從科幻走向現(xiàn)實的“空中航母”

2021-03-24 10:10徐臻豪

兵器知識 2021年2期

徐臻豪

科幻電影中的“空中航母”

看過電影《復仇者聯(lián)盟》的人一定會對劇中的“空中航母”印象深刻，那是一種貨真價實的空中巨無霸，不僅能夠搭載大量先進的戰(zhàn)斗機，并提供這些戰(zhàn)斗機起飛和降落的設(shè)施，還擁有強大的對空對地火力，可以擔任海陸空三棲作戰(zhàn)的載具。其配置的4具提供垂直方向動力的巨大渦輪發(fā)動機，能夠讓“空中航母”實現(xiàn)垂直起降，尾端的兩具多聯(lián)裝噴氣發(fā)動機則為其提供水平方向的動力。作戰(zhàn)狀態(tài)下的“空中航母”是一座真正的“移動堡壘”。這種強大的武器只會出現(xiàn)在科幻電影中嗎？其實，“空中航母”并不是一種新鮮的概念，從大型飛行器上釋放和回收小飛機的設(shè)想在100年前就已經(jīng)出現(xiàn)了。

出師不利的開拓者——超級飛艇

一戰(zhàn)后，由于德國被禁止制造用于軍事用途的飛艇，1923年，齊伯林飛艇公司轉(zhuǎn)移到美國，開始為美國設(shè)計建造飛艇。而當時的美國軍方正好在計劃建立一支飛艇編隊，用于攜帶戰(zhàn)斗機跨越海洋和陸地，打擊靠近美國的敵人。這就是第一種“空中航母”的構(gòu)想，可以有效利用飛艇在航程和載重方面的優(yōu)勢，彌補早期飛機航程太短的缺點。為此，德國和美國的頂尖飛艇工程師研制了世界上首艘“空中航母”——“阿克倫”巨型飛艇。它全長近240米，直徑約40米，艇體的蒙皮是堅固的鋁合金外殼，容積達18萬立方米，里面是12個用于充氣的大隔間。值得一提的是，如此巨大的飛艇填充的氣體竟然是昂貴的不易燃氣體——氦氣，其安全性遠比填充氫氣的“齊柏林”飛艇高得多。

總重達200噸的“阿克倫”飛艇是當時最大最重的飛行器，不僅航程遠超當時的飛機，可以達到幾千千米，由于采用8臺動力強勁的“邁巴赫”汽油發(fā)動機，飛艇的飛行速度約130千米/小時，已經(jīng)達到當時水上飛機速度的2/3。憑借巨大的內(nèi)部空間，飛艇內(nèi)部可以搭載5架寇蒂斯公司生產(chǎn)的F9C-2“雀鷹”雙翼戰(zhàn)斗機。這些飛機通過鉤子與飛艇銜接，根據(jù)戰(zhàn)場需要釋放這些飛機前出攻擊或者執(zhí)行偵察任務(wù)，從而大大提高了美軍的遠程空中偵察能力。美國海軍希望利用“空中航母”對付日益強大的日本海軍，在太平洋上構(gòu)筑一道空中防線。

從理論上看，這種“空中航母”的作戰(zhàn)能力相當不錯，在沒有雷達的情況下，它能在空中進行長達數(shù)月的巡邏，借助自身搭載的F9C-2“雀鷹”雙翼戰(zhàn)斗/偵察機可監(jiān)控數(shù)百千米以外的海域。不過，飛艇釋放這些戰(zhàn)機還算容易，但想要回收就有點難度了。飛機首先要保持和飛艇一樣的速度，然后接近“秋千”形狀的吊鉤，最后把飛機上的固定著艦鉤套進飛艇吊鉤上的圓環(huán)內(nèi)。完成這一系列動作要求飛行員具備極高的技巧，然后才能啟動吊車，把飛機收回到飛艇內(nèi)的機庫里。在氣候良好的情況下，這樣回收飛機還算可行，但如果遇上稍微惡劣一些的天氣，這一過程就會相當驚險。因為飛艇很容易受到風向的影響，很難在復雜天氣下和飛機保持相同的飛行姿態(tài)，這就大大限制了“空中航母”的作戰(zhàn)效能。

