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舰载战术飞机重量的限制因素

降落是舰载机运作流程中最为艰难危险的环节。舰载战术飞机重量的根本限制因素也来自这一环节。更确切地说,来自航母拦阻回收系统的阻尼能量上限。拦阻回收系统的阻尼能量等于阻尼力 x 做功行程。技术水平一定的前提下,拦阻系统的最大阻尼力为常量,做功行程就成为影响阻尼能量的唯一变量。上图是美国海军 CV-59 福莱斯特,CV-63 小鹰,CVN-68 尼米兹三级航母的飞行甲板同比例对照,福莱斯特级的斜角甲板明显偏短。

这是因为福莱斯特级的原始设计方案并不包括英国皇家海军发明的斜角甲板。位置尴尬的左舷飞机升降机也是上图所示原始设计的后遗症。

受到尖削的舰首浮力不足,以及过于前伸的挑空结构易遭海浪拍击两方面因素的限制,斜角甲板的长度应控制在舰体水线长度的 3/4 以内。譬如 CVN-68 尼米兹级斜角甲板长 237.7 米,是舰体全长的 71.4%,水线长度的 75.0%。

为了确保 E-2C 鹰眼预警机的安全回收,法国海军被迫耗资 500 万法郎延长戴高乐舰的斜角甲板,致使其长度突破理想边界。而福莱斯特级的斜角甲板长度却被左舷飞机升降机的位置限定,并未达到其舰体所能支持的极限。这在多年之后给美国海军带来了无穷的麻烦。

尼米兹级飞行甲板布局示意图。拦阻系统的最大做功行程取决于(从舰尾数起的)末位拦阻索与斜角甲板前端之间的距离。美国海军现役主流 Mk 7 Mod 3 型拦阻回收系统的最大行程为 344 英尺/105 米,最大阻尼能量为 64.4 兆焦。其行程远未用尽尼米兹级的斜角甲板长度。

福莱斯特级的着舰滑跑安全冗余是距斜角甲板前缘 35 英尺/10.7 米,尼米兹级则达到 95 英尺/29.0 米。美国海军迄今为止所有投入使用的舰载固定翼飞机均未超出福莱斯特级的支持能力。F-14 雄猫 24.5 吨的最大着舰重量因此绝非美国海军现役航母支持能力的极限。

对于采用飞翼布局,气动表面控制力臂短,起降相对困难,满载起飞重量达到 8 万磅/36.3 吨级的 A-12 复仇者II 而言,在福莱斯特级上降落充满了挑战。

如果按照尼米兹级的支持能力设计,复仇者 II 的研发难度将显著降低。但里根政府启动 600 舰海军计划时,美国已丧失 1950 年代两条生产线同时运行,年均交付 1 艘航母的强大造舰能力,想要快速增加航母数量只能通过现役老舰推迟退休实现。原计划服役 30 年的福莱斯特与小鹰 2 级 8 艘常规动力航母将延寿至 45 年,至 2000 年全部在役。而 A-12 的计划生产高峰恰恰是 1990 年代。按照尼米兹级的支持能力设计 A-12,将意味着多达 1/2 的美军航母无法搭载最现代化的隐形纵深打击飞机。对于深感飞行甲板数量不足的美国海军来说,这样的结果显然不可接受。

然而按照福莱斯特级的支持能力进行设计极大地增加了复仇者II 项目的技术难度。A-12 最终未能抢在苏联解体前实现首飞,将生米煮成熟饭,遂与 "邪恶帝国" 成对凉凉。复仇者 II 项目失败的震波横扫整个美国海军舰队航空兵,直到今日还能从 F-35C 身上窥见其余波。如果不是 A-12 的研制工作透支了巨量资源,AFX 本有一战之力。手握 AFX 的海军不可能加入 JSF 项目,F-35 也就不会是今天的样子。

实际上尼米兹级的拦阻回收能量还有进一步挖潜的空间。该级前 8 艘使用的是 Mk 7 Mod 3 型 4 拦阻索回收系统,(从舰尾数起的)末位拦阻索如箭头所示。

最后 2 艘尼米兹级改用 Mk 7 Mod 4 型 3 拦阻索回收系统,末位拦阻索如箭头所示,其位置明显更加靠近舰尾。

CVN-78 福特级同样采用 3 拦阻索回收系统,末位拦阻索如箭头所示。

尼米兹级 C-13-2 蒸汽弹射器的最大弹射能量为 95 兆焦,福特级电磁弹射器的设计弹射能量则达到 122 兆焦以支持更快更重的舰载机,其拦阻回收系统的阻尼能量显然应该同比例提升,对舰载机管放不管收是不行滴。

即使拦阻回收技术毫无进步,最大阻尼力止步不前,单纯依靠换装 3 拦阻索回收系统以及减少着舰滑跑安全冗余,延长拦阻机构做功行程,尼米兹级与福特级的拦阻回收阻尼能量上限也完全能够提升至 80 兆焦级。如果在延长拦阻机构做功行程的同时,依托新技术增大阻尼力,则美军现役航母的回收阻尼能量上限完全可能跃进到 100 兆焦级。

假定舰载机着舰速度不变,即使按照 80 兆焦级的保守数值,着舰飞机的最大重量也将从 F-14 的 24.5 吨增至 30 吨级。最大着舰重量通常是满载起飞重量的 70% 左右。80 兆焦级拦阻回收能力足以支持满载起飞重量 40 吨级的超音速舰载战斗机。

源自苏联时代设计的中国海军第一代航母采用的是 4 拦阻索回收系统,斜角甲板长度也比尼米兹级与福特级短得多 - 毕竟体型差距是明摆着的,重量与 F-14 类似的 J-15 是其支持能力的极限。

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