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晨枫小苑

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晨枫  

西西河水浪打浪,一浪打到网易上。我本是喜欢纸上谈兵的一介草民,在西西河那边开了一个小铺子,这是海外华人的一个精神家园。我是一个一坐下来就不动窝的懒人,但架不住友人的邀请,到网易也开了一个茶摊。阿庆嫂是怎么说来着:来的都是客。希望您能喜欢我这小号。来来来,先握一个手! 当然,主有主规,客有客道。请勿随地吐痰,喧哗扰众,或者乱贴小广告。不欢迎指桑骂槐,更不准恶语伤人。

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咆哮的侧卫   

2016-03-16 10:45:01|  分类: 鹰击长空 |  标签: |举报 |字号 订阅

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苏-27是苏联时代航空科技的最后杰作,日后还从苏-27发展出苏-30、苏-33、苏-35,在中国则有歼-11、歼-15、歼-16。说起来,侧卫是西方给以的名称,但这也是苏-27/30/33/35、歼-11/15/16唯一恰当的统称。


中国已经国产化了歼-11,在很长的时间里,这都将是中国空军的主力重型战斗机


歼-15是中国侧卫的舰载型

咆哮的侧卫 - 晨枫 - 晨枫小苑
歼-16则是中国侧卫里的陆基双座双用途型


在多年传说之后,中国证实将引进苏-35,引起人们对其在已经形成系列的中国侧卫中的定位疑问

20年前,中国从俄罗斯引进了苏-27SK战斗机,在中国称为歼-11。这是中国战斗机历史上的大事。那时中国空军还没有完全从“歼-6万岁”中走出来,歼-7的航程、载弹量和电子设备具有天然局限,歼-8也只具有初步的超视距作战能力。苏-27具有优秀的航程、机动性、武器挂载能力,还具有那个时代俄罗斯最高水平的电子系统,着实打开了中国空军的眼界。20年来,中国继续引进了苏-30MKK/MK2,歼-11实现了国产化,与此相关的还有歼-15、歼-16。俄罗斯则推出各种苏-27SMx系列、苏-30MKx系列,当然还有最新的苏-35S。同时,中国的歼-20、歼-31和俄罗斯的T-50为代表的新一代战斗机的研制也在紧锣密鼓之中。11月26日,中国国防部新闻发言人吴谦证实了传说已久的苏-35S战斗机合作项目,引起人们对侧卫传奇的新的兴趣,尤其是在新一代的F-22、F-35、歼-20、T-50已经出现的战场环境下的角色问题。

苏-27S(S为基本型,上述SK为S的出口型)一开始量产,苏霍伊马上就投入改进型的研制,这就是苏-27M,重点在于增加多用途能力、提高雷达的多目标交战能力、引入玻璃化座舱、采用数字飞控、加强机体以适应重载,但苏联解体使得计划夭折,苏霍伊的后续研发举步维艰,靠拼搏和惯性勉强推出老苏-35和苏-37。令人眼花缭乱的特技级机动性最终没有赢得任何订单,但相关技术逐渐用于各种生产型的出口和自用飞机,最终汇集到苏-35S。然而,苏-35S依然是深度升级的第三代战斗机。人们关注的是,在同样深度升级的第三代歼-11D和第四代歼-20已经出现的今天,中国为什么还要引进苏-35S。


基本型苏-27S一服役,苏霍伊就开始研制大改的苏-27M


几经周折后,最终演变成老苏-37,但没有投产


新苏-35凝聚了苏联解体20多年来苏霍伊的心血


其中包括机翼前缘的L波段雷达这样的新异技术

歼-20的具体性能还没有公布,一般认为,歼-20具有出色的隐身、超机动和超音速巡航性能。但采用了众多新技术的歼-20预计造价相应上升,技术、战术的成熟化也需要时日。另一方面,中国空军还有大批老旧战斗机急需替换,继续制造歼-11依然有必要。歼-11D的具体性能也没有公布,一般认为,歼-11D不仅在机体加强和重载化取得进步,还采用了主动电扫雷达和先进的玻璃座舱。歼-11D反映了中国航空工业对苏-27基本技术的理解和改进,但与苏-35S走的是很不相同的两条道路,取长补短很有必要。

