歼20配一强大系统不开雷达仍可掌握周围空情

2014年05月06日 17:17  空军之翼网  收藏本文

  笔者认为,我国歼-20配备分布式综合光电系统,其原因在于隐身飞机空战中,光电系统的作用显著增强,这是因为由于隐身技术的运用,雷达的效能明显下降,根据雷达距离公式,雷达探测距离与目标RCS的四次方根呈正比,也就是当目标RCS下降1/10,雷达探测距离降低一半左右,如果根据海外媒体推测的数据,歼-20的RCS在0.05平方米,而F-22在0.01左右,而目前机载火控雷达对RCS=5平方米的目标探测距离大约在100-200公里左右,这样歼-20的RCS相当于其的1%,那么探测距离下降1/3左右,而F-22则在1/5左右,除此之外,电子战系统也在不断技术,尽管现代机载火控雷达普遍采用了低截获概念模式,特别是新型AESA具备猝发等模式,可以迅速完成对目标的探测与识别,但是随着射频储存技术的普及,现代电子支援系统对于AESA探测能力也在不断的提高,所以对于隐身战斗机来说,雷达开机时间越短越好,但是对于战斗机来说,不开雷达就意味着失去了对战场空情信息掌握的主要手段,而更加依赖外部信息情报支援系统,但是再先进的系统也无法保证对战场所有目标都做到有效探测,特别是在对方也有隐身飞机的时候更是如此,还有就是隐身飞机与外部信息情报支援系统进行信息交换也是个问题,隐身飞机配备的数据链一般方向性较好,但使用范围受到限制,这样就降低了与外部信息情报支援系统进行信息交换能力,这样就有可能造成对方战斗机避开我方信息系统的探测,逼近我方战斗机发起突然袭击,这时隐身作战飞机就需要另外一种探测手段,以便在雷达不开机的情况下仍旧能够维持对周围空情的掌握,光电系统属于被动探测系统,不发射电磁波,隐蔽性好就成为不二的选择。

  光电系统最大的优点还在于它对隐身飞机的探测能力目前隐身飞机主要集中在雷达隐身上面,红外隐身考虑的比较少,对于喷气式发动机来说,它就是把空气加热、膨胀然后排出形成推力,因此尾喷口附近温度较高,是红外探测系统的主要目标,另外对于第四代作战飞机来说,它具备超音速巡航能力,这样在长时间的飞行过程中,由于机体和空气的摩擦生热,从而让飞机机体温度升高,此外阳光照射到机体表面也会让增加红外辐射强度,对于涂有隐身涂料的飞机来说,隐身涂料的原理就是把照射到本机的雷达电波转换成热量,从而避免电波反射,但是这个过程也会增加机体表面的温度,尽管有的隐身飞机也会采取一些隐身措施,比如用机翼或者尾翼遮挡喷口、采用二元喷管等措施,但是都没有从根本上解决问题,因为对于战斗机来说隐身虽然是一个关键指标,但是还要综合其他性能等进行全面考虑,比如采用S形喷口并且在喷流喷出前掺入冷空气,可以有效的降低喷口和尾流的温度,但是这样会造成推力的损失、并且增加飞机的重量,从而降低飞机的机动性能,所以S形喷口只在F-117型隐身攻击机采用,F-22采用的二元尾喷口以保持飞机的机动性能,这样就会红外探测系统提供了使用的空间,这也是为什么俄罗斯T-50即便付出RCS增加了代价也要使用传统的IRST的主要原因,实际上洛克希德公司也有计划在F-35综合光电系统的基础上为F-22研制一型光电系统的设想,这显示在隐身战斗机空战中,大家都更加重视光电系统的运用。

  对于机载火控雷达和空空导弹来说,迎头探测和发射可以确何其最大探测和攻击距离,因此迎头攻击是最佳的作战位置,所以传统超视距空战一般都是引导飞机从前方正负30长范围内进入攻击,但是在隐身战机时代发生了变化,因为隐身飞机最注重的就是前向隐身,RCS最小的也是这个方向,这样当隐身战斗机进入迎头拦射时,可能会发生谁也看不见推的情况,即使是利用长波雷达的引导勉强发现对方,其配备的主要超视距武器-主动雷达制导空空导弹也无法在较远的距离上锁定目标,目前主动雷达制导空空导弹对RCS=5的目标迎头探测距离在20-30公里左右,而对于隐身战斗机则下降到6-10公里左右,若对方施放干扰那么距离就更低,并且由于导弹直径和空间有限,难以采用较大的天线和较大功率的发射机、电源,从而达到有利的孔径功率之积来发现隐身飞机,这样意味着隐身战斗机需要长时间对导弹进行引导,这样显然非常容易暴露目标,所以有观点认为隐身作战飞机的空战应该尽可能的从侧面进入,其优点就是隐身作战飞机侧面的RCS要大于正面RCS,同时侧面进入避开了敌方雷达探测的最佳位置,从敌机雷达探测区的外侧切人,缩短了敌机截获和跟踪时间,有利于隐蔽接敌,增加攻击的突然性。本战术采用斜对头接敌,到达一定距离后再转向与目标形成交叉航向,在战术引导上也比较容易实现。但缺点在于目标侧方,由于径向速度小,雷达探测存在着盲区,可能会丢失目标,但是对于光电系统来说,从侧面探测目标,目标机体暴露面积大,红外辐射强度高,特别是尾喷口暴露在光电系统视场中,从而提高了光电系统探测目标的能力,因此作战飞机有可能凭借光电系统掌握目标,然后隐蔽接近目标,使用红外成像导引空空导弹发起攻击,但是光电系统也有自己的缺点就是无法得到目标精确的距离,从而无法控制武器的投放,一般情况下光电系统会增加一个激光测距系统来测量到目标的距离,从而为火控系统提供精确的目标数据进行火控数据的解算,但这样会增加系统的重量和体积,所以对于隐身飞机来说可能会利用机载AESA的猝发模式,来获得目标的距离,另外一方面来说如果有分布式综合光电系统,那么飞机就可以探测到靠近的目标,特别是可以探测到对方发射空空导弹,及时对飞行员告警,从而及时规避。

