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F35不再是一架简单的战机 开启云作战新模式

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去年7月,由“战争无趣”网站掀起的“F-35在模拟空战测试中大败于F-16”的新闻,一时间引发轩然大波。随后,F-35的批评者对该机进行了各种视角的口诛笔伐,仿佛这个研发和采购近4000亿美元的美国国防项目瞬间成为垃圾。

(原标题:F-35的空战能力及“云”作战)


去年7月,由“战争无趣”网站掀起的“F-35在模拟空战测试中大败于F-16”的新闻,一时间引发轩然大波。随后,F-35的批评者对该机进行了各种视角的口诛笔伐,仿佛这个研发和采购近4000亿美元的美国国防项目瞬间成为垃圾。但也就在同月,美国海军陆战队正式宣布F-35B战斗机形成初始作战能力。

对于F-35的优劣,国内外网络上出现过很多以机型技术指标为依据的定量分析,但考虑到各方公开数据的准确性,其中水分多少,无从考证。而且以一次模拟空战测试的结果和一些数据来给F-35的空战能力盖棺定论实在有失公平。因此,笔者以未来空战中战机所需具备的要素,对F-35在空战中的优劣进行定性分析。

先敌发现

在视距外,要做到先敌发现,机载传感器、数据链提供的态势感知能力和低可探测性(隐身)都是决定性要素,而到视距内,飞机座舱的全景视野是要素之一。

早在二战中,人们就已经发现,决定大部分空战结果的是对空情的把握和利用,先敌发现、先敌占位的往往就能克敌制胜。越战时据美军统计,一大半飞行员被击落时不知道自己正被攻击。对空情的掌握,是决定空战胜负的第一要素。只有掌握了敌机的数量、高度、速度、方向,乃至机型等数据,己方才能采用正确战术、掩藏自身弱点、抢占有利态势。进入20世纪70-80年代,超视距空战一步步占据主导地位,态势感知能力所具有的决定性意义丝毫没有减弱。在贝卡谷地之战中,以色列取得压倒性胜利的根本原因不是F-15、F-16对米格-23的性能优势(虽然这优势也不可忽视),而是叙利亚在前沿雷达和指挥系统被破坏、干扰的情况下,必须面对以E-2预警机为核心的以色列空战体系。

说到F-35的态势感知能力,除了机载ISR传感器,从外部获取信息的数据链更加重要。F-35在设计之初,就是网络中心战概念的产物,美军中包括海军CEC(协同交战能力)系统和已经下马的陆军FCS(未来战斗系统)皆是这一概念的产物。网络中心战运用在空战中的重大优势就是扩展战机的态势感知。比如,F-35和E-3预警机组成空战机群,在超视距接敌中,F-35保持无线电静默状态,而接收来自E-3发送来的目标数据,由于预警机雷达的直径和功率很大,所以探测距离也远高于战术飞机。这样,F-35在不主动暴露雷达信号的前提下,就获得了超远的探测数据。另外,网络中心战还能形成A机+B弹的配合,即一架战机为其它平台发射的导弹提供制导信号。比如,载弹量较小的F-35可为海军“标准-6”远程舰空导弹提供目标数据,从而获得远距交战火力。


图注:F-35战斗机可利用其较高的态势感知和信息融合能力,通过网络中心战形成A机+B弹的配合,提高与其它机种的协调作战能力

如果说现代航电系统是在增强态势感知能力的话,那隐身技术实质上是抵消了对方的态势感知能力,是影响空战胜负的又一要素。战机有了低可探测性,进行电子对抗的效果就将大大提高。在低可探测性低几个数量级的基础上,就算探测手段提高了,隐身目标也比较容易通过电子对抗系统上的进步继续保持不被发现、不被跟踪、不被锁定的能力,其对非隐身目标的作战优势仍将是巨大的。总之,F-35具有巨大的隐身优势,完全可以再配合适当的战术来实现先敌发现、先敌开火。

F-35独特的AAQ-37光电分布式孔径系统为飞行员提供一个围绕飞机机身的全景视野,因此F-35的座舱在没有过分突出的情况下(目前F-35座舱后向视野较窄),也能获得比其他战机更好的飞行员视界,从而为F-35战斗机提供了强大的态势感知能力,再配合可大离轴角发射的近距格斗导弹,这也是F-35在近距空战中的独特优势。

先敌开火

第一步完成后,接下来就是先敌开火。这一步主要靠飞行员和飞机提供的态势感知能力,以及飞行员操的作决定。

视距外空战基本上就是比态势感知能力;而对于近距格斗,人们通常关注飞机的机动性,而忽略态势感知。其实对于近距格斗,态势感知同样是非常重要的。如果你能始终清楚敌我各机的位置,或者说你比敌人更清楚敌我各机的位置,你就能先行采取有利的机动,占取主动。换句话说,若你的机动性差一些,完成某个机动比敌机可能慢个一两秒,但你比对方更清楚双方的位置和姿态的话,那提前的可不止一两秒。

