美海軍的NGAD到底會是什麼樣的性能指標?_風聞
TSQ-2020-08-21 17:06
美海軍的NGAD發展撲所迷離,或許老美海軍已經明確了,但他們對外保密,讓大家不清楚;或許是下一代戰鬥機本身就存在很多變數,美海軍也沒有想清楚。個人認為前幾年沒想清楚是有可能的,但現在應該比較明確了,估計是保密沒有對外透露。估計幾年後,隨着項目的逐步落實透露出的消息越來越多,大家最終清楚是怎麼回事。那麼在消息沒有完全透露之前,根據以往的各種消息和技術發展趨勢,還是可以做一些猜測的。
就以往的各種消息來看,美海軍的確在航程、速度、隱形、信息化、新武器(譬如激光)等方面的存在一些變數,因為這些東西中有些是相互矛盾的,譬如航程和速度矛盾;有些涉及到技術成熟度的問題。不過,可以肯定的是:隱形是必須有的,但是隱形程度到多大是值得探討的;航程大是必須的,但大到什麼程度是需要探討的;信息化是必須的,這個幾乎沒啥疑問;新武器依賴於成熟度,所以變數大,但這個不是決定性影響因素,權重沒那麼高。
就航程而言,有説法是作戰半徑1000海里,譬如最近英文這個鏈接:https://news.usni.org/2020/08/18/navy-quietly-starts-development-of-next-generation-carrier-fighter-plans-call-for-manned-long-range-aircraft 該鏈接前面提到的作戰半徑1000海里,但是後來的海軍人員説的時候又變成了1000英里,1海里比1英里長243米,這1000海里就比1000英里多了243公里,也不是一個小數字。航程和速度以及載荷影響飛機的大小和重量,而飛機大小也和航母上配套環境相關。這個1000海里或者1000英里的要求,會讓飛機大小和重量到什麼程度?
實際上看飛機的換代變化,會發現隨着升阻比優化到一定程度,發動機油耗降低到一定程度,飛機的飛行性能尤其是航程和載荷能力也逐步到一個極限。所以,根據作戰半徑和速度的要求,加上航母上配套設備限制,大約能夠猜測個大概。
目前F-35C空重15-16噸,內油9噸,作戰半徑大約1300公里左右,距離上面的1000海里(差500多公里)差距不小。如果是用F135這樣的發動機和類似F-35C這樣的氣動佈局,簡單計算油量需要增加3.8噸,即燃油需要增加到接近13噸。顯然在發動機上還得努力,需要降低油耗。就發動機技術來説,變循環發動機是光聽樓梯響不見人下來,到目前為止沒看到具體的型號出現,所以能不能以後用上是個大問題。如果能用上,那麼按照一些論文上説的變循環可以降低油耗25%或者説讓航程增加25%-30%,那麼F-35C換變循環發動機後作戰半徑簡單乘以1.3倍,就是1690公里,滿足1000英里的要求,是912海里,距離1000海里還是有點差距。所以,飛機不光要發動機省油,還需要比F-35C多更多內油是必須的。
飛機內油增多意味這機體必須加大,機體加大意味着空重增加,即便認為材料發展有改進,但新飛機空重低於F-35C的可能性不大。需要注意的是上面的燃油量是按照F-35C粗略估計的,也就是單個F135發動機和推力19-20噸。如果用一些人設想的2台15噸推力發動機,總推力達到30噸,總油耗可能還會更高,必然會讓飛機需要更多油、飛機空重更大,屬於面多加水水多加面,最後空重和着艦重量可能超過航母的配套系統限制。由此來看,用兩台大推的可能性不大,用兩台中推的可能性更大。實際上目前中推的推力已經超過三代機初始時大推的推力,譬如F414IPE的推力已經到12噸,高於F100最初的10噸多,所以美海軍的NGAD用中推的可能性很大,這樣就可以把發動機重量和結構重量省下來給燃油,增加燃油量來擴大航程。用兩個中推還有一個好處是不怕單發失效,單發失效仍然可以想辦法飛回航母。單發戰鬥機在大航程作戰時出現發動機失效時,救人都很難救。想想看,作戰半徑1000海里,在距離航母最遠的1000海里地方發動機失效,飛行員跳海,讓航母編隊用直升機救援,那得飛多久才能到,屆時飛行員在海上遇到風浪可能就被衝到不知道什麼敵法了,也有可能已經遇險。
根據雙中推和燃油量,結合美國航母配套攔阻、彈射、升降機的配置,NGAD不大可能空重高於F-14,理想情況空重是17噸左右,18噸應該是上線。內油得10噸左右或者更多,內置彈艙2噸左右應該是可接受的。這樣下來滿油和內置彈艙2噸載荷都有29噸了,外掛重量就不可能太大,估計有個5-6噸就差不多了,所以最大起飛重量估計能到34-35噸。實際上這個數據看來基本是A-12當年提的數據,A-12空重設想的要求是37327 磅,即16.9噸,最大起飛重量是74013磅,大約33.6噸。當然後期A-12的空重和最大起飛重量都超過了美海軍的要求,也由於各種原因而下馬,但是A-12的這個重量要求應該是美海軍綜合考慮很多要求提出的。
A-12用的是兩個無加力中推,內油大約10噸,作戰半徑大約800海里。現在要超越800海里作戰半徑,那麼NGAD的內置彈艙應該低於A-12,發動機估計會用加力有超音速飛行能力,藉助這些年來技術的進步,或許能夠做到1000海里的作戰半徑。當然,航程和速度是有矛盾的,如果不用變後掠翼而是常規固定翼,那麼亞音速巡航效率高超音速性能就不能強求,估計超音速性能比F-35C好,但好的程度估計有限。個人估計超音速能到1.8馬赫就不錯了。
在某種程度上,美海軍的NGAD可能更接近A-12後美海軍提出的A/F-X,即具有大航程和戰鬥攻擊功能。A/F-X透露出的信息很少,個人估計航程應該沒有1000海里那麼大,但重量數據估計和目前NGAD提出的相當,只是那時的技術做不到當前的航程。所以,兜兜轉轉,美海軍可能再次拿出以前A/F-X的數據改吧改吧,加入信息化和智能化要求,再提高航程啥的就完事了。
如果上面猜測不錯,那麼這個NGAD屬於中國軍迷喜歡爭論的重型機還是中型機?很顯然發動機是中推,按照一些人的説法是中型機;但是一些人説最大起飛重量已經超過三代重型機,應該算重型機。其實重型和中型的區分有那麼重要嗎?重型和中型只是一個便於討論的分類而已,並沒有多麼嚴格的標準,核心仍然應該放在飛機本身以及與航母的配套上,而不是糾結在所謂重中如何區分上。