德國和美國的頂尖飛艇工程師研制了世界上首艘“空中航母”——“阿克倫”巨型飛艇

此外，當時的大型飛艇由于受技術(shù)條件限制，其結(jié)構(gòu)強度并不理想，在遭遇異常強氣流時，柔韌性不足的鋁合金框架會因為艇身劇烈搖擺而斷裂，而尖銳的鋁合金碎片很有可能會刺破氣囊，導致飛艇因失去浮力而墜毀。而在浩瀚的太平洋上，強對流天氣并不少見。事實上，美軍最先裝備的兩艘“空中航母”就是因為惡劣天氣而接連失事。在這一時期，飛機的性能卻得到了大幅度提高，在速度、航程、可靠性和安全性方面都遠遠勝過飛艇，飛機在戰(zhàn)場上的靈活性也非笨重脆弱的飛艇可比，所以，美國最終放棄了飛艇“空中航母”，轉(zhuǎn)而重點發(fā)展遠程轟炸機和航空母艦。

不甘人后的轟炸機

就在美國忙著研制自己飛艇“空中航母”的時候，蘇聯(lián)也開始了自己的“空中航母”發(fā)展計劃。與美國人的飛艇“空中航母”不同，蘇聯(lián)的“空中航母”參考了英國在1916年發(fā)明的子母飛機，以大型轟炸機為載臺，將小型戰(zhàn)斗機馱在機身上或者掛在主翼下。最初，蘇聯(lián)工程師將兩架I-4戰(zhàn)斗機掛在一架TB-1雙發(fā)全金屬轟炸機機翼上，整個系統(tǒng)的起飛重量超過10噸，戰(zhàn)斗機的起落架滑輪通過一個管狀三腳架固定在轟炸機機翼上，機尾也固定在一個管狀三腳架上。1931年12月，這個初級版“空中航母”成功進行了一次試驗，兩架戰(zhàn)斗機成功地在3000米高空同時脫離母機。有母機作為跳板，戰(zhàn)斗機的作戰(zhàn)半徑得到了大幅度提升，可以為轟炸機提供全程護航，這次試驗的成功堅定了蘇聯(lián)發(fā)展“空中航母”的決心。

和“空中航母”一起訓練的“雀鷹”戰(zhàn)斗機

得益于蘇聯(lián)航空工業(yè)的發(fā)展，“空中航母”計劃有了更好的戰(zhàn)斗機和轟炸機可以利用，先后出現(xiàn)過7種以上不同組合的設(shè)計方案。其中最令人滿意的設(shè)計，是以TB-3四發(fā)重型轟炸機為母機，攜帶5架戰(zhàn)斗機。2架I-5雙翼戰(zhàn)斗機固定在主翼上方的三個支架上，2架I-16單翼戰(zhàn)斗機掛在機翼下的管狀掛架上，機身下的吊架上還可以掛載1架I-Z單翼機。在20世紀30年代初，TB-3是世界上首屈一指的重型轟炸機，經(jīng)過升級后載重量可以達到6噸，作為“空中航母”的飛行平臺非常合適，可以直接攜帶I-5和I-16起飛。不過，I-Z需要單獨起飛，升空后再掛到母機機身下的吊架上。

與半途而廢的美國飛艇版“空中航母”發(fā)展計劃不同，蘇聯(lián)的轟炸機版“空中航母”最終成功服役并出現(xiàn)在蘇德戰(zhàn)場上。蘇德戰(zhàn)爭爆發(fā)后不久，6架“空中航母”被部署在蘇軍黑海艦隊海軍航空兵中，并于1941年7月投入戰(zhàn)斗。在隨后一個月里，蘇軍的“空中航母”戰(zhàn)斗群多次成功攻擊了德軍占領(lǐng)的羅馬尼亞康斯坦薩油田以及煉油廠等戰(zhàn)略目標，雖然遭到德國戰(zhàn)斗機的攔截，但除了兩架搭載的小型戰(zhàn)斗機被擊落外，“空中航母”自身無一損傷。在蘇德戰(zhàn)爭初期，“空中航母”一度成為蘇軍的“撒手锏”，最遠曾經(jīng)攻擊過一個橫跨多瑙河的輸油管和一座大橋，由于有自身搭載的戰(zhàn)斗機護航和掩護，往往能夠以很小的損失取得戰(zhàn)果。蘇聯(lián)轟炸機版“空中航母”的遠航程和靈活性在戰(zhàn)場上得到了檢驗。

