一:战斗机作战半径
所谓的作战半径就是一架战斗机从机场起飞到作战空域的距离,是衡量空军作战能力的标准,任何一种作战飞机设计时就要确定的决定性性能,不同作战半径代表着不同的作战思想,这个数据在实际使用中会千差万别,在载油量和燃油消耗率不变的情况下,作战半径会受到飞行高度和速度影响,高度越高阻力越小,消耗的燃料就越少。战斗机理论上的作战半径实际就是在最有利的高度上以燃料消耗量最少的方式飞行,但实际飞行中会受到任务规划、天气、逆风和挂载影响,相比大型飞机只需在目标区短暂停留不同的战斗机要根据战场环境精确计算有效载荷和飞行剖面,执行本土截击防空和在敌方空域争夺制空权的各阶段飞行速度和剖面差异非常大,
即使体积、重量和动力装置基本相当的同样机型,在不同的作战中的作战半径也差异很大,执行防空拦截任务时,需要尽快拦截到目标,只能选择燃料消耗量最大的高速飞行,夺制空权时又需要在敌方空域长期停留,这时只有选择燃料消耗量最小的巡航速度飞行。执行对地攻击任务时,可以先选择巡航高度飞行,到达敌方空域再选择低空高速突防,这时因空气密度很大,挂载对地武器的重量和阻力自然会增加燃料消耗量,而且还要频繁变化航线躲避地面防空武器,所以燃料消耗量很大的,但不需要巡逻和加力空战又会节约燃料,另外作战编队复杂又烦琐,两架飞机编队作战战时有3%的燃料用于组队、调整上,4架就要5%,编队越大,机种越多,用于组队、调整的燃料就越多,
以机内满油并挂载两枚空空导弹和3个外挂副油箱歼-8战斗机为例,在采用1千米高高高剖面飞行时作战半径为900千米,采用低低高剖面飞行时作战半径为450千米,采用低-低-低剖面飞行时作战半径为300千米(就是出航高度500-1000米,进入高度100~300米,返航高度400-500米),采用中-低-高剖面飞行时作战半径为500千米(就是出航高度2000-4500米,进入高度100-300米,返航高度2000-8000米),采用高-低-高剖面飞行时作战半径为800千米,飞行过程中还要储备足够的燃料应付敌情,侧风、逆风、雷电区和浓积云等因素干扰,计划外的迂回规避很容易造成燃料不足而被迫返航,空战中燃料不足也会被迫脱离,空战历史上很多因为企图脱离战场被对方追杀的例子,歼8II战斗机就因飞到南沙群岛后没油了无法和越南战斗机纠缠。
二:战斗机作战半径的作用
当然无论怎么计算,载油量都可以决定着战斗机的飞行距离,载油越多作战半径越大,歼-7战斗机机内载油理论最大航程是1300千米,实际执行拦截任务时外挂2枚格斗导弹以高高-高剖面飞行时是1100千米,拦截任务只要飞到目标区把导弹打出去就可以,只需要留出2-3分钟寻找目标和加力占位攻击的油量就可以,那么作战半径就是400-450千米,执行夺制空权任务时,要求可以在作战空域巡逻半小时和留出15分钟的加力空战油量,战斗机典型飞行速度是0.9马赫,半小时可飞400-450千米,加力5分钟燃料消耗量相当于以巡航速度飞了400千米,还考虑到往返航程和备用余油,歼-7战斗机是无法在距离战区100千米外执行空中优势任务的,因此得了个“机场保卫者"的称号。
解决这个问题的方法是挂载副油箱,歼-7战斗机的前身米格-21战斗机在苏军的空战体系中是按前线战斗机标准设计的,不需要进行巡逻搜索,而是直接指挥引导对目标打了就跑,因此400-450千米作战半径可以接受,但歼-7战斗机需要一定巡逻时间时,只能通过外挂3个480升副油箱来解决航程问题,外挂3个副油箱最大航程是1800千米,执行拦截任务时是1500千米,也就是增大了200-300公里作战半径,但是早期的歼-7战斗机只有3个外挂点,全挂了副油箱就只能使用航炮做武器了,后期又增加一对机翼挂架,勉强可以外挂2枚导弹,但也让本来轻小灵活的歼-7战斗机不但没从根本上解决腿短、火力弱的毛病,反而变成了略显笨重,而且外挂副油箱一旦作战时投弃就等同于零,最后还得依靠飞机本身的燃料。
