沉默的鹰:美国波音F-15SE准隐身战斗机值得中国借鉴 ZT

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导读: F-15是世界上第一种完全按照空中优势思想发展出来的第三代战斗机,该机家族服役后的各个型号在战争中展现了优异的飞行性能和强大的战斗力。这种至今已经服役三十余年的双发重型战斗机,在当今国际战斗机市场的激烈竞争中仍然显得生气勃勃。 美国波音公司在2009年3月17日公开展示了F-15最新改型样机,称为F-15SE“沉默鹰”。这个机型宣称采用低信号特征的隐身技术,并且在展示样机上公开了各挂1枚AIM-120C的内部弹舱设计。波音推出“沉默鹰”项目主要是利用F-15原有的良好设计基础,采用四
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F-15是世界上第一种完全按照空中优势思想发展出来的第三代战斗机,该机家族服役后的各个型号在战争中展现了优异的飞行性能和强大的战斗力。这种至今已经服役三十余年的双发重型战斗机,在当今国际战斗机市场的激烈竞争中仍然显得生气勃勃。



美国波音公司在2009年3月17日公开展示了F-15最新改型样机,称为F-15SE“沉默鹰”。这个机型宣称采用低信号特征的隐身技术,并且在展示样机上公开了各挂1枚AIM-120C的内部弹舱设计。波音推出“沉默鹰”项目主要是利用F-15原有的良好设计基础,采用四代机所验证过的现代化低信号特征技术进行改进,以比较低的投入使该机具备更低的信号特征和更强的战场生存能力。波音在合并麦道之后,获得了后者军用飞机产品的丰厚馈赠,尤其是 F/A-18和F-15这两个成功的战机家族。波音近年来在军用航空市场上非常重视F-15E改型多用途战斗机的开发,先后成功向韩国和新加坡出口F- 15K和F-15SG这两个型号,证明F-15这个“老兵”在重型战斗机市场上雄风尤在。长期在民用航空市场的拼杀,使波音公司非常擅长产品的市场开发。波音对航空产品的包装、宣传和推广工作有着丰富的经验,这些经验对军用航空产品的开发和销售同样起到了积极的作用。



波音在合并麦道之前参与的几次美国空军战斗机竞争中全部失败,即使是兼并麦道之后参与的新一代军机项目,也屡挫于庞大的洛·马之手。因此,在当前波音军机部门的一系列产品中,F/A-18E/F和F-15E都没有足以在新型战斗机竞争中取胜的吸引力,其致命缺陷之一就是隐身性能严重不足。而F- 15SE的出现,就是波音为适应国际先进战斗机市场上对战机隐身要求的产物,这个型号的开发使F-15这种中规中矩的三代机披上了“隐身”的外衣。该机的出现无论是概念炒作也好,认真也罢,都使搭上隐身“末班车”的F-15在技术水平上提高了一个层次。



设计思想和技术手段解析



现代隐身作战飞机的结构设计上最有代表性的特点就是内部弹舱的使用,没有这个设计的新型战斗机只能称为部分隐身设计。F-15SE的机体气动和结构设计仍然保持了与基本型F-15E相当的状态,按照波音公司公开样机所采用的技术标准来看,该机在改进设计中实现低信号特征的途径也是增加内部弹舱,就是利用安装在飞机进气道外例的保形油箱的空间,在其侧面和下方各设置一个带舱门和折叠挂架的内部弹舱。F-15SE样机展示中的保形油箱弹舱各挂载1枚 AIM-120C空空导弹,按照弹舱的尺寸和外挂物随艕打开的挂载形式来分析,F-15SE的弹舱能够通用AIM-120和AIM-9两个型号的导弹。 F-15SE弹舱在技术上要比F-22中距和格斗导弹需要使用的专用弹舱要先进,在挂载灵活性武器通用性上也比后者机身侧面弹舱更加合理。



