主题：【原创】航母设计杂谈 -- 心有戚戚

航母舰体的成本和所载舰载机的成本相当，而隐身战斗机又是舰载机中最金贵的。目前正规航母隐身舰载机只有F-35C，在美国海军服役。当然，还有短距起飞垂直降落的F-35B也可以上舰，在海军陆战队的小平顶以及英日等跟班“航母”上使用。F-35B的航程只有F-35C的三分之二左右，机动性和载弹量等也不如。所以，新隐身舰载机的压制目标是F-35C。

新隐身舰载机的入役并不会淘汰三代舰载机，相反还会配合使用、相得益彰。在空战中，隐身机尽量应避免近距格斗，因为会失去最重要的雷达隐身优势，而亚音速机动性又不比三代机高。所以一旦把超视距空空导弹发射完，就应该利用超音速巡航等方式撤出战场，剩下的由三代机处理。因此，新隐身舰载机并不需要挂载近距弹和安装机炮。F-35C就没有安装了机炮，也不能内置近距弹。 这其实就是它和重型机F-22的最大区别。既然这些不是刚需，那么重型舰载机就没有太大的优势。而中型舰载机占地小，成本低，维护容易，在寸土寸金的航母上反而受人青睐。所以，美国海军并没有选择F-22。

那新隐身舰载机就没有考虑过重型机吗？有，是歼20的前掠翼版。歼20的气动布局是为超音速优化的，起降速度较大。前掠翼可以大幅提高升力系数，改善起降性能，但是却破坏隐身性，而且超音速巡航估计也够呛。由于削足适履，歼20的前掠翼版舰载机没有被海军相中，上航母只存在于军迷的想象中。

以前，受到技术水平的限制，雷达很笨重。苏27及其衍生的苏33舰载机（歼15”飞鲨“的原型）就是围绕着一个系统全重将近1吨的雷达设计的。如今相控阵雷达重量又轻看得又远，不再是瓶颈。新舰载隐身机和飞鲨相比，雷达和和其它电子设备反而有后发优势，可以“轻装上阵”。新舰载隐身机使用中推发动机，可以有效瘦身，不仅成本较低，而且有利于航母搭载和调度。

机会留给有准备的人，沈霍伊以出口机的名义搞了FC-31，这时正好派上用处。FC-31是双发正常布局中型隐身机，长相是双发F-22和单发F-35的结合。前机身象F-35，用上了蚌式进气道，而后机身象F-22，用了梯形垂尾。由于梯形垂尾的阻力较大，后来演化成现在的后掠切尖垂尾。

其实正常布局的隐身战机差不多就应该长成大致这样，以达到对雷达波的镜面反射、而不是漫反射。特例是苏57，机腹有沟，而非像其它的机腹扁平。如此，苏57的机身中央由上部曲面和下部的平面形成机翼的形状，是三代机常见的升力体设计。由于机身也能产生升力，苏57的盘旋机动性好，但是隐身性较差，一般认为是四代半，而不能被称为真正的五代机。

F-35的机腹比起F-22的已经是很不平整了，还可勉强达到隐身机的指标。即使这样，F-35C仍然碾压其它现役舰载机。

那么，双发的新隐身舰载机如何设计才能压制单发的F-35C？下表将其于正常布局隐身机比较，包括F-22，F-35A和 F-35C。没有包括的设计理念相差太大：歼20有鸭翼，F-35B可垂直起降，而苏57用了升力体。

设计首先要考虑的是发动机选择。FC-31首飞用的是枭龙上的RD-93发动机，就是米格29上的RD-33发动机改了机匣位置。米格29是著名的短腿“机场围墙”，那么FC-31的航程岂不堪忧？解决的方法就是让飞机变大：如果用推力大一点的高性能发动机，飞机体积和重量可以增加不少，就可以装载更多的燃油。所以，新舰载战斗机会安装新的中等推力发动机，据说是推比10的涡扇XX，成为世界上首架双中推隐形机。

中小型发动机的推重比容易做得比较大，两台可保证飞机有足够的动力。而大推的优势是高效，即达到同样的推力，油耗要低。所以之前的隐形机用的都是大推力发动机。F-22使用的F119发动机的涵道比为0.3，军用推力11.8吨, 加力推力15.9吨。单发的F-35更是创下了战斗机发动机涵道比和推力之最，使用F119同源核心机的F135发动机涵道比达到0.56，军用推力12.3吨，加力推力18.6吨。相比之下，不仅推力提高（特别是加力推力，有了更多的氧气和燃料充分燃烧），而且耗油率也下降了。好处很多，但是坏处也很明显，就是大风扇造成阻力大大增加，特别是超音速的时候。即使开足马力，F-35A的最大速度也只能达到1.6倍音速，还不如大部分三代战机。为了保持传统的高空高速性能，新隐身舰载机还是会用小涵道比中推发动机，假设涵道比是F135的一半，而推比在F119和F135的之间。两台的加力总推力达到20吨，和单台F135的相差不大，但是军推要高不少。

除了发动机和机身，F-35A和F-35C是相当不同的飞机，光翼展就相差2米多。为了减小着舰速度，F-35C，把机翼放大了约一半。但这样长宽比从1.46降到1.20，超音速阻力大大增加。比起F-35C，新隐身舰载机机身稍长，机翼后掠角较大，具备差不多的机翼面积而翼展较小。这样长宽比超过1.3，和F22的接近，兼具高低速性能。新隐身舰载机的干重在F-35A和F-35C之间，在14吨左右。新隐身舰载机专注空中优势，除了相控阵雷达，还在机头下方安装了红外搜索和跟踪 装置(IRST)。 由于F-35兼顾对空和对地，安装了分布式孔径系统 (DAS)。新隐身舰载机可以省略诸如此类的设备，节省重量。

