编者话:我在《》中,以“雷达威力”公式为计算模型,通过数学方式描述雷达散射截面积与雷达最大探测距离的相互关系,得出“当雷达散射截面积缩小至原来的1/16,雷达最大探测距离为原来的½”的结论。并以此为参照系,推测了美国F22A隐身战斗机正面雷达散射截面积的大小。那么,如何建立雷达隐身的策略呢?
雷达隐身的含义在五代机的4S特征中,隐身就是其中之一。通常意义上,隐身的核心就是雷达隐身,而雷达隐身的最为重要的指标就是飞机的雷达散射截面积(RCS)的大小。机体雷达散射截面积越小,其反射的雷达波束回波越少。这就造成雷达接收天线所能获得的雷达反馈回波能量减少,从而在技术上造成“雷达”对空中目标的有效探测距离的减少。当有效探测距离溃缩到一个极低范围内时,专业上称之为“低可探测”现象,这就是隐身的含义。
战机隐身的目的并不是让雷达“看不见”,而是让雷达在最佳预警区域“看不见”或者“看不清”,又或者,即使雷达在预警区域能“看见”,但攻击武器却在最有效攻击距离上“看不见”或“看不清”。只要隐身特性达成上述两方面目的,那么,对于隐身战机而言,就已经掌握了战场的主动权,甚至是一边倒的虐杀权。
雷达隐身策略分析当下战斗机的隐身设计,主要以降低厘米波、分米波雷达波束的反馈为主体。这是因为早期远程预警雷达使用的雷达中心波长为22~23厘米,被称为L波段雷达。现今被大量使用的中距预警与搜索的雷达,其雷达中心波长为10厘米,称之为S波段雷达。用于武器制导的火控雷达其中心波长为3厘米,这就是大名鼎鼎的X波段雷达。为了兼顾S波段与X波段雷达的优点,又发展出中心波长为5厘米的C波段雷达。
L波段雷达工作频率在1~2GHz,S波段雷达的工作频率在2~4GHz,C波段雷达工作频率在4~8GHz,X波段雷达工作频率在8~12GHz。由此可知,从远距离搜索目标,经过中距离跟踪目标,再到最后的锁定目标,其雷达工作频率涵盖了1~12GHz(1000~12000MHz)的雷达波束区间。当战机通过技术手段,能够让自身在这个雷达频率区间内,实现“低可探测”状态。那么,即使战机深入战区腹地,也能为自身寻找到相对“安全”的作战距离,从而构成单方面打击对手的作战态势。
1982年服役的美国第一代隐身战机F117A,其机体外形的雷达散射截面就是以1.2~12GHz范围的雷达波束建立的数学模型,进行有针对性的设计。实测结果表明,F117A利用菱形结构体堆叠,形成独特的机体外形,再加上七种吸波(或透波)材料与表面涂料的帮助,在面对1.2~12GHz的雷达波束时,其自身的正面雷达散射截面积,始终处于0.1㎡(L波段)以下,特别是针对C波段与X波段的雷达波束,其正面雷达散射截面积达到0.03㎡级别。
对当时绝大多数预警、搜索、跟踪的雷达而言,要持续有效的发现雷达散射截面积如此之小的空中目标是极为困难的。即使相隔只有20千米,但在雷达屏幕上也仅仅是一个微弱的细小光点,很容易被系统视为杂波自动过滤掉。
虽然F117A隐身特性十分优异,但也为此付出巨大的代价。
F117A独特的机体外形,造成机体内部空间有限,很难容纳大型机载电子设备(机鼻处连机载雷达都无法安放),只能安装简易火控系统,用于满足投放“激光制导炸弹”和“联合直接攻击弹药”的要求,根本不具备电子干扰与电子压制的能力。
F117A受外形所困,其空气动力性能低下,飞行性能及其一般,最大平飞速度只有0.9马赫,即使处于空载状态也不能做6G转弯(机翼有可能折断)。这就造成,当F117A发现自身行迹已经暴露时,既不能采用高速横滚或大角度横向连续转弯来摆脱雷达的跟踪与锁定,也不具备利用超音速快速脱离战场的能力。
F117A隐身战机的这些弱点,为后来在南联盟战争中机折戟沉沙埋下了伏笔。
最后的总结2005年,美国最新研制的第四代隐身战机F22开始陆续服役。次年,第一代隐身战机F117A宣布全部退役。美国对第四代战机定义的标准共四项,其中,有两项均与战机的飞行性能有关,即,超音速巡航与超机动。
美国的F22战斗机源于80年代开始的“先进战术战斗机计划”,该计划对超音速巡航与超机动的描述为:
超音速巡航速度不小于1.5马赫;在以0.9马赫速度巡航时,3000米高度,瞬时盘旋过载 9G;在以1马赫速度巡航时,能够完成 5g 盘旋;在以1.5马赫速度巡航时,10000米高空,能够完成6G盘旋;在以1.5马赫速度巡航时,15000米高空,能够完成2G盘旋;美国的F22战斗机保留了F117A优异的雷达隐身策略,并且在飞行能力上完全超越了“三代机”的飞行能力范畴。这就让F22同时具备了,在敌方预警雷达面前“隐匿行踪”,在行踪暴露时“快速脱离战场”,在自身被敌方雷达进行跟踪时“快速摆脱锁定”,在到达安全距离后实施“超视距打击”的全方位能力。这也正是F22战斗机成为超越“三代机”,开创“四代机”先河的根本所在……