  综上所述,分布式综合光电系统的配备给予歼-20以较大的战术优势,歼-20可以在不开启雷达的情况下仍旧保持对战机周围空情的掌握能力,从而提高战机的作战效能和生存能力。特别是可以在外部信息系统支援下从侧面接近目标,然后发起突然攻击,并且对逼近的空中目标进行有效的探测和识别,以防止对方突然袭击,相比较而言,F-22在不开启雷达的上,只能凭借ALR-94电子支援系统探测目标,但是如果对方不开启电子系统,显然就无法探测到目标,这也是为什么洛马一直希望为F-22配备光电系统或者侧视阵列的主要原因。

  分布式综合光电系统的配备将会让歼-20拥有一双锐利的鹰眼,作战能力更加全面,能力也更强,可以更好的适应更加复杂的战场环境。

  近日,俄罗斯T-50战斗机开始新一轮试飞,随着试飞的深入,一些航空电子设备开始陆续出现在飞机上面,最近人们就发现T-50上面安装了101KS-O激光定向红外成像干扰系统,这表明T-50将干扰红外成像制导空空导弹放在了一个突出的位置上面,值得我们关注。

  从目前的情况来看,第四代战斗机的之间空战将可能以格斗为主,主要武器也会是红外成像格斗空空导弹,因此如果能够干扰对方红外成像格斗空空导弹就有可能在未来空战之中占据先机。

  我们知道世界第一枚空空导弹就是红外制导空空导弹,与其他制导方式相比,红外制导不需要辐射电磁波,因此体积和重量较低,最初的红外制导空空导弹采用点光源制导,它是将目标做为一个点来探测,因此灵敏度较低,抗干扰能力差,对方采用照明弹、闪光弹就可以对它进行干扰,另外还容易受太阳的影响,所以作战能力较差。

  随着技术的发展,红外成像制导方式出现,它采用了多元线列阵或者面队替代原来的单元导引头,由于敏感元件的增多,所以红外成像导引头可以根据目标表面温度的差异来绘制目标的大致形状,并且将相关图像数字化,在屏幕上显示,或者交给信号、数据处理系统,利用图像处理或者增强技术对其进行提取,区分背景和目标,从而得到制导信息,与点光源制导系统相比,红外成像制导的灵敏度更高、探测 距离更远,尤其是它可以绘制出目标的外形,这样传统的闪光弹、照明弹对它的干扰基本上是无效,这样就大大提高了系统的抗干扰能力和制导精度。因此新世纪,近距格斗空空导弹由红外成像制导一统天下就是这个原因。

  目前红外成像制导系统已经发展了两代,第一代是线列阵,由多元器件排列而成,它的器件少,结构比较简单,成本也比较低,但是扫描需要光机系统来完成,因此导引头的重量和体积较大,另外扫描速度和精度相对较低,属于比较早期的制导系统,德国的IRST-E近距格斗空空导弹就使用这样的制导系统,目前比较使用比较广泛的是凝视型阵列器件-红外焦平面阵列,它由数百个器件排列而成,如美国的AIM-9X导弹采用了128*128锑化铟阵列,实现了电子扫描,这样就省去了机械扫描机构,从而降低了导引头的休积和重量,时间延迟和积分时间更长,相应的探测距离、灵敏度更高,制导精度、抗干扰能力显然也就更强。使用凝视型红外成像制导系统还有法国的MICA-IR、以色列的怪蛇-5等导弹。

资料图:T-50安装101KS-O激光定向干扰系统资料图:T-50安装101KS-O激光定向干扰系统

  我们知道第四代作战飞机最主要的一个特点就是采用了隐身技术,包括波束控制、隐身涂料等,这样就让飞机的RCS比第三代作战飞机有大幅度的下降,一般认为第四代战斗机的典型代表F-22,在攻击航线主要姿态角上的RCS大约只相当于三代作战飞机的1%,那么根据雷达探测距离公式,普通雷达对它的探测距离大约只有三代的三分之一,就是说常规雷达对于三代机探测距离为100公里的话,那么对于F-22只有35公里左右。

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