苏-35S在外观上与苏-27S很难分辨,但富于内秀。苏-35S取消了机背的大型减速板,用其他气动控制面的组合动作代替。加上其他结构优化,节约下来的空间和重量使得苏-35S可以增加2100公斤的机内燃油量,而F-16的机内燃油量总共才2700公斤不到。苏-35S增强了机体结构,在整合了气动控制和发动机推力转向控制的数字飞控配合下,解决了“跨音速过载陷阱”,大大提高了跨音速机动容限。苏-35S取消了鸭翼,用高度整合的发动机推力转向实现出色的过失速和超音速机动。在老苏-35/37时代,推力转向还没有有机地整合进数字飞控,飞行员需要手动控制推力转向,才能发挥出最大性能。

传统上,飞机的各个气动控制面是“专物专用”的,差动动作的副翼用于控制横滚,同步动作的襟翼用于增升,平尾用于控制俯仰,但推力转向也可以用于控制俯仰和横滚,而同步动作的副翼可以当作襟翼用可以加强增升,差动动作的襟翼也可以用于横滚控制。比如说,横滚不仅可由副翼控制,也可由襟翼、平尾或者推力转向控制,各有各的优点。在低速飞行时,副翼控制横滚最为有效;在高速飞行时,襟翼的增升作用不再需要,但襟翼的力臂比副翼短得多,用襟翼控制横滚对机翼结构的刚度影响较低,所以用襟翼为宜。但在起飞、着陆时,副翼部分放下当作襟翼使用可以大大增加升力,降低起飞、着陆速度,缩短起飞、着陆距离,这时可用推力转向补充横滚控制。在过失速和超音速飞行时,推力转向同样是最好的横滚控制手段。在着陆滑跑中,所有气动控制面大幅度偏转但作用互相抵消,可以产生额外阻力而不改变升力、偏航和横滚,替代减速板的作用。事实上,传统减速板不可避免地要产生额外升力(或者负升力),使用气动控制面组合作用的等效减速板还避免了这个缺点。这样的“串位”使用可以最大限度地发挥已有气动布局的性能,但对飞控提出很高要求,要在各个模式之间可靠、平滑地过渡。相比之下,歼-11的飞控在国产化中,以模拟飞控数字化为主,并没有利用数字飞控提供的新的可能性,苏-35S的先进经验值得借鉴。


苏-35采用推力转向,这不仅是发动机喷管可以转向的问题,还需要与飞控有机整合


AL41发动机是AL31的深度发展,其增推、延寿经验也值得中国借鉴


一平二下的座舱显示系统与其说是硬件上的挑战,不如说是软件上的挑战

在发动机方面,中国正在展开世界上最大规模的研制计划,同时展开的型号之多世所未有。但根据各种公开报道,国产发动机在推力和泼辣性方面依然不足,寿命更是较短。苏-35S的AL41发动机不仅推力增加到140kN,寿命也增加到4000小时,很使中国同行羡慕。俄罗斯在推力转向方面的成熟经验更是值得中国借鉴。

在电子技术方面,苏-35S也有绝招,在机翼前缘襟翼里,整合进狭长的L波段主动电扫天线。俄罗斯方面声称这是敌我识别天线,但一般认为,这对长波的L波段天线是用于反隐身探测的,从这个角度来说,也不能说敌我识别的说法是误导,因为相对于波长较短的X波段或者Ku波段机载雷达并非完全不能捕捉到隐身或者雷达反射面积较低的目标,只是不能可靠捕捉和识别目标。L波段的缺点是分辨率不足,但在数据链的支持下,从多台L波段雷达的数据可以整合出可用的目标方位,用于预警和引导攻击。但苏-35S的L波段机翼雷达依然较小,功率可能也有限,而且只有12个发射/接受单元,在实际空战环境下的反隐身效果尚不清楚,前缘襟翼机动对雷达工作的影响也不清楚,有待在实际中检验。

