歼十之棍-挂架综合电子战系统(ECIPS)

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导读: [img]http://pic2.itiexue.net/pics/2009_11_10_52333_10252333.jpg[/img] 歼十战斗机公开亮相的时候,其进气道加强筋就成为大家议论的焦点,有人甚至由此将歼十戏称为“恶棍”,随着歼十B的出现,BUMP进气道的采用,原来的进气道加强筋倒是不现了,但在机翼下方却出现了两个更大、更粗的“棍子”,对于这两个棍子,有人说是电子战吊舱、有人说是复合挂架。可谓众说纷纭。 [img]http://pic2.itiexue.net/pics/2009_11


歼十之棍-挂架综合电子战系统(ECIPS)

歼十战斗机公开亮相的时候,其进气道加强筋就成为大家议论的焦点,有人甚至由此将歼十戏称为“恶棍”,随着歼十B的出现,BUMP进气道的采用,原来的进气道加强筋倒是不现了,但在机翼下方却出现了两个更大、更粗的“棍子”,对于这两个棍子,有人说是电子战吊舱、有人说是复合挂架。可谓众说纷纭。

歼十之棍-挂架综合电子战系统(ECIPS)

歼-10因为进气道加强筋而被戏称为“恶棍”


随着歼-10B更多的照片出现,外界可以从不同的角度对这个东东进行观察和解读,从照片上看这个棍子靠近机翼根部,且长度接近整个机翼,这样就意味着这个东东经过较多的机翼承力结构,所以其承重能力应该非常大,可以挂载较重的载荷,对比旁边的PL-8空空导弹的挂架,可以看到这个东东挂载导弹,特别是采用较大翼面的导弹时可能空间不够,对比歼10A类似位置的挂架,笔者觉得这个东东应该是挂载副油箱一类的挂架,这个挂架的体积比歼-10A的副油箱挂架要大的多,说明其可以挂载更大的副油箱,以色列空军当年装备F-16后,尽管F-16载油系数高,航程远,但以色列空军仍旧感觉不满足,为该机发展了更大容量的副油箱,即ELBIT公司发展的600加伦副油箱-约2400升替代了原来的1400升副油箱,并且研制与其相适应的挂架,根据ELBIT公司的说法;采用2400升副油箱后让F-16的对地攻击作战半径提高50%,空中巡逻时间提高2倍,并有更多的时间执行近距空中支援和侦察等任务。挂架尺寸增加还有一个好处在于可以较好的配合新出现的隐身防区外空射武器,如英法联合研制的“风暴阴影”等,这些武器出于隐身和威力等因素的考虑,一般截面呈矩形,且弹翼多采用水平布置的折叠式平直翼,可以较为方便的挂载在这样的长形挂架上,这样厚重的挂架还可以安装多点外挂系统实现复合挂架,以挂载多枚常规炸弹,增加战机的攻击能力,另外通过增加一个转接梁和适配器,这样个挂架也可以挂载普通布局的导弹。

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歼-10B机翼下的棍状物引起众说纷纭

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通常歼-10这个外挂点用于挂载1400升副油箱

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F-16采用的600加仑-2400升副油箱和挂架


歼-10B外观另外一个变化就是垂尾增加了较多的天线和窗口,这说明战机的电子战系统更加完善,我们知道现代战争是系统对抗,随着探测手段和武器的发展,作战飞机面临的威胁也在日益增加,依靠简单的电子战系统已经不能适应现代战争的要求,只有把不同种类、型号、用途的电子战系统进行综合设计、控制和运用才能在现代空战中更好的作到保存自己、消灭敌人,比如对于原来简单的机载火控雷达可能只需要雷达告警加上干扰物投放架就可以应付,但随着机载雷达性能的提高,新技术的运用如动目标显示技术,那么仅凭借干扰物进行消极干扰显然达不到满意的效果,因此在机载电子战系统引入了雷达干扰机,用于干扰信号来压制对方雷达,让其不能跟踪我方飞机,但是这些电子战系统主要对付雷达及雷达制导的武器,现代空战中战机可能还会受到所谓的“默威胁”,也就是红外制导的空空导弹,这些导弹从搜索目标到跟踪、发射、以至命中目标都不会发出任何信号,而再先进的探测系统也不可能能够探测所有的目标向飞行员发出警告,所以出现了导弹发射警告系统,利用导弹发射后产生的火光或者烟雾产生的红外或者紫外信号对来袭导弹做出预警,为干扰红外制导导弹还出现了红外干扰机,由于激光系统在制导的运用,新的电子战系统还具备激光告警能力。除了威胁的种类的增加外,威胁的能力也在增加,如主动雷达制导导弹的出现,这些导弹通过对目标反射回来的信号进行分析来确定攻击的角度,并且在受到干扰后具备攻击干扰源的能力,由此出现了所谓的离载式电子对抗系统,比如拖曳式有源诱饵,也就是利用电缆或者光缆将干扰发射机拖离至载机安全距离,由诱饵模拟载机的电磁特征从而雷达制导的导弹形成欺骗,保护载机的安全。

