【科室动态】山大二院“骨科手术机器人”:切口仅几毫米 骨科手术更微创精准

“透视眼”、“稳定”手,精准至0.8毫米的超强“方向感”,提前规划手术路径的“先见之明”……如果让这样一位“技术咖”为患者做手术,肯定能达到效果最大化。作为山东省骨科手术机器人应用中心,山大二院骨科机器人就是这样一位目明手巧的“大咖”。从之前很多骨科手术中20多厘米的切口到如今仅有几毫米,从医生凭经验反复摸索病灶到“透视眼”一击命中,从大量出血到出血量不足10毫升,智能化、微创化、精确化,这些都是骨科机器人给患者治疗带来的弥足珍贵的改变。

已有260余例骨伤患者在机器人辅助下精准手术

日前,一台“人机同台”的手术在山大二院脊柱外科上演。患者是一名32岁的女性,因外伤导致胸椎T6和T8爆裂性骨折,病情严重,有继发截瘫的危险。但经影像学诊断,医生发现患者椎弓根发育异常,为少见的椎弓根和椎体畸形,椎弓根直径是正常人的1/3,椎体呈三角形改变。

脊柱外科主任高春正与团队经术前讨论,考虑到患者年轻、未婚,跨节段双椎体骨折,切开复位内固定术需剥离双侧椎旁肌,创伤大、出血多、术后疼痛恢复慢。因此,患者接受经皮椎弓根钉复位内固定术,可减少出血和对椎旁肌肉的干扰,有利于早期恢复并下地活动。但患者合并椎弓根和椎体发育畸形,如通过常规透视辅助下置钉,很难精确通过患者极其狭窄的椎弓根,如有毫米偏差,很容易伤及脊髓和神经根,造成截瘫等不可逆的严重后果。
  为降低手术风险,专家决定采用骨科手术机器人助力完成该项手术。骨科机器人系统,具有精准定位、精准制导等优势功能,此前科室已完成机器人辅助下多例复杂疑难的脊柱创伤手术,总结了大量经验并改良了机器人脊柱手术应用器械,决定此患者在传统手术无法置入螺钉情况下,运用机器人辅助精确置钉。最终在机器人定位下,专家精确将8枚螺钉经过狭窄的椎弓根置入椎体,无毫米之差,手术切口约0.9厘米,出血60毫升,手术顺利完成。
  像这名女患者一样,自2018年11月骨科机器人正式落地山大二院后,截至2020年12月底,已有260余例患者在该院受益于此项技术,手术创伤更小,恢复更快,愈后更好,得到了之前传统手术无法比拟的手术效果。
  高春正介绍,对于传统的骨科手术,手术部位空间小且毗邻重要神经和血管,医生就像在一个布满管线的黑箱子里做精细操作,面临着看不见、打不准和拿不稳三个难题:看不见,人眼无法透视到骨骼的内部结构;打不准,打钉子时,实际进钉位置与规划的位置没有完全重合;拿不稳,在打螺钉的时候人手的稳定性和操作精确度不好把握。而且传统手术中,医生可以借助X光射线在术中透视看到骨头,为了定位准确,患者要反复“吃”射线。一次定位不准还要重新透视再次打螺钉进行调整。
  比如高位颈椎骨折,高位颈椎因椎弓根骨道狭小,且骨道一侧有血管,另一侧有脊髓,置钉难度大,稍有偏差,就可能造成严重的后果,手术风险非常高。既往此类手术,主要靠主刀医生丰富的经验及高超的手感,现在有了天玑骨科手术机器人助力,通过精确的规划引导,可以在避免损伤血管及脊髓的风险下轻松置入椎弓根螺钉,微小的创伤、完美的置钉、坚强的固定,为广大患者带来了福音。

