事論事，現在有些軍迷直接就是對人不對事。

那麼，撇開所謂飛機是哪個研究所或者企業研製，單純從艦載機與航母適配方面來看其的客觀規律是什麼，在瞭解這個客觀規律後，再説所謂哪個機型合適或者不合適。

艦載機有很多，而討論艦載機重量時，F-14經常被作為對比的樣本來談，那麼先看F-14的數據。

一直有個説法是F-14最低着艦速度是215公里/小時，但是這個速度下F-14空重是多少並沒有人提及。為了搞明白F-14的着艦速度和重量，我下載了F-14D的飛行手冊，找到一些數據，分享一下。

先看空重數據，基本空重：43735磅=19838公斤，包括不可用燃料，潤滑油，炮和掛架。見下圖：

再看彈射重量（34噸多）和最大着艦重量（大約24.5噸），見下圖：

接下來是關於着艦是速度，給出的速度並不是一個固定值，而是在42000磅（合19051公斤）時是121±4節，而每增加2000磅着艦重量，着艦速度需要提高3節。截圖見下：

根據上面數據，可以看出，42000磅着艦重量對應的是121節，大約是224公里/小時，比215公里/小時要大，但考慮到121±4，215公里屬於這個範疇。不過215公里/小時基本帶不了多少重量，因為前面空重已經比42000磅高了，所以215公里/小時其實沒有多大參考意義。

根據最後一張圖的增加重量就需要提高着艦速度的説法，看最大着艦重量為54000磅（合24494公斤）如下計算：

    54000磅-42000磅=12000磅，54000磅比42000磅高12000磅。

12000磅÷2000磅=6

6×3節=18節，着艦速度徐提高18節。

121節+18節=139節=257.4公里/小時，着艦速度是257.4公里/時

139節-4節=135節=250公里/小時，減去4節，低限着艦速度是250公里/小時

139節+4節=143節=264公里/小時，增加4節，着艦速度是264公里/小時。

我認為，F-14D手冊中給出每增加2000磅速度增加3節應該是個大約數據，但是基本也能夠看出，F-14D最大着艦重量時對速度要求很高，至少超過240公里/小時其攔阻能量要求應該是超過F-18系列。

通過上面數據可以看出，飛機的着艦重量越高需要的速度越大，這是因為飛機着艦過程中需要升力基本等於重力，而升力與飛機空速的平方成正比，這也就是F-14D在着艦重量到24.5噸時要求着艦速度達到250-260公里/小時的原因，而這個重量和速度下的F-14D帶給攔阻系統的衝擊還是很大的，拿215公里/小時説事顯然是不對的。同時這也解釋了為何美國航母甲板世界最大攔阻長度最長，而卻沒有讓F-14D的攔阻重量再往更高去調，因為這個最大着艦重量和速度應該已經接近攔阻系統的上限。

這裏要提一下格魯門提出的超級雄貓21，格魯門提出的方案是較大幅度改進F-14D的系統和結構，空重增加1000磅（大約近500公斤），內油增加到8噸多（與F-35A相當），然後通過改進前緣縫翼和後緣襟翼來增升，預計可以降低近進速度十幾節，由於不同英文網站上説的不同，加上飛機本身沒有造出來，所以這個降低速度能到多少是個糊塗賬。有的説超級雄貓的最大攔阻重量是26噸，相比F-14D提高了1.5噸，可以帶更多彈藥着艦，不像需要扔掉一些彈藥。該鏈接http://anft.net/f-14/f14-history-f14x.htm  是美國一個關於F-14的專門網站，可以看到上面提到F-14D的着艦帶載荷能力是9000磅（4噸出頭，是包括燃油和彈藥），超級雄貓21帶載荷着艦16000磅（7.26噸），這算是相當驚人的。不過這些數據之間有矛盾地方，因為16000磅比9000磅高7000磅，也就是高3.18噸，24.5+3.18=27.7噸，接近28噸，和前面有些説26噸又有差距。或許只有格魯門才能告知真實數據了，目前這些數據還是存在很大疑問的。所以，還是拿更有實際證據的F-14D來作為參考來看更合適。

雖然不能説F-14D的攔阻重量和速度時就是美國航母攔阻系統的上限，但很顯然距離上限不太遠，所以如果着艦重量要比24.5噸高，在維持同樣着艦動能情況下，着艦速度就得降低。而着艦速度降低，升力也跟着降低，所以必須要增升，這就是為何超級雄貓21需要改進前緣縫翼和後緣襟翼的原因。F-14D是典型的重型機，我們就拿F-14D作為藍本來看重四上艦。

