就在最近,韓國KF-21戰機再次首飛,至少從外形看,韓國這架KF-21還算是有模有樣,基本就是縮小版的F22。韓國居然也能研製五代機了?本期就把五代機的那些事給大家講明白。因為只有當大家真正瞭解五代機的關鍵技術後,自然能判斷出韓國這個KF-21的真實水平啦。
放眼世界,除了中美俄的五代機外,很多國家都有五代機的研製計劃:韓國的KF-21,日本的F3、英國的“暴風”、歐洲聯合搞機的FCAS項目、土耳其的TF-X項目,當然還有南亞某大國的AMCA。
從這幾年中美空軍的訓練情況看:五代機對四代機的全面碾壓,已經不止一次在空戰演習中證明了。無論是當年F22對抗F-15打出144:0的戰績,還是這幾年殲20對抗四代機,經常出現剃光頭戰績,都已經充分證明五代機壓倒性的優勢。那要充分理解五代機的技術性能,我們還是得先回顧一下之前幾代戰機的演變過程。
第一代戰鬥機主要是把之前螺旋槳戰機的平直翼改成後掠翼、用噴氣式發動機取代了活塞發動機,這樣飛機的速度大大提高,但是空戰戰術還是和之前一樣:咬尾狗鬥,拼的是速度和機動。這一代戰機的的代表就是米格15和F-86。
之後經過朝鮮戰爭的實戰,大家發現速度這一指標非常關鍵,所以在第二代戰機的研發上就着重追求高空高速。這一代戰機,你像米格21、F4、幻影3都採用了適合高速飛行的三角翼,速度都能飛2馬赫以上。但是從70年代開始,經過越南戰爭實戰檢驗,大家發現空戰大部分情況都發生在跨音速的中低空高度,你設計能飛2馬赫,實際根本用不上,所以在三代機的研製上,大家都開始重視中低空的機動性。邊條翼、鴨翼、電傳飛控、大推力渦扇發動機就是這一代戰機的主要技術特徵。
三代機之間的大規模空戰主要發生在上世紀90年代到本世紀初的這十幾年當中,你像海灣戰爭、科索沃戰爭,米格29專業靶機20年。通過這一系列實戰,大家發現:預警機、體系化、超視距空戰成了主流的模式,而在這當中,雷達、航電、導彈的作用至關重要。
所以此後無論是新四代的研製,還是原來的老四代機升級為四代半,大家都不約而同的在這幾個方面進行加強:探測距離更遠、鎖敵更多更快的有源相控陣雷達;更先進的新一代航電系統;打的更遠更準的新一代遠程空空彈。
所以現在的空戰已經不像過去那樣,兩架戰機互相咬尾狗鬥。現在就是預警機坐鎮後方,雷達在幾百公里外就發現敵機位置,然後指揮自家戰機搶佔有利的攻擊陣位,鎖定目標發射遠程空空導彈。對方可能連敵人在哪都不知道就被擊落了,這種“看不見就打”的空戰就是現代主流的超視距空戰。
在這種模式下,預警機很大程度上是起決定作用的。你戰鬥機的小雷達能看多遠、能鎖定幾個目標啊,能和預警機的大盤子比嘛。不過一旦對方也有預警機,那我的戰機也有被發現的危險。既然這樣,那乾脆我就把戰機做成隱形的,這樣一來只有我打你,你卻看不見我,豈不美哉。於是按照這種思路,美國研發的世界上第一種五代機F22,還定了個4S標準:超隱身、超機動、超態勢感知和超音速巡航。那有了這4S的加成,四代機面對五代機就是看不見、打不着、跑不了。
首先説看不見,相較於其他三個屬性,五代機最大優勢就是隱身,因為現有四代機通過改進是能夠達到4S標準中其他三個的:超態勢感知無非換更先進的雷達航電、超機動和超音速巡航無非換個大推力矢量發動機嘛。但這三項都不如隱身帶來的決定性優勢!隱身有多可怕呢?