手术切口从20厘米缩小到几毫米

除了精准,微创,就是骨科手术机器人的另一个标签。2019年2月8日,新年刚过,陈倩(化名)不幸遭遇车祸,导致严重的骨盆骨折,慕名转至山东大学第二医院创伤骨科就诊。传统的骨盆骨折手术需要在肚子上留下长约25厘米的疤痕,体内放置2-3枚钢板以及大量的输血,这对年轻爱美的瑜伽教练陈倩来说犹如噩梦。
  这时科室主任宫明智告诉陈倩:“可以使用天玑骨科手术机器人为您做手术,仅有几个1cm的小切口,几乎看不出疤痕,3个螺钉就可以完成手术。”机器人为陈倩带来了新的希望!
  3天后,陈倩满怀希望地进入了手术室,宫明智亲自操刀,首先通过4个1cm小切口和复位架,将骨折的骨盆恢复正常形状。然后由骨科手术机器人辅助精准定位、设计螺钉位置和置入3枚螺钉,顺利完成手术。手术仅留下几个1cm小切口,3枚螺钉,术中没有输血,而且螺钉都是一次置入成功,其中一枚直径6.5毫米的螺钉是在直径仅约8毫米的骨道内置入的,骨道前方和后方均是血管神经,风险相当高,这在以往几乎是不可能实现的!术后第三天,陈倩就可以正常吃饭和活动了,疼痛几乎消失,不禁感叹:“太神奇了,高科技智能机器人和山大二院给了我继续教瑜伽的勇气!”
  同样的事情也发生在杨军(化名)身上。杨军不幸摔伤,导致高位颈椎骨折,面临高位截瘫的风险。高位颈椎因椎弓根骨道狭小,骨道一侧有血管,另一侧有脊髓,手术风险非常高!科室讨论后,宫明智主任决定派出天玑骨科机器人辅助手术,术中通过机器人的精确制导,零误差在约5mm的骨道内置入了3mm的螺钉,没有损伤血管及脊髓,顺利完成手术。3天后杨军就可以下床行走了。
  宫明智介绍说,天玑骨科机器人在创伤骨科中应用优势明显,一是提高了手术的精确性和安全性,减少了手术并发症。二是实现了手术的智能化、微创化,尤其是复杂骨盆骨折,手术切口从20厘米缩小到几毫米。三是加快康复速度,减少患者住院时间,使患者早日恢复劳动能力。宫明智强调:“越是危险的地方,机器人的优势就越明显!以前某些治疗,像骨盆骨折微创治疗,几乎被认为是手术禁区,现在骨科手术机器人帮我们踏平了这些禁区,实现了微创固定,快速康复的目标!”

打钉精准定位误差达到亚毫米级

春江水暖鸭先知。如今微创化、智能化已成为骨科手术的两大趋势,正是认识到这点,山大二院早在2017年就响应国家卫健委及工信部的号召,参与申报国家骨科机器人应用中心项目,并顺利通过答辩创建了山东省骨科手术机器人应用中心。2018年10月,第三代骨科手术机器人TiRobot系统落地该院,并在脊柱外科、创伤骨科、手外科/足踝外科、关节外科/运动医学科及儿外科五个科室开展,取得了满意的临床效果。
  据了解,骨科手术机器人适用于脊柱全节段(颈椎、胸椎、腰椎、骶椎)、骨盆骨折及四肢骨折手术,此外还适用于关节手术、骨肿瘤手术的术中导航。它由主控台车、光学跟踪系统和机械臂三部分构成。光学跟踪系统可以进行三维透视扫描,就好像一双“透视眼”,能洞察骨骼每一个深处,并监测每一个手术环节。同时,它还能实时跟踪,这就如同开车有GPS导航一样,在手术中实现精准定位,螺钉适合的长度、宽度、进入骨骼的角度都能准确计算,精度可以达到0.8毫米。而机器人的“手”——机械臂,采取6轴设计,拥有人力无可比拟的稳定性。机器人的“大脑”也功不可没。机器人的主控电脑系统像是一个“超脑”,可以智能传达医生想法,让机器人具有“先见之明”,提前规划手术路径。
  “骨科手术中很多需要打钉子,它像射击手打靶,即使奥运冠军也不能保证次次正中靶心。”医院医务部主任、儿外科主任医师王若义介绍,比如股骨颈骨折内固定的手术属于常规手术,难度不大,但是传统手术依靠医生徒手操作,医生的熟练程度、身体状态都可能导致最后打进去的螺钉并不在医生规划的位置。有些部位的手术,一次打钉子有误差还可以再来一次调整,但是有些部位因为骨骼不规则、太薄,一次打偏就没有打第二次的机会,或者有的手术部位周围神经、血管太多,一旦实际进钉位置和医生的规划有误差,就有可能伤及周围重要神经、血管,造成严重并发症。特别是针对儿童,手术复位后骨骼还要再生长,如果复位不准确,就会出现外翻等畸形,手术操作精准对儿童患者尤为重要。
  独乐乐不如众乐乐。作为山东省骨科手术机器人应用中心,山大二院还承担起了在全省范围内示范、培训、推广骨科手术机器人技术的重任,与省内15家医院建立了培训代教关系,负责培训技术的规范化流程、适应症、围手术期的处理等内容。如今,骨科机器人在该院的应用已日臻娴熟,实现了复杂手术简单化、常规手术微创化、疑难手术个性化,引领我省骨科手术机器人技术一路高歌。