苏-35S的座舱采用“一平二下”,也就是说,一个单一的大尺寸平时显示器,另有两个大型下视显示器,各为12x9英寸,分辨率1400x1050。这不是最大的,但相对于中国现有主力战斗机,还是相当大了。玻璃化的显示打破了数字、图标与图形的界限,不仅便于显示雷达图像和战场态势,还可以在移动数字地图上叠加目标数据,或者显示目标的红外或光电图像。大屏显示可以全屏显示大型图像,或者用图中图来分区显示不同信息。彩色显示更是可以用真彩色显示逼真的光电图像,或者用假彩色强调红外图像中的温度差别,更可以用不同颜色标示不同性质或威胁等级的目标。问题是,这样灵活多样的显示能力也带来了巨大困扰,如何确保在适当的时候显示适当的信息和迅捷可靠地调用当前所需显示成为一门很不简单的学问。这里面实践的作用远远超过理论,以色列是这方面的专家,连美国都经常要向以色列讨教。俄罗斯在大型作战系统信息显示管理方面也有很长的历史,苏-35S凝结了有关经验,也是值得中国参考借鉴的。

另一方面,中国得益于近几十年科技基础的飞速发展,也积累了很多对俄罗斯有用的先进技术,在电子方面尤其突出。苏-35S使用的依然是被动电扫雷达,通过机械转动增加扫描角度。这比平板缝隙天线和碟形天线当然是进了一大步,但相比于主动电扫雷达来说,依然落后了。主动电扫雷达不仅具有多波束和敏捷扫描的特点,还可以实时改变各波束的电磁特征,不仅极大地提高了多任务和抗干扰能力,还可以把雷达用作电子侦察、电磁攻击和高速数据链的平台。主动电扫雷达已经成为新一代战斗机的关键技术,对于缺乏隐身能力的三代半战斗机尤其重要。中国在显示硬件方面也迅速赶上世界先进水平,类似F-35上使用的大型单块显示屏已经在航展出现,全息平视显示器更是在歼-20上装备。中国也从80年代开始就采用1553B总线和先进军标,在现代化电子架构方面有更多经验。

在材料方面,苏-35S的复合材料使用量依然很低,歼-11B的复合材料使用量就超过了苏-35S。复材不仅有利于减重,还有利于抗腐蚀和推迟疲劳,有利于延长机体使用寿命。复材也有利于降低雷达反射面积,尽管单靠复材并不能把气动外形并未考虑隐身因素的第三代战斗机的雷达反射面积大幅度降低到隐身战斗机的水平。但用复材大范围代替金属应该从结构设计的基础层面开始,才能最大限度地发挥效果,局部替代非但效果受限,还可能受到结构之间刚弹性的不利交互影响。另外,中国在激光3D增材制造方面取得令人瞩目的发展,与先进复材技术相结合,有望补偿结构加强带来的增重,恢复机动性和增加航程、载重。

与苏联重飞机轻武器的传统不同,近几十年来,受西方成功经验的影响,中国在机载武器方面也有长足进步,不仅自主改进引进的R-27中程空空导弹,还研制成功并大量装备“霹雳12”主动雷达制导空空导弹。各种导弹和制导炸弹的研制和装备也得益于飞速发展的电子工业基础,中国是世界上最大的电子产品生产过,中国的电子技术水平可不限于音乐圣诞卡和小米手机。中国引进的苏-35S必定要求俄罗斯开放软件接口,甚至开放软件代码,这也变相逼迫俄罗斯在飞火推高度交联的软件体系上与中国合作。

咆哮的侧卫 - 晨枫 - 晨枫小苑
时代不同了,中俄之间军事技术交流不再是单行道,歼-11D的复材和主动电扫雷达技术相当先进

咆哮的侧卫 - 晨枫 - 晨枫小苑
052D的130毫米舰炮属于新一代舰炮,冷热共架通用垂发更是具有世界先进水平

如果把军工技术合作范围放大,中国可以放上台面交流的东西就更多了,尤其在海军方面。中国的潜艇AIP推进、舰用柴油机、主动相控阵雷达、冷热共架垂发、先进130毫米舰炮及100公里射程增程炮弹等技术方面都领先于俄罗斯,在航母、大登的设计、建造、运作和相关技术(如电磁弹射)上也有更新鲜、更一手的实际经验,对于俄罗斯重建海军有重要作用。

