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重新认识J20竟然得出如此震惊的结论!
送交者: eachus 2011-01-20 21:02:36 于 [世界军事论坛]

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随着歼-20腾空而起,这架飞机的各个角度都已完全袒露在无数的相机镜头面前,网络上也出现了更多的高清晰度照片,各国军事专家们根据以往地面单一角度的模糊照片所作的分析和评测,因大量清晰照片的出现而不得不做出修正。

机身表面处理水准超一流——隐身能力或超F-22

随着首批高清晰度照片的出现,我们惊异的发现,与先前模糊的照片不同,歼-20的机身呈现出细腻光滑、镜面可鉴的豪华轿车般的表面,这种表面不但在中国国产战机上是见所未见,在全球战机中也是首屈一指的。这说明,成飞的制造工艺和隐身涂层敷达到了极高的水准。

在深蓝灰色的隐身涂料(很可能是对多种频谱有效的)遮掩下,机身的铆钉、开口和边缘完全看不到。对图像经过一番复杂的处理,才隐约出现了几条隐约可见的边缝。即使与隐身技术的王者B-2相比,歼-20也不遑多让,甚至还略胜一筹。

而F-22的隐身涂料要薄得多,犹如清漆一般,表面的铆钉、开口和边缘清晰可见。虽然隐身涂层并非更厚、更复杂就一定先进,但如此薄薄一层涂料,显现出明显的口盖,显然是隐身处理的层级不足的表现。

F-22隐身表面处理

F-22的隐身涂料、表面开口处理与歼-20相比都有差距,另外,F-22 的 CARET 进气道的分离隔板恰好是一个标准的凹腔结构,对雷达的强反射远胜于所谓歼-20的鸭翼的影响。虽然可以用吸波涂料加以缓解,但仍是F-22 隐身的软肋。


-2隐身表面处理

在总体外形、缝隙处理和隐身涂层这隐身处理的三大方面,歼-20显然对F-22均略胜一筹。以前人们的估计可能偏于保守了——歼-20的隐身水准很 可能超越F-22,最差水准也是相当——即正面RCS=0.1平方米。(RCS,即Radar Cross-Section的缩写,中文释义为雷达反射截面积。)

起飞不足200米?短距起飞能力令人震惊

在2008年的珠海航展上,鸭式布局的歼-10展示了优越的短距起飞能力,其起飞滑跑距离小于280米,这曾是中国军迷一度津津乐道的话题。而据现 场目击者的描述、网上流传视频的测算可知,这次首飞的歼-20仅仅滑跑了约230米就腾空而起——这还是在谨慎安全至上,动作极为保守的首飞中。

显然,若是放开手脚去发挥的话,歼-20在200米内离地是完全可能的。这里显示了歼-20在强力发动机、边条、鸭翼联合作用下极致增升的效果。

是否可改为航母舰载机?

既然歼-20具备优秀的短距起飞能力,那是否可像一些军迷的设想,歼-20可以改装为强大的重型舰载机,从而傲视海天呢?

需要注意的是,歼-20整体选择了高速构型,特别是其中小展弦比的高速翼型,可能使得其低空低速飞行性能有所欠缺,对于在复杂海况下进近降落在狭小的航母甲板上的需求来说,飞机着舰速度可能偏快,难度偏高。

因此如果要将歼-20改装为舰载机上航母的话,需要像F-22设想的海军型一样,把中展弦比的高速翼型改为F-14式的可变折叠翼;或者像F-35海军型一样,加大机翼。

中美新一代战机评测

我们在上面用了极大的篇幅铺陈了对现代空战的种种看法,似乎已离题太远。但是这是理解第四代战机所需性能和能力的必备背景。

在洞悉空战需求之后,我们才能对第四代战机的“4S能力”及其权重作出更符合实际的排序。即依次是:超音速飞行能力、信息获取能力、隐身性能和机动 格斗性能。最后,我们根据40%、30%、20%、10%的权重打出一张中美俄四代战机的综合评分表。显然,这里只有最终结论,具体的论证评估我们将在下 一专题中展开