在空战史上所谓的“王牌”不一定是飞行技术拔尖的,但一定是态势感知能力拔尖的。越战中有个美军王牌在一次格斗中击落一架敌机后同时给一个友机发出贺电,因为那个友机同时也击落了一架飞机。那个友机飞行员对这个王牌钦佩不已,因为这种在繁忙、紧张的格斗中还能注意到友机状况的态势感知能力实在是出类拔萃。

很多在执行激烈空战任务后生还的飞行员都强调他们的失败均因操作失误所致,可能的原因就在于错误的判断和忽视了显示的数据。即使现代战机座舱普遍装了下视显示器(HDD)和平视显示器(HUD),飞行员所要承受的负担也仍然很重。

进入空战后,飞行员必须要确保战机从巡航和导航状态转入战斗状态,尔后启动电子战设备,雷达要从导航进入战斗系统状态,武器要待发,红外制冷要接通,这些工作需要一人去完成。但是,必须还要注意,需要搜索敌机,飞行员必须保持仰视状态,还要观察威胁是否靠近,这样神经紧绷的工作由一人承担,难免会出现失误。

为解决在座舱集成更多显示和控制设备,但又要缩小座舱的实际尺寸,这就需要头盔显示器(HMD)。事实上,随着大离轴发射角空空导弹的出现,头盔显示系统已成为现代空战克敌制胜的利器。科索沃战争后,美军与以军进行了一系列空中格斗对抗,结果以军的胜率超过90%,主要原因是以军装备了新型头盔瞄准器,可实施全向攻击。另外,美军曾依托F-15圆顶模拟器进行了空中格斗模拟。结果显示,配备头盔显示系统的战机具备四大优势:一是对付同一威胁,杀伤/损失率从1.8∶1提高到3.8∶1;二是同等时间内发射导弹数量增加1倍;三是飞行员往往能先敌开火;四是支持飞行员并行完成多种任务。

经过多年发展,当前的头盔显示系统支持通信联络、态势感知、武器瞄准等多种作战需求,已成为现代战机的“力量倍增器”。有专家认为,一架米格-21战机在装备了先进的头盔显示系统和超视距导弹后,在1对1交战中,其格斗能力与F-22战机基本相当。由于美军装备的F-22数量很少,且近距离空战是F-22的短板,作为F-16空战任务的继承者,F-35未来担负的空中格斗任务势必相当繁重。在此背景下投巨资打造头盔显示系统,其用意就是为了进一步强化态势感知能力并减少飞行员的操作失误。


图注:F-35战斗机整合了先进的头盔显示系统,进一步提高了该机的先敌开火能力

先敌摧毁

先敌开火并不等同于摧毁敌机,这要考虑中距导弹的有效射程、不可逃逸区、抗干扰能力和载弹量,甚至在敌机的机动性和态势感知能力都是未知数的情况下,先敌开火后能否摧毁敌机存在很大变数。

不论近距格斗导弹还是中距拦截导弹都有其有效射程和所谓的不可逃逸区,这二者不可混为一谈。不可逃逸区通常也不过30~40千米,而超过了不可逃逸区发射空空导弹,如果对方是高机动性战斗机,如苏-35这样配备矢量发动机的三代半战机,其规避过导弹的概率可能超过60%以上。以F-35和苏-35之间的空战为例,若前者在不可逃逸区外首先发射导弹,一旦不能命中目标,无法快速脱离战场的F-35很容易就与苏-35陷入近战,而此时隐身性能已经无法发挥太大作用,机动性和态势感知能力将起到决定作用。虽然F-35迫使对方作出规避动作会占据先手,但在近战中,一切都无从预料,苏-35会对机动性较差的F-35构成巨大威胁。


图注:正在发射中距空空导弹的F-35战斗机

空空导弹的可靠性和抗干扰能力是另一个关键。历史上,美军在战机和导弹中更重视前者的发展,后者的发展相对滞后。相比俄罗斯种类繁多的远、中、近空空导弹家族,美国现役空空导弹则只有AIM-120和AIM-9两个系列。虽然这两款导弹在不断升级,其中前者被认为很容易被苏-35干扰,在射程上更是远远落后于苏-35配备的K100远程导弹。近距格斗导弹方面,AIM-9X服役后,才让美军战机拥有了与俄制R-73相匹敌的近距格斗武器。因此,美军在态势感知和隐身方面的优势很可能让其做到先敌开火,但不一定保障先敌摧毁,这就需要考虑开第二枪。


图注:号称第3++代或准4代战斗机的苏-35战斗机,由于具有较高的机动能力,规避导弹的概率比较高

很多美军飞行员也承认需要用2枚甚至3枚导弹才能确保摧毁一架敌机。那么,开第二枪第三枪就需要考虑战机的载弹量限制。F-22的内置弹仓可载6枚AIM-120和2枚AIM-9;F-35的内置弹仓可载4~6枚AIM-120;F-15可外挂最多8枚AIM-120;F-16可外挂6枚导弹。这样的载弹量意味着,如果出现3枚导弹才摧毁1架敌机的最坏状况,美军主力战机将面临尴尬的局面——发射完就撤离战斗,或耗尽弹药后被敌机击落。

