F-35:敵人別亂動,我好炸你!

2021-12-28 觀察者網

文/ 觀察者網專欄作者 晨楓

F-35一向是故事多多的戰鬥機,但近來故事特別多。在川普的炮口瞄準之下,這可不是好事。陸戰隊的F-35B在2015年7月31日就宣布達到初始作戰能力(IOC),空軍的F-35A在2016年8月2日也宣布達到IOC,海軍的F-35C預計要到2018-19年達到IOC,但前不久剛爆出前起落架在彈射起飛釋放時遇到嚴重振蕩問題,程度達到影響飛行安全,需要至少兩年才能解決,眼下又遇到AIM-9X近程空空飛彈在外翼段掛載時的機翼嚴重顫振問題,可能會影響IOC。

F-35C為了上艦,除了加強了起落架和加裝了尾鉤,還加大了機翼。這降低了翼載,有利於在同樣離艦速度下增加起飛重量,也有利於降低著艦速度。同時,機翼可以摺疊,縮小在艦上的佔地。問題正出在這摺疊的外翼段。

美國空軍從不強調F-35A的格鬥性能,而是強調隱身與超視距作戰能力,在敵機還沒有察覺的時候就打掉它。

在15:1的「紅旗」演習的戰績也大多是這樣取得的。但美國海軍對格鬥能力很重視,堅持要把AIM-9X近程空空飛彈的整合完成作為IOC的一部分。為了增加AIM-9X的掛載數量,機翼固定的內翼段翼下每側可以掛載兩枚,可摺疊的外翼段翼下還可再增加一枚。

這樣,在空戰出航時,翼下6枚AIM-9X加上機內武器艙的兩枚AIM-120,這是不錯的戰鬥力了。

在紅旗軍演中為保證隱身性能,F-35沒有外掛AIM-9X

AIM-9X是大名鼎鼎的「響尾蛇」系列的最新型號。從「響尾蛇」在20世紀59年代發明開始,美國就一直在近程空空飛彈方面世界領先。但在20世紀90年代,俄羅斯的R-73與頭盔瞄準具珠聯璧合,大離軸發射能力秒殺所有北約同類。

時逢冷戰結束,美國從前東德空軍那裡接觸到這個神組合,在種種對抗演習中被屠殺得屍橫遍野後,痛定思痛,推出新一代「響尾蛇」,這就是AIM-9X。這實際上是全新設計的,但依然沿用AIM-9的系列型號,難說沒有找回場子的意思。

AIM-9X已經發展到Block 2,這是近來美軍裝備型號命名的一個趨勢,不再用A/B/C/D作為亞型號,而是用Block 1/2/3/4,Block原本是採購批次的意思,同一個Block裡都是一樣的技術指標。

其他命名還有用Lot號,如下面要提到的雷西恩GBU-49 Lot 5,這是生產批次的意思;或者Increment號,如同樣下文要提到的波音SDB Increment 1,原意為增量,這裡是改進批次的意思。美軍裝備亞型號命名規則改變的動力不清楚,或許與經費和批准程序有關。

在F-35上,AIM-9X只能翼下掛載,不能從機內武器艙發射。航母放飛和回收作業複雜、費時,所以一旦升空,就要儘量延長留空時間。燃油不夠可以空中加油,但飛彈不夠就只有返航裝彈了。

所以海軍在艦隊防空作戰中,要求攜帶最大數量的空空飛彈升空,外翼段掛載飛彈是常態。但在試飛中發現,外翼段掛載飛彈後,發現顯著顫振,已經交貨的32架F-35C必須全部返工,加強外翼段。新生產的直接採用改進的設計。

F-35C彈射起飛時的振動會給飛行員帶來重度疼痛,破壞飛行員操作,這極其影響海軍給F-35的評分

可摺疊的外翼段打開鎖定後,剛度依然不及內翼段,但通常不至於造成顯著顫振。顫振容易造成疲勞和結構毀壞,嚴重顫振還可影響機翼表面的氣流流動,造成橫滾穩定性問題。

F-35C遇到的正是嚴重顫振的問題。顫振是機翼剛性不足的結果,提高剛性就能解決顫振,但代價是結構重量。F-35家族的推重比本來就不出色,F135發動機的推力潛力已經深度挖掘了,近期內沒有顯著增推的計劃,F-35C起飛重量還大於F-35A,最怕的就是增重,但現在看來必須付出這個代價了。

與急於宣布F-35A和B達到IOC的美國空軍和美國海軍陸戰隊不同,美國海軍不達到真正能作戰的狀態,並不急於宣布IOC,這包括火控軟體的3F版本。陸戰隊的IOC狀態火控只有2B版,空軍是3I版。

後續版本的能力按計劃逐步增加,所以先前關於F-35連航炮都不能發射的消息不是假消息,但意義不大。

與整個F-35計劃一樣,火控軟體的研發進度大大落後於要求,即使外翼段問題解決了,3F也遲到了7年,依然只與AIM-9X Blcok 1近程空空飛彈和AIM-120C中程空空飛彈相容,而現有第三代戰鬥機(如F-15C、F-16C、F-18E)已經使用AIM-9X Block 2和AIM-120D了。3F的問題不是F-35C特有的,但正在成為整個F-35計劃進度的瓶頸。

F-35計劃正在經受空前壓力,必須在2018年5月以前使得F-35C也達到IOC,屆時F-35計劃已經進行了17年之久。所以,現在是神擋殺神、鬼擋殺鬼的時候,什麼也不得推遲IOC,除非影響飛行安全或者IOC,所有軟體修補和升級都要等到IOC後再說。