和F-35C一样，新隐身舰载机应该也不会安装机炮，而是主打超视距作战，用4枚中远距弹”霹雳15“。比起F-22和F-35系列所用的AIM-120中距弹，霹雳15更长更粗，采用双脉冲固体火箭发动机，有效射程更远。霹雳15还是歼20的标配，一般同样携带4枚。可以这样说，新隐身舰载机的设计就是围绕这4枚霹雳15展开的，保证其超视距空战火力使任何对手都胆寒。

由于武器内置，隐身飞机的燃油系数一般比同等重量的三代机低。 F-22的内油8.2吨，燃油系数不到0.3，即使用了两台先进的F119发动机，作战半径也只有850公里。F-35A用了单大推，差不多的内油量，燃油系数达到0.36。F-35C的机翼面积虽然增加，但是由于需要折叠（外翼段不能装油），机翼油量差不多。去掉机炮，省出的体积装了大半吨的油，使得内油达到约9吨。新隐身舰载机的内油必须差不多才能在航程上不吃亏。虽然安装两台中推发动机比一台大推所占的可利用体积多些（F-35的两侧进气道很快合并为一条，而新隐身舰载机的两条进气道贯穿机体），但是新隐身舰载机机体毕竟长些，而且弹舱没有像F-35为了带大炸弹而掏的那么深，所以应该也可以装9吨燃油。为了多装油，机翼的折叠不会像歼15一样靠近翼根，而是会像F-35C一样和平尾对齐。

所以下图中，新隐身舰载机的主翼连同平尾一起折叠的情况不可能出现（而且座舱盖不是注释中所称的”分段式“，而是带加强框的整体）。主翼折线靠外侧、除了能尽量增加机翼油箱大小，平尾也不用折叠，能减少设计复杂性、还能减重。

没有机炮，就不用带炮弹，也能省个近百公斤弹药重量。 空战挂载下新隐身舰载机的载荷（包括飞行员）大约1吨。干重、内油和载荷总重约24吨，在F-35A和F-35C之间，而燃油系数达0.38。由于双中发比单大发耗油率略大，都加9吨的燃油、航程比F-35C稍低，但是也达到了2千公里。同时，还能带两个连同挂架一起扔的副油箱，三吨的外油可使无空中加油的航程达到3千公里。下图是为F-35A设计的修型副油箱，比普通圆柱型主体副油箱装的油少些，但是优化了气动。新隐身舰载机的副油箱视情况也可修型，虽然装油量降低，但是阻力也减小，航程可能非减反升。当然副油箱的成本会增加，然而除非是战斗，副油箱可反复使用。

在海上，航母没有地面雷达支持、全靠自己，舰载机并不是飞得越远越好，而是受到其它短板的限制，最重要的就是预警机。即使有了固定翼预警机，出于安全考虑，预警机不能一往无前，而是需要躲在防空圈的内侧，以免被敌方“斩首”。预警机的前出距离和雷达视距的极限差不多在1千公里以内，所以新隐身舰载机的作战半径有千把公里足够了。在执行空中警戒任务时，几架隐身机在靠近航母的区域能通过空中加油长时间滞空，一旦预警机发现情况、即可迅速前往。而更多的隐身机和飞鲨可以依次升空，对先遣机进行增援与殿后，形成梯级防御。

当然，隐身机在取得制空权之后，还可以参与对地攻击。这时可挂大量的外挂武器。对比F-35A和F-35C，新隐身舰载机的外挂量也可达到6吨左右。这样，最大起飞重量可以达到30吨。同样是30吨级别，由于机翼面积的差异，F-35系列的最大翼载有很大不同，从F-35A的700公斤每平米到F-35C的500多一点。新隐身舰载机的翼载约为500公斤每平米，介于F-22和F-35C之间。翼载和机动性相关：F-35A的大翼载让其低空突防时不太颠簸，但是空战时盘旋半径过大，使其更像与飞豹一样的战斗轰炸机。而新隐身舰载机具有和F-22相近的翼载，转弯快更易占领有利战位。

同时，战斗机性能和推重比高度相关。要保证足够的空战机动性的话，加力状态下的战斗机推重比应高于1，这样可快速垂直爬升。而要达到超音速巡航，无加力的军用推力状态下的战斗机推重比不应低于0.7。到达战斗空域，战斗机的内油已消耗了一小半，此时新隐身舰载机加力推重比和军推推重比都可满足要求。这样，加力极速可达两倍音速，最大巡航可超过音速，虽然指标比起F-22还略有不足，但是可以吊打F-35系列。特别是超音速巡航能力，是隐身机的独特优势。虽然有的三代机在没有外挂的情况下也可以超巡（比如单发的鹰狮E），但是超巡对内置导弹的隐身机才有实战意义。新隐身舰载机的超巡能力可以使它在空战中快进快出，导弹打得更远，就像一个臂长腿快的拳击手，在战场上立于不败之地。而F135中涵道比发动机风扇阻力太大，使得F-35系列所有机型都不能超巡。虽然F-35C打开加力可以飞超音速，但一般情况下在1.3马赫的极速上规定不能超过50秒钟（F-35B只有40秒，而F-35A则无时间限制），更不要说超音速巡航了。

除了可内置中远距空空导弹，新隐身舰载机作为双发中型机的各项指标都不算出挑，但是都中规中矩，没有明显的短板：不像F-22航程短，F-35A转弯大，F-35C飞不快。随着发动机的持续改进，还能飞得更快、更高、更远。在可预见的将来与飞鲨和预警机配合、一起为航母织起一张可靠的保护伞。