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从科幻走向现实的“空中航母”

2021-03-24徐臻豪

兵器知识 2021年2期
关键词:飞艇轰炸机战斗机

徐臻豪

科幻电影中的“空中航母”

看过电影《复仇者联盟》的人一定会对剧中的“空中航母”印象深刻,那是一种货真价实的空中巨无霸,不仅能够搭载大量先进的战斗机,并提供这些战斗机起飞和降落的设施,还拥有强大的对空对地火力,可以担任海陆空三栖作战的载具。其配置的4具提供垂直方向动力的巨大涡轮发动机,能够让“空中航母”实现垂直起降,尾端的两具多联装喷气发动机则为其提供水平方向的动力。作战状态下的“空中航母”是一座真正的“移动堡垒”。这种强大的武器只会出现在科幻电影中吗?其实,“空中航母”并不是一种新鲜的概念,从大型飞行器上释放和回收小飞机的设想在100年前就已经出现了。

出师不利的开拓者——超级飞艇

一战后,由于德国被禁止制造用于军事用途的飞艇,1923年,齐伯林飞艇公司转移到美国,开始为美国设计建造飞艇。而当时的美国军方正好在计划建立一支飞艇编队,用于携带战斗机跨越海洋和陆地,打击靠近美国的敌人。这就是第一种“空中航母”的构想,可以有效利用飞艇在航程和载重方面的优势,弥补早期飞机航程太短的缺点。为此,德国和美国的顶尖飞艇工程师研制了世界上首艘“空中航母”——“阿克伦”巨型飞艇。它全长近240米,直径约40米,艇体的蒙皮是坚固的铝合金外壳,容积达18万立方米,里面是12个用于充气的大隔间。值得一提的是,如此巨大的飞艇填充的气体竟然是昂贵的不易燃气体——氦气,其安全性远比填充氢气的“齐柏林”飞艇高得多。

总重达200吨的“阿克伦”飞艇是当时最大最重的飞行器,不仅航程远超当时的飞机,可以达到几千千米,由于采用8台动力强劲的“迈巴赫”汽油发动机,飞艇的飞行速度约130千米/小时,已经达到当时水上飞机速度的2/3。凭借巨大的内部空间,飞艇内部可以搭载5架寇蒂斯公司生产的F9C-2“雀鹰”双翼战斗机。这些飞机通过钩子与飞艇衔接,根据战场需要释放这些飞机前出攻击或者执行侦察任务,从而大大提高了美军的远程空中侦察能力。美国海军希望利用“空中航母”对付日益强大的日本海军,在太平洋上构筑一道空中防线。

从理论上看,这种“空中航母”的作战能力相当不错,在没有雷达的情况下,它能在空中进行长达数月的巡逻,借助自身搭载的F9C-2“雀鹰”双翼战斗/侦察机可监控数百千米以外的海域。不过,飞艇释放这些战机还算容易,但想要回收就有点难度了。飞机首先要保持和飞艇一样的速度,然后接近“秋千”形状的吊钩,最后把飞机上的固定着舰钩套进飞艇吊钩上的圆环内。完成这一系列动作要求飞行员具备极高的技巧,然后才能启动吊车,把飞机收回到飞艇内的机库里。在气候良好的情况下,这样回收飞机还算可行,但如果遇上稍微恶劣一些的天气,这一过程就会相当惊险。因为飞艇很容易受到风向的影响,很难在复杂天气下和飞机保持相同的飞行姿态,这就大大限制了“空中航母”的作战效能。

德国和美国的顶尖飞艇工程师研制了世界上首艘“空中航母”——“阿克伦”巨型飞艇

此外,当时的大型飞艇由于受技术条件限制,其结构强度并不理想,在遭遇异常强气流时,柔韧性不足的铝合金框架會因为艇身剧烈摇摆而断裂,而尖锐的铝合金碎片很有可能会刺破气囊,导致飞艇因失去浮力而坠毁。而在浩瀚的太平洋上,强对流天气并不少见。事实上,美军最先装备的两艘“空中航母”就是因为恶劣天气而接连失事。在这一时期,飞机的性能却得到了大幅度提高,在速度、航程、可靠性和安全性方面都远远胜过飞艇,飞机在战场上的灵活性也非笨重脆弱的飞艇可比,所以,美国最终放弃了飞艇“空中航母”,转而重点发展远程轰炸机和航空母舰。

