从F-14D的飞行手册看所谓的舰载机中重之争

网络上关于歼20还是鹘鹰上舰吵的一塌糊涂，包括电视上的专家、自媒体、军迷等，可以说各种各样的说法都有，而且一些人还在改变看法，譬如宋心之，最早看电视上他讲过那个机型都可以，后来在金头盔比赛歼11B赢了后就说重型机上舰，再到今年2月份在凤凰军机处说中型机上舰如何如何。专家方面尹卓观点相对稳定，最早提出中型机上舰兼顾质量和数量，后来曾经有段时间说两个机型都可以上舰，但基本还是认为中型机上舰居多。自媒体就更热闹了，可以说各种说法都有。有些自媒体还算是就事论事，有些自媒体真的有问题，把中型机上舰指责成某个企业或者研究所如何如何。军迷的讨论可谓乱做一团，一开始还能就事论事，现在有些军迷直接就是对人不对事。

那么，撇开所谓飞机是哪个研究所或者企业研制，单纯从舰载机与航母适配方面来看其的客观规律是什么，在了解这个客观规律后，再说所谓哪个机型合适或者不合适。

舰载机有很多，而讨论舰载机重量时，F-14经常被作为对比的样本来谈，那么先看F-14的数据。

一直有个说法是F-14最低着舰速度是215公里/小时，但是这个速度下F-14空重是多少并没有人提及。为了搞明白F-14的着舰速度和重量，我下载了F-14D的飞行手册，找到一些数据，分享一下。

先看空重数据，基本空重：43735磅=19838公斤，包括不可用燃料，润滑油，炮和挂架。见下图：

再看弹射重量（34吨多）和最大着舰重量（大约24.5吨），见下图：

接下来是关于着舰是速度，给出的速度并不是一个固定值，而是在42000磅（合19051公斤）时是121±4节，而每增加2000磅着舰重量，着舰速度需要提高3节。截图见下：

根据上面数据，可以看出，42000磅着舰重量对应的是121节，大约是224公里/小时，比215公里/小时要大，但考虑到121±4，215公里属于这个范畴。不过215公里/小时基本带不了多少重量，因为前面空重已经比42000磅高了，所以215公里/小时其实没有多大参考意义。

根据最后一张图的增加重量就需要提高着舰速度的说法，看最大着舰重量为54000磅（合24494公斤）如下计算：

    54000磅-42000磅=12000磅，54000磅比42000磅高12000磅。

12000磅÷2000磅=6

6×3节=18节，着舰速度徐提高18节。

121节+18节=139节=257.4公里/小时，着舰速度是257.4公里/时

139节-4节=135节=250公里/小时，减去4节，低限着舰速度是250公里/小时

139节+4节=143节=264公里/小时，增加4节，着舰速度是264公里/小时。

我认为，F-14D手册中给出每增加2000磅速度增加3节应该是个大约数据，但是基本也能够看出，F-14D最大着舰重量时对速度要求很高，至少超过240公里/小时其拦阻能量要求应该是超过F-18系列。

通过上面数据可以看出，飞机的着舰重量越高需要的速度越大，这是因为飞机着舰过程中需要升力基本等于重力，而升力与飞机空速的平方成正比，这也就是F-14D在着舰重量到24.5吨时要求着舰速度达到250-260公里/小时的原因，而这个重量和速度下的F-14D带给拦阻系统的冲击还是很大的，拿215公里/小时说事显然是不对的。同时这也解释了为何美国航母甲板世界最大拦阻长度最长，而却没有让F-14D的拦阻重量再往更高去调，因为这个最大着舰重量和速度应该已经接近拦阻系统的上限。

这里要提一下格鲁门提出的超级雄猫21，格鲁门提出的方案是较大幅度改进F-14D的系统和结构，空重增加1000磅（大约近500公斤），内油增加到8吨多（与F-35A相当），然后通过改进前缘缝翼和后缘襟翼来增升，预计可以降低近进速度十几节，由于不同英文网站上说的不同，加上飞机本身没有造出来，所以这个降低速度能到多少是个糊涂账。有的说超级雄猫的最大拦阻重量是26吨，相比F-14D提高了1.5吨，可以带更多弹药着舰，不像需要扔掉一些弹药。该链接http://anft.net/f-14/f14-history-f14x.htm  是美国一个关于F-14的专门网站，可以看到上面提到F-14D的着舰带载荷能力是9000磅（4吨出头，是包括燃油和弹药），超级雄猫21带载荷着舰16000磅（7.26吨），这算是相当惊人的。不过这些数据之间有矛盾地方，因为16000磅比9000磅高7000磅，也就是高3.18吨，24.5+3.18=27.7吨，接近28吨，和前面有些说26吨又有差距。或许只有格鲁门才能告知真实数据了，目前这些数据还是存在很大疑问的。所以，还是拿更有实际证据的F-14D来作为参考来看更合适。

