查看原文
其他

陈黎 ¦ 剑锋对决!五代机之间的空战刍议

航空研究院 陈黎 空天防务观察 2023-01-01
本文已发表于《国际航空》杂志2020年第7期
2005年12月美国研制的世界第一种第五代战斗机——F-22正式形成初始作战能力,标志着世界战斗机发展进入了隐身时代。自此之后,世界范围内出现了一股研制、采购五代机的热潮,目前除了美国、中国和俄罗斯之外,以色列、英国、日本等国采购的五代机(F-35)也已相继入役。随着相关各国五代机装备数量的不断增加,今后五代机之间的空战该怎么打,也逐渐成为人们关注的一个焦点问题。
一、五代机空战出现的时代背景
在当今时代,以隐身性能为标志性特征的五代机已经大量使用,并在一系列演习和实战中初露锋芒;与此同时,世界主要国家均加大了反隐身技术研究的力度,并已取得部分阶段性成果。在这样的时代背景下,作为空中作战基本形式之一的战斗机空战,也发展到了一个全新的阶段,其作战样式、手段和形态均较先前发生了明显变化。
1、未来战场上五代机之间的交战将不可避免
多年来一直有观点认为,五代机作为技术复杂、造价昂贵的“国之重器”,战时应当“好钢用在刀刃上”, 主要以“拳头”、“尖刀”的形式,用来打击敌方作战体系中的核心节点(例如空中预警机、通信指挥机),而尽可能避免在大规模空战中拼消耗,因此没必要将敌方五代机作为自己的主要作战目标。但随着时代的前进,未来战争中五代机之间发生遭遇空战、甚至相互主动寻歼的场面,将很可能会成为常态。这一方面是因为随着五代机在世界范围内的大量扩散,未来战场上的五代机将会越来越多,它们“狭路相逢”的概率也会越来越大;更重要的是,在四代机无力与五代机正面抗衡、空战性能基本被“碾压”的情况下,战时要为己方重要目标提供可靠有效的空中保护,只有同样出动五代机才能胜任,届时双方五代机直接对抗的场面将会越来越常见。因此,如何打好五代机之间的空战,是各国军方不得不面对的一个现实问题。
2、隐身技术的应用将对空战全程产生重大影响
尽管从长远看,就如同干扰抗干扰、装甲反装甲武器技术的发展进程一样,隐身反隐身技术也是以“水涨船高”的方式不断向前发展,二者之间的对抗竞争是无止境的,没有一方能永久保持优势地位。但仅就隐身反隐身技术当前的发展态势来说,隐身一方明显占了上风,由此带来的影响已经深入到整个空战杀伤链的各个环节:①传统的远程预警雷达无法确保远距离发现目标,难以为己方提供足够的预警时间;②机载火控雷达红外探测设备的作用距离大大缩短,难以及时引导空空导弹对目标实施攻击;③空空导弹的导引头效能下降,捕获、锁定目标的距离剧减;④目标由于自身信号特征低,即使已被导弹导引头锁定,对其实施干扰诱骗、进而摆脱攻击的成功率也更高;⑤空空导弹引信的探测能力降低、甚至无法进行目标识别,因此目标即使遭到导弹攻击,也有可能会因为后者没能适时引爆战斗部而躲过毁伤。
3、五代机空战所需的技术条件目前已经具备
尽管隐身技术的广泛应用和电磁环境的日趋恶劣,极大地降低了传统探测设备的任务效能,进而增大了五代机之间交战的难度,但随着各种新概念、新原理、新技术的应用,目前部分地面(舰载)机载探测设备已经具备了较强的反隐身能力,从而为今后的五代机空战提供了必要的技术条件。例如,目前各国军队的空情保障体系中正越来越多地列装米波雷达、无源雷达等反隐身探测设备,这类装备尽管难以对隐身飞机进行精确定位,但能够指示目标的大致位置并将我机引导到该空域,随后我机可以通过三种途径对目标进行探测跟踪:①利用机载有源相控阵雷达波束指向灵活可控、可根据需要来确定空域能量分配这一特点,将波束能量集中到目标最可能出现的方向,从而在较远距离上“烧穿”目标的隐身(图1);②利用目前技术条件下红外隐身相对雷达隐身来说难度更大,在隐身飞机上的应用效果也没有后者那样显著的契机,通过机载光电瞄准系统(EOTS)、光电分布式孔径系统(EODAS)等高性能红外探测设备来发现、识别目标(图2);③利用敌机雷达或其他主动电子设备工作时会辐射电磁波、进而暴露自身的契机,通过被动雷达探测系统来对目标进行识别定位(图3)。 