不甘人后的轰炸机

就在美国忙着研制自己飞艇“空中航母”的时候,苏联也开始了自己的“空中航母”发展计划。与美国人的飞艇“空中航母”不同,苏联的“空中航母”参考了英国在1916年发明的子母飞机,以大型轰炸机为载台,将小型战斗机驮在机身上或者挂在主翼下。最初,苏联工程师将两架I-4战斗机挂在一架TB-1双发全金属轰炸机机翼上,整个系统的起飞重量超过10吨,战斗机的起落架滑轮通过一个管状三脚架固定在轰炸机机翼上,机尾也固定在一个管状三脚架上。1931年12月,这个初级版“空中航母”成功进行了一次试验,两架战斗机成功地在3000米高空同时脱离母机。有母机作为跳板,战斗机的作战半径得到了大幅度提升,可以为轰炸机提供全程护航,这次试验的成功坚定了苏联发展“空中航母”的决心。

和“空中航母”一起训练的“雀鹰”战斗机

得益于苏联航空工业的发展,“空中航母”计划有了更好的战斗机和轰炸机可以利用,先后出现过7种以上不同组合的设计方案。其中最令人满意的设计,是以TB-3四发重型轰炸机为母机,携带5架战斗机。2架I-5双翼战斗机固定在主翼上方的三个支架上,2架I-16单翼战斗机挂在机翼下的管状挂架上,机身下的吊架上还可以挂载1架I-Z单翼机。在20世纪30年代初,TB-3是世界上首屈一指的重型轰炸机,经过升级后载重量可以达到6吨,作为“空中航母”的飞行平台非常合适,可以直接携带I-5和I-16起飞。不过,I-Z需要单独起飞,升空后再挂到母机机身下的吊架上。

与半途而废的美国飞艇版“空中航母”发展计划不同,苏联的轰炸机版“空中航母”最终成功服役并出现在苏德战场上。苏德战争爆发后不久,6架“空中航母”被部署在苏军黑海舰队海军航空兵中,并于1941年7月投入战斗。在随后一个月里,苏军的“空中航母”战斗群多次成功攻击了德军占领的罗马尼亚康斯坦萨油田以及炼油厂等战略目标,虽然遭到德国战斗机的拦截,但除了两架搭载的小型战斗机被击落外,“空中航母”自身无一损伤。在苏德战争初期,“空中航母”一度成为苏军的“撒手锏”,最远曾经攻击过一个横跨多瑙河的输油管和一座大桥,由于有自身搭载的战斗机护航和掩护,往往能够以很小的损失取得战果。苏联轰炸机版“空中航母”的远航程和灵活性在战场上得到了检验。

苏联初级版“空中航母”

不过,随着战场形势的恶化,德军投入的空中作战力量不论在性能上和数量上都对苏联“空中航母”战斗群形成压倒性优势。而这些战场情况的变化,并没有引起苏军的注意,依然只派遣以几架“空中航母”为核心的轰炸机群攻击德军目标。毫无疑问,笨重的TB-3重型轰炸机及其搭载的I-16等老式战斗机并不是以Bf-109为主力的德国空军的对手,再加上“空中航母”装备数量本来就不多,所以很快就被消耗殆尽。而此时,陷入困境的苏联已经把资源用于生产战斗机、坦克等更加重要的武器,再也无力大量生产“空中航母”,苏联的轰炸机版“空中航母”在二战初期昙花一现后就黯然退场了。

TB-3轰炸机版“空中航母”

走向成熟的子母机模式

尽管苏联的“空中航母”很快退出了二战战场,不过,这并不是因为重型轰炸机携带战斗机这种组合方式不合理,而是由于作为载机平台的TB-3重型轰炸机和所携带战斗机性能不佳造成,它们不仅不是全金属结构,而且飞行速度较低。TB-3最高速度不超过250千米/小时,I-16为450千米/小时左右,升限也只有7000~8000米,这种性能在二战时期已经非常落后。不过,以一架大型母机携带数架战斗机组合成“子母机”可以产生强大的战斗力。需要深入敌后的重型轰炸机一直被缺乏护航力量的问题困扰,而“子母机”组成的战斗群无疑可以解决这一难题。作战时,空中航母编队将和重型轰炸机群一起进行5~6小时的远程巡航,在进入战区时,释放搭载的战斗机对抗敌机的拦截,从而达到为己方重型轰炸机群护航的目的。

