知己知彼之——美军(空军)

柏益风云

<p class="ql-block">1.美国空军的一份战略愿景文件; 2020年8月,查尔斯·布朗宣誓就任美国空军第22任参谋长,这是美国武装力量成立245年来首位领导一个军种的非洲裔将军。他上任伊始,就签发了一份军种战略愿景文件《加速变革,否则败北》,共计8页的文件。在这份战略愿景文件的指导下,布朗在麦卡利斯防务年度会议上明确表示希望将美国空军目前拥有的7种型号战斗机或攻击机装备模式缩减为4种战斗机+1种攻击机的“4+1”模式(现在的F22以后被六代机NGAD取代,F35A,F-15,F-16,A-10),让人吃惊的是,F-22“猛禽”战斗机没有能够列入“4+1”框架内,其地位将被六代机NGAD战机取代。</p><p class="ql-block">2.F-22最新动向—溯源其设计初衷; F-22是美国空军上世纪70年代末“高级战术战斗机”(ATF)项目的产物,其设计初衷旨在通过“5S”(即隐身、超音速、超视距空战、超机动性、超态势感知能力)性能在空战中全面超越苏联空军的米格-29、苏-27战斗机以及正在开发的升级系列(并没有讲能压制苏-57和苏-75,这才是美帝空军当前求变的原因,说明美帝空军的主力机种针对性很强,要想压制俄罗斯的五代机,只能抛弃F-22转而研发六代机NGAD)。</p> <p class="ql-block">3.先谈F-22最新动向—溯源其生产数量。</p><p class="ql-block">洛·马公司经过10年研制,1997年4月9日,F-22战斗机首次正式公开,并被赋予了“猛禽”的绰号。随后在5个月后它进行了首飞,直到2001年8月,美国终于下定决心投入巨资批量生产该型战斗机。生产过程持续了10年,至2011年关闭生产线为止,总计生产了195架,其中8架为技术验证机,生产型为187架。</p><p class="ql-block">4.先谈F-22最新动向—溯源其隐身能力RCS指标; 地摊杂志介绍,F-22战斗机是一种单座双垂尾双发重型制空隐身战斗机,采用了当时最先进的隐身技术(这种隐身技术现在已经被很多国家掌握)。对其正面雷达散射截面RCS的推测有很多,一般认为在0.001-0.01平方米级别,正面隐身效果很好;侧面隐身技术还是不隐身的,说明F-22还不是全向隐身技术;但尾部具有隐身设计,好于一般的隐身机。能够渗透到敌方的厘米波雷达防空圈内进行作战,对米波雷达和毫米波雷达不隐身,还有对光学瞄准仪也不隐身,这是对其隐身能力基本面判断。</p><p class="ql-block">5.先谈F-22最新动向—溯源其动力机动性能力; F-22还大规模使用了高强度、耐高温的钛合金和复合材料,机身后部装有2台动力强劲的F119-PW-100双转子加力涡轮风扇发动机,在不使用加力燃烧室的情况下,可以实现马赫数1.5的超音速巡航,而打开加力后能让其最大速度达到马赫数2.25(比咱大中国机头进气的2马赫速度的歼-7战斗机的飞行速度还高),这一指标目前还没有其他第五代战斗机实现。</p> <p class="ql-block">7.先谈F-22最新动向—溯源其矢量推进技术; F-22也是目前量产机中唯一采用二维矢量喷管的战斗机,可以通过数字电子系统控制发动机推力并让喷管按俯仰±20°角偏转以实现矢量推进(通俗解释就是:可根据作战飞行任务自动调节喷管转向实现机动性的最大提高),在大幅提升战斗机超机动性的同时,有效降低后向RCS面积。</p><p class="ql-block"> 8.先谈F-22最新动向—溯源其内置弹舱的挂载能力; F-22战斗机全部武器都隐蔽地挂载在内部弹舱之中,标准空战武器装备为6枚AIM-120先进中距空空导弹和2枚AIM-9X近距离格斗导弹,均是美帝空战武器库中的最强装备。