自上而下的深度:重塑航母反潜战

系统技术交流 2024-09-23 16:25:51

随着大国竞争的回归,敌对潜艇构成的威胁再次引起人们的关注。特别是俄罗斯的潜艇舰队,几十年来一直被视为严重威胁,据报道,其最新的SSN几乎与美国潜艇一样安静。同样,虽然中国的核潜艇尚未达到这一水平,但中国获得俄罗斯技术的机会、其他领域的快速改进以及大规模生产的能力表明,在不久的将来,它可能会成为一个严重的威胁。此外,虽然SSN因其射程和速度而显然是最严重的威胁,但柴油潜艇也不容忽视,许多高度致命的设计在全球范围内广泛分布。为了有效地与拥有这些潜艇的近邻国家竞争,美国海军必须有能力发现、跟踪和击沉它们。

与冷战时期一样,反潜战(ASW)是一个具有挑战性的作战领域,需要各种资产之间的密切合作,以赢得这场不可避免的全球战役。这个问题得到了彻底的研究,至少在冷战结束时得到了广泛的解决,因此这一战略提供了一个有用的指南。该审查立即揭示了当前美国军队结构的一个关键弱点。潜艇和海上巡逻机仍然可以用于独立狩猎,水面战斗人员可以进行近距离检查,直升机可以起诉目标,但自从S-3“维京”退役以来,美国海军一直缺乏用于初步探测接近航空母舰的潜艇的有机飞机。

目前的权宜之计是将陆基P-8波塞冬推向这一角色,但这远非理想。将P-8与航母捆绑在一起在很大程度上浪费了它们的能力,使有限的供应这些飞机无法真正完成在广阔的海洋中巡逻和保护其他船只的工作。此外,依靠陆基支援对航母打击群造成严重限制,该打击群必须在P-8的射程内行动,几乎肯定会遭受脆弱时期的影响。

这意味着目前缺乏固定翼舰载反潜战能力的问题应该得到解决,以在不分散P-8部队注意力的情况下提供所需的覆盖范围。虽然已经有一些关于重新激活S-3“维京人”以恢复这种能力的讨论,但由于机身的年龄,这只能是一种权宜之计。需要一个长期的解决方案来恢复固定翼反潜战能力,而财政现实要求这种解决方案灵活且负担得起。与其建造新的专用反潜战飞机,不如开发一系列反潜吊舱和更灵活的飞机,既适合对地攻击,也适合反潜战,因为这两种类型的存储都可以同样轻松地携带在挂架上。

吊舱反潜系统

至少需要四个专用系统来支持固定翼反潜战:磁异常探测器(MAD)、声纳布标分配器、声纳布奥接收器和可空投的轻型鱼雷。Mk 54鱼雷已经满足了其他飞机的进攻需求,因此不需要进行实质性修改即可发挥这一作用。同样,声纳浮标分配器是一个非常简单的系统,除了指出它理想情况下,它适用于不同的飞机/挂架,并且具有包含声纳接收器的变体,以最大限度地减少塔架消耗,不需要解释。

因此,唯一需要重大开发的系统是MAD吊舱。为了实现飞机的正常运行,特别是安全起飞和着陆,这个吊舱几乎肯定需要使用拖曳的MAD,而不是更常见的吊杆安装系统。这将允许传感器在需要时在飞机后面拖曳足够远的距离,并在不使用时缩回。

当然,这种豆荚式方法也非常适合在未来系统可用时将其整合到一起。各种各样的无人系统和新武器正在开发或已经提出,所有这些都可以很容易地集成为额外的吊舱。无论是声纳浮标分配器的新有效载荷、挂架上的单个大型无人机/UUV、一些新的集群系统,还是尚未构思的新想法,将其塞进吊舱并将其悬挂在现有飞机上总是比试图将其塞进现有机身更快、更便宜,假设这是可能的。因此,虽然这种方法为整合未来技术提供了一条简单的途径,但上面讨论的四个经过验证的系统可以立即发展成为有效的反潜能力,并且应该是短期优先事项。

