更强猛禽-美国空军改进F-22战斗机

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导读:F-22是目前世界上最先进的作战飞机,该机凭借先进的隐身、超音速巡航、近距格斗及综合航空电子系统可以进入高威胁战区,夺取制空权,是本世纪美国空军乃至美国及盟国作战能力的基础。 不过随着其他国家隐身作战飞机的进步,如俄罗斯的T-50和我国的歼-20的出现,让F-22的优势地位受到了挑战,所以美国空军从本世纪起开始着手对F-22进行了改进,以确何该机的优势地位,这些计划被称为增量改进项目,计划采取一系列新的技术与武器来提高F-22的作战能力,以维持美国空军的空中优势地位。 现役F-22的缺陷

F-22是目前世界上最先进的作战飞机,该机凭借先进的隐身、超音速巡航、近距格斗及综合航空电子系统可以进入高威胁战区,夺取制空权,是本世纪美国空军乃至美国及盟国作战能力的基础。


不过随着其他国家隐身作战飞机的进步,如俄罗斯的T-50和我国的歼-20的出现,让F-22的优势地位受到了挑战,所以美国空军从本世纪起开始着手对F-22进行了改进,以确何该机的优势地位,这些计划被称为增量改进项目,计划采取一系列新的技术与武器来提高F-22的作战能力,以维持美国空军的空中优势地位。


现役F-22的缺陷


现有的F-22是根据上世纪80年代ATF计划研制,ATF计划主要目标是深入到前苏联境内夺取制空权,掩护B-2轰炸机进行突防,因此F-22和其前辈F-15一样,没有一磅重量用于对地攻击,同时考虑到隐身能力,所以F-22虽然装备了LINK-16终端,但是只收不发,这样实际上造成了F-22性能比较单一,用途有限的缺点,特别是不能通过数据链与其他作战飞机进行信息交换,让F-22虽然有强大的信息获取能力,却无法向其他作战单元提供信息支援,根据有关资料F-22的ALR-94型电子支援侦察系统具备组合了雷达告警、电子支援措施(ESM)、精确测向和窄波束交替搜索与跟踪功能。在高空巡航时可以接收到超过300公里以外的对方电子信号,大范围及高精度的探测能力让传统的ESM突破了防御性的限制,成为探测、跟踪与攻击目标的关键设备,但是缺少数据链设备,让ALR-94获得的目标却无法传递给外部指挥控制系统,形成了F-22的信息孤岛现象,这显然在一定程度上降低了整体作战系统的能力。


增量-2升级计划


从上世纪90年代以来几场空战经验来看,美国空军一般开战之初就掌握了绝对的制空权,这样没有对地攻击能力的F-15基本上在战争中后期处于无所事事的状态,显然这也是个浪费,特别是进入新世纪,美国空军的F-117型攻击机因为老化和维护费用等原因退役,这样美国空军失去了战区隐身攻击能力,势必加重现有B-2战略轰炸机的负担,因此美国空军对F-22的作战能力也做了相应的调整,增加了对地攻击能力,与F-117相比,F-22最大的特点就是集成空战和对地攻击能力与一身,可以同时挂载空空导弹和空地武器,在执行空战任务后对地面目标进行攻击,不需要专门的护航机队,但是F-22也有自己的不利地方,就是考虑到隐身能力,F-22的机载武器只能挂载在机身的弹舱中,而一般大型空地武器体积和重量均较大,特别是有大型控制尾翼,这样就限制了F-22无法挂载重型空地武器,早期的F-22只能挂载1000磅的GBU-32型JDAM的能力,并且不能够在超音速条件下投放,这样由于开启弹舱会增大飞机的RCS,这样就增加了飞机的暴露概率,降低飞机的生存能力,为此美国在F-22的增量-2升级中着重提高飞机的对地攻击和联合网络作战能力。


根据相关资料,F-22的增量-2升级计划包括两个内容;为F-22增加超音速条件下投掷JDAM的能力,以提高飞机的对地攻击能力,更重要的项目就是加装战机间数据链-IFDL,IFDL工作在频率在毫米波,采用多馈源喇叭阵列,现有的LINK-16等数据链采用全向天线,虽然具备结构简单,装机适应性好等优点,但是缺点就是容易被截获和干扰,因此不适合隐身战斗机,而IFDL由于采用了定向天线和较高的工作频率,因此地具备波束指向性好,通信速度快、截获概率低等优点,在IFDL的帮助下,F-22的联合网络作战系统更加完善。根据有关资料,F-22编队长机可以通过数据链告诉僚机其油料、武器状态,以及敌机状况。只要一按按钮,就能自动地按优先顺序排列打击目标,并且建立打击清单。长机和僚机的导弹飞行状态都能在座舱显示器上监控。这样就提高了F-22编队飞机用数据链提高协同作战能力 可以使F-22 飞行时战斗队形可以展得很开,降低了对目视编队的依赖。同时IFDL还允许另外的 F-22加入网络进行多机协调攻击。目前所有的F-22 战斗机都已经提高到增量-2的水平。