图1  美国F-22战斗机上的AN/APG-77机载有源相控阵雷达在“提示区搜索”(Cued Search)工作模式下,可集中波束能量对某一小范围空域实施重点搜索,从而在较远距离上发现隐身目标 (图片来源:globalsecurity.org)
 

图2  法国“阵风”战斗机上的“前扇区光学”(OSF)系统曾在演习中捕获美国F-22战斗机 (图片来源:tpe-rafale.e-monsite.com)

图3  俄罗斯苏-30MK战斗机上的三种传感器设备对美国F-35战斗机的探测距离示意图,从中可见传统火控雷达的作用距离已经大幅缩短,但红外搜索跟踪系统和被动雷达探测设备仍能保持较远的探测距离 (图片来源:agoravox.fr,作者有局部修改)
二、五代机空战在战术战法方面的主要特点
与先前各代战斗机相比,五代机拥有隐身、超声速巡航、超机动性和高度综合的航电系统等多项革命性的性能特征,而隐身是其中最主要、同时也是前者最难赶超的一项,因此今后五代机之间的空战也将会重点围绕“隐身与反隐身”这一核心展开,具体来说就是要在战斗中尽可能“维持本机的隐身,同时破解敌机的隐身”。由于这样的原因,再加上信息化战争时代的空中战场环境变化,使得五代机空战在具体作战形式和战术战法方面呈现出很多不同于传统空战的地方。
1、战场态势感知更加强调体系支援和隐蔽获取
在现代空战中,战场态势感知已经成为影响胜负的决定性因素之一。战斗机飞行员只有在全面准确把握战场态势的基础上,才能做出正确的战术决策,进而夺取空战胜利。此过程中将会涉及到两个方面的信息:一是大范围内的空情信息,通常由己方的空情保障体系来提供;二是战斗机附近的战场信息,通常由该机自身的探测设备来提供。如果五代机之间发生空战,交战双方同样需要通过这两种途径来获取战场态势信息,只不过在技术手段和协同配合方面较先前有了一定变化。
在隐身时代,空情保障体系的作用仍是大范围、远距离搜索跟踪敌机并为己方战斗机提供目标指示,从而弥补后者雷达探测距离近、搜索范围窄并且战时被严格控制使用等问题。但与传统空战时代不同的是,在隐身时代的空战中,一方面由于射频隐身已经成为军机隐身性能的重要组成部分,战斗机机载雷达的使用将会更加谨慎,另一方面由于目标普遍具有良好的低可探测性,导致战斗机自身探测设备的作用距离被大幅压缩,因此五代机对外部情报信息支援的依赖性将会进一步增大,空情保障体系的地位和作用也将会更加突出。而从另一角度看,目前技术条件下能够在远距离上探测跟踪隐身目标的技术装备,要么重量体积庞大(例如米波雷达、超视距雷达、无源雷达、外辐射源雷达,图4),要么需要外部平台、甚至多个平台的协同(例如天基雷达、双多基地雷达、雷达组网),战斗机要想搭载使用较为困难,也只有依托己方的空情保障体系,才能对这些装备进行合理配置和有效使用,进而充分发挥其反隐身探测能力。

