F14的核心!先进的AWG9远程雷达,专门针对苏联飞机,以一打多

马俊驰骋以 2024-12-12 17:52:55

F14雄猫的机体核心是中央翼盒以及可变后掠翼,那么AWG9雷达和AIM54就是猫的双眼和利爪。AWG9雷达是一种大型远程多功能火控雷达,由休斯公司研制,采用的是平板缝隙天线,整台雷达的体积高达0.78立方米,重量也有600多千克,块头很大。

倒置卡塞格伦天线在当年很流行,主要是加工容易成本低廉。AWG9雷达要满足的要求非常多,因此休斯放弃了落后的倒置卡塞格伦天线,使用了加工难度大价格昂贵的平板缝隙天线,至今依旧是大多数战机的标配雷达结构。平板缝隙雷达的天线体积较小,不但可以减小雷达的体积和重量,也能够保证较快的扫描速度,非常适合在格斗中使用。

AWG9有多先进呢?当时的苏联战机没有一台雷达拥有AWG9 高达300千米的探测距离,同时也不具有在杂波条件下分辨出低空飞行目标的能力,这种能截击,能多目标攻击的雷达苏联直到划时代的米格31出现才拥有。然而米格31的盾牌M其实一直没有达到设定的目标,原因就是算法和计算机不够出色,原本这些缺点能在80年代末的米格31M中得到改进,使其成为非常强悍的截击机。但是那个时候隐身革命已经兴起,米格31M还被取消,非常的惋惜。从雷达实际性能上讲,米格31和F14其实是傲视群雄的,毕竟远程发现远程打击就是一大杀手锏,美国海军的F14飞行员也多次嘲讽F15,近距离格斗咱们各有胜负,但是远程外你就是个垃圾!

我们讲米格31的时候认为米格31配备的相控阵雷达是划时代的,相控阵雷达的确也在结构层面赋予了战斗机更多的可能,从如今相控阵雷达满天飞就能看出来。苏联研制盾牌雷达不仅仅是开了个头,也的的确确促进了苏联雷达的发展,至于实际应用,这台雷达和苏联的很多飞机一样,性能完善的都是后续的重大改进型号,所以论实际性能是要稍逊于AWG9的。

休斯在研制AWG9时没有使用当时困困重重的相控阵结构,而是务实的采用了平板缝隙天线,虽稍有不足,但却是那个时代的最优解。盾牌雷达没有摆脱苏联的顽疾,微电子工工业落后,其核心计算机的性能非常落后,加上算法不够先进,更多的是扮演开天辟地者,但是很难用尽善尽美来形容。

AWG9雷达的技术是60年代末70年代初,所以其使用的处理器是八位机,内存仅有512K水平。有资料称其核心是英特尔的8080,但是考虑到美国一直给军机配备独有的芯片和指令集,我们认为其他资料上的5400B计算机比较可靠。

这台雷达大量使用中等规模的集成电路,比当时其他机载雷达的小规模集电先进不少。其芯片的总算力达到80万次每秒,可以将飞控火控和雷达信号分开运算处理,最后汇总交给两名飞行员。电路和电子零件的革新让这台雷达完虐当时所有雷达,以至于任何国家的科研工作者在十几年后见到这台雷达都会惊呼,卧槽!这是人干的事吗?

AWG9先进的基础结构造就了强悍的探测和攻击能力,同时也有非常好的抗干扰能力。考虑到其复杂的结构会对维护工作造成困难,因此这台雷达的易损部件都设计成可快速更换的结构。为了实现多目标引导,AWG9雷达拥有19个脉冲多普勒雷达信号通道,其中6个归不死鸟,5个归麻雀。

雷达的性能强大功能也多,自然的依靠后座的飞行员来操纵。雷达的信号和数据主要靠详细资料显示器DDD和战术情报显示器TID来显示。雷达还可以依靠AN/ASW-27B双向数据链和预警机以及海军舰艇沟通,最多能同时提供8个目标的信息。

AWG9雷达有七个模式,由远到近分别是PDS、PS、PDSTT、PSTT、RWS、TWS、ACM。PDS是脉冲多普勒搜索模式,也是F14在战斗巡航时使用的模式,只能获得65度范围内的目标方位信息。这时候雷达的探测距离高达315千米,在这种情况下飞机无法攻击目标,导弹的射程也不够。此时F14能够获知目标的方位,就可以进一步前往空域拦截。