隐身技术实际上被过分吹捧

由于美国空军对隐身技术的吹嘘到了玄之又玄、神乎其神的地步,以及公众、媒体的追捧,隐身特性简直到了掩盖真相的地步。

在分析隐身飞机的作战价值之前,有必要先回顾一下隐身技术的相关概念。隐身不过一种相对的说法,无非就是减弱、抑制、吸收、偏转目标的雷达回波强度,把其RCS值相对原有战机和雷达体系降至一个较低的数值,从而实现战场的单向透明、单向打击。

但是,矛和盾是互相竞速和互相提高的。雷达体系也在迅速进步,而且因其先天的优势,很快雷达体系就能超越隐身技术,而隐身技术却将遭遇看不见的墙,止步不前。


隐身飞机能降低了雷达作用距离,但是幅度有限

根据雷达理论,雷达的有效探测距离与目标RCS的四次方根(将RCS开四次方)呈正比关系。这一定理说明,要想使对方雷达的探测距离缩短为原来的1/2,那么己方目标的RCS就要缩小为原来的1/16。

而对于战机来说,RCS从10平方米以上减少到1平方米是相对比较容易做到的事情(如F/A-18E/F“超级大黄蜂”的改进),要继续降低到 0.1平方米,就需要很多隐身优化手段(如F-22和歼-20采用的诸多办法),而要从0.1平方米继续往下减,就需要更多的非常规手段,而且难以进一步 优化了(如B-2轰炸机)。

也就是说,隐身和反隐身的角力中,最终的胜利者还是雷达。

 

革命性的机载有源相控阵雷达

第三代战机配备的首先是机械扫描的脉冲多普勒雷达,随后像米格-31这样的战机开始配备无源相控阵雷达(PESA),或者叫被动相控阵雷达,其主要特点是通过一个电子阵列天线,实现了雷达波的电子分发和控制,实现了真正的多目标搜索与跟踪能力。

有源相控阵雷达(AESA),或者又叫主动相控阵雷达的出现是技术上的又一革命性进步。它取消了传统的中心式高功率雷达波发射机,把天线和发射/接 收(T/R)设备合二为一,天线每一个阵元都是由砷化镓微波集成电路构成的小模块,包括了完整的雷达波束制造、发射、接收功能,是一个微型的完整雷达。

相控阵雷达,尤其是有源相控阵(AESA)雷达与传统的机械扫描雷达相比,功能和性能有天壤之别,优点多到了难以尽数的地步。而对于战机性能来说,最主要的两点一是实现了真正的多目标能力,二就是功率大为提升。

由于AESA雷达使用高效率的微波集成电路发射/接收阵元(简称T/R模块),微波能量的损耗可以忽略不计,对于同一安装空间(同样的功率和天线罩)来说,AESA雷达所辐射的有效功率要比机械雷达大10倍,探测距离要远75%。

AESA雷达的优点还有:部分模块故障不影响总体性能,雷达可靠性获得飞跃;多目标多任务特性突出,可分配不同的模块组合去执行不同的任务等。 AESA的成功应用是对传统机载雷达的一次革命,她就像电脑从落后的DOS升级到丰富多彩的Windows系统,极大地扩展了雷达的应用领域和提高了雷达 的工作性能,进而提高和丰富了作战飞机执行任务的能力和作战模式


只要雷达功率大,隐身战机照样乖乖现形

第四代隐身战机之所以能一度取得技术优势的本质,就是因为先前的第三代战机配备的都是传统的机械扫描雷达,这种雷达一般能在70公里左右距离探测到 典型的3-5米RCS战机目标。而对于RCS下降到0.5甚至0.1平方米的隐身战机来说,雷达的发现距离就下降到20公里左右,已经接近目视发现的距离 了——而实际上早在双方接近这一距离之前。落后的三代战机就被先进的四代战机发射中远程空空导弹击落了。