图4  俄罗斯55Zh6M“天空”-M远程反隐身雷达系统实现了RLM-S厘米波(左)、RLM-D分米波(中)、RLM-M米波(右)三种波段的雷达一体化组网,其中RLM-M米波雷达的天线面积超过230米2 (图片来源:ausairpower.net)
不过,传统空情保障体系中的预警雷达由于工作波长等原因,其探测精度通常难以满足火控要求,战斗机要想获得精确的目标信息并引导机载武器发起攻击,仍需要使用自身的探测设备。在隐身时代的空战中,五代机使用自身设备执行此任务时,面临的最大问题是如何实现在获取火控数据的同时,不至于暴露自身。在目前技术条件下,要解决这一问题,主要有三种方式:①利用机载火控雷达的低截获概率工作模式(例如猝发模式)快速探测目标并获取火控数据,这种方式在保持主动雷达探测优势的同时,大幅缩短了雷达开机时间,可有效减小暴露概率,并且技术也较为成熟,但在面对采用了射频存储等技术的先进雷达告警设备时,仍存在被发现的可能;②使用被动雷达红外探测设备配合雷达激光测距来获取完整的目标信息,这种方式主要以被动手段探测跟踪目标,进一步提高了战场隐蔽性,技术也较为成熟,但被动雷达探测系统需要敌机主动电子设备开机时才能正常工作,红外探测系统则存在作用距离有限、全天候能力差等缺点,并且雷达激光测距会辐射电磁波,仍可能会被先进雷达激光告警设备发现;③使用被动雷达红外探测设备来探测跟踪目标,通过单机长基线干涉测量、单机特殊机动飞行、单机红外双波段被动测距、双多机协同等手段,结合先进算法来获取包括距离在内的完整目标信息,这种方式完全以被动手段来获取火控数据,可实现真正意义上的“静默攻击”,但实现起来难度大,在部分领域还存在技术瓶颈(图5,图6)。  

图5  F-35战斗机使用机载被动雷达探测设备,通过“正弦波形”或“连续转弯”机动,可对敌机进行无源测距定位(图片来源:wordpress.com,作者汉化) 

图6  F-35战斗机使用机载被动雷达/红外探测设备,借助双机协同三角测量法,可对敌机进行无源测距定位(图片来源:wordpress.com,作者有局部修改)
 
2、近距格斗空战的地位和作用将再次上升
自20世纪90年代以来,随着相关技战术的日益成熟,超视距打击逐渐成为现代空战的主要模式,并对空战胜负起着决定性作用。到了隐身时代,更是长期有观点认为,五代机凭借其在隐身、超声速巡航、超机动性等方面的巨大优势,空战中最有效的战术就是利用中远距空空导弹(以下称中距弹)在视距外对目标实施打击,即使攻击未果,也应迅速退出战斗并伺机对敌发起新一轮超视距打击,而避免与其陷入视距内格斗,因此未来空战中超视距打击的地位将会更加突出,近距格斗的场面则会越来越少。
不过,随着时代的发展,这种观点的局限性也日趋明显。因为这样的作战想定,在五代机与四代机(或更老式飞机)的对阵中才比较容易实现,而当交战双方均为五代机时,对敌实施超视距打击会面临很多困难:①由于双方均具备良好的隐身性能,加上战场电磁环境的日趋恶劣,导致双方均难以通过雷达在较远距离上发现对方;②双方在接敌过程中,为了避免过早暴露自身,均会严格控制本机雷达的使用以保持电磁静默,当开启雷达时很可能双方距离已经相当接近;③如果双方均拥有超声速巡航能力,将会导致接敌时间比传统空战大幅缩短,很可能还没来得及进行超视距空战就已进入视距内。考虑到这些因素,对于五代机之间的空战来说,近距格斗不但仍难以避免,其地位很可能还会有所上升,部分场合甚至会成为双方决出胜负的唯一手段。
从另一方面看,在五代机之间的空战中,很多时候即使已具备发起超视距打击的条件,也难以取得预期效果,甚至还会带来负面影响。这是因为,目前技术条件下中距弹从发射到命中的全程中存在着诸多容易暴露自身行踪的“软肋”,导致发起超视距打击的一方即使成功实现了隐蔽接敌,但一旦发射导弹,仍将很难避免被敌机发现,进而会“打草惊蛇”,导致其提前应对甚至伺机反击。这主要表现在三个方面:①我机打开弹舱舱门、发射中距弹的过程中,由于舱门、舱内空间/复杂表面对入射雷达波的强烈反射,将会导致本机雷达散射面积(RCS)剧增(图7);②现役空空导弹普遍缺乏隐身措施,飞行中容易被敌机上的导弹来袭告警系统或其他任务传感器发现,对外形尺寸更大、飞行速度更高、飞行时间也更长的中距弹来说更是如此(图8);③现役中距弹的导引头在面对五代机时,其效能将大幅下降,对目标的捕获距离剧减,导致载机不得不延长中段制导的时间,进而会增大自身暴露的概率。 