TB-3“空中航母”编队

所以,20世纪四五十年代,美、德这两个航空强国开始以“子母机”为蓝本研制自己的“空中航母”。缺乏重型轰炸机的德国,在二战期间只能采用Ju-88中型轰炸机无人版背着一架Fw-190战斗机的组合方式开发了“榭寄生”子母轰炸机。Fw-190的飞行员可以通过遥控装置操纵无人版Ju-88。作战时,无人版Ju-88像导弹一样装满炸药,在Fw-190的指引下飞向目标。显然,这只能算是增程版中型轟炸机,并不是传统意义上的“空中航母”。由于Ju-88自身在速度、航程和载重方面的局限性,这款子母轰炸机并没有发挥什么作用。相比之下,美国的子母机版“空中航母”研制计划就庞大得多,整个发展计划一直延续到20年代50年代,B-29和B-36都先后被改进成可以搭载喷气战斗机的“空中航母”。

在二战全面爆发之前,美国就已经打造了一支由B-17“空中堡垒”、B-24“解放者”等重型轰炸机组成的战略轰炸力量,但在执行战略轰炸任务时只能靠自身火力对付敌机的拦截,而载油量有限的战斗机无法对轰炸机提供全程保护。二战后,随着冷战序幕的拉开,面对更为强大、幅员更为广阔的苏联,出于未来重型远程轰炸机对护航的需求,美国“空中航母”的发展并未因二战结束而被放弃。美军曾将F-84战斗机直接在B-36机身下的挂架上进行发射和回收,以增强远程轰炸机的空中防御能力。不过,F-84并不是专门设计的“寄生战斗机”,其多余的起落架系统成了没用的死重,一架B-36只能挂一架体积较大的F-84,还必须挂在机身外部,这样还会影响B-36的飞行性能。由于受到的阻力大幅度增加,B-36的航程缩减了7%~10%。

德国子母轰炸机

相比之下,另一种“寄生战斗机”XF-85就好用多了,可以由载机机腹下的伸缩吊杆投放和回收,没有传统的起落架,取而代之的是座舱前方的一个可伸缩的钩子。回收时,XF-85从下方接近母机,钩住吊杆,随后被拉入轰炸机弹舱内。当遇到敌机拦截就释放出XF-85,战斗完毕后再回收进轰炸机弹舱内。不过,受轰炸机弹舱空间的尺寸限制,XF-85被设计的非常小巧,采用机头进气,进气道短直,飞行员就像坐在发动机上方,看上去就像一颗长着翅膀的鸡蛋。为了便于回收进狭小的弹舱内,XF-85后掠角36°的主翼可以向上折起,尾翼也被设计成X形布局。尽管如此,XF-85也需要在经验丰富的飞行员操纵下,才能完成收入弹舱这项工作,这已经超过了普通飞行员的技能水平,加上XF-85的性能也比不上对手的截击机,很难在可能的美苏空中对决中发挥什么作用。

正在回收F-84 的B-36

正在回收XF-85 的B-36

后起之秀的无人机

总体而言,搭载有人驾驶“寄生战斗机”的“空中航母”在实战中的表现并不理想。首先就是有人“寄生战斗机”存在致命缺陷,即机体尺寸太小,这就限制了战斗机作战性能和航程的提高,比如XF-85就只配备了4挺机枪,这种级别的火力根本不能和同一时期苏联的米格战机相比。另外,“寄生战斗机”不管是释放还是回收,其过程都非常复杂,在训练时一不小心就会发生机毁人亡的事故,将“空中航母”投入实战能否取得预期的战斗效果很令人怀疑。所以,搭载“寄生战斗机”的“空中航母”在长航程战斗机与空中加油机大量服役之后就被美军迅速送进了博物馆。不过,随着近年来无人机技术的异军突起,以大型飞机在空中收放无人机的新一代“无人机空中航母”发展计划出现了。

