有人怀疑F-22的4S中的1S:机动能力----全面分析F22性能启示中国四代战机发展

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空中力量在现代化战争中已经成为具有决定性作用的因素,用来争夺制空权的战斗机则是其中最为基础、也是最为重要的部分。虽然现代化战争中的系统对抗已经使整个军事航空力量构成了一个综合性的整体,但是高性能战斗机的存在仍然是这个作战系统中不可忽视的关键。第四代战斗机是目前各军事航空技术强国重点发展的先进航空武器装备,其技术指标和性能要求也与第三代战斗机存在明显差别。世界航空技术最先进的美国长期引导着国际先进战斗机发展的方向,而真正按照第四代战斗机标准设计完成并达到服役状态的只有美国的F一22。



第四代战斗机的设计需求和技术措施


美国空军刚刚形成战斗力的F一22代表着目前战斗机性能的顶峰,同样也是现代化军事航空技术产生革命性进步的代表,并已经成为其他国家衡量战斗机技术性能指标的标准。F一22来源于美国空军为取代F一15所发展的新一代ATF战斗机,美国空军对其设计要求是经过持续近10年严格系统工程处理和分析后的结果。ATF的基本设计要求是拥有超过第三代战斗机的超视距空战能力、具备超音速巡航能力和以较小雷达反射截面积(RCS)为基础的隐身(低可探测)能力、拥有优于任何第三代或其改进型战斗机的持续和瞬时机动能力,并具有一定的非常规机动能力、高出勤率和高可靠性。


F-22的飞行性能和机载电子设备技术水平要远远超过第三代战斗机,之间的技术差距比之前几代战斗机要大的多。按照冷战思维提出的F一22也是最后一种不惜工本来强调性能的先进战斗机,该机在研制和装备的成本费用上同样明显超过第三代战斗机,即使是美国也无法承担大量装备的高昂成本。美国空军采购648架F一22的计划已经调整到180架,显然现代化战斗机在强调技术性能等方面的同时,还必须考虑到成本的影响。通过美国空军对F一22采购规模的变化,就可以感受到成本对装备形成的压力。


美国空军发展F一22这种各方面性能指标明显领先于对手的高技术装备,其目的就是通过先进装备所形成的技术优势来保证战术上统治地位。美国的军事航空工业在世界范围内仍然处于明显的领先地位,通过对第四代战斗机中属于先行者和技术标杆的F一22各方面性能指标的分析,将会对其他国家发展类似技术标准的第四代战斗机起到参考和引导作用。我国航空工业通过J一10获得第三代战斗机的科研和生产能力后,周边军事技术力量的变化将促使其必须开始第四代战斗机的发展,而分析和了解该机对于我们有着指导性的重要意义。


超音速巡航


这是F一22综合战术性能要求中一个基础性的重要指标。所谓超音速巡航中的“巡航”并不是常规意义中最省油的飞行速度,而是指战斗机可以在发动机比较省油的条件下进行持续超音速飞行,对于四代机是指在发动机不开加力的情况下获得第三代战斗机在加力状态下才能够获得的超音速飞行能力。战斗机具备超音速巡航能力对战术使用有很大帮助:在执行对空作战任务时,超音速巡航有利于快速占位和接近目标,能够为机载导弹武器提供更大的初始速度以提高射程;当战斗机处于被动状态时,有利于摆脱敌机的跟踪和攻击,也可利用飞行速度来换取高度和增加能量方面的优势。


F一22提出超音速巡航技术要求,主要是根据两方面的战术需要:首先是可以使其具备比典型第三代战斗机更强的高速性能。不具备超音速巡航能力的战斗机为了保证航程和作战半径要求,在绝大部分飞行时间里都是采用较省油的高亚音速飞行,只有在接敌和攻击的时候才会将飞行速度提高到超音速。第四代以前的战斗机虽然都具备超音速飞行能力,但是因为依靠发动机加力获得的超音速性能需要消耗大量燃料,因此在燃料限制下很难保证飞行速度适合战术条件的要求。而F一22能够在发动机不开加力的情况下保持较高的飞行速度,使其在与其他不具备超音速巡航能力的战斗机作战时,占据明显的先攻击、先命中战术优势——可以始终保持飞行速度以迅速完成空战占位机动,并使机载导弹的射程得到大幅度提高。超音速巡航不但使战斗机能够在超视距空战中占据上风,而且还可以在保持速度优势的同时具有足够的作战半径和持续作战时间,以满足在较大空域范围内进行多场空战时对续航能力的要求。


超音速巡航不但有利于战斗机执行进攻性战术机动,而且也有利于空战中进行摆脱机动和规避空空导弹攻击。使用雷达制导的中远距空空导弹实施超视距攻击是现代化空战的主要形式,而目标飞机的摆脱速度和进行机动时的飞行速度直接影响到空空导弹的命中率——超音速巡航状态战斗机始终保持着一个相对稳定的飞行速度,这就省下了普通战斗机由亚音速向超音速加速这一过程,而且还能够保证较长的超音速飞行时间。超音速巡航战斗机本身的速度性能就有条件降低导弹命中率,如果再与适度的机动动作结合,将可以进一步增强摆脱导弹的能力。国外相关科研机构对战斗机飞行速度、机动能力和导弹命中率之间关系的模拟计算结果证明:具备超音速巡航能力的战斗机可以大幅度降低主动雷达制导空空导弹的有效攻击范围,如果能在超音速条件下进行5g左右的高机动规避动作,则导弹的命中率还将大幅度下降。甚至于半主动雷达制导空空导弹(如AIM一7和R一27),几乎不可能命中在飞行速度M1.5、进行5g过载机动的战斗机目标。


战斗机对超音速巡航的需求除了体现在执行空中优势任务外,在其他战术要求上同样需要。战斗机在执行对地攻击任务时采用超音速巡航同样可以提高机载弹药的有效射程,在保证作战半径的前提下缩短在敌方防空火力范围内的停留时间,通过降低敌方地面防空武器的射击窗口来提高突防成功率。具备超音速巡航能力的战斗机可以比常规第三代战斗机有更快的经济飞行速度,可以在同样的飞行时间里比亚音速巡航战斗机有更大的航程。因为战斗机从机场飞抵战区前方交战地域上空的速度与作战反应和空地协调能力直接相关,所以第四代战斗机的超音速巡航能力对于提高作战反应速度有很大帮助,从而可以部署在相对安全的后方机场。


当然,战斗机并不只是能在发动机不开加力的情况下达到M1以上就算是超音速巡航,而是必须要满足飞行速度和持续飞行时间这两方面要求。获得超音速巡航能力需要在飞机和发动机设计上付出很大代价,所以得到的战术优势必须能够超越为此进行的投入。第四代战斗机要想真正通过超音速巡航获得满意的性能优势,那么不开加力的飞行速度应该超过M1.4(M1—1.4还属于跨音速范围),在成本和性能上最适合的巡航速度应该是在M1.5-1.7(过低意义不大,而过高则代价太大)。另外,还必须满足时间要求,也就是说超音速巡航的飞行速度必须能够保持一定的时间。目前,第四代战斗机在超音速巡航时间上至少要能够维持20-30分钟才有意义。


超音速巡航对于第四代战斗机来说只是综合飞行性能的一个方面,如果不能与其他技术指标综合到一起,那么单纯靠增推减阻是没有什么意义的。按照基本空气动力学原理可知,飞机的速度与机动性是有直接联系的。在其他条件不变的情况下,飞行速度越快则机动性能就越差,因此第四代战斗机的超音速巡航指标必须与高机动性紧密联系。

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