增量-3改进计划


增量-2虽然提高了F-22的作战能力,但是美国空军认为它仍然存在一定的局限性,具体包括;GBU-32的重量和体积偏大,F-22的挂载数量有限,这样摧毁较多的目标时,就需要出动较多的架次,从而增加飞机的消耗,还有就是F-22的机载AN/APG-77有源相控阵雷达不具备对地攻击模式,因此F-22虽然能够投掷JDAM,但只能攻击已知坐标的目标,不具备攻击突然出现目标的能力,因此灵活性仍旧有限,还就是IFDL数据链虽然解决了F-22编队之间的联合网络作战问题,但是F-22与外部指挥控制系统之间的信息交换问题仍旧没有解决,特别是随着无人作战飞机的崛起,未来有人/无人作战飞机的混合编队将成为一种主要的作战形式,因此F-22需要从根本上解决“信息孤岛‘的问题。这便是F-22的增量-3改进计划。


F-22的增量-3改进计划分为两个部分来进行,目前完成的增量-3.1计划,它主要内容包括为AN/APG-77雷达添加合成孔径雷达模式(SAR),在SAR模式下可以提供高精度的地面雷达图像,从而具备探测地面突然出现目标的能力,结合机载高精度导航系统,可以迅速得到目标的坐标,从而投掷JDAM攻击目标,这样就大大提高了F-22攻击地面目标时的灵活性,受机身弹舱所限,F-22难以搭载较多的对地攻击武器,这样为了配备较多的对地攻击弹药,只好缩小相关武器的体积和重量,这便是GBU-39小直径炸弹,GBU-39虽然重量只有300磅,便凭借较高的装药威力和高精度的制导系统,其穿透能力并不低于2000磅重磅炸弹,改进后的F-22最多可以在弹舱挂载8枚GBU-39小直径炸弹,飞机一次出击打击目标的数量得到成倍的提高,2009年F-22首次完成亚音速条件下的GBU-39的投放,2010年成功的完成了F-22在超音速条件下的投放试验,标志着F-22增量-3.1改进计划取得了成功,目前最新生产的F-22战斗机都达到了增量-3.1的标准.


前面说过F-22最大的问题就是无法与外部指挥控制系统进行信息交换,特别是无法支援现役作战机群,为此美国空军启动了增量-3.2加速计划,它计划的核心就是在F-22的配备的LINK-16终端加入战术瞄准网络系统-TTNT模块,以提高该机可以融合进美国空军现有的指挥控制体系,TTNT是美国研制的新一代高速、宽带、基于互联网协议(IP)的网络通信系统,这意味着可以把大型飞机如预警机做为空中路由器,从而支持战斗机、无人机及直升机在空中组建一个局域网,实现信息的共享和交换,TTNT最大的特点就是无基础设计的自组织网络,可以迅速的完成空中战术网络的组建,根据美国空军的说法;LINK-16组建一个空中网络可能需要几天,而TTNT只需要几分钟,另外TTNT在数据吞吐量比LINK-16要高20倍,信息传输速率比后者要高50倍,并且具备更好的低探测性和低截获特性,一个TTNT网络最多可以容纳200个以上的成员, 并且允许一个成员同时接收4个以上的信息串,更为重要的是TTNT使用的是现有的LINK-16的J序列报文格式,这意味着TTNT系统可以无缝的接入现有的LINK-16网络,对于F-22来说只需要在现有的LINK-16终端增加一个TTNT模块就可以实现与现役战机的互联,F一22战斗机加装TTNT模块后,不会对 现有的Linkl6的通信造成干扰和影响,Linkl6网络可以正常工作,就像 TTNT不存在一样。这样F-22战斗机可利用 Linkl6与现役作战飞机兼容通信,更重要的是TTNT还提供了F-22与无人机的信息交换能力,当F-22进入TTNT网络以后,就可以直接从同样配备了TTNT模块的无人机那里获取信息,并控制其作战,从而大大提高了F-22的整体作战能力。