判定一架飛機是否算是隱身戰機,主要看它的正向雷達反射面積,簡稱RCS。如果RCS小於1平方米,那就是隱身戰機。只不過不同的隱身戰機的RCS指標不一樣:有的是百分之一平米,有的是十分之一平米,這只是1和2的問題,不是1和0的問題。比如據公開資料:F22的RCS大約是0.01平方米,在雷達上基本就是一隻鳥。而就算是五代機中隱身最差的蘇57,它的RCS也只有0.5平方米左右,所以雖然我們經常調侃蘇57是最強四代機,但它確實也算是隱身戰機,只不過沒有中美做的這麼好。
相比之下,典型的四代機,你像F15足足有10平米,F16有6平米,而像蘇27系戰機,它的RCS一般都在12平米左右。這就意外着:以四代機的雷達探測能力,它即使在非常近的距離內也無法有效探測到的五代機。而由此帶來的好處是:五代機可以大大縮短髮射導彈的距離。
要明白這點,咱們還是得先弄清楚現在的導彈空戰到達是怎麼打的。空空導彈,在飛行過程中可分為2個階段:動力階段和慣性階段。動力階段就是導彈發射出去後,導彈發動機點火工作直到燃料耗盡,這個是導彈的加速階段,就是咱們平時看到的導彈尾部呼呼冒火拉着白煙。
但空空導彈用的固體燃料燒的很快,只能工作一段時間,比如目前美國的AIM-120C,它的發動機工作時間只有9.3秒。在發動機熄火後,導彈只能依靠之前的加速做慣性滑翔,速度就會慢慢衰減。
玩過戰雷的朋友都應該知道:射擊運動中的敵機都要打一個提前量。其實用導彈打飛機也是一樣的:假如,正前方有一架敵機正在從左往右勻速飛行,這時候我方戰機鎖定目標發射導彈,導彈就會根據飛控計算機給到的數據,向右拐,直接飛向敵機的前方提前量的位置。如果敵機繼續以當前航向憨憨的飛,就會和導彈撞上,這就是攔截路線。而且,飛機的速度越快,這個提前量需要距離越遠。
如果敵機發現了我方發射的導彈,迅速轉了個180°,那這時候導彈為了打中敵機,得向左拐一個大的彎,把原來去打右側的提前量的路線,變成去打最左側的提前量的位置。如果接下來,敵機又掉了個頭,又轉了180°又向右飛,導彈會再次向右拐彎,去打飛機右側的提前量,而且由於導彈與敵機的距離更近了,所以這次拐彎要比上一次要大!
如果敵機這樣不停的來回拐彎,我的導彈要打中就得不斷的拐彎。特別是在慣性滑翔的階段,每一次轉彎都會讓導彈大幅度減速,降低導彈的機動能量,增大敵機的逃脱概率。所以現代空空導彈有個專業術語叫不可逃逸距離,這個距離內,導彈有足夠的機動能量。無論你飛機如何機動,我都能追上你,這就是能量機動理論的體現。那現代空空導彈的機動過載能達到30到40G,你什麼飛機能做這麼大過載啊,就算飛機受得了,飛行員也不行啊。
講到這裏你應該就明白啦:只有導彈的發射距離越短,越接近不可逃逸距離,它的機動能量才是最高的,這時候導彈的攻擊效率也最高。所以五代機相對於四代機最大的優勢就是利用隱身性,大大縮短導彈的發射距離,從而提高攻擊效率。非隱身戰機在面對隱身戰機就是:我在哪?敵人在哪?雷達告警!哪來的導彈?啊我被擊落了!
講完了4S標準中超隱身,下面我再來講講超音速巡航和超機動。這裏先科普一下:超音速巡航和超音速飛行可不是一個概念,四代機打開加力模式才能超音速飛行,而且只能維持幾分鐘。
而五代機的“超音速巡航”是指戰機不開加力的情況下以1.5馬赫的速度持續飛行30分鐘以上。我的載機速度越快,導彈發射的初始速度就越高,從而增大命中率最高的動力飛行階段距離,擴大不可逃逸區範圍。
説完了超視距空戰,如果在極端情況下,五代機和四代機進入了近距“狗鬥”,四代機有沒有勝算呢,其實大概率還是白給。近距空戰拼的就是戰機低速狀態下的超機動:誰能更快完成機頭轉向瞄準目標發射格鬥彈,誰就能贏得空戰。
秋名山之魂爆發,來了一個甩尾漂移,車頭瞬間指向另外一輛車了。這點你可以看下俄系戰機:落葉飄、鐘擺、鈎子,這些看上去花裏胡哨的動作展示的就是戰機低速狀態下的超機動。
而要做到這些,除了戰機本身優秀的氣動佈局,最關鍵的就是推力矢量發動機。你像即使採用傳統氣動佈局的F22,有了矢量發動機的加持,超機動也是信手拈來。
而如果咱們殲20裝了推力矢量發動機,再配合優異的升力體邊條鴨式佈局,它所能帶來的震撼。或許今年珠海航展咱們就能看到了。除此之外呢,現在的五代機還配了大離軸空空導彈和頭盔瞄準系統這兩大殺招。大離軸空空導彈就是可以指東打西,配合頭盔瞄準系統,只要飛行員的眼睛看到目標,導彈就可以打到哪,真正做到“眼神殺敵”。所以即使五代機沒有隱身能力,就算光拼機動也能輕鬆完爆四代機。
這幾個要素放在一架戰機身上:隱身、先進的雷達航電、遠程空空導彈、矢量發動機、大離軸格鬥彈、頭盔瞄準系統,五代機面對四代、三代機就是可以為所欲為……
到此為止,已經把五代機的技術特點和相對於四代機的優勢都講明白了。當然啦,不同國家在實現這些能力的時候肯定有不同的思路啦。至於中美俄三家的五代機各有什麼特色,我們後續幾期接着聊。