F-15SE样机的技术改进主要集中在降低机体的雷达反射截面上,其使用的应该是已经完成生产和交付的成品机体及动力系统。“沉默鹰”在改进过程中采用的都是比较成熟的技术手段,AESA机载雷达和数据链、电子战等系统都可以采用现有产品,属于利用新技术对现役作战飞机进行小步快跑的改进典型。F- 15SE在结构和气动设计上与F-15E的最大差异,就是略为外倾的垂直安定面(目测倾角约12°~15°)。相对于F-15E原本垂直于机体并互相平行的垂尾设计,F-15SE的垂直安定面由垂直的基面和外倾的上部组成立置鸥式翼面。F-15SE安装的这种中间带有折角的垂直安定面,在结构设计上很不合理。但是考虑到现在展示的F-15SE样机只是初步的方案演示机,垂直安定面结构也许只是简单的在垂尾基座上安装倾斜外翼的演示,正式进入工程开发的型号估计将采用类似F/A-18的整体式外倾垂尾结构。



F-15SE设置内部弹舱的保形油箱体积和容积都非常可观,可以装载1枚空空导弹或454公斤的JDAM制导炸弹,或采用串联挂架挂载2枚SDB小直径炸弹。如果按照F-15SE样机有效载荷的尺寸去对比保形油箱的尺寸,可以发现其保形。油箱侧面可设置弹舱的空间远比样机要大。F-15SE没有设置过大的内部弹舱的原因并不应该是技术上的问题,更多的考虑可能是为了保持F-15E原保形油箱的外挂载荷。F-15E每侧保形油箱的下方和侧下方都设置有两列串联挂点,现在改装过的保形油箱下方挂架位置已经被弹舱占据,如果加大侧弹舱的尺寸,则原本斜下方的挂架也会被弹舱所占用,为了增加2个内挂点而损失掉 6个外挂点并不算是个好主意。



F-15的基本设计并没有考虑到实现飞机雷达隐身的结构要求,单纯只增加内部弹舱并不具备使F-15SE成为隐身战斗机的条件,这就必须在机体上同时应用低信号措施进行隐身设计的整体综合。F-15SE正面最主要的雷达反射源,就是进气道和暴露的发动机风扇叶片。翼面和进气道唇口可以通过吸波涂料或结构修形来降低雷达反射强度,对发动机风扇则可以通过在进气道喉管内加装屏蔽板或网来解决。发动机风扇前方设置屏蔽板或网。后可能降低发动机推力 2%~3%,并会对发动机的部分工作状态产生限制。但是,由此产生的收益足以弥补推力损失可能造成的影响。发动机风扇前增加屏蔽可以在远距离作战时降低雷达信号强度,当飞机进入近距离格斗时,可以折叠板/网设备以改善动力性能,在不采用S形进气道结构的情况下最大程度削弱飞机迎头雷达反射面积(RCS) 值。F-15C/E采用低信号措施进行改造后的RCS值可以得到大幅度下降,现有技术标准下无外挂的正面雷达反射面积有可能降低到1~2平方米。这个 RCS标准实际上已经能够在复杂电子作战环境下有效保护自己。



隐身状态下有效载荷受限的F-15SE只能在战争初期起到“撞门锤”的作用,真正体现其多用途打击能力则仍需依靠外挂武器来实现,这个战术观念也在该机的技术细节上得到了体现——其实现隐身能力是依靠模块化附加结构,并没有对机体结构大动刀斧。波音已经利用F-151/K/SG的出口在国际市场上获得了丰厚的回报,F-15SE的出现不但可以进一步提高F-15家族在国际市场上的地位,还能满足美国空军对战术飞机的基本要求。F-15SE样机虽然在用途和结构上采用出口型F-15E的基本设计,但是这种改进模式同样适用于美国空军的F-15C空中优势战斗机。以空战为主要任务的F-15C可以进一步增大弹舱空间,其隐身状态下的武器挂载能力甚至有可能接近F-22的水平。美国空军在开始建立全隐身战斗机部队但是又无法大量采购F-22时,投入低并可以在现役机型改进上实现隐身要求的F-15SE将很有吸引力。



F-15SE的设计思想就是高可靠性、高成熟性并在经济上可承受重型隐身战斗机,飞机本身的结构改动量很少并有较强的使用灵活性,在提高低信号特征的同时并没有削弱常规外挂条件,既可以生产销售全新制造的飞机,又能够对现役飞机进行改进。当然,F-15SE的设计目标只是低信号特征的准隐身设计,在整体上与F-22/35的隐身设计水平之间存在非常明显的差距。F-15SE可以被看成是波音公司利用F-15搞出的“山寨版F-22”,在隐身能力和战斗力水平上远不能和F-22相比。但是,具备隐身设计基本要素的F-15SE,其优势在于应用技术不敏感,不存在像F-22那样因担心泄露技术秘密而难以出口的问题。



