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对美国4.75代战斗机的思考

时间:2022-05-16 11:35:03 浏览次数:

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目前波音公司的市场战略已取得初步成功,开始与多个国家接洽商讨F-15SE和F/A-18IR的出口事宜。美国空军尽管尚未考虑采购4.75代机,但从其近期动向来看,今后至少会用4.75代机的部分技术改装现役飞机。充分挖掘现役机型潜力,尽量沿用成熟技术

F-15SE和F/A—18IR均是在现役飞机基础上改进而成而非全新开发,这主要是考虑到其原型机还有进一步改进升级的潜力,在保证平台基本性能的同时还将带来成本和可靠性优势,这表现在:(i)F-15E和F/A-18E/F作为4/4,5代战斗机中的代表机型,其平台性能至今仍不落后,部分指标与5代机相比也不逊色(例如近期的试飞结果就表明F-35的飞行特性与F/A-18非常接近);②F-15和F/A-18E/F均已服役多年并经受实战考验,平台技术成熟,稳定可靠;③受益于先进思想的指导,F-15和F/A-18E/F在研制之初就为今后的改进升级预留了空间;④F-15和F/A-18E/F作为双发重型战斗机拥有较大的机体,易于在改进时换装新设备。

从目前波音公司展示的F-15SE和F/A—18IR原型机来看,二者机体结构和气动布局均没做大的变动,甚至可由在役同型飞机通过更换相关系-统、加装新式保形油箱/武器吊舱直接升级而成(F 15SE首架原型机就是租用美国空军的一架现役F-15E改装而来)。不仅如此,4.75代机改进过程中所引入的先进技术也都来自F-22/35等5代机,其AESA雷达、电子战系统、吸波涂层等都尽量使用现有成品或其衍生产品。

针对主要性能差距,重点提高隐身能力

在目前5代机所具备的隐身、超声速巡航、超机动和高度综合的航电系统等各项性能特征中,隐身是其与4代机之间最主要、也是后者最难赶超的性能差距。由于5代机具备隐身优势,在与4代机交战时可以做到“先敌发现,先敌攻击,先敌摧毁”,甚至使战场单向透明,呈现一边倒的态势。因此,4代机要缩短与5代机之间的战斗力差距,首要问题就是尽可能提高自身的隐身性能。F-15SE和F/A-18IR在改进中就把提高飞机的隐身性能作为重中之重,除了沿用目前常用的一些RCS缩减措施外,还推出了“局部修形+保形外挂”的创新手段,最终取得了较为显著的效果,使其综合战技性能与其他4代机改型拉开了差距。

相比之下,俄罗斯近年来推出的4++代机重点强调提高飞机机动性的做法(换装全向推力矢量发动机)很值得商榷,至少可以说其实战价值不如隐身突出,这表现在:①现代战斗机配备的先进头盔瞄准系统和高性能近距空空导弹,可以在相当程度上弥补载机在机动性方面的差距,使超机动性带来的近距格斗优势有所下降;②追求超机动性、但是隐身性能没能同步提高的飞机很可能还在接敌过程中就遭到敌方先发制人的打击,其近距格斗优势将无从发挥。

注重提高综合性价比,不追求性能面面俱到

尽管4.75代机力求缩短与5代机之间的性能差距,但是并没有在各项性能指标上与5代机全面攀比,而是根据研发成本、作战需求和时间进度等要求,对其进行了合理取舍以求获得最佳性价比,为此不惜放弃了部分本来有可能实现的能力。例如,F-15SE和F/A一18IR均不具备作为5代机重要性能特征的超声速巡航和超机动能力。但是单从技术角度来讲,要使F-15SE具备超机动能力并不存在不可克服的困难,因为原麦道公司(后并入波音公司)曾与美国航空航天局(NASA)合作,有过研发F-1 5S/MTD及F-15 ACTIVE技术验证机(F-15B基础上加装前翼、换装推力矢量喷口)的成熟经验。之所以F-15SE没做类似改进,主要是波音公司考虑到这样做的代价太大(仅一台先进推力矢量发动机就价值数百万、上千万美元),与其带来的实战价值相比有点得不偿失,因此从性价比的角度来看并不可取。

值得指出的是,美国即将服役的F-35尽管被列入5代机,但该机并不同时具备5代机的各项性能特征,同样放弃了超声速巡航和超机动能力。

对美国4.75代机改进模式的思考

对世界各国空军来说,由于近期内爆发大规模战争的可能性不大、5代机价格昂贵使其难以大量采购装备、现役4代机还有相当长的使用寿命等原因,在今后相当长时期内没必要也没有能力全部换装5代机,而4代机仍将在各国空军装备体系中占有相当比重,甚至继续充当主力。但考虑到未来战场环境的变化,现役4/4.5代机将很难满足作战需求,对其进行改进升级势在必行。美国4.75代机为此所做的一些独创性探索,对其他国家同类飞机的改进具有相当的启迪和借鉴意义。

“4代机平台+5代机技术”是一条经济适用的军机改进途径

沿用现役4代机机体,除了保证飞机基本平台成熟可靠外,对研制厂商来说,将有助于减少投资、降低技术难度缩短研制周期,降低生产成本和产品单价;对用户来说,可以保证4.75代与现役4代机之间有较好的技术继承性,不但有助于降低全寿命周期费用,而且空地勤人员上手快,有利于新机尽快形成战斗力。