再配合AN/APG-77有源相控阵雷达,可以对200千米外的战斗机目标进行跟踪锁定,并实现在中距空空导弹的有效射程内(一般认为是120千米)实现攻击。可以看出F-22的内置弹舱挂载的都是空空导弹,它是一个空优机。特别适合空战,即使具有对地攻击能力的话也是一般化不作为重点使用的能力,因为其原始设计初衷就是空优机理念。</p> <p class="ql-block">9.先谈F-22最新动向—溯源其对地攻击能力(空优机为主); 地摊杂志介绍,该机的内部弹舱还能够携带小直径卫星制导炸弹(SDB)等对地弹药对敌方的纵深目标进行精确攻击,具有一定的对地攻击能力。即使F-35大规模装备美国空军后,F-22仍然是空中优势作战的顶尖战力,并部署在阿拉斯加承担北美防空重任,以拦截俄罗斯空天军那些可以超音速飞行的图波列夫战略轰炸机(主要是针对TU-22M3和TU-160M)。这与前面的分析是一致的,也就是说虽说具有一定的对地攻击能力,但其主要手段还是空优作战。</p><p class="ql-block">10先谈F-22最新动向—制造成本问题; 美国政府为保持其技术先进性和空战绝对优势,对F-22战斗机下达了出口禁令,就连美帝和大英这种铁杆盟友也休想染指F-22,更不要说其他国家了。出口禁令导致F-22没有国外市场的支持,总生产数量相对较低,制造成本难以靠产量分摊,其单机造价已经超过了2亿美元(咱大中国的歼-10战斗机成本是8000万美元/架),远超后来研制的F-35”闪电”2战斗机。2009年4月,美国国防部建议停止新订单,2011年12月13日第187架生产型F-22交付后,F-22的生产画下了句号。</p><p class="ql-block">11.先谈F-22最新动向—不好维护问题; 地摊杂志介绍,由于发动机、隐身蒙皮的维护等问题一直是影响F-22出勤率,特别是隐身蒙皮剥落的情况经常在海外部署的F-22身上出现,这些战机必须返回本土才能得到修补。此外,座舱盖卡死,飞行员氧气罐失灵等故障也屡屡出现,对飞行安全带来了巨大的隐患。F-22停产时间越长,其零部件供应问题就会更加严重,进一步加剧维护保障等问题。</p> <p class="ql-block">12.先谈F-22最新动向—升级潜力受限; F-22战斗机在研制之初为了提高隐身能力、增强机动性能,降低生产成本等需要,采用了较为紧凑的设计思路。其机长18.9米,比上一代F-15重型战斗机19.45米的机长要短不少。加上F-22机腹部和机身侧面的大型内部弹舱设计,极大挤占了机内可用空间,使其很难再增加更多新型设备。特别是无法改装新型光电分布式孔径系统(EODAS)和光电跟踪瞄准系统(EOTS),导致其在态势感知方面落后于F-35A以及中俄第五代战斗机。再有由于数据链协议问题,这种战斗机与F-35A一度无法实现数据共享。此外,与后来研制的F-35A不同,F-22的机翼挂架只能挂载副油箱,不能携带导弹和炸弹。这导致多种型号新型弹药与其无缘,在美军当前主要参与的低烈度局部作战中登陆机会不多。</p><p class="ql-block">13.先谈F-22最新动向—不再隐身(仅对厘米波雷达隐身); 地摊杂志介绍,随着技术的发展,F-22战斗机引以为傲的隐身“金钟罩”(仅对厘米波雷达隐身)在近年屡屡被破,米波雷达和分米波雷达、毫米波雷达以及量子雷达技术的发展迅速,对探测F-22提供了有力技术支撑。中国雷达预警系统就曾经准确跟踪到F-22战斗机。而叙利亚战场,俄军也曾经公布了苏-35战斗机的光学探测EOTS系统拍摄到F-22的影像(咱大中国也有苏-35一样能探测F-22实现光学瞄准自卫攻击)。