早在2015年,美国国防高级研究计划局就发布了“弹药母机”空中作战概念,这是一种能够装载大量小型无人机,空投/空射精确制导弹药的大型飞机。作战时,这种新概念“无人机空中航母”将跟随在F-22、F-35等第五代战斗机群后方,一起向敌方目标发起攻击。根据当时发布的图像资料显示,“弹药母机”很可能是以B-52战略轰炸机为飞行平台改进而来,新增的后机舱门正在释放大量实现网络化协同的SDBⅡ“小直径滑翔制导炸弹”,用以摧毁敌方防御体系中的关键节点。很显然,“弹药母机”概念就是通过投放大量的弹药或攻击无人机执行危险性较高的作战任务,在敌方的防空体系上打开突破口,为己方先进隐身战斗机开辟空中进攻走廊,同时压制和摧毁分布于纵深的重要敌方地面目标,从而达到在摧毁敌方目标的同时减少高价值武器和人员损失的目的。

美国B-36 版“空中航母”

相比缺乏战斗力的早期“寄生战斗机”,无人攻击机和远程精确制导弹药不仅有明确的作战任务,其作战效率也具有不可小觑的优势。首先就是作战投送方便,且不用投入一线作战人员,这意味着在作战行动时所受到的限制会大大减少,至少不用考虑人员伤亡和事先部署战场救援部队,只要确定攻击目标就可以立即发起攻击,作战灵活性将大幅度增强。此外,由于不用受飞行员出勤率的限制,一次性可以投放大量无人攻击机和远程精确制导弹药,形成饱和攻击的态势,既可以大量消耗敌人的防空力量为后续部队创造条件,也可以保证有足够的弹药投送量摧毁既定的敌方目标。

美国波音747版“空中航母”示意图

正在释放无人机的未来“空中航母”示意图

另外,目前无人机空中发射和回收技术已经日趋成熟,无人机的机翼可以完全折叠起来,便于储存在母机的机舱内部。美国的“弹药母机”项目中,就应用了新研制的空中释放/回收系统,它可以在空中释放无人机,也能将完成任务的无人机收回到机舱内部。在美军的测试中,这种空中回收系统能在半小时内回收4架无人机。这种可放可收的技术使“弹药母机”成为了真正意义上的“空中航母”。如果美军运用这种技术改造数量众多的C-130运输机,那么由于不用考虑飞行员的生理极限,在未来的战争就会出现大量无人机从空中起飞,完成任务后返回“无人机空中航母”补充燃料和武器,然后再次出击作战。

“空中航母”释放无人机群示意图

展望未來

在近年的局部战争中,无人机表现出了高效的作战能力,相对于有人作战飞机,无人机使用成本很低,维护成本也很低,加上无人机智能化程度的提高,困扰无人机“蜂群”战术的大机群协同控制问题已经解决。2016年10月,美国海军就曾在加州“中国湖”武器试验场使用3架F/A-18F“超级大黄蜂”舰载战斗机同时释放103架“山鹑”微型无人机,并进行了“蜂群”编队飞行的试验。这些无人机可以根据战术需要执行侦察或其它作战任务,如果是未来隐身无人机,这种“蜂群”战术将更加难以被拦截,非常适合作为先锋深入敌后战场打击高价值目标。

无人机版“空中航母”出现之后,借助其较长的滞空时间和航程,无人机的作战距离将得到大大延长,不仅可以攻击远离基地的目标,由于可以借助“空中航母”靠前部署,无人机的作战反应时间也大大缩短了。而“空中航母”和无人机的结合,彻底解决了早期“空中航母”战斗能力低下的问题,无人机的攻击能力使其成了一种真正战略武器,能够快速部署在热点地区上空,既可以通过不断派出无人机对敌方目标进行侦察,也可以用“机海”战术掩护F-22、F-35和B-2等先进战机作战。虽然以大型飞机改装的“空中航母”没有科幻片中的那么霸气,但其在未来战场上的战略价值是不可忽视的,称其是空中战力倍增器毫不夸张。在不久的将来,战场上可能会出现众多由战略轰炸机和大型运输机批量改造成的“空中航母”。

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