[專題]F-22軍演被"擊落":只是放水不是實戰

2020-11-22 網易軍事

參加本年度美國紅旗軍演的德國飛行員爆料,他們駕駛颱風戰機多次擊敗F-22,並且戲稱此次是一頓「猛禽沙拉」。不過根據描述來看,颱風戰機的勝利是在視距內空戰獲得的,F-22的主要優勢就是在超視距空戰之中,所以進入格鬥空戰,對於第四代作戰飛機來說實在是「揚短避長」。


F-22戰機最主要的特點就是隱身,它通過一系列措施把飛機的RCS比第三代作戰飛機降低一個數量級。圖為美軍F-22戰機。

F-22隱身性能可讓對方探測距離減少一半

我們知道F-22這樣的第四代作戰飛機,它最主要的特點就是隱身,它通過一系列措施把飛機的RCS比第三代作戰飛機降低一個數量級,比如機身主要邊緣平行,這樣就可以把照射到本機的電波集中到少數幾個方向.那麼對方雷達只能接收到閃爍的信號,不容易識別,另外飛機表面的突起、縫隙儘可能的減少,從而把機體表面的散射波也納入到主要反射波束之中,進一步減少RCS。

其他的隱身措施還包括;機身呈菱形,垂尾傾斜布置,這樣就可以折射側面照射到本身的電波,進氣道採用彎曲進氣道,避免雷達電波直接照射發動機壓氣機和發動機葉片等。另外還有採用機載武器內裝,採用內部彈艙裝載武器等,這些都讓大大降低了飛機的RCS。根據雷達探測距離公式,雷達的探測距離與RCS的四次方根呈正比,也就是說RCS降低10倍,對方探測距離減少一半左右,而降低100倍。縮小到 1/3。

颱風進行隱身改進但鴨式布局破壞效果

儘管有消息說EF-2000也採用了一定的隱身措施,比如採用雷達吸波塗料,機體結構採用複雜材料等,但是從整體上講它在隱身設計上並沒有給予太多的關注。

比如它採用鴨式布局,利用鴨式產生的渦對機翼的氣流進行補充,推遲後者的分離,從而提高飛機的升力,為了提高渦的強度,它的鴨翼位於機翼的上方,這樣增加了兩者的距離,有助於渦的發生和加強,但是對於隱身來說,卻是非常不利的。

首先它增加一個反射面,另外雷達電波會在機翼和鴨翼之間多次反射,形成互反射效應,從而增加飛機的RCS。 EF-2000的進氣道沒有經過隱身處理,對方雷達電波可以直接照射到發動機,加上發動機、進氣道本身形成的空穴效應,也會增加飛機的RCS。

相同條件下F-22可以搶先發現颱風戰機

同樣EF-2000龐大的直立垂尾也象一個招風耳一樣,是對方雷達理想的目標。所以EF-2000的RCS很難降低到較低的水平。需要指出的是對於F-22來說,由於採用了機身彈艙,因此不論平時還是在空戰之中,它的RCS基本上是不變。而EF-2000需要在機身和機身外掛武器,這些武器不僅自身有RCS,同時武器和機身之間也會產生互反射效應,從而進一步增加飛機的RCS。根據前面的RCS與雷達探測距離的關係,可以說在相同的條件下,F-22可以迅速探測到 EF-2000,而後者則很難發現F-22。


F-22配備的AN/APG-77有源相控陣雷達,它的天線直徑在1米左右。對於RCS=1的目標可以提供200公裡左右的探測距離。圖為AN/APG-77有源相控陣雷達。

F-22雷達可快速探測200公裡內目標

在機載雷達方面,F-22由於機體空間大,供電能力強,因此可以配備較大孔徑的機載火控雷達,提供較大的發射功率。而孔徑功率是雷達探測距離關鍵的兩個參數,在同樣的技術條件下,這兩個參數大的雷達探測距離更遠。

根據相關資料,F-22配備的AN/APG-77有源相控陣雷達,它的天線直徑在1米左右,T/R模塊在2000個左右,以目前T/R模塊的普遍水平,功率10W/個,效率30%,工作比10%計算,那麼AN/APG-77的峰值功率在 6KW,平均功率在2KW左右,它對於RCS=1的目標可以提供200公裡左右的探測距離。

F-22機載雷達可執行電子戰和數據鏈任務

特別是當空戰武器進入到主動雷達制導空空飛彈的時代,戰鬥機進入了多目標攻擊的時候,先進機載相控陣雷達是必不可少的裝備,更需要指出的對於現代有源相控陣雷達來說,它已經不僅僅是一部火控雷達,而飛機綜合作戰系統的基本傳感器,可以執行電子戰、電子幹擾、數據鏈等多種功能,而機械掃描雷達顯然不具備這些能力。