F-22不会被发现的“神话”早已经被打破。</p> <p class="ql-block">14.先谈F-22最新动向—数据链赋能; 2020年12月,F-22与F-35A战斗机与XQ-58A“女武神”无人机在亚利桑那州尤马试验场上空进行首次编队飞行,新技术使得XQ-58A无人机成为F-22、F-35A之间数据传输的空中网关,实现了F-22与F-35A之间的数据共享交互,实现1+1&gt;2的效果。事实上,通过这次试验解决了长期制约F-22战斗机融入美国空军新一代作战体系的障碍在于数据链,而这一障碍目前已经被打破。</p><p class="ql-block">15.先谈F-22最新动向—溯源美军早期研制的数据链I; 美国的战术数据链系统发展最早,早在上世纪50年代就发明了LINK-4型数据链,主要用于战斗机间的导航、协同指令传输等。此后又发展出了LINK-4A/C和LINK-11等数据链,拥有了一定的抗干扰能力。早期这些数据链的数字、字母等与先进程度没有必然关系,这些数据链基本上是为不同军兵种平行发展的,并没有过多的考虑互通问题,彼此间使用军兵种和操作性能各异,几乎没有交互性。</p><p class="ql-block">16.先谈F-22最新动向—溯源美军早期研制的数据链II; 到了20世纪80年代,美国研制成功了跨时代的LINK-16数据链,也称16号链。该数据链是为美国各军种和北约国家提供通用的数据分发系统,具有4A/4C/11号链的绝大多数功能。它可以支持空降作战、防空作战、空中作战、空中侦察监视、空域管制、对地支援、反潜作战、地面作战、搜救和救援、海上作战等任务(其实就是这种数据链的各应用场景)。</p> <p class="ql-block">17.先谈F-22最新动向—溯源美军早期研制的数据链III; 2000年后,美国又研制了LINK-22数据链以完全取代LINK-11数据链,因与LINK-16数据链采用相同的数据元素、量化度和大地坐标系统,使得LINK-22与LINK-16数据链之间能够做到信息兼容。可以这样总结:Link-22是"北约改进Link-11"(NILE)定义的新型战术数据链,一种抗电子干扰、保密可靠、灵活机动的超视距数字数据通信系统,以便最终取代Link-11和补充完善Link-16。其目的是增加战术数据传输时间和传输高优先权的报警及作战命令,改进盟军互操作能力和增强指挥作战能力。</p><p class="ql-block">18.先谈F-22最新动向—F22专用数据链; 由于F-22战机的特殊使命,美军又先后研发了具有隐蔽通信功能的IFDL和MADL数据链。IFDL为F-22战斗机专用,MADL为F-35专用。它们在多种抗干扰抗截获措施的基础上,进一步增添了高频段波束技术,使得抗干扰能力进一步提升。</p><p class="ql-block">19.先谈F-22最新动向—F22专用数据链的能力域; 地摊杂志介绍,F-22战斗机的IFDL数据链全称为“机间飞行数据链”,能够做到与其他“猛禽”战斗机点对点共享信息。它可接收非隐身战斗机用LINK-16数据链发送过来的信息,但不能向其他战机发送信息。而F-35拥有的MADL数据链全称“隐形多功能先进数据链”。它也不能与任何没有该系统的飞机共享数据,尽管它也可以通过LINK-16数据链接收信息。</p> <p class="ql-block">20.先谈F-22最新动向—解决数据链共享的问题; 为解决数据链共享问题,需要一个空中飞行的“网关”。最好的办法自然是用美军E-3A“望楼”预警指挥机,但由于该机并非隐身战机,也不能参与前线作战,将其作为数据链“网关”将严重限制隐身战斗机的作战。