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對抗2030年之後的威脅?詳解波音「沉默大黃蜂」

波音公司推出的「先進超級大黃蜂」升級方案又被航空迷戲稱為「沉默大黃蜂」,波音公司宣稱該方案能以合理的價格使「超級大黃蜂」對抗2030年之後的潛在威脅,能大大增強F/A-18E/F「超級大黃蜂」和EA-18G「咆哮者」的作戰能力和生存能力。



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波音公司推出的「先進超級大黃蜂」升級方案又被航空迷戲稱為「沉默大黃蜂」


為了使「沉默大黃蜂」更具吸引力,該方案既能作為升級包對現有飛機進行升級,也可以作為全新飛機的生產標準。客戶可以根據自己的作戰需求在「沉默大黃蜂」的升級菜單中進行選擇,靈活定製飛機。


「先進超級大黃蜂」的前身是波音公司「國際超級大黃蜂」,首次公佈於2010年夏天的范堡羅國際航展。2011年1月,波音在印度航展上展出了「國際超級大黃蜂」的全尺寸模型,並以該機參加了印度空軍的中型多用途戰鬥機(MMRCA)招標,最後敗於法國「陣風」。波音公司在2013年初宣布把「國際超級大黃蜂」的一些特性整合入「超級大黃蜂」的未來升級中,並改名為「先進超級大黃蜂」。



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波音向印度推銷的「國際大黃蜂」概念



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波音在印度航展上展出了這個全尺寸模型

持續進化的「超級大黃蜂」


「超級大黃蜂」的進化史從1994末的Block I批次誕生時就開始了。事實上「超級大黃蜂」本身就是「經典大黃蜂」進一步進化的結果,到20世紀80年代末,F/A-18A-D上積累的持續改進已耗盡機身空間,想要進一步改進就只能佔據油箱空間,這會進一步縮短腿已經很短的「經典大黃蜂」的航程,這是無法接受的。因此,「超級大黃蜂」在設計中特別注重未來升級潛力。



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「超級大黃蜂」的進化

「超級大黃蜂」E1原型機在1994年中期離開生產線時,航電艙為未來升級留出了超過0.48立方米的額外空間,此外飛機還留有一定的重量增長餘地。也就是說工程師在未來可利用這額外空間和重量對「超級大黃蜂」進行持續升級,該機的進化史也印證了這一點。



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正在進行夥伴加油的兩架F/A-18E原型機

現役「超級大黃蜂」是Block II批次,增加了先進人機介面和先進計算機系統、聯合頭盔提示系統(JHMCS)、AN/APG-79有源相控陣(AESA)雷達、先進瞄準前視紅外(ATFLIR)系統、多功能信息分發系統(MIDS)、綜合防禦對抗(IDECM)Block IV型自衛系統、最近又加入了紅外搜索和跟蹤(IRST)副油箱和先進網路和感測器融合系統。這些都要拜「超級大黃蜂」的預留空間所賜。



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AN/APG-79有源相控陣(AESA)雷達


「沉默大黃蜂」的升級菜單


雖然「沉默大黃蜂」並不是一種全新設計的飛機,但波音公司表示該機的作戰性能將比BlockII大幅提高。「沉默大黃蜂」的升級菜單有六個主要項目,分別是保形油箱(CFT)、隱身封閉式武器吊艙(EWP)、增強型發動機、以11×19英寸觸摸式高清大屏(LAD)為核心的新一代座艙、內置式IRST、增強生存能力。其中三項:保形油箱、武器吊艙和雷達吸波塗料已經在一架原型機上進行了測試。



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「沉默大黃蜂」的升級菜單有六個主要項目


保形油箱


「沉默大黃蜂」的保形油箱被外包給諾斯羅普·格魯曼公司設計和製造。兩個油箱沿背脊兩側安裝在機翼上方,讓「沉默大黃蜂」可以騰出翼下或機腹副油箱掛架,掛載更多的武器或電子吊艙,當然也可以只在機腹掛載隱身封閉式武器吊艙,執行「踹門」任務。



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保形油箱的外形與尺寸數據


目前兩個原型保形油箱的設計載油量是1588千克,略多於「超級大黃蜂」的一個480加侖(1817升)外掛副油箱。與全尺寸模型相比,原型保形油箱的外形出現了一些變化,油箱前部更高一些,使載油量從最初的1361千克增加到現在的1588千克。


但這個原型保形油箱並無實際功能,僅被用於驗證之前在風洞測試和計算機建模中獲得的氣動和雷達反射面積數據,並被用於評估保形油箱對飛機維護性的影響。單個原型保形油箱的重量大約是680千克,這是模擬裝部分燃油後的重量,生產型油箱的空重大約是395千克。現有「超級大黃蜂」和「咆哮者」在進行很小改動後也能安裝保形油箱,波音說大約只是「內部管道改動」,可以在基地級維修站實施。經過改裝後的飛機可根據具體任務來決定安裝保形油箱,波音公司認為客戶會喜歡讓保形油箱一直待在飛機表面的。