F-35C部署在即,数据推演中美舰载机,重型制空机成中国未来首选。

自美国海军F-35C隐身战斗机于2019年形成初始作战能力(IOC)以来,美军航母舰载机保持了较快的换装速度,其中卡尔·文森号(CVN-70)航母将于2021年携F-35C前往西太平洋进行战斗部署,进入隐身时代的美国 军将会游荡在全球热点地区。

作为美国海军未来空中力量的中坚,F-35C的服役期将长达30年,至少会生产到2030年前后。可以预见的是,在未来数十年里,F-35C将与中国周边海空形势息息相关,也必然会影响到中国航母舰载机的发展。

上世纪90年代,五角大楼在制定下一代战斗机替代机JSF计划时,肯定没有预测到美国航母在新世纪面临如此重大的军事技术革命和新兴军事力量挑战。对于诸多技术的先行者美国而言,当时迈进新兴军事装备的“无人区”,尽管小心翼翼,却也无法摆脱茫然无措的反复尝试。回望过去这段进程,F-35C体现了美国军工的强大科研实力,却也在不断的试错摸索中留下了不足甚至问题,给后来者创造了难得的赶超机遇。

几年前,在中国第一艘航母服役之际,很多航空界人士曾就辽宁号航母上的战斗机选型问题展开了广泛讨论,讨论的焦点之一就是:航母究竟是携载战斗/攻击机好,还是搭配制空战斗机和战斗/攻击机?有的专家认为:在对强国的战争中,大型航母如果条件允许,携载专门的制空战斗机和战斗/攻击机,在海空作战效能上要比全部使用战斗/攻击机好的多。当然,在已经夺取制空权的情况下,对地/舰打击时全部携载战斗/攻击机又会好很多,这就是另外一种情况了。

实际上,美国也正是在对抗激烈的冷战时期,研制了专司空战的F-14“雄猫”战斗机。冷战结束后,美国海军认为:在可预见的未来,已经没有国家可以威胁到美国航母战斗群和战斗机,随即放弃了这种专门用于夺取制空权的战斗机。也是基于这种想法,美国在后来的新一代航母战斗机选型中,又放弃了海军版的NATF战斗机,也就是AFX F-22变后掠翼战斗机,而是选择了缩水版的三军通用JSF计划,也就是后来的F-35“闪电”战斗机。

对于中国而言,当前发展航母面临的形势与美国完全不同。在可预见的未来,中国航母及舰载机将与美国航母及F-35舰载机相映成趣,成为相互对标的“伙伴”。虽然与AFX F-22相比,F-35的空战能力有明显差距,但对于诞生不久的中国航母和歼-15而言,F-35突出的隐身、短距起降、雷达电子性能,依然拥有巨大的压倒性优势。正式由于这种强大对手的空中压力,中国航母首先要解决的是夺取海上的制空权,其次才会考虑对地打击能力。

目前,中俄两国已经陆续突破了四代隐身战机的门槛,歼20和苏-57都已列装部队,中国隐身舰载战斗机项目虽然尚未现身,但歼-20的研制服役、FC-31的不断进化,都为我国隐身战斗机登上航母打下了良好的基础。那么,什么样的舰载战斗机才符合中国的需求呢?

前面已经说到,我们的航母编队长期面临的老朋友将是美国的超级核航母以及F-35舰载机,因此这里先看看舰载型F-35空战性能到底如何。在JSF项目设计之初,五角大楼提出的任务和性能需求是:70%的对地攻击能力和30%的空战能力。按照这个性能设定,将F-35称为攻击战斗机更适合一点。F-35C除了不具备F-35B的短距起降能力,其他作战性能都比F-35B高很多,因此中国的新型舰载机的目标必然是压倒F-35C。

