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隱形VS機動——看美國戰鬥機的設計思想
送交者: wsp 2002年12月30日16:05:21 於 [軍事天地] 發送悄悄話


隱形技術的出現和發展得益於美軍全球進攻戰略的需要。在由戰鬥機、防空導彈和高炮組成的現代防空網的面前,即使依靠軟硬殺傷的共同努力,執行進攻任務的常規戰鬥機也無法保證自己的損失在可以接受的範圍內,美軍在越南和以色列在第四次中東戰爭中的教訓至今令人記憶猶新。因此,出於全面提高戰鬥機作戰效能和生存率的考慮,美國發展了隱形飛機。

  採用隱形技術的F117和B2飛機先後參加了美軍入侵巴拿馬、海灣戰爭和科索沃戰爭,在現代防空火力下經受了考驗。其間,隱形飛機成功打擊了大量得到嚴密火力保護的目標,自身僅在南聯盟損失1架,考慮其任務的難度和攻擊的成功率,應該說其設計還是相當成功的。

繼對地攻擊飛機之後,美國又把隱形技術用到了空中優勢戰鬥機上。F-22、JSF和美國海軍的F/A18E/F都全面或者部分的使用了隱形技術。隱形已經成為美國新型作戰飛機設計的一個必然要求。

  從實戰來看,隱形對於提高戰鬥機的生存能力上的貢獻是不容質疑的,但是對於未來的第四代制空戰鬥機來說,為了實現隱形而犧牲部分機動能力是否值得,已經成為航空界爭論的焦點。

  從技術實現上講,隱形與機動的矛盾焦點在於,為了保證良好的機動能力,飛機的氣動和發動機則要求採用較大的垂尾、鴨翼,可調式進氣道和光滑的橫截面分布;而實現隱形需要飛機儘量採用平行排列的反射面、武器燃油內裝、內埋式發動機和有屏蔽的進氣道和尾噴口,儘量避免採用垂直相交平面並減小控制面,最好採用無尾布局。兩者矛盾幾乎無法調和。因此,即使是進行了大量的計算機最優化設計,作為機動性最好的隱形戰鬥機F22,其機動能力仍然只有第三代戰鬥機水平,某些方面甚至達不到俄羅斯SU27/30的能力。這樣就引起了很多、尤其是俄羅斯和中國的航空設計師的抨擊。他們擔心,犧牲機動能力會導致美國在越南空戰中的失敗重演。在這種思想指導下,俄羅斯最新設計的第四代的技術驗證機MFI和S37仍然沒有隱形能力,而着重強調了機動性,其超機動能力令世人側目。

  美俄在隱形和機動上的爭論,說到底是對超視距空戰和近距格鬥空戰的認識不同。從越南戰爭開始,美國就開始考慮超視距空戰,並在實戰中進行了實踐。但是,由於當時的技術限制,中距導彈和敵我識別技術並不成熟,美國的F4鬼怪戰鬥機在格鬥中敗給了蘇制米格戰鬥機。一時間,超視距空戰聲名狼籍,已經拆掉的航炮又裝了回來。根據這次戰爭的經驗,雙方均設計出了高機動性和具有一定中距空戰能力的三代戰機。

但是,美國從未放棄過超視距空戰的夢想。為了解決導彈和敵我識別問題,美國投入了大量人力和資金,並發展出了第四代主動制導的AIM120空空導彈。1991年的海灣戰爭、隨後的禁飛區空戰和1999年與南聯盟空軍的較量,美軍在超視距大獲全勝,更給了其對超視距空戰的信心。

  根據美軍的觀點,未來空戰在80%的情況下將在迎頭展開,雙方首先發射“發射後不管”的中遠距空空導彈攻擊對方,然後在迎頭髮射全向的紅外空空導彈,最後才進入機動空戰。而在這個過程中,70%將結束於中距,只有很少的情況下才能進入第三種狀態——而隨着預警指揮和空空導彈的發展,這種概率還將減小。

  隱形戰鬥機在超視距空戰中具有很強的優勢,其很小的雷達反射截面積將使對方很難發現。而且即使在近距離內,由於其雷達反射回波的方向性,使隱形戰鬥機在對方雷達屏幕上也只是一個時有時無的光點,依靠雷達制導的導彈基本無法截獲和攻擊。相反,隱形飛機則可以在遠距離從容不迫的發射導彈將對方擊毀。正是基於這一點,同時結合其對未來空戰的理論,美軍才做出了犧牲部分機動能力來換取隱形性的選擇。