苏霍伊不仅是苏-27的原始设计者,还具有最丰富的改进经验。不管中国如何研究测算,苏霍伊才是唯一的掌握原始设计意图和测试数据的机构。另一方面,沈飞是过去20年里制造侧卫(包括歼-11、歼-15、歼-16)最活跃的机构,在生产和改进中也积累了苏霍伊、共青团城、伊尔库茨克难以忽视的经验。双方有很多经验和技术可供互相比较和借鉴,中国和俄罗斯是侧卫使用最多、最活跃也是最有实力改进升级的国家,联手改进符合双方利益。这不再是传统的市场换技术的问题。俄罗斯曾经试图对中国技术保密、维持技术落差,这是可以理解的,但20年来的历史也证明这是徒劳的。事实上,对于中国来说,苏-35S上已经没有多少10年内都没法超越的技术,只是投资和时间问题。中俄之间已经不再是单向的技术转移,而是双向的技术交流,而且随着时间的推移,中国方面的技术强项越来越多。也只有在这种情况下,技术合作的障碍才能消除。

更重要的是,大量侧卫不仅还有很长的技术寿命(机体、发动机),还在现代空中战场上有很长的战术寿命。一般认为,未来空中战场上,隐身、超巡、超机动和网络战能力将成为新一代战斗机的必备要素。侧卫以机动性著称,宽大的机体也适合加装网络战能力,但隐身和超巡受到基本设计的影响,难以做到。但新技术和新理念或许给侧卫以新的生命。

在任何战场上,不变的原则永远是消灭敌人、保存自己。隐身、超巡、超机动和网络战都是消灭敌人、保存自己的手段,但未必是唯一的手段,用强大的自卫和伴随电子战压制敌人的探测和导弹攻击,用远程、精确、智能的武器打击敌人,未必不是消灭敌人、保存自己的有效方法。

隐身是降低敌人探测概率的有效手段,但电子干扰同样可以降低敌人的探测概率。传统电子干扰有强力干扰和欺骗干扰两大类。强力干扰不仅功率要求非常高,而且在很宽频谱上无差别干扰,在战术上并不一定有利。另一方面,强力干扰目标明显,容易遭到反辐射导弹的压制。欺骗干扰针对敌人雷达的电磁特征,制造假目标,掩盖真目标,针对性强,战术使用也灵活,不易反制。欺骗干扰的新境界是数字射频记忆(简称DRFM),将入射的雷达信号的强度和信号特征记录下来,按照需要改变强度和延时,再发射回去,制造假回波。因为这是从发射雷达“原声返回”,敌人雷达很难鉴别出欺骗信号。这个方法可以用于敌人的机载火控雷达,在原则上也可以用于主动雷达制导空空导弹的雷达导引,甚至无线电近炸引信。


现代战斗机已经不再单纯依赖机动性来对抗导弹了,“台风”的翼尖就是DASS,整合了ESM/ECM、导弹预警、激光预警、箔条、闪光弹等导弹对抗功能,原计划还将包括拖曳诱饵,后来因为成本而取消了


EA-18G是功能远为强大的电子战专用飞机,但保留了F-18F的空战能力


通用原子公司计划将激光武器装上无人机,吊舱的尺寸和重量也适合装用于F-18F一级的战斗机

先进欺骗技术与诱饵相结合可以取得更好的欺骗效果,诱饵可以是拖曳的无动力诱饵,也可以是自主飞行的动力诱饵,后者与飞机的距离更大,分离效果更好,不过成本也更高。

激光主动导弹防御是另一个思路。尾后射击的空空导弹自然是一路尾追,侧面拦射的导弹在发射后也转入弧线尾追,即使迎头射击的导弹在对方做规避机动后也要转入尾追。尾追中的导弹相对速度和角速度都较小,有利于激光武器的拦截。机载激光反导是守株待兔,不需要太大的射程,功率要求也相对较低。另外,只要对导弹结构有所破坏,导弹在拉大过载追踪时,自己就解体了,并不一定需要直接摧毁。如果不要求硬杀伤的话,只要求用快速强力闪光迷盲红外制导或者激光近炸引信,功率要求就更低了。