因此美军需要一架同样可以隐身的飞行“网关”,很快就选择了为“忠诚僚机”计划而研制的XQ-58A“女武神”无人机。</p><p class="ql-block">21.F-22最新动向—空中飞行的“网关”; 作为空中飞行的“网关”,XQ-58A战斗无人机是第一型基于低采办运营成本概念研制的无人机。它是一种远程高亚声速无人机平台(F-22带上它实现数据链共享不能实现超音速巡航作战),采用隐身设计,装备一台涡喷或涡扇发动机。机长8.8米,翼展6.7米,最大飞行速度1050千米/小时,最大航程3941千米,最大升限1.3715万米,载荷250千克,可挂载小直径炸弹等武器。</p><p class="ql-block">22.先谈F-22最新动向—短期内没有退役计划; 虽然F-22此次没有能够被纳入到新任美国空军参谋长的“4+1”框架内,但说F-22战斗机马上就要离开历史舞台还为时尚早,会被当成一种储藏起来的武器,会在需要的未来作战场景中排上用场。由于F-35没有F-22的空战优势战斗机的一些能力,所以F-22重要性价值还会存在下去,美国空军发言人安·史蒂芬尼克在对查尔斯·布朗谈话的解读中也说到:”F-22仍在现代化的改装中,没有计划在短期内将其淘汰。”</p> <p class="ql-block">23.F-22最新动向—进一步提升维修效率; 在维修保养体系上,洛·马公司近年来也在致力于进一步提高F-22的可用性,减小维护时间,提高可靠性并降低成本。洛·马公司还在佐治亚州玛丽埃塔建立了F-22快速维修站,能够对战机隐身蒙皮破损进行快速修补。其通过模块化方式整体替换受损蒙皮,大幅度提升维修效率。再有针对本世纪初期服役的F-22早期型号,这些战机机体寿命已经损耗太多,延寿升级并不划算,这些战机会在2030年前后逐步淘汰,但对后期服役的机子并不打算退役,还会继续延长服役年限。</p><p class="ql-block">24.F-22最新动向—进一步的武器升级; 2021年,美国空军和洛·马公司还开始了新一轮F-22战斗机的武器系统升级计划,这项升级计划包括:升级AIM-9L近距导弹到AIM-9X;升级AIM-120B中距弹到AIM-120D,超过了F-35A使用的中距弹AIM-120C7水平;升级F-22的座舱显控设备,以及电子战、数据链、GPS等子系统等。</p><p class="ql-block">25.F-22最新动向—会在六代机NGAD成熟之后才可能退役; 在可以预见的未来,F-22战斗机虽然将按照计划开始逐步退役,但要彻底淘汰F-22战斗机关键看的不是“猛禽”战斗机本身,而是第六代战斗机NGAD项目的研发进度。在六代机NGAD还未成熟前,不会有一位美国空军参谋长妄言让F-22全部退役。</p> <p class="ql-block">26.美国六代机NGAD—2008年开始预言; 美国空军是最早装备和装备最多五代机的国家,按照装备一代、研制一代的惯例,可以说美国空军从本世纪初第一个10年发展的中期,开始对六代机战斗机进行了深入研讨。2007年10月,时任美国空军参谋长莫塞利透露,已经要求空军相关机构开始考虑六代机的需求,次年美国海军也开始了六代机的预言。</p><p class="ql-block">27.美国六代机NGAD—形成空军F-X和海军F/A-X两个平行发展的项目; 六代机项目,美国空军和海军分别主导自己的六代机概念探索,在前期研究过程中,分别形成了空军F-X和海军F/A-X两个平行发展的项目,并在工程设计阶段将会共用一些系统、共享一些技术。两者由于空海军需求重点不同,将是完全两种不同的战斗机,而非像F-35那样称为空军、海军和海军陆战队的通用战斗机。</p><p class="ql-block">28.