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现代战机需要完善的电子战系统来保护自己。图为现代战斗机的综合防御系统

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早期的战机电子战系统有限,需要外挂吊舱

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后期型可以将更多的电子战系统整合到机内,注意两架幻影-2000的垂尾的变化


机载电子战系统的增加也带来了一系列的问题,首先就是如何在狭窄的战斗机空间上寻找足够、合适的空间来安装这些电子设备,由于战斗机的机体一般比较小,还要安装雷达及火控系统、发动机及油箱、环境控制及救生系统、通信导系统等等,因此不可能为电子战系统提供太多的空间,同时由于电子系统对工作环境的要求较高,要尽量远离强振源如航炮、发动机等,要有通风冷却管路以降低设备工作时的温度,同时设备和电缆的布置既要靠近布置,以避免交联的导线过长,增加不必要的重量和信号的减弱,同时又要避免设备及电缆之、设备与机载探测与通信之间的电磁干扰问题。除了机体内部的安装问题,从飞机总体来说电子设备的安装还必须考虑全机重心的调节、天线对飞机影响等,如突出机体的天线但会让飞机的阻力增加,还会造成气动干扰,如进气道前方的天线设计不当,会导致进气道气流的畸变,从而影响发动机的工作效率,另外还会增加飞机的雷达反射面积。(因此现代隐身战机多采用智能蒙皮和保形天线技术,将天线埋于花蒙皮下面,以避免这些问题),正是因为上述问题,所以现代战机在电子战安装位置上尽量远离机身,最明显的例子就是现代大多数战机的电子战系统都安装在垂尾上面,首先垂尾远离飞机的航炮和发动机,另外距离机头的雷达最远,从而避免了前者的振动和后者的电磁干扰,另外垂尾是个“干净”的空间,相比有较多设备和管路的机身和机翼,垂尾里面的操纵机构和其他设备较小,可以为电子战系统提供较为充裕的空间,也便于冷却、环控管路安装,此外垂尾位于飞机的最高处,可以提高系统的工作范围和距离,容易实现全向覆盖,但是垂尾毕竟空间有限,难以容纳较多的电子设备,同时垂尾由于离地面较高,后勤人员的维护十分不便,这时候机翼成为另外一个选择,但是机翼虽然空间比垂尾大,但它里面的需要容纳的设备、管路也要比垂尾多的多,并且做为飞机主要的升力来源,机翼表面也不允许有太多的突起,以避免对表面气流的干扰。这样的结果就是电子设备只能以吊舱的形式挂载挂架上,如我们熟悉的各种机载电子干扰吊舱。

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现代战机的电子战系统日益复杂


行文至此,有人可能要问,那么歼-10B那两根棍子当底是什么?挂架还是电子吊舱,当年物理学界曾经为光的属性是波还是粒子争论过,科学巨匠爱因斯坦给出的答案是光既是波又是粒子,笔者借用这个典故想讲的是歼-10B那两根棍子可能既是挂架又是电子吊舱,也就是所谓的挂架综合电子战系统,众所周知,受限于重量及成本的原因,许多战斗机根据自己的所承担的任务,并没有配备完全的电子战系统,如F-16只装备有雷达告警和干扰物投放架,而没有电子干扰系统,如果在高威胁环境下作战,则需要在机翼或者机腹下面挂载电子干扰吊舱,1987年丹麦皇家空军决定对F-16进行升级,决定为F-16增加主动电子干扰能力,以适应新型地空导弹系统不断出现的作战环境,为了不影响飞机的性能,负责此次升级的丹麦TERMA公司就采用了ECIPS(Electronic Combat Integrated Pylon System-挂架综合电子战系统)概念,即AN/ALQ-162电子干扰机整合到战斗机的挂架当中,这样就成功实现了电子战和武器挂载能力的兼顾,在取得ECIPS成功后,丹麦空军又要求TERMA公司将干扰物投放架整合到挂架当中,这就是PIDS(Pylon Integrated Dispenser Station-挂架综合干扰物系统),PIDS不仅提供给丹麦空军自己使用,还出口到美国等,并且TERMA公司在PIDS的基础上根据新世纪作战环境的要求,发展出了PIDS+,既在PIDS的基础上增加了导弹逼近告警系统,在不增加机内设备,改变飞机的重心等技术性能的情况下实现了战机电子战系统的升级,除了丹麦之外,瑞典萨伯公司也发展BOL干扰投放系统,其与美国的LAU-7系统整合就成了LAU-138挂架/干扰物投放综合系统,除此之外,拖曳式诱饵也可以整合到机翼挂架上面,比如美国的AN/ALE-50拖曳式诱饵,原来安装在飞机的挂架上(EA-6)或者飞机尾部(B-1了、F/A-18E),但对于F-16这样的战斗机来说显然这样前者会占据挂架,后者一来在尾部找不到足够的空间,另外发动机的尾焰容易烧断拖曳用的光缆,所以最后这个东东最终还是被整合到F-16的挂架上面,形成新一代的挂架综合电子系统。