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保形油箱的結構



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保形油箱蒙皮採用複合材料製造



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保形油箱與武器艙的風洞測試


保形油箱不僅能增加「超級大黃蜂」和「咆哮者」的航程,還能提供飛機在反介入/區域拒止(A2/AD)環境執行任務所需的低雷達反射面積掛載外形。1588千克燃油能最多增加480公里作戰半徑,根據波音公司提供的數字,一架「超級大黃蜂」在掛載兩枚AIM-9X「響尾蛇」導彈、兩枚聯合火力圈外武器(JSOW)、一個中線副油箱和兩個保形油箱後的作戰半徑超過1500公里,只掛中線副油箱時是1200公里。「超級大黃蜂」在掛載兩枚AIM-9X「響尾蛇」導彈、兩枚AIM-120 AMRAAM導彈、兩枚907千克Mk84炸彈、一個中線副油箱和兩個保形油箱後的作戰半徑為1350公里,只掛中線副油箱時是1090公里。



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保形油箱與中線副油箱的作戰半徑對比


但保形油箱最吸引人的特點是能與中線隱身封閉式武器吊艙配合使用,在這種所謂的「特殊任務自我護航」掛載外形下,「超級大黃蜂」在達到1200公里航程的同時保持很低的雷達反射面積,能使該機成為真正的「戰爭首日」戰鬥機。


波音公司表示美國海軍對給「咆哮者」加裝保形油箱特別感興趣,既可以增加航程,又能與下一代干擾機(NGJ)吊艙配合,拋棄現有高阻力外掛副油箱,在載油量減少1360千克的情況下還能執行相同任務。這種掛載方式還能使「咆哮者」返回航母時的著艦重量降低超過270千克,並減少約180千克的返航燃油,減重收益超過450千克。此外,翼下副油箱再也不會遮擋干擾吊艙的信號了。



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對「咆哮者」來說保形油箱也十分給力


保形油箱不會增加多少阻力,試飛表明安裝了保形油箱的「超級大黃蜂」甚至表現出更好的燃油消耗率。波音公司的工程師們發現在0.6-0.8馬赫下,安裝了保形油箱的乾淨外形「超級大黃蜂」的氣動阻力甚至還略有降低。在超音速下,阻力有上升趨勢,但上升幅度要小於直掛一個中線副油箱時,保形油箱也不會影響對著艦至關重要的低速操控性。由於雙座「超級大黃蜂」的內油比單座型少了約400千克,所以安裝保形油箱對F/A-18F和「咆哮者」來說收益也會更大。



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波音公司的工程師們發現在0.6-0.8馬赫下,安裝了保形油箱的乾淨外形「超級大黃蜂」的氣動阻力甚至還略有降低


封閉式武器吊艙


封閉式武器吊艙(EWP)是「先進超級大黃蜂」的另一個主要選項,把彈藥都內置於吊艙後能大幅降低飛機的雷達反射面積。與原型保形油箱一樣,原型武器吊艙僅被用於驗證氣動和雷達信號數據,吊艙重930千克,沒有實際功能,不過波音公司已經在對一個彈艙門能開合的模型進行風洞測試了。生產型吊艙將重408千克,能容納1130千克彈藥。



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封閉式武器吊艙(EWP)是「先進超級大黃蜂」的另一個主要選項


在執行空空任務時,吊艙可容納4枚AIM-120 AMRAAM,執行空地任務時可容納1枚454千克JDAM和兩枚用於自衛的AIM-120,或6枚小直徑炸彈(每枚113千克)和兩枚AIM-120。封閉式武器吊艙被用於「戰爭首日」的低雷達反射面積任務,並允許飛機做全包線機動。



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武器吊艙的掛載方案



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武器吊艙的外形


波音公司還研究了可掛於機翼內側掛架的封閉式武器吊艙,具有向一側打開的艙門,不過沒有被列入「先進超級大黃蜂」菜單。



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與原型保形油箱一樣,原型武器吊艙僅被用於驗證氣動和雷達信號數據


隱身措施


「先進超級大黃蜂」原型機試飛的第三個方面是驗證雷達吸波塗料,不過波音沒有透露這方面的任何細節。波音公司只是表示新型雷達吸波塗料能大幅降低「先進超級大黃蜂」的雷達反射面積,使該機從容面對2030+威脅。雷達吸波塗料能使飛機的雷達反射面積在現有基礎上「降低50%」,波音還測試了通用電氣提供的新型進氣口雷達屏障。



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在微波暗室中測試的「沉默大黃蜂」原型機



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目前「超級大黃蜂」安裝的進氣口雷達屏障


保形油箱、封閉式武器吊艙、隱身塗料是「先進超級大黃蜂」實現准隱身作戰的三大法寶,並且都符合航母操作要求,能對現有飛機實施基地級維修站改裝。


實際上「超級大黃蜂」在設計時就應用了一些隱身技術來降低雷達反射面積,但該機終究不是真正的隱身戰鬥機。除隱身措施外,波音公司一直綜合採用多種方式來提高「先進超級大黃蜂」的生存能力,如綜合防禦對抗(IDECM)套件、遠程防區外武器、增強機組的態勢感知能力等。