按照美军构想,F-35A很多时候需要在F-22夺取制空权的条件下遂行对地攻击,F-35A显然不是用于争夺制空权的主力战斗机,最多扮演为F-22辅助空战的角色。那么,在海军层面,谁为F-35C夺取制空权?美国海军除了F-35C也就只剩下F-18E/F了,但F-18E/F在技术上至少比F-35C差了半代,空战性能还比不上F-35C,因此海军夺取制空权的任务,只有F-35C亲自上阵,F-18E/F顶多算是辅助角色。到了2030年前后,随着F-18E/F的陆续退役,美国航母舰载机将以F-35C和X-47B无人攻击机为主,空战方面也只有F-35C自己独挑大梁了。

F-35C于2010年6月首飞,后因海军各种需求更改设计,由最初设计空重的13.6吨增加到15.8吨,这个重量已经超过双发重型制空战斗机F-15C的14.6吨。虽然经过减肥在最终服役时可能要轻一点,但考虑到为提升起降气动性能,在F-35A/B基础上增加了2.4米的翼展和50%的机翼面积,并强化了机翼结构和起落架强度,因此空重不可能减少到15吨以下。

我们假设F-35C空重为15吨,机内油箱满油推重比为0.77,即便以6吨燃油算也不到0.9,为了保持隐身肯定不会外挂副油箱。由于设计时考虑对地任务需携带比较多的弹药,内部弹舱空间不能太小,造成了F-35C外型臃肿肥大,也被戏称“肥电”。在布置机内大弹舱、增加了空重,并造成了外型臃肿肥大后,F-35C不得不舍弃了五代机的一个重要指标:超音速巡航能力。

虽然F-35C存在种种问题,但不可否认的是,F-35C仍是目前以及可预见的未来最优秀的舰载战斗机。具备第五代战斗机典型的隐身设计,其正面的雷达截面RCS只有零点几平方米,可以将被发现的距离降低50%甚至更多。而且自身采用了先进的APG-81有源相控阵雷达,对RCS为1.0的目标发现距离可达150KM以上。

为了进一步探讨舰载机性能优劣,我们将战斗机分成两组,分别用J-15、设想的未来舰载机J-xx与F-35C做个粗略的空战对比。

先看J-15和F-35C空战对比。J-15正常起飞重大约24吨,发动机使用涡扇10H,全加力推力为2×125.4千牛,超过俄罗斯AL-31F的2×122.5千牛,起飞推重比大约1.07,最大速度2.4马赫,RCS面积大约10平方米,配装的国产脉冲多普勒雷达对RCS为1.0的目标探测距离约为120KM,但发现F-35C这种隐身目标的距离会缩短到60KM。

J-15和F-35C发生空中遭遇,J-15凭借自身优秀的机动性能,配合头盔瞄准显示器、大离轴角攻击能力的R-73改或者国产PL-10格斗导弹,能在近距离格斗时占据较大的优势。对于F-35C与三代改战斗机近距空战时的窘迫,美国人自己也很清楚,F-35擅长的是隐身超视距空战,对三代机和没有强化隐身能力的三代改战斗机的优势在于抢先发现、率先攻击。

假定J-15进入AIM-120D有效射程时,F-35C首先开火,而自身凭借隐身能力还不会被发现,我们可以粗略计算中距空战效能:超视距空战效能=(本机发现敌机距离÷敌机发现本机距离)×[(本机巡航速度×本机最大速度)÷(敌机巡航速度×敌机最大速度)]。这样算来,F-35C对J-15超视距空战效能=(240÷60)×[(0.9×1.8)÷(0.9×2.4)]=3.0。这里的240是指F-35C发现J-15的距离为240KM,60指J-15发现F-35C的距离为60KM,0.9为两机的巡航速度均为0.9马赫,1.8是F-35C的极限速度1.8马赫,2.4为J-15的极限速度2.4马赫。

看得出来,F-35C对J-15在超视距空战中具有明显优势,原因是J-15属于典型的第三代战斗机,整体没有使用隐身设计,F-35C凭借隐身能力获得了超视距空战的碾压优势。当然,这里面并没有考虑空空导弹的性能差异,而且F-35采用隐身模式时导弹全部内挂,造成导弹基数不足,对空作战模式下弹舱最多可载6枚空空导弹。为了防止漏网目标靠近从而陷入近距格斗,F-35C必须携带2枚AIM-9X,那么中距AIM-120D只能携带4枚,完成一轮攻击后弹药就会告急,但使用机身外挂又破坏了最重要的隐身性能。因此,在隐身性能和空空弹药基数上,美国海军将面临艰难的选择。这就是当初设计F-35时过度强调70%性能用于对地打击,而仅有30%性能用于空战的后果。

