近日,中國空軍網刊登題為 《殲-20展翅,飛出空天新航跡》的報道,當中指出首支列裝殲-20的部隊在試飛基地中,由飛行員、地勤與科研技術人員組成扁平化的新編制,打破軍方與廠商的框框,使飛行訓練與任務規劃能得到原廠的實時反饋,並對後續戰法、訓練提升與裝備改進提供意見,實現作戰、試驗與訓練的齊頭並進。
報道中也首度證實,殲-20在去年6月已進行實彈打靶,並得到8發8中的佳績,這解釋了為何殲-20在此之前沒有公布過實彈射擊的畫面。實彈射擊通常是戰機測試的倒數第二階段,完成後才能進行接近實戰的作戰測試。那麼殲-20的實彈射擊可能會遇上哪些問題呢?真實情況我們無從得知,但可以借美國人的經驗來看看。今天,北國防務就來說說這事。
F-35是在原型機試飛完畢,開始小批量產後,由軍方與廠家聯合組成的團隊進行整合測試,直到初始服役(IOC)後停止。由於F-35有A、B、C三種機型用三種不同版本的核心航電服役,因此測試工作異常繁複,也遭致不少困難。
由飛行員、地勤與科研技術人員組成的扁平編制在美軍稱為 “整合測試團隊”(ITT),由於戰機不是廠商生產出來就能作戰的,必須搭配導彈、雷達。。。等多種裝備與設施,而這些周邊裝備有些是軍方提供的,有些是其他廠商提供的,全部要飛機製造商吞下成敗責任自然是強人所難。因此,軍方的專案小組就會召集軍方的試飛人員與廠商代表成立工作小組,一方面試飛找出問題,另一方面也測試戰機運用戰術的可能性以編入日後的教材中。
彈藥發射與打靶是整合測試相當重要的環節,除了彈藥必須正確命中目標才能達成武器平台的設計目的外,彈藥發射也有相當的危險性。倘若為了安全因素,彈藥發射條件過於嚴苛,就會影響到武器平台的作戰效率。例如F-18E/F在1993年的風洞測試時,就發現從F-18C/D修改而來的機身,由於體型放大與外型變化影響了流場,翼下投擲的彈藥可能會撞回機身或是其他掛載。廠商研究了多種修正措施,建議將武器掛架外傾3.5度,搭配彈藥投擲順序的改變來修正這個問題,並在 “工程製造發展”(EMD)階段由整合測試團隊驗證其安全性。
而對於隱身飛機而言,彈藥的問題更為複雜。因為隱身飛機要求武器必須內載於彈艙中,而當艙門打開時,高速氣流灌入艙內就會產生亂流,超音速時還會產生震波,導致彈藥向下拋擲時可能會被氣流改變姿態,就可能無法順利分離。
日本在 “未來戰鬥機”的預研計劃中,就由航空裝備研究所利用風洞與計算機仿真進行下一代對空導彈從彈艙拋擲的研究,並於2016年的研發成果展中展出其風洞試驗用的戰機與導彈模型。由於其下一代導彈將採用歐洲“流星”衝壓導彈的彈體搭配日本自製的有源相控陣導引頭,外媒就根據導彈模型的比例換算出 “將來戰鬥機”的尺寸,發現機身長寬還比F-22略大一號。
F-22是最早研究彈艙發射問題的超音速隱身戰機,其另一個特色是具有矢量噴嘴,在機動中利用推力配平俯仰而讓水平尾翼全力滾轉,可以達到2倍於F-16的滾轉率。因此在測試對空武器時,特別要求要能在高速滾轉中順利發射,讓飛行員可以掌握空戰的致勝瞬間。
然而,在實彈測試開始後,發覺滾轉中發射的AIM-120導彈會有預料外的側移與滾轉。經過工程人員反覆研究,才發現到AIM-120導彈為了同時兼容於AIM-7導彈的發射槽與AIM-9的發射軌,前方掛點是在類似AIM-9的T型結構中間突出一個AIM-7的按鈕狀結構。但F-22使用的LAU-142掛架只用到AIM-9的T型結構,於是在掛點中間挖了一個圓孔讓AIM-7用的按鈕伸入。
LAU-142是為F-22彈艙環境發展的新一代彈射掛架,衍生型也用在F-35上。其特色是不採用小型炸藥作為動力,減輕了後勤維修的負擔。它是利用氣壓推動伸縮機構將掛架與導彈往下推出,在伸展行程的中間點會突然減速,同時釋放導彈掛點使彈體脫離。
伸縮機構略微伸展一段距離後開始回收,掛架前後的摺疊臂則協助在整個過程維持與中線平行。而AIM-120的問題就在於導彈與掛架分離的一瞬間,那個AIM-7的按鈕還有一小段在圓孔內!滾轉中的發射機自然會帶着掛架從側方撞擊到按鈕,也就會有劇烈的滾轉與側移現象。在地面的計算機仿真中從沒有人想到一小顆按鈕結構會干擾到導彈的彈射過程,這也就是實彈測試的必要性與危險性。
美國用F-16改裝的無人機(上)維持了大於1的推重比與9G機動能力,可以完全模擬現代戰機的閃躲能力。“暗劍”無人機(下)也強調高機動特性,說不定有可能擔任中國新一代戰機/導彈的靶標任務
另外,在中國空軍網的報導中也提到: “工業部門研製了一款大機動、人在環控制、可攜帶多種任務載荷的新型配試無人機。它能夠更好地模擬對手、構建空中態勢、對全武器系統進行考核。屆時,當這款無人機上天候,實彈靶試的難度將大大增加。”
攻擊接近實機性能的靶機是驗證對空武器效能的最好方法,美國在四代機退役後,直接改裝F-16作為無人靶機就成為最 “仿真”的途徑。改裝後的QF-16除了機動性滿足四代機標準,也有載荷空間可以裝入反制系統來仿真對雷達或紅外製導導彈的干擾措施。
按照報道所指,我國的對應手段似乎是專門設計一款具有高機動性的無人機。近日網絡流傳的“利劍”無人機誕生前後,或許就與之有着密切的聯繫。
總而言之,隱身戰機的武器試驗是一個非常複雜的過程,8發8中證明了殲-20的飛快研發進度。但也正是因為複雜,如果武器測試計劃仍在進行也不難理解。我們也期待,殲-20發射武器的壯觀畫面能夠儘早發布。