包括「超級大黃蜂」在內的大多數戰鬥機只圍繞火控頻率進行干擾優化,而「咆哮者」具有非常廣譜的干擾能力,所以美國海軍的現有戰術是用「咆哮者」配合「超級大黃蜂」行動,對敵人實施全頻譜壓制。「沉默大黃蜂」在大幅降低了雷達反射面積後可無需「咆哮者」的伴隨壓制,抵近到更近距離向目標發射防區外武器。同時該機的IDECM Block IV型自衛系統和相控陣雷達還能對特定頻率實施干擾,大大增加了作戰靈活性。



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美國海軍的現有戰術是用「咆哮者」配合「超級大黃蜂」行動,對敵人實施全頻譜壓制



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「沉默大黃蜂」在大幅降低了雷達反射面積後可無需「咆哮者」的伴隨壓制,抵近到更近距離向目標發射防區外武器


其他方面


波音和通用電氣公司也評估了如何改進F414-400發動機來提高推力或者提高效率。實施改進後,如果發動機推力保持不變,油耗則可降低3%並延長發動機使用壽命,如果發動機壽命保持不變,推力則可提高20%。增強型F414發動機還可以為航電提供更多冷卻空氣並提高發電能力。現役F414可以在首次基地級大修中升級成增強型F414發動機,無需對機身進行任何修改。



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普通F414隻要通過更換組件就行升級成增強型F414


「先進超級大黃蜂」的座艙將配備11×19英寸觸摸式高清大尺寸顯示器(LAD),引用波音公司試飛員的說法,這個顯示器能向機組提供一個戰場「上帝視角」,以三維方式顯示威脅環境。機組可以自行調整LAD的顯示內容和功能。



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11×19英寸觸摸式高清大尺寸顯示器(LAD)


至於紅外搜索與跟蹤系統,波音公司計劃先從外置式做起,在一個標準的中線副油箱的頭部安裝一個洛馬公司的IRST-21紅外感測器。但這樣一來紅外搜索與跟蹤系統無法與武器吊艙並存,所以波音的遠期計劃是在飛機的機鼻下方安裝安裝內置式紅外搜索與跟蹤系統。



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頭部安裝IRST感測器後,油箱還能裝1435升燃油



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波音的遠期計劃是在飛機的機鼻下方安裝安裝內置式紅外搜索與跟蹤系統


美國海軍目前正在研製的AIM-9X Block III「響尾蛇」導彈射程將有所增加,能與AIM-120D部分重疊。美國海軍對戰鬥機紅外搜索與跟蹤系統和大射程紅外導彈日益感興趣,說明了對潛在對手裝備先進隱身戰鬥機的擔憂。在波音公司的設想中,「先進超級大黃蜂」將是美國海軍多艦/多光譜融合能力中的重要一環,把來自E-2「鷹眼」預警機遠程雷達、該機紅外搜索與跟蹤系統和艦載被動感測器的數據融合起來,通過先進戰術數據鏈形成一個統一的作戰態勢畫面,有效增加空空交戰的距離。


原型機試飛


波音公司從美國海軍租賃了一架剛下線的雙座Block II「超級大黃蜂」F266作為原型機展開試飛。2013年8月5日,該機裝上保形油箱後在聖路易斯進行了首飛,兩天後又掛載了武器吊艙試飛。波音公司表示原型機試飛很成功,驗證了之前在計算機模擬和風洞測試中獲得數據,該機的操縱特性與普通「超級大黃蜂」沒有區別。



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試飛中的「超級大黃蜂」F266原型機


原型機從概念設計到首飛只用了10個月時間,項目在2012年9月啟動,2013年1月開始詳細設計,3月開始零部件製造,保形油箱和武器吊艙分別在同年5月下旬和7月初交付,期間諾斯羅普-格魯曼公司還評估了如何在現有生產線中加入保形油箱。


波音公司謹慎指出「沉默大黃蜂」並不針對F-35項目,研製目的是以經濟可負擔為前提向客戶提供具有一定程度先進性能的戰鬥機。


即便波音公司這麼說,「先進超級大黃蜂」仍可被視為F-35的一種強大而廉價的替代機型,對於那些有戰鬥機升級換代需求的國家很具吸引力。


波音公司預計「先進超級大黃蜂」的整個升級套件的研製成本大約是10億美元,新機飛離成本將比「超級大黃蜂」增加10%,老機升級費用會略有增加,因為會多一些拆除工作,所有改裝都以模塊化方式進行。


客戶可以根據需要選擇「先進超級大黃蜂」菜單中的升級選項,在成本與性能間取得最佳平衡。



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「沉默大黃蜂」生產型想像圖


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