美国六代机NGAD—2012年正式命名为“下一代空中优势”(NGAD)战斗机; 2012年10月10日,时任负责采办的美国国防部副部长弗兰克·肯德尔签署了一份致空军部长和海军部长的备忘录,正式提出对下一代战斗机进行概念研究,并将其名称规范为“下一代空中优势”战斗机(以下简称NGAD)。空军和海军均接受了这一名称作为自己未来六代机的项目名称。</p> <p class="ql-block">29.美国六代机NGAD—美国六代机的最早报道; 2010年和2012年,美国空军和海军分别发布了下一代战斗机信息征询书,得到了航空工业巨头的积极回应。在2011年到2013年间,诺格公司、波音公司、洛马公司先后公布了多款用于空海军的下一代战斗机设计概念。在此基础上,2015年2月,时任国防部副部长的弗兰克·肯德尔在2016财年预算提案中提出了一项“航空创新倡导”,旨在拨款制造验证机,以测试和验证用于下一代战斗机的相关技术。这是美国可能制造六代机原型机的最早报道。</p><p class="ql-block">30.美国六代机NGAD—发展可指挥无人机的六代机; 在六代机预研之初,很多人提出六代机很可能会是一种高智能的无人机,美国海军就高度重视无人舰载战机的研制,并提出了有人机和无人机同型发展的概念。然而,美国空军在六代机研发过程中从来没有透露过使用纯无人机的想法。之所以如此选择,主要还是考虑到现今的无人机技术和人工智能技术尚不能支持高烈度环境下的空中优势作战,完全无人化在六代机时代还难以实现。美国空军可以通过“忠诚僚机”项目选择更加物美价廉的无人僚机,不需要打造一款昂贵的六代机体的无人炮灰机。</p><p class="ql-block">31.美国六代机NGAD—继续强调高速性兼顾机动力; 美国在F-22战斗机的研制过程中对五代机的定义之一就是拥有超音速续航能力,而作为六代机的NGAD将高速性要求再次提出甚至加强。该六代机的设计采用了大后掠角、小展弦比梯形机翼,翼型与SR-71“黑鸟”侦察机的外翼面高度相似,这种机翼往往出现在早期一些注重高空高速性能的侦察机、截击机上。</p> <p class="ql-block">32.美国六代机NGAD—采用变循环自适应发动机; 要实现高速性,还要满足大航程作战需求,不但需要在气动布局上下功夫,更要有先进的发动机。据报道,NGAD将采用最先进的变循环自适应发动机,不仅推力大,而且能根据巡航、空战不同状态自动改变发动机运转模式,达到最佳油耗状态。见图有一款通用电气公司研制的XA100变循环自适应发动机图片,说明美帝六代机是看得见可摸得着的一款可预期型号了,只要坚持科研下去,就可出实际成果。</p><p class="ql-block">33.美国六代机NGAD—介绍两款变循环自适应发动机; 美国在上世纪80年代曾经设计过YF120变循环自适应发动机,在该领域具有较强的技术贮备。目前通用电气公司的XA100和惠普公司的XA101两款先进变循环自适应发动机已经造出原型机,正在进行对比测试,未来有可能装备NGAD六代机。</p><p class="ql-block">34.美国六代机NGAD—重点介绍XA101变循环自适应发动机; XA100属于全新设计的一款,XA101则是基于F-135发动机进行的深度该型,创新研究了自适应涡轮和自适应风扇技术,重新设计研究了F135发动机的高压涡轮叶片和热障涂层,大幅度提高该发动机的涡前温度。据报道,XA101创造了涡扇发动机最高工作温度记录,其涡轮进口的热动力学温度高达2400开,相当于2126.85°C,比F-135发动机足足提高了150°C。XA101发动机已经顺利进入美国空军的“自适应发动机项目”,与通用电气公司的XA100同台竞争。