TTNT系统的引入虽然解决了F-22与现有信息支援体系的融合能力,但是由于TTNT过分强调与现有系统之间的兼容,造成问题就是TTNT的低探测概率和低截获能力方面仍旧能力不足,所以在F-35的数据链选择中,TTNT没有竞争过多功能先进数据链MADL,这样F-22和F-35使用不同的数据链的情况,造成两种作战飞机在互联互通方面存在一定的障碍因此在未来F-22增量-3.2改进中,美国空军决定为F-22配备MADL数据链,同时该数据链还将配备在美国空军另外一种隐身作战飞机B-2轰炸机上面,以实现美国空军隐身机队的互联互通, MADL是为保证飞机的隐身能力而专门开发的,是一个 K波段窄波束点对点数据链,能提供更好的连接。如果飞机通过其他非窄波束数据链共享数据,其发射波束就会被跟踪。而 MADL使用窄波束进行战机间通信,因而通信是隐蔽的,跟踪发射波束是非常困难的。MADL是一种宽带、基于 IP 协议的高数据传输率、低概率截获(LPI)和低探测概率通信链。它可以在在高威胁环境中提高隐身飞机相互协调的能力,特别是隐身飞机可以利用AESA的猝发工作模式,通过MADL来进行目标数据的交换,从而形成完整的目标航迹,达到他机制导的目标,或者利用电子支援系统探测到目标后,立即在网络中发布,然后综合多架飞机的数据实现对目标更加精确的确定。


增量-3.2另外一个比较引人注目的升级就是增加使用AIM-120D和AIM-9X等新一代空战武器的能力,笔者认为对于F-22来说,AIM-120D可能更多是为了对付对方的预警机这样的高价值目标,这是因为虽然AIM-120D射程号称达到200公里,但是受限于弹体直径和重量,其末制导雷达的性能估计难以有较大的提高,对标准三代机(RCS=5)探测距离在20-30公里左右,那么对于RCS低于0.5的目标,探测距离可能降低到10公里,这样对于F-22来说,可能要在AIM-120D飞行大部分时间内要用数据链对其进行目标信息的更新,以便导弹调节自己的弹道,以确何末制导雷达开机的时候,目标处在其探测范围之内,这样就增加了飞机电磁信号的泄露,对于隐身作战飞机来说这是相当不利的,因此笔者认为如果对付三代机,那么凭借隐身和超巡的优势,现有的AIM-120C系列已经足够,如果是四代机的话,那么AIM-120D的远射程可能也是”英雄无用武之地”,但如果是对付预警机这样的大型空中目标,AIM-120D的远射程优势就发挥出来了,通过打击对方的预警机,就可以让对方失去一个空战中最重要的信息来源,这样就从整体上削弱了其作战能力,这也是体系作战的思想,通过打击对方关键节点来降低对方的作战能力.AIM-9X则提高对付隐身作战飞机的能力,前面说过对主动雷达制导空空导弹来说,其对隐身飞机的探测能力急剧降低,这意味着对载机指挥引导依赖的加深,不利载机保持隐身能力,所以四代机之间的空战很可能要进入近距格斗,在这种情况下,采用红外成像制导的AIM-9X凭借其大的攻击角度、优良的抗干扰能力就成了飞机必备的武器。


对我国的启迪


在F-22改进过程中,一个非常重要的线索就是F-22在寻找一种合适的数据链,以其能够更好的与现有作战体系相融合,造成这种局面的根本原因就是F-22研制的时候,受技术所限,当时主流的数据链LINK-16 各方面性能不能够支持F-22的作战,这样就在相当长时间内造成F-22信息孤岛的局面,以致出现F-22装备多种数据链的局面,目前我国也在研制歼-20型隐身作战飞机,通过借鉴F-22的经验,尽快发展出一型符合我国国情的数据链系统,以满足歼-20的需要是当务之急。


还有一点比较重要的是F-22与AIM-120D组合,对预警机这样关键信息节点打击能力,对于我国来说,一方面要加强现有预警机的对隐身飞机的探测以及对导弹告警与干扰能力,以提高飞机的生存能力,另外一方面也需要研制自己的远程空空导弹,必要时可以以“其人之道还治其人之身‘,利用歼-20的隐身能力突击对方的预警机,从而从整体上削弱对方空战体系的作战能力。

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