图7  F-22等五代机在打开内埋弹舱舱门、发射中距弹的过程中,全机RCS将会急剧增大 (图片来源:mens-corner.net)

图8  巴西MAA-1“比拉鱼”近距空空导弹在雷达波照射下不同角度的RCS值分布图,其大部分方向的RCS为-22~-10dB(0.006~0.1m2),达到甚至超过了五代机的头向RCS,外形尺寸更大、飞行速度更高的中距空空导弹的雷达信号特征通常会更强(图片来源:巴西《航宇技术及管理》)
考虑到五代机均配装有高性能电磁战系统,结合其优异的超机动性和大幅缩减的雷达红外信号特征,只要能及时发现来袭中距弹,后者的命中率将非常堪忧。不仅如此,目前欧美国家还在大力发展军机主动防护技术,通过为战斗机配装具有反导自卫功能的小型空空导弹,使其可直接对来袭导弹实施拦截摧毁,这无疑会导致超视距打击的效果进一步下降。显然,在这样的情况下,我机要想在空战中取得理想战果,还不如放弃超视距打击,转而依靠自身隐身性能和灵活战术,尽可能接近目标,再发起使其猝不及防的致命一击。由此可见,近距格斗作为战斗机空战的传统形式,其地位和作用在经过一段时间的下降之后,到隐身时代又有了再次上升的趋势,这正是哲学上的否定之否定规律在空战领域的具体体现,表明战斗机空战的发展历程同样具有螺旋式上升的特点。
3、超视距空战中接敌方向的选择将更加灵活
尽管隐身时代超视距空战的难度较先前明显增大,但其在战场上的现实意义并没有因此而下降。相反,由于五代机均拥有优异的机动性能,在双方体系支持、空战武器和飞行员素质相差不大的情况下,单凭近距格斗来解决战斗,往往会陷入势均力敌、甚至“同归于尽”的态势,如果能事先对敌机实施一波超视距打击,将非常有助于打破这种僵局,对空战进程和结果产生直接影响。这是因为,与四代机时代的空战一样,五代机通过对敌实施先发制人的超视距打击,除了可能会取得击落击伤部分敌机的直接战果外,即使打击没能奏效,也对己方后续作战非常有利:①迫使敌机在规避来袭导弹的过程中,因为持续大过载机动而大量损失能量,导致其在后续战斗中处于不利地位;②敌机为了规避来袭导弹,其即将或者已经发起的攻击行动将会受到干扰、甚至中止,从而间接提升我机的战场安全;③可以打乱敌机编队阵型,破坏其各机间的协同,进而削弱敌方整体作战效能,改变战场上敌我双方战力对比。有鉴于此,在今后五代机之间的空战中,只要本机技术状态和战场环境允许,就应当努力创造条件,适时对敌机发起超视距打击,其中最重要的就是根据战场态势,选择合适的接敌战术。
在传统的超视距空战中,我机通常会从迎头方向接敌,因为根据雷达多普勒效应原理,迎头飞来的目标由于径向速度大,机载火控雷达/中距弹末制导雷达对其探测跟踪的距离也大,由此可以最大程度地发挥机载雷达/中距弹的性能,扩展攻击距离。但是在隐身时代,由于五代机最注重的就是前向隐身,其头向RCS已经降低了好几个数量级,再加上现代战场上恶劣的电磁环境,使得机载火控雷达导弹末制导雷达的作用距离剧减,进而导致迎头接敌、先敌攻击这一传统战术的效果明显下降,有时甚至完全失效。考虑到这样的情况,我机可以改用两种战术:一是从高空或低空进入,以大高度差接敌;二是绕到敌机左右两侧,从侧方接敌(图9)。因为目前技术条件下,隐身飞机的上/下方或侧向RCS远大于头向,大高度差或侧向接敌将可有效扩展我机火控雷达/导弹末制导雷达的作用距离(图10)。此外,当本机从上下方或侧方观测目标时,敌机机体暴露面积大,同时发动机尾流、甚至喷口也会不同程度地出现在我机视野内,其红外辐射远比头向观测时强,这对扩展机载红外探测设备/导弹红外导引头的作用距离也非常有利。 