苏-27进气口两侧的刀形天线是ESM/ECM天线


苏-30MKK把电子战天线搬家到双垂尾顶上,翼尖短舱进一步加强了电子战能力

侧卫在很早就考虑自卫电子战能力,苏-27S在进气口两侧的刀形天线就是电子战系统的一部分,苏-30MKK把电子战天线移到高大的垂尾顶部。此外,苏-27S时代就有翼尖挂架挂载电子战短舱的先例,中国侧卫也常见到在翼尖挂载电子战短舱出航。苏-27S的翼尖挂架一物两用,既是空空导弹挂架,又是翼尖配重,用于控制机翼结构弹性的影响。现在的一般趋势是尽量增加导弹挂载量,把原先外挂的电子战吊舱尽量移到机内,损失的燃油量用空中加油补足。但另一个思路是大大加强电子战能力,使战斗机的电子战能力超过起码的自卫需要,而是达到准电子战飞机水平,或者说半咆哮虫化。

美国海军EA-18G常被戏称为“咆哮虫”,这是专业级的电子战飞机,由F-18F双座战斗机改装而来,除了取消航炮外,保留了F-18F的空战能力。在历次空战演习中,EA-18G结合出色的电子侦察能力和主动电扫雷达的探测能力,捕捉到F-22,利用强悍的电子对抗能力压制住F-22的探测和攻击,成为在空战演习中首先“击落”F-22的飞机。德国“台风”战斗机在近距格斗中也“击落”过F-22,但美国空军辩解到,由于F-22的超巡、隐身和先敌攻击能力,在实战中“台风”根本没有机会进入到格斗的距离。但EA-18G的速度、机动性至少不比“台风”优秀,而且根本没有航炮,F-22被“击落”得无话可说。

侧卫是重型战斗机,天然具有充裕的空间和重量裕度可以加装超常的电子战能力,可以索性取消翼尖挂架,在翼尖固定安装相对大型的电子战短舱,利用翼尖之间的距离,增加电子战天线的基线,改善被动探测的侧向精度,也增加对空空导弹的电子防御能力。翼尖电子战短舱还与主动电扫雷达相配合,可以获得相当强悍的前向电子战能力,破坏敌人雷达的锁定。如果在尾锥位置加装激光对抗系统,还可以主动压制后半球的红外制导空空导弹威胁。

损失的翼尖挂架载弹量可以由改进翼下挂架来补偿,比如采用类似波音F-15C改装方案的翼下四联装挂架,进气口下也改为双联装挂架。这需要提高起飞重量,加强机体结构,结合更大范围和更合理的复材使用,结构增重是可以控制的。随着发动机增推的实现,机动性也能得到保持。

现代空中战场的电子生存力越来越重要,隐身和电子战能力实际上是电子生存力的不同表现。半咆哮虫化的先进侧卫与具有真正隐身、超巡、超机动能力的歼-20配合,可以实现中国版的“新鹰墙”战术,由歼-20隐蔽前出,借助先进数据链,指引稍微靠后的先进侧卫用中远程空空导弹打击敌机,并在必要的时候直接出手打掉敌方体系中的关键节点。

除半咆哮虫化的先进侧卫外,还应该发展专用电子战飞机。这是全规格的中国版咆哮虫,用于对空中战场提供重量级的电子战支持,包括非专业级电子战能力难以做到的数据链压制。但在高烈度和优势对手的战场上,重量级支持只有与全员中量级队友配合,才能形成稳定、灵活、有效的电子战体系,打造有利战场环境,先进侧卫的半咆哮虫化还是有必要的。干扰源与被保护目标的距离和角度差异较小,对提高干扰效果有利。战斗机本身更加强大的电子侦察和反制能力在数据链支持下,可以在专用电子战飞机的数据融合和协调指挥下发挥倍增的作用。轻量级队友过于依靠专业级电子战支援,战术体系容易失稳。另外,大型飞机(如运输机)为基础的电子战飞机尽管功率很大,技术先进,但毕竟速度和机动性不足,不宜用于伴随突防。

侧卫的引进是中国航空史上的重要里程碑,是中国空军向攻防兼备转型的基石,咆哮的侧卫还将在很长时间里作为中国空中力量的关键组成部分之一。
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