PS模式称为脉冲搜索,虽然距离只有PDS的一半,但是也有应用多普勒效应,可以对PDS进行补盲。

PDSTT是脉冲多普勒单目标跟踪模式,距离较近,只有167千米,可以在攻击一个目标时保持对其他目标的探测和跟踪,主要用远距离击杀,也就是狙击手模式。

PSTT是脉冲单目标跟踪模式,主要用来对付和自己相对静止或者速度较小的飞机,比如尾追轰炸机加油机和战斗机时。脉冲多普勒模式只能探测速度和距离不断变化的目标,这样就容易漏掉同方向同速度的目标,如果没有PS和PSTT模式,F-14就没法发现和攻击与自己同向同速飞行的飞机。

ACM是机动空战模式,这种模式专门针对近距空战,探测距离很近,只有10千米。不顾受制于时代和技术的限制,在灵活性最高的手动快速截获目标模式时,只有后座飞行员才能操作,需要两名飞行员完美配合。近距格斗模式下一般使用麻雀和响尾蛇,不死鸟非常不灵活,容易错失战机。

RWS是边测距边搜索模式,指的是远距离探测的同时对目标进行测距,将获得的数据显示给后座的详细资料显示器和战术情报显示器。RWS能保证雷达拥有较大探测角度的同时将目标的参数传递给导弹,让导弹瞄准,但是这时候不能开火。

由于AWG9雷达和搭配的不死鸟导弹主要针对机动能力不高的苏联轰炸机,因此在对付轰炸机和远距离的战斗机时可以使用攻击距离最远的PDSTT脉冲多普勒单目标跟踪模式。在这种模式下,对轰炸机的跟踪距离能超过200千米,理论上可以引导射程超过200千米的远程导弹攻击至少220千米外的目标(使用末段主动雷达制导的远程导弹),对付米格25和米格31这种当年的大家伙,跟踪距离也有160千米,如果F14真的在一对一的空战中遇见日后诞生F15和苏27,根本不给对手开火的机会,四枚不死鸟等着你们呢!只有米格31能在200千米左右的距离上能和F14正面对抗!而考虑到服役时间,F14足足嚣张了近10年!

AWG9雷达最厉害的模式,就是强悍的TWS边跟踪边搜索模式,也就是这个模式,赋予了F14在相当远的距离外攻击多个目标的能力。在说这个功能前,我们得暂停一下,先要了解AIM54不死鸟和它的工作模式。从工作模式可以看出来,AWG9虽然有局限,但那都是时代的局限,也是我们和现代雷达对比的结果,而将目光放到七八十年代,AWG9堪称时代的楷模!

早在飞机设计之初,海军要求F14可以携带数枚远程导弹打击远程目标,红外导弹无法再远距离进攻,而半主动雷达导弹无法进攻多个目标,因此使用主动雷达制导导弹就成了唯一选择。

AIM54A非常大,全长接近4米,弹径0.38米翼展0.914米,论个头已经接近部分反舰导弹,重量达到443千克。而美军当时常用的麻雀导弹只有170千克左右,加上不死鸟特有的挂架,一枚不死鸟顶三枚麻雀。AIM54的外形很像猎鹰导弹,中部有四片固定的三角形翼面,靠近弹头部分切掉了一块,整体是梯形。弹尾则有四片矩形弹翼,用于控制飞行。

不死鸟从前到后依次可以分为制导,引信和弹头以及最后面的发动机。最前面是AN/DSQ-26雷达,弹头部分重达61公斤,为MK82连续杆战斗部,当导弹接近目标时,无线电近炸引信利用K波段的脉冲雷达控制战斗部起爆,能产生直径30米的巨型钢环,可以将轰炸机切成两半!为了保险起见,导弹还安装了备份的触发引信。

弹尾是固体火箭发动机,导弹的最大速度为4.5马赫,以至于弹体还要采用各隔热设计,涂有隔热涂料,以防止高速飞行时摩擦产生的巨大热量将导弹烧毁。

早期的不死鸟为了保证战斗效率,可以在飞行中启动,但是导弹内部的机构太老,以至于能产生融化弹体的热量,严重了甚至起火爆炸,足够将携带导弹的F14炸毁。为了冷却导弹,导弹内部甚至装有冷却液,必要时还需要借用F14携带的冷却液冷却,非常不方便。

当导弹发射之后,需要飞行至距离目标16千米时打开主动雷达制导攻击。为了获得更远的射程,导弹先要爬升到24000米以上(C型为3万米),AWG9雷达保持TWS模式,导弹则以惯性制导飞行,接近目标。这个过程根据射程的远近也有不同的进攻方式,当目标过近时,导弹直接打开主动雷达进攻,非常简单。目标如果发动干扰,导弹则跟踪干扰源进攻。

由于导弹较大,F14只能在1.6马赫以下,过载低于6.5G,高度低于一万五千米以下飞行时才能发射导弹。导弹最小射程为3.6千米,宣传的最大射程为180千米以上,但是一般认为其射程在140千米左右。

F14和AWG9雷达引以为傲的就是远程多目标打击能力,但是,很多资料都指出这项能力直到先进的有源相控阵雷达问世后才真正成熟,那么诞生在70年代初的F14,多目标攻击能力到底如何呢?