技术标准和战斗力水平推测



F-15SG保形油箱下挂点通常串列挂载2枚AIM-120导弹,而改进后的F-15SE虽然只能在同样位置挂1枚AIM-120,但在侧面增加的弹舱对于基本空空导弹挂载数量并无影响。同样挂载4枚AIM-120C,F-15sE可消除导弹和挂架产生的阻力,在执行超视距攻击任务时的飞行性能要比 F-15SG有明显改善。F-15SE在改进设计时并没有削弱其多用途作战的载荷条件,能够用弹舱取代保形油箱下的挂架得益于精确制导弹药小型化的进步。正是因为SDB这类小体积精确制导弹药的装备,F-15SE打击同样数量目标时占用的挂架数量比使用JDAM时更少。F-15SE计划装备的 AN/APG-66V3主动相控阵机载雷达可以同时满足探测与突防导航的多功能要求,GPS/INS制导弹药也不再需要辅助的瞄准/照射设备。



F-15SE采用改装保形油箱作为内部弹舱的结构方法有利于提高飞机的灵活性,执行国土防空等不需要隐身能力的任务时可以不挂保形油箱,执行有护航的远程攻击任务时可使用带挂架的常规保形油箱,只有在执行空中优势或有隐身需要的任务时才选挂新型保形弹舱,用标准的机体进行组合后就可以实现不同任务条件下的不同隐身性能要求。F-15SE增加弹舱的改进措施使其在装备上具备非常强的实用性和隐蔽性,采购该机的国家完全可以分开采购飞机和保形弹舱,其他国家很难弄清楚面对的是F-15E还是隐身化改造后的F-15SE。F-15SE的弹舱油箱虽然还能够保留一定的空间用来装载燃料,采用改装内部弹舱的保形油箱还会降低载油量和作战半径,只是内部弹舱载荷降低的阻力却可以部分弥补燃料削减的影响。F-15SG带常规保形油箱并外挂4枚AIM-120C与挂弹舱内置4枚AIM-120C的F-15SE,在同样载荷和机体情况下的实用航程差异几乎可以忽略不计。何况作为远航程重型战斗机设计的F-15本身对燃料的影响就不算敏感,即使是需要远航任务时也可以利用空中加油来满足航程要求,毕竟能够买得起这种重型战机的国家不会在乎搭配着买几架加油机。



F-15SE按照多用途战斗机标准展出的样机表现出波音对该机型的定位。按照公开消息估计,F-15SE应该采用与F-15SG类似的AN1APG- 63V3雷达、F100VPW-229或F110-GE-129发动机、JHMCS头盔显示系统、Link-16数据链和综合电子对抗系统,综合战斗力将达到目前世界上同类多用途战斗机的最高水平。F-15SE将先进航电和武器系统与隐身技术有效综合后,在对空作战和对地攻击任务中都可以获得非常可观的战斗力收益,即使俄罗斯最新的苏-35BM也难以在正面对抗中与之相抗衡。



F-15SE还可以在美国空军装备体系中作为F-22的低成本补充型号,在国际市场上也可以抓住重型隐身战斗机需求和F-22难以出口的机会,实现在综合战斗力上压制除四代机外全部战斗机的目标。波音开发F-15SE很有可能打开美国空军对现役F-15E进行改装的市场,有的用于低成本实现美国空军计划中的全隐身战斗机队的设想。F-15E隐身型在突防和超视距空战中都能够全面压倒可能遭遇的对手,降低美国空军装备的F-22在未来作战中对F-15E 机队的护航要求。在出口市场上,波音公司想要大规模出口F-15SE的可能性并不算大,但是对目前已经(或即将)交付的F-151/K/SG等较新型号的改进却很有吸引力。已采购F-15各型号的国家可以投资改装服役中的F-15,或者在F-22无法出口时为市场提供一种性能最接近的“山寨机”,理想状态下可以用F-15SE满足旧机改装和新机采购两个范围的需要。


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