而尽量选用原来为5代机开发的部分先进技术(航电、武器和材料等),在保证4,75代机关键性能得以提升的同时,还将带来以下优势:①避免专门为4,75代机开发全新产品而带来的成本上升和进度延迟;②有助于分担5代机的部分研发成本,提高其经济可承受性;③有利于战时4,75代机与5代机的协同作战。

尽管由于原始外形设计限制等原因,通过“4代机平台+5代机技术”途径发展而来的4,75代机在隐身等性能指标上仍与5代机有相当差距,但是对于4/4,5代机已具备不对称优势,若考虑到战时己方体系支持等因素,也有能力与敌方5代机对抗。

目前美、俄军方均是“4代机平台+5代机技术”途径的支持和实施者:俄罗斯即将服役的4++代机苏35S是在4代机(苏27)机体上引

进5代机(PAK FA)部分技术改进而成;根据近期美国媒体的报道,目前美军正在考虑的应对所谓中国“歼20威胁”方案并不是采购更多的F-22,而是借助新技术升级改造F-15并采取F-15与F-22配合作战的战术(改装有大功率AESA雷达的F-15负责探测空中目标,F-22则关闭雷达、隐蔽接敌发起攻击),美军认为这样的措施比单纯依靠昂贵的F-22更高效。

“局部修形+保形外挂”是一种行之有效的Rcs缩减手段

由于目前军用飞机的雷达隐身能力大部分(约80%)是由外形设计决定的,要提高4代机的隐身性能,对其外形结构做适当修改和调整很有必要。波音公司通ii4,75代机的开发,在此领域中做卜些独创性的探索,其部分别具匠心的设计很值得关注和借鉴。

例如,F-15SE将直立垂尾改为与5代机类似的外倾15°,使这一传统飞机上最大的侧向雷达反射源得到很大程度抑制,尽管这样一来机体结构和飞控系统都必须做相应修改,但考虑到由此带来的隐身性能显著改善,付出一定代价也是值得的。目前除了F-15SE外,伊朗根据美国F-5E研制的“闪电”战斗机也将前者的直立单垂尾改为外倾双垂尾,在相当程度上也是出于隐身考虑。

同样,4.75代机上的保形外挂也非常具有实战价值。目前部分4代机改型尽管也声称RCS大幅缩减,但这都是在无外挂条件下实现的,战时K携带外挂(武器弹药和副油箱),全机RCS将成倍上升,隐身性能迅速恶化,这样的隐身改造可谓华而不实。

在保形外挂的具体实现方式上,波音公司也善于根据不同飞机特点,灵活处理。例如F-15E飞机特殊的保形油箱安装方式使其适于携带投放武器,波音公司便将其改造成内置弹舱;而F/A-18E/F采用的是背负式保形油箱,无法沿用F-15SE的改造方式,波音公司就专门为其设计了可吊挂在机身下的“茧包”式武器吊舱。

“准隐身+体系支持”是一种另辟蹊径的生存力增强措施

近期推出F-15SE和F/A-18IR,体现了波音公司近年来在作战飞机隐身问题上所持的“准隐身+电磁干扰≈全隐身”观点,即:RCS只作适当缩减的准隐身飞机在电磁干扰配合下,也可以达到近似全隐身的效果,因此没必要一味追求技术难度大、造价昂贵的全隐身飞机。2009年2月,EA-18G电子战飞机(F/A-18F的电子战改型)在演习中“击落”一架F-22就是波音公司津津乐道的例证。目前美国海军采取的“准隐身主战飞机+先进电子战飞机”搭配模式(即F/A-18E/F+EA-18G,今后将过渡到F-35+EF-35)在实战中表现出并不亚于空军的突防/生存力,也在相当程度上验证了波音公司的这种观点。考虑到F-15SE~NF/A-18IR的RCS比F/A-18E/F有了进一步缩减,在电子战飞机的支援下完全能达到更高的作战效能。

对他国来说,由于其军队的体系支持(尤其是电子战)难以达到美军的水平,因此波音公司的上述观点显然不能照搬。尽管这样,由于大多数国家研发装备高性能全隐身飞机存在技术和财力上的巨大困难,在发展新装备时适当降低隐身性能要求、同时加强配套作战体系建设以求提高整体作战效能的做法无疑更加切实可行,因此波音公司的观点还是很有参考价值的。我们应看到,目前即使是英、法等欧洲国家也持类似的观点:作战飞机生存力可通过隐身、电磁干扰、任务规划、防区外打击等多种手段共同实现,没必要片面强求隐身能力。因此目前欧洲国家只装备“台风”、“阵风”等常规飞机,并且对其作战效能充满信心。

结束语

从历史上看,美国非常擅长于对现役飞机做看似改动量大、实则性价比相当高的改进,由F-5E/F改进而来的F-20(即F-5G,由3代机改进至4代机)和由F/A-18C/D改进而来的F/A-18E/F(曾被建议命名为F-24或F-25,由4代机改进至4.5代机)都是其中的经典之作。而在技术难度更大、以追赶5代机为目标的军机改进方面,美国进行的探索也由来已久:早在1987Ig原格鲁曼公司就曾提出过F-14的改进型——“雄猫”2l方案,经评估其价格仅为ATF(即现在的F-22)的60%,作战能力却达到后者的90%。而近期推出的4.75代机在目前的各种4/4.5代机改型中独树一帜,再次使美国在战斗机改进领域保持了世界领先地位。对其他国家来说,如果对其4/4.5代机改进有更高的性能要求,美国4.75代机的改进模式无疑非常值得参考和借鉴。

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