苏27战斗机则是另一个极端,苏27战斗机拥有高达40%的载油系数和4000千米的航程,这是因为苏联防空军无法在广袤的西伯利亚布置大量的机场和防空系统,于是发展了雅克-28和图-128之类的大航程拦截机,苏-27大载油量非常适合苏联防空军,苏27在研制时是一种全功能空中优势战斗机,只要求800-900千米作战半径,但因为发动机和雷达太重,在完成设计时机体太大,为了避免浪费空间,多余空间都成油箱,事实上苏-27很少满油,正常载油60%-70%,装3吨燃料的油箱是很大的结构重量,导致飞机的体积和重量远大于内部载油F-15A战斗机,虽然采用了更大推力的发动机和更先进的气动布局,但飞行性能上并不比F-15A战斗机有太大优势。
三:短腿的F-22战斗机
美国空军发展F-15A战斗机是为了穿透苏军绵密的防空屏障进入苏军纵深猎杀苏军制空战斗机,为美军对地打击飞机扫清障碍,F-22战斗机同样也是基于这个战术,冷战时期的中东欧机场密布,几百千米内可能有十几个机场,所以针对欧洲战场设计F-22战斗机对于航程的要求不高,F-22战斗机理论作战半径是挂载6枚空空导弹全程亚声速是1100千米,超声速巡航时850千米(其中超声速只能维持185公里),外挂两具2271升副油箱全程亚声速是1570千米,当然这只是理论,实际上F-22战斗机的F119发动机耗油率很高,满油9.3吨时超声速巡航时仅为750千米,和米格-29K舰载战斗机相当,不但不如-15E战斗机的970千米,甚至也不及单发的F-35战斗机,
F-22战斗机航程不足是有特殊的时代原因,冷战后美军预算迅速减少,维护成本十分高昂的重型战斗机成了重点裁减对象,F-111E/F战斗轰炸机提前14年退役,F-15E战斗机生产计划只完成3/5即告终止,原本计划的F-22战斗轰炸机和A-12“复仇者”II攻击机流产。90年代的美国空军要么将战斗机联队裁减到20个以下挤出资金采购4个联队的F-22战斗机,要么停产F-22战斗机留出足够的资金推进拥有战役级纵深攻击能力的F-35“联合打击战斗机”,美国极目四顾后,找不到一个能够挑战美国空军的对手,最后决定牺牲F-22而重点保障F-35的生产。
可现在时代变了,中国空军在国防开支连年两位数增长后,每年用于采购新装备的经费完全压倒了美军,用于制空的战斗机数量已经赶上了美国,美军的战场变成了西太平洋,这里大部分都是海洋,只有冲绳嘉手纳和关岛安德森两个大型基地,F-22战斗机腿短的缺陷被无限放大。冲绳嘉手纳距离近一点,但中国拥有强大的火箭军,部署在大量弹道导弹火力范围内发生冲突时有可能遭到灭顶之灾,部署在关岛安德森就要严重依赖空中加油机,再加上从关岛安德森出发,要来回加4次油飞3500公里才能到达台湾海峡,不停的空中加油让F-22战斗机疲于奔命,
2008年,两名美空飞行员在酒吧谈及F-22战斗机的部署问题,认为大型空军基地有可能遭到灭顶之灾,而F-22战斗机不但腿短,维护也需要庞大的后勤保障队伍,两人萌发出一个想法,以4架F-22战斗和1架C-17运输机为一组分散到一些小岛军事基地,从而提高自身的生存能力,这个方案又叫“快速猛禽”,关键之处在于局限于设施完备的大型基地,2013年6月21日,美国空军进行了首次“快速猛禽”试验。2架F-22战斗机和1架C-17运输机从夏威夷希卡姆联合基地起飞,飞了4360干米后到达珍珠港以西的威克岛,并在威克岛本身没有任何支持设备下立即开始执行任务,2013年8月28日第3战斗机联队通过验证可行性,2014年又在阿拉斯加和关岛实施了3次部署测试后认为可行,
这一战术概念成为F-22战斗机在太平洋地区的主要部署方式,但也存在问题,在第一岛链,和第二岛链虽然说有一百多处可以供F-22战斗机玩“快速猛禽”战术,但同样要能飞行1000多千米,更重要的是不利于维护保养,F-22战斗机的精密性和隐身性需要耗费大把的时间、精力和资源维护,还要严重依赖高等级恒温机库,关岛安德森基地没有这个,更别说太平洋上那些只有跑道外什么也没有的小岛机场,战斗机只能毫无遮蔽的露天停放在高盐高温的海边,由于维护繁琐和缺乏必要的维护保障条件,F-22战斗机隐身蒙皮很快就坑坑洼洼了,保障妥善率和可出动性就没剩多少了。
四:长腿的歼-20
