飛不遠、呆不久:中國艦載預警機實戰性能,仍被發動機卡死了脖子

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對於滑躍航母配套的預警機來說，目前制約其基本作戰性能的最大瓶頸在於發動機。

特別是國內目前使用的渦槳6系列發動機，作為艦載預警機的動力非常不合適——僅其自身重量的超標，就足以導致起飛時能攜帶的燃油重量，要遠比E-2C/D少得多。

而對於艦載預警機的飛行性能來說，沒有什麼比300公裡之外的滯空時間更為重要——當它不能維持中遠距離上的長時間存在時，主要性能便會失去發揮的基礎。

艦載預警機總起飛噸位是被航母限制的，接近30噸已經很難

航母上的各種運作限制——包括升降機寬度、起降跑道寬度、機庫高度等因素，決定了飛機的翼展（包括摺疊/展開等情況）尺寸極限。艦載預警機能有多大的機翼面積，在這一步就其實已經被初步確定了。

而跑道長度、彈射器的有無/性能高低，又決定了飛機在離開甲板時的速度——也就是同樣面積的機翼，能產生多少升力。艦載預警機起飛時，能帶多少重量，在這一步也就被決定了。

圖：E-2家族最大飛行速度，到發動機推力最高的D型，也僅648公裡/小時。功率重量比低、飛行阻力大，是艦載預警機必然面臨的問題。

1、現在研製新的艦載預警機，機翼產生升力的效率與上世紀50年代沒有顯著差異，起飛重量在氣動布局上的理論極限指標其實都差不多，實際性能指標的差異首先取決於發動機功率

艦載預警機使用的小型、低速（離M0.85的跨聲速下限都比較遠）、傳統構型的運輸機類設計，它所涉及的高度（12000米下）、速度（最大不到700公裡小時）、飛行特性（不涉及高機動），早就被研究的非常成熟——即已經沒有什麼顯著的優化和突破餘地了。

圖：超臨界翼型在70年代的實際運用，使高亞聲速飛行的飛機得到了氣動性能的一次明顯進步。但艦載預警機就是以最大飛行速度飛行，也依然沾不上這個技術的便宜——它要進入跨聲速區域才能起效

這類飛機在氣動上，數十年來並沒有真正的突破性進展，進步幅度遠比高亞聲速的運輸類機種（比如從波音747到787）的要小。因此受尺寸極限——尤其是機翼面積的限制，能支撐到的起飛重量都很難接近30噸。

圖：T56發動機的剖面結構，左側的減速機構被獨立了出來

此類飛機如果使用渦輪螺旋槳發動機作為動力，在起飛狀態下需要接近4000千瓦的最大功率，才能保障飛機在離開甲板時有足夠的速度、加速能力，拉動飛機前進、爬升。

圖：E-2C到E-2D，換發後的最大起飛重量從 24.7噸增大到26.1噸

因此更大的發動機功率，才能使飛機獲得更大的起飛重量。比如美國E-2系列現在的主流型號是C/D兩型，其中E-2C使用的是T56-A-427發動機，最大功率3805千瓦，2004年後統一更換為效率更高的NP2000型8葉複合材料螺旋槳。

E-2D在C型後期狀態的基礎上，螺旋槳保持不變，發動機最大功率提升到3917千瓦——這使得它在起飛和降落時，有更充裕的應急功率儲備，以應對單臺發動機失效等緊急情況。

2、總起飛重量相近，發動機越輕、阻力越低、油耗越低，越是能帶更多燃油上天、飛的越久、越遠

在非西方陣營國家中，功率定位上與T56系列基本對應的，主要是前蘇聯最早裝備於安-10客機的AI-20渦槳發動機，中國後來從蘇聯引進安-12運輸機項目時，獲得了該發動機的技術，並在此基礎上仿製改進出了渦槳6系列。

圖：AI-20

AI-20/渦槳6在近些年的最新改型，均達到了3800kw級別的最大功率。但最大功率的相近，並不代表發動機在整體性能上的相近。除去可靠性、維護性、壽命這些問題；AI-20系發動機與T56-A-427系列發動機在重量和油耗兩個方面的差距非常大。

比如在重量上，T56家族發動機是美國艾利遜公司的產品，其中427型屬於軍用IV系。T56系列發動機尺寸是3708（長） x 686（寬） x 991~1118（高）毫米，重量在828-880公斤不等。