對於重四殲-20上艦，必須要先估計一下當前的空重。雖然有説法説殲-20空重是15噸，但很顯然是有問題的，因為F-35A空重都有13.3噸（也有説這是使用空重），殲-20的發動機要比F-35A多一台發動機，至少發動機方面要3噸多重，比F-35A空重要多1噸多，加上更大的機翼，更長的機身，多兩個側彈艙，更大的內油和考慮超音速巡航的要求，空重無論如何都不可能是15噸。個人認為18噸空重更有可能，或許比18噸更高。上艦需要增加結構重量，通常説法是增重10%，那麼空重增加到19.8噸。考慮到F-35C（5噸左右帶回重量）和F-18EF（4噸多帶回重量），殲-20上艦應該帶回5噸算是合適的，那麼着艦重量就得到25噸。

接下來我們得估計殲20當前着艦速度。以前我根據殲-20的2001着艦視頻逐幀數其經過成飛試飛大樓所需要的幀數，估算出的速度大約是270-280公里/小時。當然那個時候的視頻估計的速度和試飛後逐漸拓展飛行包線是不同的，我估計當時着陸速度可能偏高。而按照通常的三代機速度進行估計或許更合適。目前查到F-16C/D的着陸速度是141節，即261公里/小時，這個速度基本是三代機着陸速度的典型速度，殲-20着陸速度按照260算也不算有太大偏差。那麼260公里/小時着陸時帶載荷能力是多大呢？考慮到殲-20目前是陸基，應該帶6中2近和必要的燃油，這裏拍下腦袋估計這個重量是3噸，那麼加上空重18噸，也就是21噸的着陸重量。25噸比21噸重4噸，如果氣動不變在陸地着陸需要的速度是284公里/小時（升力係數乘以空速平方可以推導出這個結果）。這個速度顯然太高了，那麼必須得降低。中央電視台採訪孫聰時提到殲-15的着艦速度是240公里/小時，殲-15的着艦重量據説可以達到24.5噸，那麼就按照240公里/小時算殲-20着艦速度。284平方是240平方的1.4倍，換句話説需要將升力係數提高1.4倍能夠着艦，這是難度相當大的工作。

在提高升力系數方面，F-14D的屬於變後掠翼，這是典型的兼顧高速和低速性能的氣動設計，低速下升力效果不錯，即便如此也採用了複雜的增升措施。蘇-27改蘇-33時採用了戰鬥機上很少見的雙縫襟翼，另外增加了前翼來配平後緣襟翼造成的低頭力矩。這是氣動上的不小的變化，所以殲-20要上艦，需要作出相當大的調整。

軍迷們也提出殲20上艦的方案，譬如增加翼展、縮短機身等。增加翼展能增加機翼面積，這對增加升力是有幫助的，但是增加翼展會破壞當前鴨翼、邊條和機翼之間的氣動耦合關係。在宋老的《小展弦比》論文中提到殲-20減小展弦比最大升力係數不降反增（見下圖），所以這個增加機翼翼展的方案是要增加展弦比，那麼能不是能達到增升的效果是個問題。所以，討論到現在，基本上可以説，殲-20上艦是有相當大難度的。

當然有人會説，增大着艦迎角就能增加升力，不就不用改氣動了嗎。這裏需要説一下，殲-20的擦地角不大，在航母甲板在風浪中會有俯仰角度變化，着艦時起落架會被壓縮，必須留下足夠擦地角才能，這使得增加着艦迎角被限制在一定範圍。

那麼我們回頭看作為中型機的鶻鷹。鶻鷹參照的對比對象是F-35A到F-35C的變化。作為一款常規佈局的中型機，增加機翼面積和增大襟翼面積來增升都相對容易，這也是為何洛克希德X-35競爭時從鴨式佈局改成常規佈局的原因。鶻鷹在首飛時候601所和沈飛已經拿出鶻鷹上艦模型，2013年兩會時孫聰也提到鶻鷹有上艦的考慮，可以説鶻鷹上艦難度顯然要比殲-20上艦難度要小。

綜合上面來看，重四上艦難度還是很大的，所以一些反對中型機上艦的軍迷，首先還是應該考慮如何能夠讓重四能夠上艦，而不是一味的反對中型機上艦。

最後再説一下，所謂的重型和中型其實也有很多標準是不統一的，尤其是到底按照重量來算中型和重型，還是按照發動機推力來算。目前鶻鷹2.0的最大起飛重量已經28噸，上航母估計還要增重，最大起飛重量估計會到30噸，算中還是重？還有，對於鶻鷹的改型有人説已經是另外一架飛機，所以不能算改型。那麼YF-22到F-22能不算改型？X-35到F-35不算改型麼？個人認為，使用雙中推，氣動佈局和當前鶻鷹基本相同，就算是基於鶻鷹的改型，因為技術前後是有關聯的，否則前面的技術驗證就失去了意義。