图9  F-35战斗机在空战中以迎头(上)或侧向(下)方式接敌示意图

图10  F-35战斗机在X波段(目前战斗机火控雷达常用工作波段)雷达波照射下机体不同方位的雷达回波信号强度示意图,其中绿色区域表示雷达回波信号强度最弱、黄色区域次之、红色区域最强 (图片来源:researchgate.net)
不过,上述接敌方式在实战中也会带来一些不利之处,需要通过合适的技战术手段予以弥补:①此过程中我机也会将RCS较大的顶/腹部或侧面不同程度地暴露给敌机,同时自身雷达工作也会受到一定影响;②当我机从高空接敌时,由于机载雷达处于下视状态,其探测距离将会明显缩短;③当我机从低空接敌时,由于目标下方的隐身效果通常也较好(隐身飞机考虑到对地/海攻击的需要,其机体下方雷达信号特征有很大缩减,尽管通常达不到正向那样的程度),将会影响机载雷达的作用距离,同时导弹发射后将会处于仰射状态,由此会加剧燃料消耗,导致射程缩短;④当空空导弹从上下方或侧方攻击目标时,由于目标径向速度小,将会增大雷达导引头跟踪目标的难度,同时由于目标线旋转角速度大,导弹需要用较大的机动过载才能跟踪目标。
4、多机编队协同空战的重要性将日渐突出
随着多源传感器数据融合和机载数据链技术的广泛应用,多机编队协同作战已逐渐成为现代空战的一个重要模式。在这种空战模式下,编队内各机可通过数据链实现战场态势信息的资源共享和综合处理,在此基础上进行战术决策和分工合作,进而合理分配目标、优化攻击火力,由此可以整合编队内所有飞机的作战资源,在充分发挥单机作战效能的同时,实现各机间的相互支援、协调行动,形成强大的群体作战能力。在隐身时代,多机编队协同空战同样具有非常重要的现实意义,它可以有效弥补单机反隐身作战能力的不足,利用群体力量来提高己方对隐身目标的探测、跟踪和攻击能力。
在隐身时代的空战中,由于目标隐身性能突出、电磁环境恶劣、战场态势复杂等原因,五代机尽管配装有种类完善、性能先进的任务传感器,但是单机反隐身探测能力仍存在很大不足,很多时候难以满足作战要求,通过多机编队协同探测的方式,将可以实现多平台数据融合,充分利用编队内所有飞机的探测设备和空间占位,相互取长补短,成倍提升对目标的探测跟踪能力。这突出表现在两个方面:①五代机火控雷达普遍采用了低截获概率技术,使其雷达波被截获的概率大大降低,由此会导致机载被动雷达探测系统的探测范围被极大压缩,进而严重影响我机对目标的探测效果,如果将编队内的多架飞机布置在一定空域内协同工作,对敌机雷达波的截获概率将会大幅提高;②空战中敌我双方的频繁机动,会导致双方相对位置不断变化,加上敌机经常会有意将其雷达红外信号特征弱的方位转向我机,使得单架飞机上的雷达/红外设备难以稳定可靠地跟踪目标,如果使用多架飞机从多个方向对同一目标进行探测,将会使此问题得到很大缓解,因为编队内通常总会有部分飞机处于相对有利的探测位置。
当我机对目标实施攻击时,多机编队协同作战带来的效果也非常显著。一方面,借助编队内各机的协同行动,将非常有助于对敌机发起“静默攻击”:①通过少数飞机开启火控雷达并向友机传送目标信息的方式,可以使编队内大多数飞机无需雷达开机即可获得火控数据(图11);②通过双机多机协同定位,可以有效解决被动雷达红外探测设备无法直接测定目标距离这一性能缺陷,使我机无需使用雷达即可对敌机发起攻击。另一方面,在空战过程中,由于编队内各机所处位置、飞行姿态、雷达红外设备技术状态均不一样,它们在同一时间内对同一目标的探测能力以及自身导弹发射条件也存在很大差异;通过编队内各机的协同行动,将可以选择其中发射阵位最佳的一架飞机担负攻击任务,由该机利用自身获得或友机传来的目标信息进行火控解算,并适时发射导弹;当导弹发射后,如果该机因为各种原因导致探测能力下降、不适合继续对导弹实施中段制导时,还可以根据编队内其余各机对同一目标探测能力的强弱,选择其中最具优势的一架作为新的制导平台,接管导弹的中段制导权(即“A射B导”),直至其末制导雷达捕获目标,由此可以显著提升攻击效果(图12)。 