雖然EF-2000也在換裝有源相控陣,但是同樣受限於機體空間和供電、冷卻能力,它的雷達天線T/R模塊只有1000個左右,相應的孔徑*功率要比AN/APG-77要低的多,那麼探測距離也要遜於後者。

颱風機載雷達評價功率低難敵F-22戰機

EF-2000目前採用的是ECR-90機械掃描雷達,受限於機體空間,它的天線孔徑只有700毫米左右,雖然現代雷達的發射機功率密度有較大提高,可以得到較大的峰值,但是它的平均功率卻受到較大的限制。

所以我們看到機械掃描雷達峰值可以超過10KW,而平均功率不到1KW,而平均功率對於機載雷達來說是一個非常重要的指標。因為雷達的跟蹤距離和文體空間搜索能力都需要較大的平均功率和天線孔徑。所以在探測距離ECR-90要遠遜於AN/APG-77,同時利用相控陣雷達的電子掃描靈活性,AN/APG-77在多目標探測與跟蹤、同時攻擊多目標等方面也要優於ECR-90。


颱風戰機的雷達對於F-22的探測距離要小於流星飛彈的射程,流星的射程根本就無從發揮。圖為德軍裝備的颱風戰機。

颱風戰機飛彈對F-22探測距離下降一半

隱身能力的提高不僅僅影響飛機本身,還影響其他方面,這些都會對飛機之間的空間產生決定性的影響。例如現代空戰主力兵器是主動雷達制導空空飛彈,它配備了末制導雷達,由於飛彈的彈體空間小,加上供電能力有限。所以飛彈末制導雷達的探測距離一般較近,對於三代機(RCS=5,迎頭)大約是30公裡,而第四代作戰飛機由於採用了隱身設計,那麼主動雷達制導空空飛彈對它的探測距離就要少的多。

這樣意味著第三代作戰飛機與第四代作戰飛機使用主動雷達制導空空飛彈對射,第四代作戰飛機發射的雷達已經進入末制導,載機可以迅速機動、擺脫的時候,第三代作戰飛機可能還需要對飛彈進行中繼制導,因此哪一方面佔優可謂一目了然。

颱風雷達探測距離短飛彈射程無法發揮

有人曾經說EF-2000的配備的流星飛彈,它的有效攔截距離要比F-22配備的AIM-120C遠,但是這個說法恰恰忽略了F-22隱身性能對於空戰兵器的影響,如果EF-2000的雷達對於F-22的探測距離要小於流星飛彈的射程,那麼流星的射程顯然無從發揮。

另外流星末制導雷達對於F-22的探測距離有限,也需要載機進行長時間的中繼制導,這對於載機來說是一個考驗,所以流星飛彈的射程優勢對於F-22來說,恐怕無從發揮。

現代空戰需要有預警機為主導的指揮系統

從更廣的角度來說,現代空戰需要完整的指揮引導體系做為支撐,這是因為現代戰場日益廣闊,即使是F-22這樣先進的作戰飛機,它的機載雷達探測範圍也是有限,因此它無法實現對於整個戰區空情信息的感知。

另外現代電子戰技術水平也在提高,即使是現代雷達採用了猝發、閃爍等技術,也難以避開採用射頻存儲技術的電子戰系統。所以現代作戰飛機需要外部指揮引導體系提供戰區空情信息。這樣飛機可以利用這些信息制訂相應的戰術計劃,然後隱蔽接近目標,發起攻擊,這樣可以提高飛機攻擊的成功概率。

未來戰爭中隱身戰機的1個重要任務就是突襲對方的指控中樞預警機。圖為美軍E-3望樓預警機。

目前現代空戰系統已經形成包括預警機、地面指揮雷達、數據鏈、自動化指揮系統在內的綜合性系統,由於相控陣、高速通信等技術的引入。讓現代空戰指揮系統覆蓋的範圍更大、同時掌握的目標更多,提供的空戰信息更加詳細,同時指揮的飛機也更多。因此於現代作戰飛機的來說,想在空戰中取勝,首先是能夠取得本方空戰指揮引導體系的支援,然後是能夠避開對方的雷達探測。這樣才能更好的保存自己,消滅敵人。