但是,在大功率AESA雷达面前,隐身战机就玩不转了,这种雷达对3-5米RCS战机目标的发现距离高达160甚至200公里以上,哪怕隐身战机RCS降为1/100,雷达探测距离打三折,还是有6、70公里,足够引导中远程空空导弹发射的需要。

隐身技术与是个矛与盾的关系,届时就会形成双方都有能够在武器有效射程之外就发现对方的能力,即战场变得“双向透明了”,那么隐身技术本身的战术意义就贬值了。

所以,过于强调和依赖战机的隐身性能,就像抖机灵,玩猫腻,玩得了一时,玩不转长久。

速度成为决定胜负的重要筹码

如上所言,将战机的RCS降低为原先的10%后,雷达对它的发现距离只降低到原先的56%。即使将RCS降低到原先的1%,雷达发现距离也只减少到 原先的32%。而且提升雷达性能容易,降低RCS难,随着雷达技术的飞速发展,隐身飞机的隐身能力越来越不可靠了,所以对隐身技术的作用估计不宜过高。

如果说,在四代机对三代机的空战中,可以凭借信息不对等的优势获得占尽先机、从容应对的特权的话,那么四代战机与同是配备了先进AESA雷达的三代 战机或者四代战机对抗的时候,速度就成为决定胜负的重要筹码。能量空战的原则就是尽量提高自身速度(动能)和高度(势能)并合理使用这一能量优势,削减对 手的高度和速度优势。[详细]

超视距作战的效能与载机速度息息相关

首先是发射中距拦射导弹时载机的速度至关重要,空空导弹的有效射程并不是一个常数,它与当时两机的高度、速度、相对角度位置,目标做多大程度的机动动作以及导弹本身的性能等都有关系。

首先,导弹本身能够飞行的动力射程与载机速度息息相关,如果同一款AIM-120要达到80公里动力射程,其发射时载机的速度至少要达到 1.4-1.6M,若在亚音速时发射,导弹射程就只有65公里左右。其次,空空导弹发射后由弹上的发动机推动导弹飞行,但导弹发动机一般仅工作十几秒钟, 此后导弹完全靠惯性滑翔,越飞越慢。


导弹要击中高速机动的敌机就必须保持相当强的机动能力。在火箭发动机工作时,导弹有动力推动,其飞行机动能力是最强的。当导弹处于后期惯性飞行时, 导弹只具有动能而无动力,此时导弹若要再进行机动飞行追击目标,导弹的剩余动能将迅速减少,机动能力也随之大大降低。通常在最大射程上空空导弹是无法击中 目标的,既使是歼-7这类飞机也能靠机动能力避开AIM-120C这类先进导弹的攻击(当然也要看飞行员的水平)。

误区:现代空战就是导弹简单对射?

空空导弹出现后,由于一些不正确的宣传,使人产生了不少误解。以为现在早已进入超远程空战时代,只要飞行员按下按钮,导弹如离弦之箭就自动地直奔近百公里外的目标,飞行员转身从容地全身而退,收工回家。

其实现代空战还远未进化到如此智能的程度,空空导弹不可能独立发现目标并且完全自主飞行,要命中目标并不容易。它必须保证导引头已可靠地截获目标。因此真正“发射后不管”的导弹只有视距内空战的红外制导近距格斗导弹。中远程导弹“管”或者“不管”要根据情况而定。[详细]

导弹导引能力有限

那怕是当今主流的、主动雷达制导的中程空空导弹,虽然声称“发射后不管”,但这仅是在近距离发射时可以不管,这个近距离,指的是在弹载制导雷达的有效作用距离(目前不大于20-30千米)内发射,导弹尚在挂架上或者刚一发射就能锁定目标,载机自然可以脱离战斗机动撤退。