  儘管超視距空戰非常誘人,美軍也沒有完全把賭注全壓在超視距和隱形上,畢竟在概率上來說,近距格鬥還是有可能發生的。為了彌補隱形戰鬥機與俄羅斯超機動飛機在機動能力上的差距,美軍採取的辦法很值得借鑑——發展了新一代的格鬥導彈。

  在過去的10年裡,由於歐洲發展先進短距空空導彈(ASRAAM)的嚴重滯後,導致美軍在格鬥導彈上沒有可以與俄羅斯P73抗衡的武器(根據美國與歐洲的協議,由美國負責研製先進中距空空導彈AMRAAM,歐洲負責研製ASRAAM),為了彌補這一缺陷,美國自己開發了AIM9X導彈。該導彈加裝了慣導段;採用了紅外焦平面凝視成像導引頭,進一步提高了抗干擾能力;離軸角達到了±80°,最大過載超過50g,可以迎頭攻擊20公里外的目標,也可以實現越肩發射。

  美國認為,在使用了這種導彈以後,即使機動能力略低於對手,其隱形飛機也可以實施有效的攻擊。由於飛行員身體的限制,戰鬥機過載達到9G以後已無法繼續增加,因此在視距以內,面對可以大離軸角攻擊的高機動導彈,即使具有超機動能力,可以成功擺脫的可能性也不會很大。要想避免這種近乎交換自殺的格鬥,只有實現超視距攻擊,近距格鬥只能作為備份手段。“以隱形提高超視距,用導彈彌補機動”,從這一點來說,美國對第四代戰鬥機的設計思想要合理的多。

  設想一下F22與俄羅斯當前最先進的SU35之間的空戰過程。

空戰由前半球開始(考慮F22的隱形能力和美軍的預警指揮能力,希望能從背後偷襲F22的可能性幾乎微乎其微)。

  如果沒有預警機支持,F22裝備的APG77有源相控陣雷達和SU35的N011M雷達的探測距離在理論上均為200公里,由於F22的RCS只有0.008,而SU35則達到了6,這樣,F22在200公里外即可發現SU35,而SU35在40公里時才能發現F22。F22完全可以在這個距離以外進行超音速巡航,發射多枚AIM120,然後脫離。等到SU35的機上告警系統得到導彈來襲的告警時,AIM120已經進入了末制導過程。即使SU35利用其超機動能力進行規避,但在多枚導彈的連續攻擊下最終將因為能量的喪失而失去機動能力而被擊中。

  有人認為,SU35可以利用遠程反輻射導彈先摧毀美軍的預警機,迫使F22打開雷達來暴露自己。但是,由於目前被動定位技術的限制,也不大可能對一架打開雷達的F22進行精確定位。而且進一步說,由於F22的外形實現了對雷達回波的方向性集中反射,即使在很近的距離上,SU35也無法使用雷達制導的導彈對其進行截獲跟蹤和攻擊。

  假設SU35能夠順利的躲避F22發射的多枚AIM120的中距攻擊,也不考慮SU35在規避機動時所損失的能量(實際上這種能量損失在近距格鬥中是致命的),而且F22的飛行員也願意進行近距空戰,那麼雙方將迎頭進入近距。F22可以在20公里即發射AIM9X,而SU35的P73З射程要近的多;即使冒着被擊中的危險發射,由於P73的雙元導引頭抗干擾能力較弱,也很可能被干擾。面對迎頭打來的AIM9X,SU35可以使用其超機動能力來躲避,但是面對離軸角達±80°、最大過載超過50g的AIM9X,可以設想擺脫的成功率——而且其紅外焦平面凝視成像導引頭也不是簡單的紅外曳光彈可以欺騙得了的。

  空戰中的真實情況當然不是設想的這麼簡單,戰術、飛行員的訓練都會起重要作用,但是僅從技術上來看,沒有隱形能力的俄羅斯戰鬥機是很難與以F22為代表的美制第四代戰機抗衡。不過,值得我們注意的是,俄羅斯強調超機動能力,並非完全是其真正認為超視距空戰不重要,而是由於俄羅斯自身在超視距空戰所必需的微電子技術等方面有缺陷,因而不得以為之。儘管俄羅斯各大設計局在公開場合一再對美國的隱形飛機不屑一顧,但他們也從未放棄過發展隱形技術。俄羅斯所公開展示的MFI和S37僅僅是技術驗證機而非原形機,其真正的四代戰機設計方案從未在正式場合公開露面。因此有理由相信,俄羅斯也從未放棄研製隱形的空優戰鬥機的努力。如果我們僅僅被其表象所迷惑,放棄了這方面的研究,那才是最可悲的。

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