为了提供负担得起的近期能力并最大限度地提高长期效用,MAD和声纳浮标吊舱都应与新型MQ-25黄貂鱼无人机兼容。结合目前的MH-60R,这将为航母提供有限的对峙探测、起诉和交战能力,如果需要,可以进一步补充携带鱼雷、MAD吊舱和额外声纳浮标的F/A-18与潜艇交战。虽然这种组合肯定是次优的,特别是考虑到使用F/A-18作为加油机造成的问题,但一旦下面提出的新型固定翼飞机投入使用,MQ-25将真正成为反潜平台,并可以将其用作忠诚的僚机,以大大提高覆盖范围,或指挥MQ-25狼群积极起诉接触者。

一架载有吊舱的飞机

不幸的是,这种基于吊舱的反潜战方法从根本上与S-3机身不兼容。它无法携带其两个翼下挂载点所需的吊舱或对地攻击武器的数量和种类,特别是当我们考虑未来的吊舱系统时。虽然它的武器舱包含另外四个挂载点,但它们的内部放置可能会干扰大多数吊舱的运行。由于翼下发动机的干扰,通过在重大改装中添加新的挂架来弥补这一缺陷可能是不切实际的。S-3反潜系统的集成性也使其无法将其大部分有效载荷能力用于非反潜任务。当将飞机用于其他角色时,根本不可能用对地攻击或反舰武器取代这些固定系统,因此这些任务仅限于六个武器挂载点。

在预算方面,集成系统的维护和升级成本通常高于吊舱系统。此外,美国海军可能缺乏操作集成和吊舱系统的资源,这可能会使舰载机联队失去执行反潜任务的非反潜飞机的灵活性。预算压力也使这种替代角色变得至关重要,因为如果S-3兼作低成本的对地攻击平台,它可能会在全球反恐战争中幸存下来。因此,长期使用S-3将成本高昂且不灵活,因此需要一种新的解决方案。

显而易见的解决方案是一架全新的飞机。虽然这当然是一种选择,并且可能会生产出具有充足容量、众多挂架和低运营成本的优秀飞机,但它有两个主要问题。首先,经历完整的开发和采用周期将需要很长时间,可能比权宜之计S-3重新激活所能覆盖的时间要长。其次,像这样的重大项目在政治上具有挑战性,有被取消的严重风险——假设它们真的开始了。虽然这些问题也许可以克服,但它们的严重性足以值得对替代选择进行审查。

最明显的替代方案是调整现有的舰载机来承担这一角色。在目前的舰载机联队中,有两种可能的机身,E-2/C-2和V-22。

E-2/C-2显然将成为一个出色的单一任务平台,因为它已经配置为携带大量支援人员。然而,同样庞大的机组人员会限制其有效载荷,并使它冒险担任其他角色(如对地攻击)没有吸引力。它唯一可以实际承担的其他角色是一般的机载无人机控制,但这已经可以由E-2和战斗机执行,因此这里似乎没有什么价值,特别是因为这些飞机还可以将无人机数据链中继到水面舰艇。虽然这些都不会减损E-2 / C-2衍生产品执行任务的能力,但这确实意味着它无法实现这种吊舱方法所承诺的额外灵活性,因此不同的平台是可取的。

V-22,或者更准确地说是CMV-22B,可能是更好的候选者。过渡到直升机模式的能力对于起诉目标很有用,而且它不适合对地攻击的问题不大,因为它已经是一架货机,尽管另一方面是,在这两个任务之间重新分配任务的余地比在反潜和对地攻击之间要小。不幸的是,有效载荷集成可能是一个问题,这既是由于在旋转机翼组件上改装挂架的问题,也是由于其更有限的数字主干网,并且在根据公布的有效载荷和射程数据进行必要升级后,整体外部存储容量可能会受到限制。因此,虽然进行更详细的研究以更好地了解反潜V-22变体的真正成本、能力和局限性当然是值得的,但对于这种基于吊舱的方法来说,它似乎也不是最佳选择。

最后一种选择是将陆基飞机改装为海军服务。虽然过去在改装飞机方面确实存在严重问题,但也取得了显著的成功,例如YF-17演变为F/A-18系列,以及SH-60系列从陆军的UH-60演变而来。此外,众所周知,C-130能够在不加修改的情况下从福雷斯特号航空母舰上操作,根据最近对飞行员的采访,飞行似乎相当简单。虽然C-130本身显然太大了,无法进行常规的甲板操作,但这一成功强烈意味着任何设计用于在短途/粗糙机场运行的飞机都将是海洋化的绝佳候选者,尤其是在超级大黄蜂式的重新设计下。