由于中国海军未来隐身舰载战斗机J-xx尚无准确消息,有关J-20舰载型或FC31舰载型的猜测也缺乏具体支撑,我们这里选择参照已经服役的J-20隐身战斗机,毕竟从中国远洋海军建设目标和大型航母规划来看,中国未来隐身舰载机大概率仍然是类似J-15的重型机。

J-xx与F-35C空中遭遇时,J-xx各项性能暂以J-20的指标代替,我们再做个计算。J-xx对F-35C超视距空战效能=(120÷80)×[(1.4×2.0)÷(0.9×1.8)]=2.6。也就是说,J-xx对F-35C有明显的优势,这主要是由于J-xx隐身能力和F-35C相当,但探测能力、超音速巡航能力比F-35C有比较大的优势。

从以上对比可以看出,F-35C在与三代机的超视距空战中处于明显的优势,但在对抗四代重型隐身战斗机时,将面临非常被动的局面。我们假设J-xx具备与F-22相当的空战能力,以制空为主,对地打击为辅,即便F-35设计目标颠倒过来,以70%的性能用于对空作战,30%用于对地攻击(携带小直径弹药对地打击,大型弹药由战斗/攻击机完成)。由此,在可预见的未来,J-xx挑战美军航母的制空霸权不是不可能。

不过,美国海军拥有我们缺乏的体系优势和航母战斗群使用经验、实战经验,即便装备相对更优秀的舰载战斗机,也只是压缩了美军航母战斗群的制空优势,而中国航母的性能和实际运作上还有不少短板和技术瓶颈,需要大量资金、时间持续进行升级和磨练,这些对于中国海军而言并没有什么捷径可走。

总的来看,F-35C的出现似乎给了中国一个契机,使得中国海军有更充足的时间进行准备,从而打造更加完备、更加强悍、更符合未来战场需求的新锐空中力量。勾画这种未来舰载机的大致轮廓,应该是“四代隐身战斗机为基本标准,以空战为主的重型战斗机”,而不能选择象F-35C那样的通用型隐身战斗机。

实现这个目标,还需要军工领域持续努力、创新突破,毕竟亟须解决的关键问题和瓶颈仍然是重重关山,唯有强大的财力支撑和先进的科技引领,才能加快追赶并最终到达世界军事技术的最前沿。【版权归原作者所有,侵权联系必删】
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#军事新闻# F-35C部署在即,数据推演中美舰载机,重型制空机成中国未来首选。

自美国海军F-35C隐身战斗机于2019年形成初始作战能力(IOC)以来,美军航母舰载机保持了较快的换装速度,其中卡尔·文森号(CVN-70)航母将于2021年携F-35C前往西太平洋进行战斗部署,进入隐身时代的美国海军将会游荡在全球热点地区。

作为美国海军未来空中力量的中坚,F-35C的服役期将长达30年,至少会生产到2030年前后。可以预见的是,在未来数十年里,F-35C将与中国周边海空形势息息相关,也必然会影响到中国航母舰载机的发展。

上世纪90年代,五角大楼在制定下一代战斗机替代机JSF计划时,肯定没有预测到美国航母在新世纪面临如此重大的军事技术革命和新兴军事力量挑战。对于诸多技术的先行者美国而言,当时迈进新兴军事装备的“无人区”,尽管小心翼翼,却也无法摆脱茫然无措的反复尝试。回望过去这段进程,F-35C体现了美国军工的强大科研实力,却也在不断的试错摸索中留下了不足甚至问题,给后来者创造了难得的赶超机遇。

几年前,在中国第一艘航母服役之际,很多航空界人士曾就辽宁号航母上的战斗机选型问题展开了广泛讨论,讨论的焦点之一就是:航母究竟是携载战斗/攻击机好,还是搭配制空战斗机和战斗/攻击机?有的专家认为:在对强国的战争中,大型航母如果条件允许,携载专门的制空战斗机和战斗/攻击机,在海空作战效能上要比全部使用战斗/攻击机好的多。当然,在已经夺取制空权的情况下,对地/舰打击时全部携载战斗/攻击机又会好很多,这就是另外一种情况了。