虽然不能说F-14D的拦阻重量和速度时就是美国航母拦阻系统的上限，但很显然距离上限不太远，所以如果着舰重量要比24.5吨高，在维持同样着舰动能情况下，着舰速度就得降低。而着舰速度降低，升力也跟着降低，所以必须要增升，这就是为何超级雄猫21需要改进前缘缝翼和后缘襟翼的原因。F-14D是典型的重型机，我们就拿F-14D作为蓝本来看重四上舰。

对于重四歼-20上舰，必须要先估计一下当前的空重。虽然有说法说歼-20空重是15吨，但很显然是有问题的，因为F-35A空重都有13.3吨（也有说这是使用空重），歼-20的发动机要比F-35A多一台发动机，至少发动机方面要3吨多重，比F-35A空重要多1吨多，加上更大的机翼，更长的机身，多两个侧弹舱，更大的内油和考虑超音速巡航的要求，空重无论如何都不可能是15吨。个人认为18吨空重更有可能，或许比18吨更高。上舰需要增加结构重量，通常说法是增重10%，那么空重增加到19.8吨。考虑到F-35C（5吨左右带回重量）和F-18EF（4吨多带回重量），歼-20上舰应该带回5吨算是合适的，那么着舰重量就得到25吨。

接下来我们得估计歼20当前着舰速度。以前我根据歼-20的2001着舰视频逐帧数其经过成飞试飞大楼所需要的帧数，估算出的速度大约是270-280公里/小时。当然那个时候的视频估计的速度和试飞后逐渐拓展飞行包线是不同的，我估计当时着陆速度可能偏高。而按照通常的三代机速度进行估计或许更合适。目前查到F-16C/D的着陆速度是141节，即261公里/小时，这个速度基本是三代机着陆速度的典型速度，歼-20着陆速度按照260算也不算有太大偏差。那么260公里/小时着陆时带载荷能力是多大呢？考虑到歼-20目前是陆基，应该带6中2近和必要的燃油，这里拍下脑袋估计这个重量是3吨，那么加上空重18吨，也就是21吨的着陆重量。25吨比21吨重4吨，如果气动不变在陆地着陆需要的速度是284公里/小时（升力系数乘以空速平方可以推导出这个结果）。这个速度显然太高了，那么必须得降低。中央电视台采访孙聪时提到歼-15的着舰速度是240公里/小时，歼-15的着舰重量据说可以达到24.5吨，那么就按照240公里/小时算歼-20着舰速度。284平方是240平方的1.4倍，换句话说需要将升力系数提高1.4倍能够着舰，这是难度相当大的工作。

在提高升力系数方面，F-14D的属于变后掠翼，这是典型的兼顾高速和低速性能的气动设计，低速下升力效果不错，即便如此也采用了复杂的增升措施。苏-27改苏-33时采用了战斗机上很少见的双缝襟翼，另外增加了前翼来配平后缘襟翼造成的低头力矩。这是气动上的不小的变化，所以歼-20要上舰，需要作出相当大的调整。

军迷们也提出歼20上舰的方案，譬如增加翼展、缩短机身等。增加翼展能增加机翼面积，这对增加升力是有帮助的，但是增加翼展会破坏当前鸭翼、边条和机翼之间的气动耦合关系。在宋老的《小展弦比》论文中提到歼-20减小展弦比最大升力系数不降反增（见下图），所以这个增加机翼翼展的方案是要增加展弦比，那么能不是能达到增升的效果是个问题。所以，讨论到现在，基本上可以说，歼-20上舰是有相当大难度的。

当然有人会说，增大着舰迎角就能增加升力，不就不用改气动了吗。这里需要说一下，歼-20的擦地角不大，在航母甲板在风浪中会有俯仰角度变化，着舰时起落架会被压缩，必须留下足够擦地角才能，这使得增加着舰迎角被限制在一定范围。

那么我们回头看作为中型机的鹘鹰。鹘鹰参照的对比对象是F-35A到F-35C的变化。作为一款常规布局的中型机，增加机翼面积和增大襟翼面积来增升都相对容易，这也是为何洛克希德X-35竞争时从鸭式布局改成常规布局的原因。鹘鹰在首飞时候601所和沈飞已经拿出鹘鹰上舰模型，2013年两会时孙聪也提到鹘鹰有上舰的考虑，可以说鹘鹰上舰难度显然要比歼-20上舰难度要小。

综合上面来看，重四上舰难度还是很大的，所以一些反对中型机上舰的军迷，首先还是应该考虑如何能够让重四能够上舰，而不是一味的反对中型机上舰。

最后再说一下，所谓的重型和中型其实也有很多标准是不统一的，尤其是到底按照重量来算中型和重型，还是按照发动机推力来算。目前鹘鹰2.0的最大起飞重量已经28吨，上航母估计还要增重，最大起飞重量估计会到30吨，算中还是重？还有，对于鹘鹰的改型有人说已经是另外一架飞机，所以不能算改型。那么YF-22到F-22能不算改型？X-35到F-35不算改型么？个人认为，使用双中推，气动布局和当前鹘鹰基本相同，就算是基于鹘鹰的改型，因为技术前后是有关联的，否则前面的技术验证就失去了意义。