飛機(jī)高空“躲貓貓”

康琳

目前，世界上有10個(gè)左右國(guó)家進(jìn)行研制第三代戰(zhàn)機(jī)，而到了第四代隱身戰(zhàn)機(jī)，就只有美、俄、中3個(gè)國(guó)家在研制。越來(lái)越高的研發(fā)難度，將許多國(guó)家擋在了門(mén)外。過(guò)高的技術(shù)難度及經(jīng)費(fèi)投入，不是誰(shuí)想搞就能搞的。許多老牌的歐洲航空工業(yè)強(qiáng)國(guó)如英、法、德、意等國(guó)，都放棄了獨(dú)立或合作研制隱身戰(zhàn)機(jī)的念頭，轉(zhuǎn)而向美國(guó)采購(gòu)F-35，或者如法國(guó)將精力放在隱身無(wú)人戰(zhàn)機(jī)的研發(fā)上。

為什么搞隱身戰(zhàn)機(jī)？

從作戰(zhàn)角度看，隱身戰(zhàn)機(jī)的出現(xiàn)正在引起空中作戰(zhàn)和地面防空作戰(zhàn)的革命性變化。隱身戰(zhàn)機(jī)雖以隱身為主要設(shè)計(jì)目的，但其機(jī)載系統(tǒng)的性能同樣得到大幅提升，這使得其在與非隱身戰(zhàn)機(jī)和敵防空系統(tǒng)的對(duì)抗中占據(jù)極大的技戰(zhàn)術(shù)優(yōu)勢(shì)。

以F-22A為例，盡管其雷達(dá)反射截面積一直被嚴(yán)格保密，但外界普遍認(rèn)為其迎面雷達(dá)反射截面積為0.1平方米，而現(xiàn)在典型第三代戰(zhàn)機(jī)的雷達(dá)反射截面積在3～5平方米。根據(jù)雷達(dá)探測(cè)距離公式，雷達(dá)的探測(cè)距離與雷達(dá)反射截面積的四次方根成正比。也就是說(shuō)，如果雷達(dá)反射截面積降低10倍，對(duì)方探測(cè)距離將減少一半左右；如果雷達(dá)反射截面積降低100倍，則對(duì)方探測(cè)距離會(huì)縮小到設(shè)計(jì)值的1/3。第三代戰(zhàn)機(jī)的機(jī)載雷達(dá)對(duì)3平方米目標(biāo)的探測(cè)距離大約在100千米，這樣當(dāng)F-22與非隱身的第三代戰(zhàn)機(jī)進(jìn)行空戰(zhàn)時(shí)，后者的機(jī)載雷達(dá)發(fā)現(xiàn)F-22的距離將被壓縮到40千米以?xún)?nèi)，而F-22的AN/APG-77雷達(dá)卻可在200千米發(fā)現(xiàn)第三代戰(zhàn)機(jī)。顯而易見(jiàn)，F(xiàn)-22對(duì)第三代戰(zhàn)機(jī)具備單向探測(cè)優(yōu)勢(shì)，能夠先敵發(fā)現(xiàn)、先敵攻擊。相比之下，第三代戰(zhàn)機(jī)即使進(jìn)入F-22中距空空導(dǎo)彈的有效射程之內(nèi)都不一定能發(fā)現(xiàn)它。2007年的一次空戰(zhàn)演習(xí)中，F(xiàn)-22在“陣風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)打開(kāi)雷達(dá)的一瞬間就將其鎖定，并成功向AIM-120C傳輸了火控?cái)?shù)據(jù)，達(dá)成射擊條件，而“命懸一線”的“陣風(fēng)”卻渾然不覺(jué)。美軍已經(jīng)舉行的多次空戰(zhàn)演習(xí)表明，F(xiàn)-22在與第三代戰(zhàn)機(jī)對(duì)抗時(shí)具有壓倒性的技戰(zhàn)術(shù)優(yōu)勢(shì)，迄今已創(chuàng)造了上百比零的紀(jì)錄，即第三代戰(zhàn)機(jī)損失上百架，F(xiàn)-22無(wú)一損失。

隱身戰(zhàn)機(jī)不僅能在空戰(zhàn)中“蹂躪”第三代戰(zhàn)機(jī)，還初步具備了打擊敵方預(yù)警機(jī)的能力。根據(jù)前面提到的雷達(dá)探測(cè)距離公式，對(duì)第三代戰(zhàn)機(jī)探測(cè)距離可達(dá)300千米的預(yù)警機(jī)，要發(fā)現(xiàn)F-22至少要在100千米左右，而美國(guó)正在發(fā)展的AIM-120D遠(yuǎn)程中距空空導(dǎo)彈的射程已達(dá)197千米，這樣掛載AIM-120D導(dǎo)彈的F-22就可在預(yù)警機(jī)探測(cè)到自己之前先發(fā)制敵。