蘇聯(lián)初級版“空中航母”

不過，隨著戰(zhàn)場形勢的惡化，德軍投入的空中作戰(zhàn)力量不論在性能上和數(shù)量上都對蘇聯(lián)“空中航母”戰(zhàn)斗群形成壓倒性優(yōu)勢。而這些戰(zhàn)場情況的變化，并沒有引起蘇軍的注意，依然只派遣以幾架“空中航母”為核心的轟炸機群攻擊德軍目標。毫無疑問，笨重的TB-3重型轟炸機及其搭載的I-16等老式戰(zhàn)斗機并不是以Bf-109為主力的德國空軍的對手，再加上“空中航母”裝備數(shù)量本來就不多，所以很快就被消耗殆盡。而此時，陷入困境的蘇聯(lián)已經(jīng)把資源用于生產(chǎn)戰(zhàn)斗機、坦克等更加重要的武器，再也無力大量生產(chǎn)“空中航母”，蘇聯(lián)的轟炸機版“空中航母”在二戰(zhàn)初期曇花一現(xiàn)后就黯然退場了。

TB-3轟炸機版“空中航母”

走向成熟的子母機模式

盡管蘇聯(lián)的“空中航母”很快退出了二戰(zhàn)戰(zhàn)場，不過，這并不是因為重型轟炸機攜帶戰(zhàn)斗機這種組合方式不合理，而是由于作為載機平臺的TB-3重型轟炸機和所攜帶戰(zhàn)斗機性能不佳造成，它們不僅不是全金屬結(jié)構(gòu)，而且飛行速度較低。TB-3最高速度不超過250千米/小時，I-16為450千米/小時左右，升限也只有7000～8000米，這種性能在二戰(zhàn)時期已經(jīng)非常落后。不過，以一架大型母機攜帶數(shù)架戰(zhàn)斗機組合成“子母機”可以產(chǎn)生強大的戰(zhàn)斗力。需要深入敵后的重型轟炸機一直被缺乏護航力量的問題困擾，而“子母機”組成的戰(zhàn)斗群無疑可以解決這一難題。作戰(zhàn)時，空中航母編隊將和重型轟炸機群一起進行5～6小時的遠程巡航，在進入戰(zhàn)區(qū)時，釋放搭載的戰(zhàn)斗機對抗敵機的攔截，從而達到為己方重型轟炸機群護航的目的。

TB-3“空中航母”編隊

所以，20世紀四五十年代，美、德這兩個航空強國開始以“子母機”為藍本研制自己的“空中航母”。缺乏重型轟炸機的德國，在二戰(zhàn)期間只能采用Ju-88中型轟炸機無人版背著一架Fw-190戰(zhàn)斗機的組合方式開發(fā)了“榭寄生”子母轟炸機。Fw-190的飛行員可以通過遙控裝置操縱無人版Ju-88。作戰(zhàn)時，無人版Ju-88像導彈一樣裝滿炸藥，在Fw-190的指引下飛向目標。顯然，這只能算是增程版中型轟炸機，并不是傳統(tǒng)意義上的“空中航母”。由于Ju-88自身在速度、航程和載重方面的局限性，這款子母轟炸機并沒有發(fā)揮什么作用。相比之下，美國的子母機版“空中航母”研制計劃就龐大得多，整個發(fā)展計劃一直延續(xù)到20年代50年代，B-29和B-36都先后被改進成可以搭載噴氣戰(zhàn)斗機的“空中航母”。