F-22戰機的一個重要用途就是突襲預警機

實際上這也是第四代作戰飛機採用隱身技術的主要原因。一般而言,現代預警機對於三代作戰飛機可以提供大約400公裡左右的探測距離,但是對於第四代作戰飛機可能就會縮小到100公裡出頭,這樣的話留給戰鬥機攔截的時間就比較有限,更重要的是第四代作戰飛機憑藉自己的機載雷達和電子戰系統可能早就鎖定了目標,然後利用機載遠程空空飛彈對其發起攻擊,這也是為什麼新世紀遠程空空飛彈有重新活躍的趨勢。

實際上F-22服役不久,美國空軍就開始進行打擊「高價值目標」的實驗,也就是說通過打擊對方預警機,消除對方最重要的空情信息來源。從而從整體上削弱對方的空戰能力,這對於三代和三代半作戰飛機來,幾乎是不可想像的。

超視距空戰中F-22對三代機有壓倒性優勢

從以上我們可以看出,在超視距空戰之中,F-22對於EF-2000這樣的作戰飛機,在隱身、機載雷達性能、信息獲取等方面幾乎都有較大的優勢。

最簡單的例子,對於滿載飛彈的EF-2000,F-22可以在200公裡左右就探測到,然後率先佔位,率先發起攻擊,這樣的話EF-2000必須進行機動擺脫對方的攻擊,這樣在機動過程中需要消耗大量的能量,即使F-22第一擊沒有擊中目標,那麼接下來的近距空戰中也會佔據優勢地位。


此次颱風與F-22對抗,美軍F-22猛禽機隊的飛行受到了諸多限制,才導致被颱風偷襲得手。圖為參加軍演的颱風戰機。

美軍正規演習F-22與三代機有上百交換比

在此前美國空軍的演習中,F-22與三代作戰飛機有上百的交換比也不完全是自誇。另外F-22在近距空戰中也不像外界想的那麼不一擊。由於採用了推力矢量和先進的操縱系統,因引在近距空戰時,由於F-22也有著優越的機動性和良好的敏捷性。以及較大的機動迎角,特別是它的過失迎角已經超過60度,高於三代作戰飛。所以它的其近距空戰教能平均比F-15C高100%左右。

只不過近距空戰中,除了飛機因素外,人的因素,甚至運氣的成份都在裡面。從美國空軍相關演習來看,F-22在未來空戰中,先是利用AIM-120D對對方的預警機進行打擊,然後在預警機的指揮下進入戰場,組成「猛禽之牆」進入戰場對對方進行掃蕩,儘量避免進入近距格鬥。因此從這個角度來說,此次EF-2000「擊敗」F-22並沒有太大的意義。

在與颱風空戰中F-22受到諸多技術限制

實際上這也不是F-22在空戰演習中被擊落的主要原因,曾經傳出過EF-18G在空戰「擊落」過F-22,不過後來有消息說那架EF-18G「犯規」進入戰場,進行 偷襲把F-22擊落,顯然勝之不武。

這次也差不多,首先在紅旗空戰這樣的多國參加的演習中,參加國為了保護自己的軍事秘密,許多電子設備是不開的,如機載 雷達和電子幹擾系統,因此無法進行超視距空戰的模擬,而F-22為了避免自己的真實RCS洩露,可能還會進行一些技術處理,這樣超視距空戰就無法模擬,在近距格鬥場合,F-22以前因為供氧系統問題,一直在停飛,飛行員只能憑藉模擬器和T-38訓練機來保持訓練飛平。

此次颱風與F-22對抗,美軍F-22猛禽機隊的飛行受到了諸多限制,由於沒有穿專用扛荷載服,飛行員被要求在駕駛F-22時飛行高度不得高於44000英尺,飛行區域不得離機場太遠,而且在飛行中不得做大幅度機動。那麼在這種情況下,F-22被擊EF-2000擊敗可能也沒有好奇怪的。


綜上所述,這次EF-2000擊敗F-22基本上可以說是後者放水的結果,美國空軍可能也就是藉機驗證一下F-22機隊恢復飛行後的戰術技術水平如何,這個例子並沒有普遍的意義。有韓國媒介認為可以藉機對三代機進行大的改進,加裝有源相控陣雷達、數據鏈、主動雷達制導空空飛彈等先進武器就可以對抗F-22,這個說法顯然沒有從整體上看到四代機對三代機的優勢。

因此對於中國來說,目前當務之急是加快殲-20這樣的隱身戰鬥機的研製,這樣才能真正的克制F-22這樣的第四代作戰飛機,從而更好維護中國國家安全。

本文來源:網易軍事 作者:小飛豬 責任編輯:王曉易_NE0011

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