图11  F-35战斗机编队内一架飞机以大高度差接敌并开启雷达探测目标,然后通过数据链将目标信息传送给处于电磁静默状态的友机  

图12  F-35战斗机双机编队以“A射B导”的方式对目标实施攻击(图片来源:《国际航空》)
三、近期内提升五代机空战效能的主要技战术途径
对于今后五代机之间的空战来说,其作战过程与传统空战基本相同,一场典型的空战也需要经历目标探测、目标跟踪、目标瞄准、武器发射、武器制导、命中目标、载机脱离等流程,只不过在此基础上增加了隐身时代的很多特征。因此今后要进一步提高五代机的空战效能,同样需要从“隐身与反隐身”这一基本要求出发,对整个空战流程中的各个环节进行全面改进,近期内可以重点考虑从以下三个方面入手。
1、进一步加强空战体系建设
随着战斗机空战日益向体系对抗方向发展,今后战场上的五代机对作战体系的依赖程度将会进一步加深,并将作为一个重要节点全面融入到体系中,在为体系做出更多贡献的同时,也从体系接受更多支援,最终提升整个体系的作战效能。
为了进一步提高对未来战场上各种高性能隐身目标的发现概率、探测范围和跟踪精度,进而为己方五代机提供更加可靠有效的空情信息保障和指挥引导,今后需要借助地面、海上、空中、太空等不同平台,在宽正面、大纵深的战区范围内对各种探测设备进行优化部署,并将主被动雷达、红外、声学等不同类型的探测设备组网,实现多源传感器数据融合,再结合高速数据链、综合信息处理系统等装备,确保战时尽可能“远、早、准”地发现来袭敌机,在向五代机机载探测设备交班时可以使其在更短时间内截获目标,从而提高快速反应能力。
随着空战体系的日益完善,在未来五代机空战中引入“协同交战”(CEC)概念也将是水到渠成的事。由此一来,将可使五代机在对敌机发起攻击时不再需要使用自身或友机设备探测跟踪目标,而是直接由己方体系提供目标信息和中段制导,进而使攻击行动更加“防不胜防”,同时最大程度地减少自身可能面临的风险(图13);与此同时,五代机也可以为己方体系内其他陆上、海面、空中平台发射的面空空空导弹提供目标信息和中段制导,不仅极大地提高了作战灵活性,还能有效解决五代机内埋弹舱携弹量有限、导致持续作战能力差的先天缺点(图14)。 
 