中国空军对战斗机半径有难以启齿的回忆,当年无论是歼六还是歼7都是“机场保卫者",连飞出海100公里都成问题,更别说在远洋反航母,因此当年一见苏27就欣喜若狂,中国空军的主战场是地域辽阔西太平洋,而且考虑美军有强大的远程打击能力,战斗机在部署位置还要离沿海更运一些。因此“远程”就成了歼20战斗机的设计要求,歼-20战斗机的作战使命是争夺1000~1500千米范围内的制空权和拦截2000千米范围内空中目标,在这个思想下,歼-20战斗机就成了目前航程最大的战斗机,
歼-20比F-22长2米,空重约17吨,比F-22的18吨更轻,当年F-22计划使用40%的复合材料,空机重量15吨,但量产机为了省钱大幅度缩小到24%,歼-20复合材料比例达30%,再加上25%钛合金和18%铝锂合金,再加上整体框架成形技术,所以尺寸比F-22大,重量却相差不大,大机体自然有大载油量,机内油量达到11吨,在使用油耗率0.87的AL-31FM2发动机时作战半径达1500千米,也挂载4个1700升副油箱,总共增加6吨燃油,如果以926千米时速,36吨起飞重量,每吨油可飞117千米计算,作战半径达2174千米,如果时速增加到1200千米,作战半径会降至1682千米,但这是没有意义的,实战中还要挂导弹和预留储备油,
空军作战布势是一线部署歼10一类防空拦截战斗机,二线部署歼-16一类空中进攻战斗机,三线部署加油机、预警机,好处是不会被全部打瘫痪在机场上,敌人进攻力量在一线经过层层拦截而大大削弱,无法威胁二线和三线,歼-20是敌人重点打击目标,因此只能部署在湖北、湖南、江西、安徽一带的二线有完善防空火力保护的空军基地,要求起飞后能对第一岛链以外实施封锁,从而实现了反介人区域拒止,所以尽可能将拦截线向外推移,如果歼-20携带的四枚160千克重的“霹雳”-12加上2枚220千克“霹雳”10导弹总重1吨,再挂载4个副油箱,作战半径是1783千米,挂两个副油箱和外挂3吨对地攻击弹药时作战半径是1549千米,不挂副油箱挂满11吨弹药作战半径是1198千米。
不过歼-20的目标不是和F-22A互殴,歼-20直径超过1米的有源相控阵雷达是世界上最大的雷达阵面,T/R组件数量超过2000个,探测距离达300千米,而F-22战斗机的AN/APG-77雷达雷达阵面只有0.9米和1800个T/R组件,探测距离只有240千米,虽然在空战中可完胜F-22战斗机,但实战存在许多变数,专门找F-22A拼命则非常不明智,战争不是骑士决斗,而是田忌赛马式的不公平竞争,对歼-20来说,美军的加油机、预警机、电子侦察机、海上巡逻机才是理想的打击目标,这些数量稀少、价值高昂,速度不过800千米,没有任何机动能力的大飞机就是猪一样的猎物,每击落一架都会让美军痛不俗生,损失的任务专家和体系漏洞不是一时半会可以补充的。
鉴于美军工作于S波段的E-3预警机和“宙斯盾”系统反隐形能力有限,只能在七八十公里外发现歼-20,歼-20凭借着电子侦察能力绕过预警机巡逻区,或者直接利用射程超过150千米“霹雳”-15中远程空空导弹将其击落,即使装备有一定反隐形能力的L波段有源电描相控阵列雷达的E-10预警机也无法在面对歼-20,E-10预警机雷达反射面积上百平方米,等其探测到歼-20时,歼-20已逼近到可以发射“霹雳”-15中远程空空导弹的距离了,歼-20穿透美军预警机的雷达网后,在西太平洋的加油机,电子侦察机、海上巡逻机累如危卵,没了体系支援,F-22看不远,飞不远,陷入无所事事的尴尬境地,同样丧失预警机,雷达探测距离只有180千米F-35战斗机也无法与歼-20对抗,而相对长腿的F-15战斗机面对歼-20自保都不易。
五:结语
中国空军以歼-20这柄“朗基努斯长枪”就可以彻底瓦解美军在第一岛链经营多年的作战体系,美军唯一可行的对策是向第二岛链收缩,只要靠近关岛,歼-20的优势就逐渐消失,但这也代表美军远离中国沿岸,无法影响中国近海战局,这也是中国军队反介人区域拒止战术的要点,只要你不进入中国1000公里以内,你有一万架F-22在关岛上下翻飞也懒得理你。歼20的总设计师杨伟曾在《航空学报》发表的《关于未来战斗机发展的若干讨论》一文中明确写道:“短腿的F-22“猛禽"战斗机在西太平洋战场将无所作为。