有太多的飞机无法单独通过,但所需的能力将领域缩小到更小的石板。理想的飞机应该足够小,可以在航母上运行,具有短/粗糙的野外能力,良好的有效载荷,大量的挂架,良好的燃油效率,低维护要求,以及在低速和高空的出色操控性。虽然大多数飞机无法满足这一具有挑战性的愿望,但有一种候选者适合改装成基于吊舱的多用途反潜飞机。这架飞机不仅满足了所有这些愿望,而且还具有出色的对地攻击记录,在其他角色中证明了灵活性,例如反快速攻击艇/快速近海攻击艇(反FAC/FIAC)和战斗搜索和救援支持,最重要的是,非常强大的政治支持通过预算战来执行该计划。这架飞机当然是A-10。

SA-10D海猪

考虑到能力和时间表,A-10变体被确定为携带反潜吊舱的最佳选择,我们现在将注意力转向简要讨论它会是什么样子。最有可能的方法是重新设计,类似于“大黄蜂”升级“到超级大黄蜂,因为这样可以相对容易地进行任何必要的更改。也就是说,A-10异常简单的机身可能允许改装飞机以供使用,即使只是作为原型机或战时应急,因此这种可能性也将在这里讨论。当然,项目办公室没有义务只选择一个选项。他们可以开发修改包和新建设计,以改善竞争并为纳税人提供最大价值。

由于这架飞机将在很大程度上进行优化,以经济实惠的方式拖运翼下商店,作为这种基于吊舱的反潜战方法的副产品,因此该有效载荷可以用于除了明显的近距离空中支援之外的各种其他角色。这可能需要执行备用油箱等实用任务,远距离导弹航母等战斗支援角色,以及大多数空军任务,例如布设快速打击水雷,以进一步支持空军联队的其余部分,增加航母的灵活性,并提高联合部队的杀伤力。

使用A-10作为反潜吊舱航母基线的另一个有趣的优势是,其短/粗糙的野外性能表明,它有可能从更小、更简单的舰艇上飞行,如两栖舰,特别是如果增加了反推力器。这将使联合部队能够在需要时迅速建立新的反潜猎杀小组,并在必要时为海军陆战队提供两栖作战的替代空中支援选择。同样,这将允许商船在战时改装成有用的护航航母,从而腾出专用航母来执行前线任务。最后,这将打开从小型专用航空母舰上飞行的能力,虽然美国似乎不太可能建造任何航母,但其一些盟国使用CVL,并可能有兴趣购买这些SA-10D,以提供有机的反潜战能力和额外的打击能力。

从程序化的角度来看,使用一些来自骨场的最低限度修改的A-10A可以通过在交付第一个完整原型机之前进行飞行测试来降低风险并加速引入,尽管这显然不是必需的。最有用的是,最多可以修改三架飞机,为反潜系统操作员增加第二个座位,并至少模拟电子设备,以证明作战效率,并在交付前开始为机队制定战术和程序。另一个不太重要的转换将通过在一架飞机上增加一个新的发射杆和一个加强的阻拦钩来验证性能和航母的适用性。

当然,机身改装的主题引起了人们的兴趣,因此我们现在将简要探讨最有趣的变化和选项,尽管将省略更现代的发动机等基础知识。也就是说,重要的是要记住,这个SA-10D概念完全依赖于前面讨论的用于反潜作战的吊舱系统,因此这些系统比这里讨论的任何系统都更重要,尽管本节可能会引起更多的讨论。

首先,也是最重要的一点,飞机必须像旧的YA-10B原型机一样有第二个座位。现代计算机应该允许一个人管理所有反潜设备,而不是S-3上所需的多个操作员,以及指挥任何支持无人机,但飞行员无法在驾驶飞机的基础上处理这种工作量。还应该注意的是,当手头的任务需要时,这第二名机组人员可以换成另一名专家,例如前方空中管制员,从而进一步提高空中联队的灵活性。因此,无论是旧机身的改装还是新机身的改装,单个座位对于任务来说都是行不通的。