图13  E-3预警机提供目标信息和中段制导,F-35战斗机进行火控解算并发射空空导弹,对目标实施攻击 (图片来源:《国际航空》) 

图14  F-35战斗机提供瞄准数据,防空导弹系统根据数据发射导弹,对来袭空中目标实施拦截 (图片来源:美国洛马公司)
2、进一步提升五代机自身的反隐身探测能力
在今后的空战体系中,五代机作为重要节点,除了会直接与敌机交火外,还担负有为整个体系提供信息支持的任务,因此其反隐身探测能力同样有待进一步增强。为了满足这样的需求,目前五代机上的火控雷达和红外探测设备需要进行相应的改进升级。
针对现役机载有源相控阵雷达在面对隐身目标时暴露出的性能不足,近期内要有效提高其反隐身探测能力,比较现实的技术途径主要有两种:①随着新一代收发通道体积重量的缩减、冷却散热能力的改善和成本费用的降低,今后可以进一步增加机载有源相控阵雷达的发射/接收模块数量,从而增大其功率孔径积,扩展其探测距离、尤其是对隐身目标的“烧穿”距离;②随着多阵面相控阵雷达技术的成熟,今后五代机除了机头方向的主雷达阵面外,还可以在机身两侧各加装一个甚至多个阵面,由此在扩展雷达覆盖范围、缩减其工作盲区的同时,相当于在单机上布设了多部雷达从不同角度对隐身目标进行探测,进而增大发现敌机的概率(图15、图16)。 

图15  俄罗斯苏-57战斗机上的N036“松鼠”有源相控阵雷达覆盖空域范围示意图,该型雷达在载机机头、前机身两侧和左/右机翼前缘襟翼内共布设有五部天线阵面 (图片来源:fullafterburner.weebly.com,作者有局部修改)  

图16  美国F-22战斗机的Block30批次改进型曾计划在前机身两侧加装两部侧视天线阵面,以提升机载AN/APG-77有源相控阵雷达的任务效能 (图片来源:ausairpower.net)
由于红外传感器在反隐身领域相对于雷达的独特优势,机载红外探测设备在五代机上将会成为标准配置。尽管传统的战斗机机载红外探测设备大都使用中波红外传感器,主要以四代机为探测目标,在面对隐身目标时会显得有些力不从心,但随着光学元件、信号处理、制冷等技术的进步,今后五代机将会普遍配装基于长波红外传感器的新一代红外探测系设备,其灵敏度/分辨率更高、作用距离也更远,再结合高速数据链、高性能机载计算机以及先进的传感器融合算法,五代机的反隐身探测能力将会跃上一个新台阶。
3发展更适合隐身时代的空战武器
在空战中,我机消灭敌机的任务最终需要由自身携带的机载武器来完成。针对传统空空导弹在对付五代机时作战效能急剧下降的问题,今后的新一代新型空空导弹可以采取以下技术措施,使其更能适应隐身时代空战的需要:①通过采用毫米波雷达、有源相控阵雷达、更大规模阵列红外成像、冲击雷达等先进导引头,提升空空导弹的抗干扰反隐身能力,确保其在复杂电磁环境下也能在足够距离上锁定隐身目标;②通过弹体表面涂覆隐身涂层、局部改变弹体结构外形等手段,提高空空导弹自身的隐身性能,从而降低其飞行过程中被目标发现的概率,同时减少外挂携带时对载机隐身性能的破坏;③通过提高制导/控制精度,缩减甚至取消战斗部,再结合体积小、重量轻的先进动力装置/弹载电子设备,实现空空导弹的小型化和轻量化,以适应五代机内埋弹舱高密度挂载的需求,进而缓解隐身时代空战中空空导弹命中率下降、对载机携弹量要求提高的问题(图17)。 