在二戰(zhàn)全面爆發(fā)之前，美國就已經(jīng)打造了一支由B-17“空中堡壘”、B-24“解放者”等重型轟炸機組成的戰(zhàn)略轟炸力量，但在執(zhí)行戰(zhàn)略轟炸任務(wù)時只能靠自身火力對付敵機的攔截，而載油量有限的戰(zhàn)斗機無法對轟炸機提供全程保護。二戰(zhàn)后，隨著冷戰(zhàn)序幕的拉開，面對更為強大、幅員更為廣闊的蘇聯(lián)，出于未來重型遠程轟炸機對護航的需求，美國“空中航母”的發(fā)展并未因二戰(zhàn)結(jié)束而被放棄。美軍曾將F-84戰(zhàn)斗機直接在B-36機身下的掛架上進行發(fā)射和回收，以增強遠程轟炸機的空中防御能力。不過，F(xiàn)-84并不是專門設(shè)計的“寄生戰(zhàn)斗機”，其多余的起落架系統(tǒng)成了沒用的死重，一架B-36只能掛一架體積較大的F-84，還必須掛在機身外部，這樣還會影響B(tài)-36的飛行性能。由于受到的阻力大幅度增加，B-36的航程縮減了7%～10%。

德國子母轟炸機

相比之下，另一種“寄生戰(zhàn)斗機”XF-85就好用多了，可以由載機機腹下的伸縮吊桿投放和回收，沒有傳統(tǒng)的起落架，取而代之的是座艙前方的一個可伸縮的鉤子?；厥諘r，XF-85從下方接近母機，鉤住吊桿，隨后被拉入轟炸機彈艙內(nèi)。當遇到敵機攔截就釋放出XF-85，戰(zhàn)斗完畢后再回收進轟炸機彈艙內(nèi)。不過，受轟炸機彈艙空間的尺寸限制，XF-85被設(shè)計的非常小巧，采用機頭進氣，進氣道短直，飛行員就像坐在發(fā)動機上方，看上去就像一顆長著翅膀的雞蛋。為了便于回收進狹小的彈艙內(nèi)，XF-85后掠角36°的主翼可以向上折起，尾翼也被設(shè)計成X形布局。盡管如此，XF-85也需要在經(jīng)驗豐富的飛行員操縱下，才能完成收入彈艙這項工作，這已經(jīng)超過了普通飛行員的技能水平，加上XF-85的性能也比不上對手的截擊機，很難在可能的美蘇空中對決中發(fā)揮什么作用。

正在回收F-84 的B-36

正在回收XF-85 的B-36

后起之秀的無人機

總體而言，搭載有人駕駛“寄生戰(zhàn)斗機”的“空中航母”在實戰(zhàn)中的表現(xiàn)并不理想。首先就是有人“寄生戰(zhàn)斗機”存在致命缺陷，即機體尺寸太小，這就限制了戰(zhàn)斗機作戰(zhàn)性能和航程的提高，比如XF-85就只配備了4挺機槍，這種級別的火力根本不能和同一時期蘇聯(lián)的米格戰(zhàn)機相比。另外，“寄生戰(zhàn)斗機”不管是釋放還是回收，其過程都非常復雜，在訓練時一不小心就會發(fā)生機毀人亡的事故，將“空中航母”投入實戰(zhàn)能否取得預期的戰(zhàn)斗效果很令人懷疑。所以，搭載“寄生戰(zhàn)斗機”的“空中航母”在長航程戰(zhàn)斗機與空中加油機大量服役之后就被美軍迅速送進了博物館。不過，隨著近年來無人機技術(shù)的異軍突起，以大型飛機在空中收放無人機的新一代“無人機空中航母”發(fā)展計劃出現(xiàn)了。