实际上,美国也正是在对抗激烈的冷战时期,研制了专司空战的F-14“雄猫”战斗机。冷战结束后,美国海军认为:在可预见的未来,已经没有国家可以威胁到美国航母战斗群和战斗机,随即放弃了这种专门用于夺取制空权的战斗机。也是基于这种想法,美国在后来的新一代航母战斗机选型中,又放弃了海军版的NATF战斗机,也就是AFX F-22变后掠翼战斗机,而是选择了缩水版的三军通用JSF计划,也就是后来的F-35“闪电”战斗机。

对于中国而言,当前发展航母面临的形势与美国完全不同。在可预见的未来,中国航母及舰载机将与美国航母及F-35舰载机相映成趣,成为相互对标的“伙伴”。虽然与AFX F-22相比,F-35的空战能力有明显差距,但对于诞生不久的中国航母和歼-15而言,F-35突出的隐身、短距起降、雷达电子性能,依然拥有巨大的压倒性优势。正式由于这种强大对手的空中压力,中国航母首先要解决的是夺取海上的制空权,其次才会考虑对地打击能力。

目前,中俄两国已经陆续突破了四代隐身战机的门槛,歼20和苏-57都已列装部队,中国隐身舰载战斗机项目虽然尚未现身,但歼-20的研制服役、FC-31的不断进化,都为我国隐身战斗机登上航母打下了良好的基础。那么,什么样的舰载战斗机才符合中国的需求呢?

前面已经说到,我们的航母编队长期面临的老朋友将是美国的超级核航母以及F-35舰载机,因此这里先看看舰载型F-35空战性能到底如何。在JSF项目设计之初,五角大楼提出的任务和性能需求是:70%的对地攻击能力和30%的空战能力。按照这个性能设定,将F-35称为攻击战斗机更适合一点。F-35C除了不具备F-35B的短距起降能力,其他作战性能都比F-35B高很多,因此中国的新型舰载机的目标必然是压倒F-35C。

按照美军构想,F-35A很多时候需要在F-22夺取制空权的条件下遂行对地攻击,F-35A显然不是用于争夺制空权的主力战斗机,最多扮演为F-22辅助空战的角色。那么,在海军层面,谁为F-35C夺取制空权?美国海军除了F-35C也就只剩下F-18E/F了,但F-18E/F在技术上至少比F-35C差了半代,空战性能还比不上F-35C,因此海军夺取制空权的任务,只有F-35C亲自上阵,F-18E/F顶多算是辅助角色。到了2030年前后,随着F-18E/F的陆续退役,美国航母舰载机将以F-35C和X-47B无人攻击机为主,空战方面也只有F-35C自己独挑大梁了。

F-35C于2010年6月首飞,后因海军各种需求更改设计,由最初设计空重的13.6吨增加到15.8吨,这个重量已经超过双发重型制空战斗机F-15C的14.6吨。虽然经过减肥在最终服役时可能要轻一点,但考虑到为提升起降气动性能,在F-35A/B基础上增加了2.4米的翼展和50%的机翼面积,并强化了机翼结构和起落架强度,因此空重不可能减少到15吨以下。

我们假设F-35C空重为15吨,机内油箱满油推重比为0.77,即便以6吨燃油算也不到0.9,为了保持隐身肯定不会外挂副油箱。由于设计时考虑对地任务需携带比较多的弹药,内部弹舱空间不能太小,造成了F-35C外型臃肿肥大,也被戏称“肥电”。在布置机内大弹舱、增加了空重,并造成了外型臃肿肥大后,F-35C不得不舍弃了五代机的一个重要指标:超音速巡航能力。

虽然F-35C存在种种问题,但不可否认的是,F-35C仍是目前以及可预见的未来最优秀的舰载战斗机。具备第五代战斗机典型的隐身设计,其正面的雷达截面RCS只有零点几平方米,可以将被发现的距离降低50%甚至更多。而且自身采用了先进的APG-81有源相控阵雷达,对RCS为1.0的目标发现距离可达150KM以上。

为了进一步探讨舰载机性能优劣,我们将战斗机分成两组,分别用J-15、设想的未来舰载机J-xx与F-35C做个粗略的空战对比。

先看J-15和F-35C空战对比。J-15正常起飞重大约24吨,发动机使用涡扇10H,全加力推力为2×125.4千牛,超过俄罗斯AL-31F的2×122.5千牛,起飞推重比大约1.07,最大速度2.4马赫,RCS面积大约10平方米,配装的国产脉冲多普勒雷达对RCS为1.0的目标探测距离约为120KM,但发现F-35C这种隐身目标的距离会缩短到60KM。