如何實(shí)現(xiàn)隱身？

隱身戰(zhàn)機(jī)的所謂“隱身”不是完全看不見(jiàn)，而是通過(guò)各種技術(shù)和戰(zhàn)術(shù)手段，最大限度地降低被敵方探測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)的概率。或者說(shuō)，隱身戰(zhàn)機(jī)比非隱身戰(zhàn)機(jī)探測(cè)起來(lái)更加困難。

現(xiàn)代對(duì)空探測(cè)的手段主要集中在雷達(dá)、紅外、光學(xué)、電磁等，其中雷達(dá)是最重要的探測(cè)手段，因?yàn)榉揽绽走_(dá)的探測(cè)距離可達(dá)數(shù)百千米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他幾種探測(cè)手段。不僅如此，現(xiàn)代雷達(dá)還能實(shí)現(xiàn)敵我識(shí)別、火控等一系列性能。所以，戰(zhàn)機(jī)的隱身主要是對(duì)雷達(dá)的隱身。紅外、光學(xué)和電磁的隱身也同樣不容忽視。以紅外隱身為例，戰(zhàn)機(jī)在高速飛行中，發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴口會(huì)持續(xù)噴出高溫尾焰，機(jī)體也會(huì)因?yàn)榕c空氣摩擦而大幅升高溫度，這些都會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的紅外輻射?，F(xiàn)代機(jī)載紅外搜索與跟蹤系統(tǒng)的靈敏度越來(lái)越高，對(duì)戰(zhàn)機(jī)的這些紅外輻射源的探測(cè)距離可達(dá)100千米以上，與許多先進(jìn)機(jī)載雷達(dá)的探測(cè)距離幾乎相當(dāng)。

雷達(dá)探測(cè)類(lèi)似于蝙蝠耳朵對(duì)獵物的功能，是靠接收目標(biāo)在雷達(dá)波照射下產(chǎn)生的回波定位來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如果目標(biāo)表面能吸收或散射雷達(dá)波，這樣就能減小被發(fā)現(xiàn)的概率，而達(dá)到隱身目的。理論計(jì)算和實(shí)際測(cè)試都證明，設(shè)計(jì)合理的隱身外形可以將雷達(dá)反射面積降低75%～90%。但外形隱身技術(shù)只是改變雷達(dá)回波的傳播方向，使強(qiáng)回波轉(zhuǎn)向受探測(cè)威脅較小的方向，而不是減弱回波的總能量。

外形隱身之外的技術(shù)措施對(duì)戰(zhàn)機(jī)雷達(dá)隱身的貢獻(xiàn)只占10%～25%，主要是材料隱身，通常分為透波材料和吸波材料。透波材料，顧名思義就是對(duì)電磁波“透明”的材料，雷達(dá)波既不會(huì)被其反射也不會(huì)被其吸收，而是直接穿過(guò)去。

研制難度有多大？

目前，世界軍事大國(guó)正在使用或開(kāi)發(fā)的吸波材料主要為納米材料。近幾年的研究證明，納米材料具有極好的吸波特性，它具有頻帶寬、兼容性好、質(zhì)量輕、厚度薄等特點(diǎn)，可以滿(mǎn)足對(duì)吸波材料“輕、薄、寬、強(qiáng)”的要求。還有一種近幾年才發(fā)展起來(lái)的導(dǎo)電高聚物材料，將導(dǎo)電高聚物與無(wú)機(jī)磁損耗物質(zhì)或超微粒子復(fù)合，可望發(fā)展成為一種新型的輕質(zhì)寬頻帶微波吸收材料。

隱身戰(zhàn)機(jī)研制涉及到眾多方面因素，而且無(wú)論哪方面的技術(shù)難度都很高。以雷達(dá)隱身為例，雖然都知道外形隱身設(shè)計(jì)的原則，但付諸實(shí)踐卻非常困難。首先，隱身戰(zhàn)機(jī)要在保持優(yōu)異機(jī)動(dòng)性的前提下實(shí)現(xiàn)隱身，而機(jī)動(dòng)和隱身實(shí)際上是一對(duì)矛盾體，要想讓它們達(dá)成比較完美的結(jié)合，就需要建立數(shù)學(xué)模型、進(jìn)行大量的理論計(jì)算，并且還要進(jìn)行無(wú)數(shù)次的風(fēng)洞試驗(yàn)。這些既需要豐富的航空設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、深厚的技術(shù)實(shí)力，更需要完善的風(fēng)洞群，而僅僅是風(fēng)洞群一項(xiàng)，就將絕大多數(shù)國(guó)家擋在了門(mén)外。其次，雷達(dá)隱身的各項(xiàng)外形設(shè)計(jì)技術(shù)，都是世界上最頂尖的航空技術(shù)。例如進(jìn)氣口技術(shù)，目前只有美國(guó)、俄羅斯、中國(guó)完全或部分掌握；保形天線設(shè)計(jì)不僅涉及到氣動(dòng)，還涉及到一個(gè)國(guó)家的航空電子技術(shù)實(shí)力；至于隱身材料則涉及到一個(gè)國(guó)家的整體材料工業(yè)、化學(xué)工業(yè)技術(shù)實(shí)力。