我们先来看单发攻击能力!不死鸟在研发过程中做过很多次测试。F14攻击飞行速度1.5马赫带有电子干扰的靶机,导弹飞行了130千米后将其击中。其后又在测试中击落2.2马赫模拟米格25的靶机和飞行高度15米模拟巡航导弹的靶机。后来的战例也表明,单发模式下,F14和AWG9加不死鸟的组合堪称空中狙击手,一打一个准,而且威力奇大,遇见高机动性的目标也能轻易击毁,甚至出现过爆炸后冲击波让敌机失去稳定坠毁的战例!当然,这都是伊朗人创造的!

这个狙击手的定位和米格飞机的不完善有关,在TWS模式下,AWG9雷达的锁定和搜索信号难以区分,因此很多飞机并不知道自己已经被F14锁定,自然轻松被击落。

F14曾做过攻击四个速度仅有0.6马赫,高度在6060米到7575米之间的靶机。其中一枚击中目标,而剩下三枚则在有效破坏距离以内通过目标。这意味着,对于低速且不做机动的目标,多目标的进攻能力还是不错的。

著名的同时攻击6个目标的测试做过两次,第一次是在1973年,F14在距离目标130千米外用时38秒发射了6枚导弹,攻击6架靶机。结果直接击中三架,通过有效破坏距离一架,一枚因为导弹故障未击中目标,一架靶机因为信号放大器出现故障,因此不能算在测试范围内,也就是说5枚中了4枚,命中率80%。然而,这次测试在美国引起轩然大波,因为这次实验和一打四实验一样,都只是极为理想的条件,并不是苏联轰炸机的真实状态。

六架靶机的飞行高度在6705到7315米之间,速度介于0.6到1.1马赫之间,间距仅有600米,所有目标也都要集中在28千米的范围内。靶机都装有信号放大器,也没有剧烈的回避动,这和真实情况是不一样的,美国各方也认为实验条件过于理想,很难证明F14拥有真正多目标对抗苏联轰炸机,多目标拦截战斗机更是难上加难。

第二次测试已经是更新更先进的AIM54C型,但是测试的细节和流程一直都是机密,只对国会议员开放,很是耐人寻味啊!F14的多目标进攻能力也就只能通过那次号称80%命中率的测试来了解了。

F14在进攻多个目标时,需要探测并计算目标的各种数据后逐一发射导弹,在导弹飞行过程中还要以每两秒一次的频率照射目标,挨个引导。想想看,有一架敌机以高过载改变飞行方向在两秒的时间内离开雷达的照射范围,此时F14正在引导其他导弹,万一这架飞机绕到背后呢?理论上只有米格25能做到这一动作,两秒的时间也太短,看似是杞人忧天,不过接着往下看。

AWG9问世的非常早,美国人虽然技术先进,但是受制于技术限制和实际应用,这种雷达很难在实战中实现真正的多目标进攻能力,主要的问题就是扫描速度太慢,如果使用范围最广的扫描方式,需要花费13秒,米格25这样的高速目标可以轻易逃脱扫描,真的是天下武功唯快不破!

为了提升扫描速度,雷达只能牺牲扫面范围,这也是试验为什么要把靶机挤在一起的原因。这里就能看出相控阵雷达的优势,只不过苏联的雷达没能完善,本身的优势无法发挥出来,在实际应用中和AWG9雷达并没有拉开差距,故障率还更高。

实验中的命中率是80%,而真实的苏联轰炸机可是能做机动的,编队可不会如此密集。美军后来也公布过不死鸟的数据,导弹攻击低空巡航导弹的胜算只有14%,而对低空实施电子干扰的轰炸机,比如苏24和逆火,命中率只有37%,要是用多目标进攻,数字还会更低。

而实战中也能说明不死鸟的局限性,一对一还好,一打多基本没有战机乖乖等你打,伊朗甚至从没有一次攻击两个目标的战果,美军更是连一架都没打下来过。

此外,雷达和导弹的重量和体积也非常大,那个时代的超级截击机都有这毛病,而F14和AWG9,米格31和盾牌以及苏27都是雷达专机专配的代表,除了他们自己,没人能扛得起又大又沉的雷达。AWG9的雷达重达惊人的620千克,苏27的雷达十分落后,重量高达惊人的980千克,而F15的APG63只有300千克左右,F14的结构重量本来就很大,笨重的雷达更是雪上加霜。

不死鸟外加挂架后的重量超过620千克,这也是为什么F14最多只能挂载6枚的原因,还不能带弹降落,F14太重了,冲击力甚至会破坏甲板!

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