与此密切相关的是电子产品。为了降低开发成本和简化维护,强烈建议 F-35 的电子设备尽可能接近批发地重复使用。A-10的简单机身应该使集成这些系统相对容易,特别是如果它是新建的变体,并且通用性将带来新的能力并简化未来的升级。除了提供数字骨干来承载反潜系统外,这将使SA-10D成为强大的网络射手,可以拖曳大量远程导弹,并与F-35C进行无缝通信。这可以被一架新造的飞机进一步利用,这种飞机可能会更大,以进一步增加容量,并可以增加专用的AIM-9X响尾蛇导轨,以提供对敌机的防御火力。

折叠机翼通常不值得单独讨论,因为很明显,新造飞机将包括它们,并且A-10的直翼将允许大幅减少宽度,但对现有机身的修改是不寻常的,值得特别关注。与大多数飞机不同,A-10仅在其内翼中携带燃料,并且设计有非常简单,坚固的结构,具有广泛的左/右互换性。这意味着A-10处于一种不寻常的情况,即能够在升级中轻松接受折叠机翼,因此改装的骨架飞机是一个可行的选择,即使它们从未打算在航母上运行。

当然,每当 A-10 出现时,它的火炮都是一个主要的讨论点,因此即使它与反潜战无关,也必须在这里解决。不幸的是,虽然 GAU-8 提供了出色的服务,但几乎可以肯定的是,它必须被放弃进行海洋化,转而使用 F-35 的 25 毫米 GAU-22。虽然由此产生的共性将简化舰载物流,但这种变化主要是由于 GAU-8 的安装迫使 A-10 的前轮偏离中心,这对于弹射器发射是不可接受的,并导致不对称的转弯半径,这可能会使甲板操作复杂化。这种变化的一个潜在好处是,它允许增加总储存弹药,如果需要,甚至可能安装第二把枪。这可以通过发射足够的爆炸弹来有效地饱和较大的散布区域,从而扩大武器的有效射程,从而有可能使火炮在它们可能携带的任何便携式防空系统的射程之外有效地发挥反FAC/FIAC的作用。

A-10的装甲同样是一个经常讨论的焦点,尽管在这种情况下没有明确的答案。如果要针对这一新角色对旧的-A型号进行修改,那么简单地将装甲留在原位可能会更实用,即使它对飞机的新角色不是特别有用,因为它被集成到承重结构中。当然,新版本不会面临这种限制,因此几乎可以肯定的是,为了减轻重量,装甲将被省略。然而,如果需要,现代材料可以保留一定程度的保护,而不会造成太大的重量损失。最终,细节必须在承包商和项目办公室之间制定,因此这里无法给出明确的答案。

对于新建飞机来说,最后一个异国情调的选择是集成激光武器来击落来袭的导弹,或者至少为将来增加的导弹提供空间。这样做的技术风险和成本是显而易见的,但随着激光武器投入使用并迅速成熟,至少应该考虑这一点。

结论

如前所述,S-3退役留下的严重漏洞可以迅速且经济地填补,以确保航母对潜艇的生存能力,并进一步扩大其在大国竞争或战争中的相关性。一系列吊舱传感器将使MQ-25和目前的飞机能够提供一些反潜能力,而新的SA-10D海猪可以快速开发,以使用这些吊舱系统完全填补反潜战的空白,并提高舰载机联队的灵活性。

Ben DiDonato 是 Shelley Gallup 博士领导的 NRP 资助的 LMACC 团队的志愿者成员。他最初与海军研究生院合作,为LMACC的基线伯劳变体创造了武器,此前曾担任洛克希德·马丁导弹和火控的合同工程师。他曾为从美国陆军通信电子研究、开发和工程中心 (CERDEC) 到 Spirit Aerosystems 的国防工业组织提供系统和机械工程支持,为武装部队的所有部门开展项目。

特色图片:来自空中反潜中队 31 (VS-31) 的三架 S-3A 维京飞机经过德怀特·艾森豪威尔号航空母舰 (CVN-69) 的空对空前视图(照片由 PH3 Houser 拍摄,来自美国国家档案馆)

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