圖：AI-20系發動機的剖面結構

圖：俄系AI-20發動機改進型的一些數據，要強調的是一些先進型號的指標其實從來沒真正實現過，是用來招攬投資和客戶的ppt型號/數據

AI-20的改進工作包括延壽、增大推力、降低油耗，但重量和尺寸上基本維持不變。該系列發動機尺寸是3099 x 892 x 1174毫米，重量基本都維持在1.2噸。

這意味著和E-2C/D相比，中俄兩國的艦載預警機在獲得相近動力的同時，要額外付出巨大的重量，以及更高的飛行阻力代價——直徑差異使發動機艙形成了更大的迎風面積。

而且在發動機在起飛和巡航狀態下，AI-20/渦槳6系發動機的耗油率，一直都要比T56系列的同時代型號更高。

3、發動機重量的增加，會成倍、甚至數倍放大到全機的重量上

航空發動機設計製造相關的理論著作，在強調發動機重量控制的重要性時，通常會給出一個經驗性的結論：發動機增重1公斤，全機總重量要增重5公斤甚至更高。

這個結論背後的邏輯，是發動機重了，安裝它的機身或者機翼承力結構也必須設計的更強壯（必然也更重），並且需要額外的重量去調節全機的重心變化——如果調節不能通過更改設備分布位置等手段實現，就必須依靠添加鉛塊、鐵塊這樣的死配重來實現。

圖：F16檢修發動機

但要指出的是，「5倍論」是一種極端化的情況，更多針對的是F16為典型的戰鬥機一類的噴氣式戰術飛機。它們的發動機在飛機尾部、最遠離全機重心，因此發動機的增重對全機影響尤其大——機頭雷達增重的效應也與之非常類似。

對於艦載預警機而言，發動機位置和全機重心相當接近，發動機增重的放大影響大概率是到不了5倍的。

但即便如此，AI-20/渦槳6系列發動機如果用作艦載預警機的動力，也意味著由此帶來的載荷能力損失，遠遠將超過兩臺發動機本身重量差額帶來的640公斤。

4、渦槳6發動機帶來的大幅度增重，在國產艦載預警機上，只能用減少燃油攜帶量作為主要應對手段

E-2平臺的油箱設計在機翼中，正常情況下使用不可摺疊的中央翼油箱，可攜帶5.62噸燃油；在可摺疊的外翼部分，還有輔助性的油箱，可以使全機攜帶燃油總量增加到8.99噸。

圖：E-2家族航母起飛時只能使用中央機翼的油箱

必須要強調的是，制約E-2滯空能力的關鍵，不在於機內燃油空間，而在於燃油重量。E-2C/D由於發動機最大功率的差異，在航母上起飛時的最大起飛重量分別是24.7/26.1噸；但由於空重本身就超過18.4/19.5噸，真正能帶的，始終都是那5.62噸燃油。

圖：戴高樂號噸位較小，但依靠彈射器，擁有E-2預警機完整性能的運作能力

對於中俄兩國的滑躍航母來說，缺乏彈射器的輔助，這意味著一個無法迴避的現狀：要達到與E-2C相當的起飛能力，新型預警機在動力性能上必須更加出色——尤其是功率/重量比。

但只要是繼續使用AI-20/渦槳6系發動機，這種要求就不可能實現。一方面是最大起飛重量上，達不到E-2C/D的標準；另一方，攜帶的燃油重量也比E-2C/D更少，而且耗油率還高。

結語：發動機對整體性能的制約，在國產艦載預警機上，嚴重程度遠超戰鬥機

一艘航母的日曆壽命至少在30-40年以上，50年是很正常的指標。對於滑躍航母的使用國家來說，即使是擁有了新的彈射航母，原有的滑躍航母也不可能迅速淘汰，而會在非常長的時間內，依然是海軍最核心的戰鬥力支柱。

因此艦載預警機在滑躍航母上的性能發揮，對於海軍整體戰鬥力的生成，始終是最關鍵的因素。

從目前來看，非美系的艦載預警機，能否從主要具備訓練價值的驗證性平臺，順利轉化成具備完整遠洋作戰能力的實用性平臺，脫離AI-20體系的新一代發動機何時能正式投入使用，將是具備標誌性意義的關鍵節點。

目前國內的新一代發動機渦槳10仍然在研製中，雖然詳細的性能指標和設計特徵沒有公開；但是從艦載預警機對於發動機的需求特性，依然可以部分判斷出它的部分性能指標所處範圍、以及可能的結構布局——這部分將在之後另寫文章介紹。

而且要指出的是，雖然國內和美國在航空發動機上的差距巨大，但渦槳10系列的主要性能指標，卻完全有可能比E-2D裝備的最新發動機更高。