J-15和F-35C发生空中遭遇,J-15凭借自身优秀的机动性能,配合头盔瞄准显示器、大离轴角攻击能力的R-73改或者国产PL-10格斗导弹,能在近距离格斗时占据较大的优势。对于F-35C与三代改战斗机近距空战时的窘迫,美国人自己也很清楚,F-35擅长的是隐身超视距空战,对三代机和没有强化隐身能力的三代改战斗机的优势在于抢先发现、率先攻击。

假定J-15进入AIM-120D有效射程时,F-35C首先开火,而自身凭借隐身能力还不会被发现,我们可以粗略计算中距空战效能:超视距空战效能=(本机发现敌机距离÷敌机发现本机距离)×[(本机巡航速度×本机最大速度)÷(敌机巡航速度×敌机最大速度)]。这样算来,F-35C对J-15超视距空战效能=(240÷60)×[(0.9×1.8)÷(0.9×2.4)]=3.0。这里的240是指F-35C发现J-15的距离为240KM,60指J-15发现F-35C的距离为60KM,0.9为两机的巡航速度均为0.9马赫,1.8是F-35C的极限速度1.8马赫,2.4为J-15的极限速度2.4马赫。

看得出来,F-35C对J-15在超视距空战中具有明显优势,原因是J-15属于典型的第三代战斗机,整体没有使用隐身设计,F-35C凭借隐身能力获得了超视距空战的碾压优势。当然,这里面并没有考虑空空导弹的性能差异,而且F-35采用隐身模式时导弹全部内挂,造成导弹基数不足,对空作战模式下弹舱最多可载6枚空空导弹。为了防止漏网目标靠近从而陷入近距格斗,F-35C必须携带2枚AIM-9X,那么中距AIM-120D只能携带4枚,完成一轮攻击后弹药就会告急,但使用机身外挂又破坏了最重要的隐身性能。因此,在隐身性能和空空弹药基数上,美国海军将面临艰难的选择。这就是当初设计F-35时过度强调70%性能用于对地打击,而仅有30%性能用于空战的后果。

由于中国海军未来隐身舰载战斗机J-xx尚无准确消息,有关J-20舰载型或FC31舰载型的猜测也缺乏具体支撑,我们这里选择参照已经服役的J-20隐身战斗机,毕竟从中国远洋海军建设目标和大型航母规划来看,中国未来隐身舰载机大概率仍然是类似J-15的重型机。

J-xx与F-35C空中遭遇时,J-xx各项性能暂以J-20的指标代替,我们再做个计算。J-xx对F-35C超视距空战效能=(120÷80)×[(1.4×2.0)÷(0.9×1.8)]=2.6。也就是说,J-xx对F-35C有明显的优势,这主要是由于J-xx隐身能力和F-35C相当,但探测能力、超音速巡航能力比F-35C有比较大的优势。

从以上对比可以看出,F-35C在与三代机的超视距空战中处于明显的优势,但在对抗四代重型隐身战斗机时,将面临非常被动的局面。我们假设J-xx具备与F-22相当的空战能力,以制空为主,对地打击为辅,即便F-35设计目标颠倒过来,以70%的性能用于对空作战,30%用于对地攻击(携带小直径弹药对地打击,大型弹药由战斗/攻击机完成)。由此,在可预见的未来,J-xx挑战美军航母的制空霸权不是不可能。

不过,美国海军拥有我们缺乏的体系优势和航母战斗群使用经验、实战经验,即便装备相对更优秀的舰载战斗机,也只是压缩了美军航母战斗群的制空优势,而中国航母的性能和实际运作上还有不少短板和技术瓶颈,需要大量资金、时间持续进行升级和磨练,这些对于中国海军而言并没有什么捷径可走。

总的来看,F-35C的出现似乎给了中国一个契机,使得中国海军有更充足的时间进行准备,从而打造更加完备、更加强悍、更符合未来战场需求的新锐空中力量。勾画这种未来舰载机的大致轮廓,应该是“四代隐身战斗机为基本标准,以空战为主的重型战斗​机”,而不能选择象F-35C那样的通用型隐身战斗机。

实现这个目标,还需要军工领域持续努力、创新突破,毕竟亟须解决的关键问题和瓶颈仍然是重重关山,唯有强大的财力支撑和先进的科技引领,才能加快追赶并最终到达世界军事技术的最前沿。


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