早在2015年，美國國防高級研究計劃局就發(fā)布了“彈藥母機”空中作戰(zhàn)概念，這是一種能夠裝載大量小型無人機，空投/空射精確制導彈藥的大型飛機。作戰(zhàn)時，這種新概念“無人機空中航母”將跟隨在F-22、F-35等第五代戰(zhàn)斗機群后方，一起向敵方目標發(fā)起攻擊。根據(jù)當時發(fā)布的圖像資料顯示，“彈藥母機”很可能是以B-52戰(zhàn)略轟炸機為飛行平臺改進而來，新增的后機艙門正在釋放大量實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同的SDBⅡ“小直徑滑翔制導炸彈”，用以摧毀敵方防御體系中的關(guān)鍵節(jié)點。很顯然，“彈藥母機”概念就是通過投放大量的彈藥或攻擊無人機執(zhí)行危險性較高的作戰(zhàn)任務(wù)，在敵方的防空體系上打開突破口，為己方先進隱身戰(zhàn)斗機開辟空中進攻走廊，同時壓制和摧毀分布于縱深的重要敵方地面目標，從而達到在摧毀敵方目標的同時減少高價值武器和人員損失的目的。

美國B-36 版“空中航母”

相比缺乏戰(zhàn)斗力的早期“寄生戰(zhàn)斗機”，無人攻擊機和遠程精確制導彈藥不僅有明確的作戰(zhàn)任務(wù)，其作戰(zhàn)效率也具有不可小覷的優(yōu)勢。首先就是作戰(zhàn)投送方便，且不用投入一線作戰(zhàn)人員，這意味著在作戰(zhàn)行動時所受到的限制會大大減少，至少不用考慮人員傷亡和事先部署戰(zhàn)場救援部隊，只要確定攻擊目標就可以立即發(fā)起攻擊，作戰(zhàn)靈活性將大幅度增強。此外，由于不用受飛行員出勤率的限制，一次性可以投放大量無人攻擊機和遠程精確制導彈藥，形成飽和攻擊的態(tài)勢，既可以大量消耗敵人的防空力量為后續(xù)部隊創(chuàng)造條件，也可以保證有足夠的彈藥投送量摧毀既定的敵方目標。

美國波音747版“空中航母”示意圖

正在釋放無人機的未來“空中航母”示意圖

另外，目前無人機空中發(fā)射和回收技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，無人機的機翼可以完全折疊起來，便于儲存在母機的機艙內(nèi)部。美國的“彈藥母機”項目中，就應用了新研制的空中釋放/回收系統(tǒng)，它可以在空中釋放無人機，也能將完成任務(wù)的無人機收回到機艙內(nèi)部。在美軍的測試中，這種空中回收系統(tǒng)能在半小時內(nèi)回收4架無人機。這種可放可收的技術(shù)使“彈藥母機”成為了真正意義上的“空中航母”。如果美軍運用這種技術(shù)改造數(shù)量眾多的C-130運輸機，那么由于不用考慮飛行員的生理極限，在未來的戰(zhàn)爭就會出現(xiàn)大量無人機從空中起飛，完成任務(wù)后返回“無人機空中航母”補充燃料和武器，然后再次出擊作戰(zhàn)。

“空中航母”釋放無人機群示意圖

展望未來

在近年的局部戰(zhàn)爭中，無人機表現(xiàn)出了高效的作戰(zhàn)能力，相對于有人作戰(zhàn)飛機，無人機使用成本很低，維護成本也很低，加上無人機智能化程度的提高，困擾無人機“蜂群”戰(zhàn)術(shù)的大機群協(xié)同控制問題已經(jīng)解決。2016年10月，美國海軍就曾在加州“中國湖”武器試驗場使用3架F/A-18F“超級大黃蜂”艦載戰(zhàn)斗機同時釋放103架“山鶉”微型無人機，并進行了“蜂群”編隊飛行的試驗。這些無人機可以根據(jù)戰(zhàn)術(shù)需要執(zhí)行偵察或其它作戰(zhàn)任務(wù)，如果是未來隱身無人機，這種“蜂群”戰(zhàn)術(shù)將更加難以被攔截，非常適合作為先鋒深入敵后戰(zhàn)場打擊高價值目標。