因此,美军已经在研究未来中距空空导弹的发展方向,一是更换导弹制导的雷达频率,即将现有的X波段发展为多样化的频率;二是采用红外+雷达双模导引头,这种导弹兼具近距格斗和中距拦截的能力;三是采用小尺寸导弹,从而大幅增加载弹量。洛克希德·马丁公司正在研发一种名为“Cuda”的小型中距导弹,这种导弹战斗部无装药,而靠动能撞击摧毁目标,更轻的重量也使射程大增。换装这款导弹后,F-22和F-35的载弹量能增加2~3倍,能有效提高其持续作战能力。


图注:波音公司新近推出的F-15 2040C型最多可挂载16枚中距空空导弹,挂载能力大大超过F-35

“云”作战

美国战略预算与评估中心在2015年4月发布的《空战发展趋势及其对未来制空权的影响》报告中,称态势感知、信息获取和网络/电磁抗干扰能力似乎越来越多地依赖于传感器、信号特征控制和网络化。展望未来,这些变化将极大地增加超视距空战的比例,并且可能会限制空中平台航速和机动性等传统战机属性在空战中的效用,其他属性的重要性则可能会增加,单机比武将彻底让位于体系对抗。那么,战机的机动性是否有用?当然有用,因为在超视距空战中,计算导弹命中率是要把飞机的机动性一并考虑的。

F-35项目办公室和其制造商认为,揪住F-35机动性个别指标稍稍落后的批评人士没有理解该机对于美国未来空中力量的基础性作用。美国空军作战司令部司令迈克尔·霍斯蒂奇称,F-35正远离过于注重单个空中平台,而朝着被称为“作战云”的一体化能力发展。

这种“作战云”不只会提高指挥与控制效率,它还会使用安全网络整合可以利用的所有平台——包括有人和无人平台。换句话说,F-35战斗机的价值正是来自将其整体价值放在美国未来总体空中力量的背景下,应理解为一个网络化分布式作战体系。美国国防部认为,这是一个巨大优势。加上一流的飞行员训练、战术运用和预警机,F-35或许足以对付中、俄最好的战机。俄罗斯和中国的飞机几乎具备非常好的机动性,但在隐身、传感器和网络化方面还比较欠缺。

当考虑到F-35战斗机计划的国际伙伴国采购时,F-35战斗机集合的价值——从战役上和战略上说,这样的网络化分布式作战体系将扩大许多倍。这在亚太地区尤为真实。至今,已有日本、韩国、澳大利亚、新加坡成为F-35在这一地区的采购国。数年后,F-35机群将成为覆盖在亚太地区空域独一无二的云作战体系。


图注:F-22和F-35A战斗机四机编队,这两款四代机可利用其较高的态势感知能力,实现云作战

如何破解F-35的云作战

由以上分析我们得出,多机协同作战的F-35通常能够做到先敌发现、先敌开火,但碍于机载空空导弹暂时处于弱势地位,因此先敌摧毁的概率有限。因此,在典型的F-35与苏-35的四机对抗中,后者可采用内、外线结合的交战模式:

外线的两架苏-35在收到外部ISR系统(地面反隐身雷达或预警机)传来的目标数据后,首先发射远程拦截导弹,甚至可对其中一、两架F-35发射多枚导弹进行饱和攻击。外线攻击的目的在于削弱F-35的协调性,让其顾此失彼。内线的两架苏-35则采取“突然出击,释放干扰,机动规避,尾追制敌”的战术,即:为抵消F-35的隐身性和态势感知能力,事先在F-35巡航空域下方的简易跑道设伏,在外线苏-35突然开火的同时,内线两架苏-35紧急起飞;若F-35首先发射导弹,则内线苏-35要以大过载机动在不可逃逸区外规避首批来袭导弹(为减少飞行阻力,可不挂载副油箱,只挂载4-6枚近距格斗导弹),并立即释放电子、红外干扰;尔后,苏-35双机要以高机动消耗F-35弹药,并伺机咬住其机尾发起攻击(AIM-9X Block I/II虽然可进行大离轴角发射甚至180度越肩攻击,但导弹的射程和不可逃逸区也就变小,这样苏-35规避导弹的概率也就变大)。

另外,为了广泛分布的战机能够有效实现信息共享和协同作战,达到提高态势感知和作战效能的目的,未来空战中美军将极大地依赖于数据链等网络化设备。但若F-35的机载传感器或数据链被入侵或干扰,网络化作战体系将难以实施。到那时,F-35的空战能力将大大退化,不适应单机近距格斗的F-35很可能不得已与苏-35捉对厮杀,从而破解F-35机群的云作战。因此,对美军网络化作战系统进行由点及面的网络攻击,从而瘫痪部分包括F-35在内的网络化作战平台,倒不失为一种性价比高的软杀伤手段。(文章来源:”兵工科技“官方认证微信公众号)

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