图17  美国雷神公司推出的“游隼”(Peregrine)小型空空导弹可在F-22战斗机的机腹弹舱内高密度挂载,使弹舱携弹量比挂载AIM-120中距空空导弹时提高了一倍,达12枚 (图片来源: artstation.com)
此外,在隐身时代,由于近距超近距空战的机会增加,航炮的独特作用也将会再次突显。与初速为“零”、需要从静止状态逐步加速的空空导弹相比,航炮初速高、弹道平直低伸、弹丸飞行时间短,因而反应速度快、无射程近界限制,并且可以通过高速发射、弹幕覆盖的方式来提高命中率,这在敌我双方均具备超机动性、战机稍纵即逝的近距空战场合下具有独特的优势,再加上航炮受电磁干扰和目标隐身性能的影响也较空空导弹小,因此在今后五代机空战中仍有一定的用武之地。
4、引入有人无人机协同空战战术
随着无人无人机协同作战技术的发展,今后可以在多机编队协同空战的基础上做进一步发展,将原来编队中的部分五代机按照一定数量比例替换为隐身无人机,由此可以利用后者无人员伤亡风险,因而空战中可更加灵活占位、更加逼近敌机、更加“放手”使用主动雷达设备的先天优势,有效提升编队的反隐身作战能力图18 

图18  美空军设想的2030年及之后空中作战一个场景:1架F-35A与6架隐身作战无人机编组协同(图片来源:美空军研究实验室)
根据五代机/无人机的战技特性以及战场态势情况,近期内二者可通过多种技战术途径来实现有人无人协同:①配装有雷达红外探测设备的多架无人机从多个方位尽可能接近敌机,更高效地探测跟踪目标并将数据信息传送给位于安全空域内、保持电磁静默的五代机;②借助双多基地雷达组网技术,由经过特殊改装的无人机使用大功率雷达照射敌机,多架保持电磁静默的五代机则分散布置在安全空域内,通过检测目标偏转散射到其他方向的雷达波来发现、定位敌机;③同样借助双多基地雷达组网技术,由五代机在安全空域内使用大功率火控雷达作为照射源,多架只装有雷达接收机的无人机则分散布置在较大范围内,通过检测目标偏转散射到其他方向的雷达波来发现、定位敌机;④将无人机用作五代机的外部导弹运载平台,在间接增加空战中导弹携带量的同时,还可利用无人机代替五代机隐蔽接敌,尽可能逼近敌机后再发射导弹,进而增加攻击的突然性,提高命中率;⑤在五代机遭敌机导弹攻击的紧急情况下,以“丢车保帅”的方式用无人机来“挡刀”,既保护了五代机的安全,也可消耗敌机数量有限的空空导弹。 
中国航空研究院  陈黎
 



您可以下载航空工业发展中心航空行业信息港“ADR之声”APP,第一时间掌握航空行业最新动态、资讯、报告、分析和解读!
  • 如需了解世界航空业发展动向,可访问我中心航空工业信息网:http://www.aeroinfo.com.cn;或者关注我中心《航空简报》公众号!

 

关注本公众号有以下三种方式:
1、点击本文顶部蓝色“空天防务观察”字样,点击“关注”;
2、在微信的“通讯录”-“公众号”中,点击右上角的“+”号,输入“AerospaceWatch”查到到本公众号之后点击,再点击“关注”;
3、长按下面的图片,选择“识别图中二维码”,关注本号:
您还可以关注我中心“民机战略观察”公众号,掌握和深入了解民用航空领域动向和进展!
您也可以关注我中心“航空科普”公众号,探索航空事业的前世今生!
                                           
本篇供稿:中国航空研究院

您可能也对以下帖子感兴趣

文章有问题?点此查看未经处理的缓存