35.美国六代机NGAD—不同于五代机的空战模式; 由于前文提出的小展弦比机翼很难满足近距格斗高机动要求,但六代机的概念设计中似乎不强调这一点,没有配置近距离格斗弹而是配置了激光武器,再有就是搭载中距弹用于空战,由于激光武器具备发现即摧毁(光速攻击速度比空空导弹快的不是一星半点儿)能力,一下子将空战的作战场景格局改变了。所以六代机的空战模式不同于五代机模式,这是肯定的。</p><p class="ql-block">36.谈美国六代机NGAD—六代机的隐身设计; 地摊杂志介绍,六代机NGAD将双垂尾平置后与机翼融为一体,彻底消除了这一反射源,即使在空战中为提升战机操纵性不得不升起垂尾(垂尾隐蔽在后机翼中,需要的时候升起),位于机翼背部的垂尾也可以在机翼遮挡下屏蔽来自下方的雷达波。加之新型隐身材料的使用,NGAD隐身性不会输给F-22,甚至可能逼近B-2或B-21隐身轰炸机。</p> <p class="ql-block">37.美国六代机NGAD—预计2030年前后实现量产; 尽管基本架构贴近具备实践性了,未来还有很多不可预知的变数,NGAD的研制难度不亚于当年研制F-22。而从YF-22首飞到F-22量产前后经历了10余年实践,以此类推NGAD,其正式量产也不会早于2030年,形成整体战斗力很可能需要更长的时间。</p><p class="ql-block">38.F-35A新进展—溯源其生产规模; 作为美帝空军当前的绝对主力,F-35A“闪电”2战斗机的装备数量正在稳步提升。根据美国国防部F-35联合计划办公室与洛·马公司共同发布的今年5月份月度简报看,F-35全球机队规模已经超过625架。其中美国空军拥有的F-35A战斗机达到283架,这已经超过了F-15C/D战斗机241架的保有量,也超过了拥有218架战机的F-15E机队,是当前美帝主力战斗机中服役架数最多一种型号。</p><p class="ql-block">39.F-35A新进展—溯源挂载武器能力; 2018年,洛·马公司在其官网公布了F-35A战斗机的“野兽模式”挂载方案。第一种方案:为内置和外挂多达14枚AIM-120中距空空导弹和2枚AIM-9X近距空空导弹;第二种方案则是内置2枚AIM-120、2枚AIM-9X空空导弹的基础上还可以外挂6枚90.7千克GUB-31“杰达姆”联合直接攻击弹药。</p> <p class="ql-block">40.F-35A新进展—“炸弹卡车”的称号; 由于隐身性质的F-35A内置弹舱只能挂载4枚中距空空导弹+侧置2弹舱各挂1枚近距格斗弹,“野兽模式”是执行非隐身的低对抗性质作战特点而专门开发出来的,特别是在非对称作战中,其他不需要隐身飞行的打击任务时,F-35A可以携带大量炸弹,成为“炸弹卡车”。</p><p class="ql-block">41.F-35A新进展—增添新型弹药; 与挂载能力提升同步进行的升级是新型弹药的研发和配备。目前,美国正在为F-35A和其他新型战机研发AIM-9X Block2+隐身近距空空导弹、AIM-260超远程空空导弹、AARAM-ER反辐射导弹等新型弹药,并进一步完善JSM隐身反舰导弹和F-35A战斗机的融合(空军作战向海军模式扩展)。</p><p class="ql-block">42.F-35A新进展—格斗导弹; AIM-9“响尾蛇”近程空空导弹(一般认为射程在30-50km之间的空空导弹都可成为近距格斗弹,再近一点就用机炮作战了不能用格斗弹了)是世界上最早的空空导弹之一。2015年,最新型的AIM-9X Block2空空导弹投入现役,它加装了战术数据链,具备发射后锁定功能,提升了战机生存力和对战中的先发优势。</p>