如果发射时离目标敌机比较远,载机和导弹此时只能知道敌机的位置,再加上根据敌机此时的航向和速度计算推知的敌机未来航线。此时导弹只能根据这一参数向这一预期拦截范围发射。

为防止敌机大幅改变航向超出预期范围,导弹飞行的大部分阶段必须用机上雷达为其提供目标实时信息、按新的预定拦截点修正弹道,也就是说载机还要“管”很长一段时间,只是不需进行持续性的照射引导。


超视距空战原理/战机需要中继制导

导弹的雷达导引头的截获能力,除了受到发射机体积和功率、天线直径尺寸的限制外,还受到工作模式的限制,主动截获距离一直都在15-20km左右。因为设定探测距离越远,实际搜索的范围就越大,如此极不利于提高搜索速度,越容易错过目标,越容易被干扰和误导。

因此,有效射程越大的导弹,载机要“管”的时间就越长。例如俄罗斯的R-77导弹可打90千米,导弹飞行过程的前70千米都得靠载机不断修正它的飞 行轨迹,一直要“管”到导弹接近目标,弹载制导雷达准确锁敌机,导弹进入末端自导阶段后载机才能“不管”,导弹向各自瞄准的目标发动进攻。

否则敌机一旦脱离原定范围,导弹就无法搜索和锁定到敌机,昂贵的空空导弹将变成无法命中的无控火箭,直至动能用尽坠地。[详细]

隐身的战术作用

如前所述,隐身战机的RCS降低会使雷达的发现、跟踪距离缩水,不过由于载机可以改用功率强劲的AESA雷达,从而有效弥补探测距离所打的折扣。但是,对于本来就功能羸弱的导弹的雷达导引头来说,敌机的隐身措施无疑是雪上加霜。

按原定的对常规战机20-25公里雷达捕捉距离计算,面对隐身目标的锁定距离将缩水至7-10公里左右。如此苛刻的锁定要求,将大大增加导弹的脱靶率,也将增加载机的引导距离。

而体积受限的导弹与载机不同,没有空间布置留给大功率电源和大功率雷达。所以,AESA等应对之道无法适用。从这一角度来看,隐身还是有相当的战术意义。

空战取胜的秘诀——超音速能力

第四代相对于以前的战斗机,飞行性能最大的突破就是其实战环境下的超音速飞行能力。

超音速巡航的实质是指通过先进的气动设计,大幅降低超音速阻力,提高升阻比,结合大推力低油耗推力矢量发动机,飞机超音速性能实现阶段性的飞跃,这种优越性能的冰山一角就是超音速巡航,这就是它的意义所在,也是它能够成为分代标准之一的原因。[详细]

超音速巡航的秘诀:低阻气动外形、大推力发动机

超音速巡航指的是飞机在不开加力的前提下速度超过M1.4(马赫数,音速)以上,并持续飞行30分钟以上的飞行能力,美国F-22战斗机声称其不开 加力的最大巡航速度高达1.72马赫。这主要得益于其出色的低阻气动外形、武器内置、和大推力的F119发动机。这也是该机与第三代战斗机的“代差”标志 之一。

F-22的超音速巡航使它具有快速接敌,快速占位,大幅增加导弹攻击区域、快速脱离战场,摆脱攻击的能力。在和F-15、F-16的对比试飞中,如 果F-22不想和它们纠缠而加速脱离的话,那么"鹰"和"战隼"无论如何也追不上具有超巡能力的"猛禽"。简单的说,就是四代机打完了中距弹掉头跑,三代 机追不上、够不着。所以超巡即使用来逃跑也是非常稳妥的。

(天天军事网)

zt by    eachus 


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当前新闻共有2条评论
  在理,科普,有水平  /无内容 - radiology 01/20/11 (92)
  各花入各眼,这手数据很有颠复性。 - eachus 01/20/11 (144)
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