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F-16由于体积和重量等原因,需要外挂电子干扰吊舱

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丹麦空军的F-16在升级中采用了ECIPS

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ECIPS在挂架整合有电子干扰系统

歼十之棍-挂架综合电子战系统(ECIPS)

ICIPS系统结构图


让我们回到歼-10B,为什么歼-10B要采用ECIPS,或者说歼-10B的改进主要目的是什么?我们知道战斗机的布局是根据用户的要求进行研制的,如歼-10A采用的多波系进气道其最大的优点在于能够在M2的高速条件下仍旧保持较好的总压恢复系数,这样就意味着歼-10A具备良好的高速拦截能力,这和冷战时期空军主要担负国土防空任务,要求拦截入侵超音速轰炸机如图-26逆火是相适应的。而歼-10B采用BUMP进气道最大的优点就是结构简单,重量低,但其总压恢复系数等指标要低于歼-10A的多波系进气道,这意味着空军对于歼-10B的速度要求或者拦截性能的要求有所降低,这个大型挂架表明空军要求歼-10的改进多用途方向发展。前面讲过我国当初研制歼-10A的初衷在于打破苏-27的拦击线,拦截入侵的图-26轰炸机,所以采用了鸭式布局加机腹进行道来保证战机拥有较好的高速拦截和机动格斗能力,但这个布局的缺点就是限制了战机的挂载能力,也就限制了战斗机的多用途能力的扩展,原因是三角翼挂点配置率低,三角翼展弦比低,翼展较短,因此能布置的翼下挂架较少,另外由于三角翼的前缘后掠角较大,靠近外的外挂点位置相对靠后,对于机身的重心影响较大,因此不适合挂载较重的武器或者油箱,除了机翼受到限制外,歼-10的机腹进气道也限制了其外挂能力,因为机腹位置的距地面高度较低,对于外挂特的直径和翼展有较大的限制,特别是普通布局的导弹多采用X形弹翼布置,需要占用较大的空间,因此不易挂在机腹进气道下面。

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歼-10由于布局的限制其载荷和多用途能力的扩展

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同样采用机腹进气的F-16也需要加强机翼外挂来提高自己的多用途能力

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挂载风影阴影的狂风战斗轰炸机

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狂风的复合外挂架


如果说歼-10A航程近、多用途能力弱的缺点在冷战时代可以接受的话,那么在我国空军向攻防兼备方向发展,这些缺点就变得十分突出了,特别是苏-27SK的引进和歼-11的国产化,歼-11具备较大的航程、较大的外挂能力,可以在挂4枚中距空空导弹和2枚近距空空导弹的情况下执行远距离的空优作战任务,较大的机体也让其有较大的空间来容纳较多的油箱和较多的武器,其多用途扩展能力也明显优于歼-10,这样歼-10在我国空军的地位就显得十分的尴尬,提高其航程和多用途能力就显得比较重要,提高航程需要增加载油量,而如果增加油箱容量需要加大机身或者机翼,这个改进就比较大了,而采用空中加油,就会增加战区兵力规划和调动的复杂程度,同时空中加油机也不能过于接近对方区域,另外我国空军目前拥有的空中加油机队也极为有限,难以支持较大规模的作战机队,在这种情况下增加飞机副油箱载油量就成为最简便、最快速的方法,增加副油箱油量需要更大的负荷的挂架又可以增加战机挂载机载武器的能力,同时也可以为增加的电子战系统提供空间,当战机深入对方区域作战时候,比国土防空作战更加依靠自己的威胁探测系统,因此需要配备更加完善的电子战系统,可以在更宽的频谱范围内探测、识别、压制对方的防空武器中,但如果把增加的所有的电子战系统放在垂尾及机尾的话,就会衍生重心后移的问题,因此把部分增加的设备放在机翼的挂架内,就可以避免这样的问题,所以歼-10B的这个挂架有“一箭三鵰”。

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歼-10B的电子战系统比歼-10A更加完善,注意前者垂尾根部的导弹逼近告警系统

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JF-17的导弹逼近告警系统也在这个位置


最令笔者感兴趣的是歼-10B的挂架并没有如F-16的ECIPS延伸到翼后,如果是电子干扰的话会碰到机翼遮挡的问题,箔条投放架的话并没有看到投放的开口,那么这个挂架安装的会不会是拖曳式诱饵?如果猜测属实,那么不仅仅是歼-10B而是我国空军战机的电子战能力整体的飞跃。

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歼-10B会不会是第一种装备拖曳式诱饵的国产战机?

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F-16等战机配备的AN/ALE-50拖曳诱饵

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装备综合外挂系统的丹麦空军的F-16战斗机

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