比起F-15嚴重老化的空軍和大批戰機不能作戰的陸戰隊,海軍當然表現的要穩得多

問題是IOC後還真有一大堆需要再說的事情,AIM-9X Block 2和AIM-120D只是開頭。在試飛中,還發現一個問題:高度先進的3F也只能轟炸固定或者慢速移動的目標。

對於快速機動的目標,F-35的雷射照射能夠穩定地直接照射在目標上,這沒有問題,但制導炸彈的炸點總是落後一步,錯失目標。換句話說,如果在F-35獲得15:1大勝的「紅旗」演習中被模擬炸毀的紅軍防空飛彈系統是機動的,演習結果或許會大不一樣。

這個問題不是未知的,10年前的戰鬥機轟炸火控系統也有這樣的問題。但隨著制導炸彈具有攻擊機動目標的能力,和在反恐戰場上實戰需要的出現,升級版火控有一個設置提前量的功能,根據目標移動的速度和方向,把瞄準點提前一定的量,這樣炸彈的落點就正好在目標上。

這個升級早已在現役第三代戰鬥機的火控軟體裡實現,在轟炸沙漠上高速逃竄的ISIS皮卡的作戰中發揮了巨大作用。

空空飛彈追蹤敵機也是一樣的問題。這個問題與高炮瞄準的提前量相似,但道理不一樣。高炮瞄準提前量是因為炮彈飛行時間所致,但炸彈落點靠後是控制系統閉環跟蹤對動態輸入的固有滯後所致,這是閉環控制的固有問題。

按速度和方向加入提前量只對恆定速度和固定方向有效,對於勻加速或者變加速運動還需要做進一步假定和相應計算,對於改變運動方向的勻角速度或者勻角加速運動也同樣如此。

不管怎麼說,設置提前量相比於無提前量補償已經大大減小了跟蹤誤差,剩餘誤差可以靠殺傷半徑解決。

這個提前量在火控系統裡施加,還是在制導炸彈裡實現,作用是一樣的。雷西恩GBU-49 Lot 5具有這個提前量功能,能在雷射光點穩定跟蹤不超過115公裡/小時(70 英裡/小時)和以0.2g機動的快速移動目標時,自動計算提前量,確保擊中目標。

這不需要修改3F,是負責F-35計劃的聯合計劃辦公室(JPO)的重點方案。JPO正在從各大軍工公司徵集方案,要求申報其他能與3F相容的制導炸彈,尤其是225公斤(500磅)級的,已知候選包括波音JDAM和洛克希德雙模(雷射加GPS)制導炸彈。

另外的辦法就是用集束炸彈,據說JPO一開始就是打算用CBU-103風偏修正彈藥撒布系統(實際上就是集束炸彈)作為缺乏提前量補償的過渡,但美國受到國際公約約束,正在減少集束炸彈的使用,此路不通。

現有的2B和3I版能夠發射225公斤(500磅)的雷西恩-洛克希德GBU-12「鋪路II」 GPS+慣導制導炸彈、900公斤(2000磅)或450公斤(1000磅)波音GBU-31/32 JDAM,3F版增加發射450公斤(1000磅)雷西恩AGM-154 JSOW、112公斤(250磅)波音GBU-39 SDB Increment 1和225公斤(500磅)雷西恩(英國)「鋪路IV」的能力。

但這些火控版本和制導炸彈都只能攻擊靜止目標,目標移動速度足夠慢的話,武器殺傷半徑大於跟蹤誤差,也不礙事,但不適宜用於坦克、機動防空飛彈、皮卡等快速移動目標。

F-35的武器套裝展示,某種意義上,F-35是否適用,其對地攻擊能力是否有效更有分量

最終的理想武器是雷西恩GBU-53B SDB II,這是美國海軍陸戰隊的最愛,最終也會成為三軍的標準裝備。SDB意為小直徑炸彈,特別適合在狹小的隱身飛機機內武器艙內攜帶,較小的威力由先進的戰鬥部設計和高度精確的制導補償,在測試中可以穿透一米厚的鋼筋混凝土機堡頂。最早的波音GBU-39 SDB重量129公斤(285磅),滑翔射程達到110公裡,但只有GPS制導,只能攻擊靜止目標。

雷西恩GBU-53B SDB II重量進一步降低,只有93公斤(204磅),但精度從SDB的5-8米級提高到1米級。對靜止目標的滑翔射程依然為110公裡,對機動目標的滑翔射程降低到72公裡。

SDB II具有三模製導(毫米波主動、雷射半主動、無製冷紅外成像,加上GPS/慣導),在使用時,由GPS加數據鏈中途修正引導到目標區,然後由毫米波、紅外和雷射多重製導,還可在半自主狀態根據不同傳感器的信息自動判斷目標性質,自動根據優先規則選擇攻擊目標。

SDB II已經用於F-15E和F-18E,但對於F-35來說,要到2022年4.2版火控系統投入使用後才能使用。對於F-35B來說,由於機內武器艙比A和C縮小,SDB II只能掛載3枚,而不是A和C的4枚。掛架修改後,可能可以增加到4枚。

在此之前,要是F-35必須披掛出徵的話,只能喝令不聽指揮的敵人:別亂動,我好炸你!否則就只有招呼前輩:敵人不夠呆頭呆腦,還是你來吧。

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