總之，戰(zhàn)機(jī)的雷達(dá)隱身設(shè)計(jì)絕非看看別人的外形就能設(shè)計(jì)出來(lái)，沒(méi)有強(qiáng)大的航空工業(yè)，根本不可能奢談設(shè)計(jì)隱身戰(zhàn)機(jī)。以印度為例，在西方提供大量技術(shù)支持和成品部件的情況下，其僅僅研制第三代戰(zhàn)機(jī)就花了30多年時(shí)間。研發(fā)成本和生產(chǎn)單價(jià)，也是說(shuō)明隱身戰(zhàn)機(jī)技術(shù)難度大的證據(jù)。美國(guó)F-22整個(gè)項(xiàng)目費(fèi)用高達(dá)667億美元，平均單價(jià)3.42億美元。即使不算研制費(fèi)用，F(xiàn)-22的生產(chǎn)單價(jià)也高達(dá)1.5億美元。相比之下，美國(guó)第三代戰(zhàn)機(jī)F-15在1998年的生產(chǎn)單價(jià)才3 000萬(wàn)美元。而美國(guó)研制的另一款隱身戰(zhàn)機(jī)F-35，到目前為止研發(fā)經(jīng)費(fèi)已達(dá)300多億美元，生產(chǎn)單價(jià)也從10年前估計(jì)的4 500萬(wàn)美元暴漲至2015年的1.56億美元。

怎樣對(duì)付隱身戰(zhàn)機(jī)？

一提到現(xiàn)代作戰(zhàn)，人們往往會(huì)強(qiáng)調(diào)依托體系的聯(lián)合作戰(zhàn)，然而隱身戰(zhàn)機(jī)的出現(xiàn)卻似乎在打破這個(gè)規(guī)律。B-2A隱身戰(zhàn)略轟炸機(jī)在科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)、阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)和伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)中都是獨(dú)來(lái)獨(dú)往，不需要其他機(jī)種支持，而F-22戰(zhàn)機(jī)在裝備之初也沒(méi)有裝備通用的16號(hào)機(jī)載數(shù)據(jù)鏈。那么隱身戰(zhàn)機(jī)真的能脫離體系，恢復(fù)以往的獨(dú)立作戰(zhàn)嗎？顯然不是。

B-2A隱身轟炸機(jī)此前之所以獨(dú)來(lái)獨(dú)往作戰(zhàn)，一是當(dāng)時(shí)F-22還沒(méi)有服役，用非隱身戰(zhàn)機(jī)為其護(hù)航反而增加了暴露概率；二是B-2A發(fā)起攻擊時(shí)，對(duì)方的防空系統(tǒng)已被摧毀或被壓制。 F-22A在服役之初沒(méi)有加裝數(shù)據(jù)鏈，使其無(wú)法與其他戰(zhàn)機(jī)進(jìn)行信息交換，形成了“信息孤島”現(xiàn)象，也不是因?yàn)槊儡姶蛩阕孎-22A成為“獨(dú)行俠”，而是因?yàn)楫?dāng)時(shí)數(shù)據(jù)鏈帶寬有限，無(wú)法滿(mǎn)足F-22向外傳輸大量數(shù)據(jù)的需求。2009年，美軍開(kāi)始對(duì)F-22A實(shí)施價(jià)值80億美元的“增量3.2”升級(jí)，他們?yōu)?83架F-22A陸續(xù)加裝多功能先進(jìn)數(shù)據(jù)鏈。這種新型數(shù)據(jù)鏈配用新型電掃波束切換智能天線，不但能在高威脅環(huán)境中提高隱身戰(zhàn)機(jī)相互協(xié)調(diào)的能力，還實(shí)現(xiàn)了與非隱身戰(zhàn)機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸，讓F-22A真正融入到作戰(zhàn)體系當(dāng)中，這無(wú)疑會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)F-22A的作戰(zhàn)能力。

另外，地面反隱身雷達(dá)的發(fā)展只能解決部分問(wèn)題，因?yàn)榈孛娣揽兆鲬?zhàn)畢竟屬于被動(dòng)防御，而對(duì)方的隱身戰(zhàn)機(jī)卻可以靈活選擇攻擊方向，令防御一方防不勝防?，F(xiàn)代防空作戰(zhàn)的實(shí)戰(zhàn)也一再告訴人們，僅靠單純的防空是無(wú)法贏得戰(zhàn)爭(zhēng)勝利的。只有同時(shí)擁有隱身戰(zhàn)機(jī)，才能真正具備與對(duì)方隱身戰(zhàn)機(jī)對(duì)抗的能力。