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殲—16,亞洲現役第二強戰機?

殲—16,亞洲現役第二強戰機?

7月30日的朱日和「沙場閱兵」,殲-16緊緊跟隨在殲-20後面出場,完成了其首次公開亮相。它僅比殲-20略小的編號以及在戰鬥機梯隊中的位置似乎也是對其目前地位的一種隱喻——它應該是目前中國空軍現役戰鬥機中的第二強。如果將這個推論擴展開來大概也是成立的——它是亞洲各國現役自研戰鬥機中的第二強。在世界各國的第三代戰鬥機的各種改進型中,殲-16也絕對是處於第一梯隊的。另外,從殲-16的發展也可看出中國,乃至世界對三代機改進以及對未來空戰的一些觀點。

殲-16這個編號很有意思。從殲-10開始,中國空軍戰鬥機的同型雙座機就不再以「殲教」開頭,而是以編號尾部加S(雙座的漢語拼音首字母)表示,例如殲-10S。更繁瑣的則是殲-11BS,這看上去像是英文字母與漢語拼音混搭。由於殲-11的雙座機編號已被殲-11BS佔用,殲-16啟用了一個全新的編號,而沒有再在殲-11BS這個編號上做文章,也說明它是一種改動非常大的重型戰鬥機。它也是中國戰鬥機中,第一種被賦予單獨編號的雙座型戰鬥機。當然,殲轟-7也是雙座型,但它主要承擔的是縱深遮斷的轟炸任務,「殲」字恐怕有些徒有其名。殲—16,亞洲現役第二強戰機?       中國選擇雙座型作為其對殲-11系列戰鬥機的高端改進型,而不是像俄羅斯的蘇-35那樣選擇一種單座型也頗有意味。畢竟,蘇-27家族的雙座型在氣動外形上的改動稍大,機動性有所損失。這說明了中國對雙發重型戰鬥機的認識——與機動性降低的代價相比,多一名飛行員對於飛機的操控,特別是對地打擊時的操控所帶來的優勢顯然更重要。

其實,關於殲-16的存在,坊間傳言已久。一直有傳言稱它是「國產化的蘇-30」。這大概是有兩層意思,一層是說它仿製了蘇-30MKK戰鬥機,包括機體和航電。另一層是說它在空軍中扮演了蘇-30MKK的角色地位——既可以對空攔截,也能對地打擊。

其實,「國產化的蘇-30」是對殲-16的誤解,就如同說「紅旗」9仿製S-300一樣。蘇-30MKK本身是對共青城飛機製造廠對蘇-27UB的有限改進,如加強機體結構,提高掛載能力;增設空中加油,進一步延長航程;改進航電,增加發射對地打擊武器的能力。即便是它誕生的年代,其平台和航電均已經落後於世界最先進水平了,中國沒有必要再重複這樣一種已經落後時代的型號。從外觀來看,蘇-30MKK區別於蘇-27UB的最大特點便是補平了原來被切尖的垂尾,當然,還包括右移光電雷達、增設空中加油等等。而殲-16延續了蘇-27切尖的垂尾,這從一個側面印證了該機系在殲-11BS平台的基礎上進一步發展,而非仿製的蘇-30MKK。

沈飛通過發展殲-11B和殲-11BS,對蘇-27的機體結構有了充分和深入的了解,中國沒必要放棄殲-11B和殲-11BS取得的成果,再專門去測繪仿製蘇-30MKK的機體。中國完全可以通過對殲-11BS的進一步深度改進——從結構到航電——以發展一種頂級的雙座戰鬥機。殲—16,亞洲現役第二強戰機?

《中國航空工業三十年》一書的《我國第三代重型戰鬥機發展記》一文記錄了沈飛研製第三代重型戰鬥機一些數據。從上下文,特別是文中提到「對座艙設計和改進提出了更高、更新的要求,改進後的座艙布局採用先進戰鬥機座艙顯示控制技術方案,切實保證了設計質量和進度」來判斷,這種重型戰鬥機便是殲-11B戰鬥機。

文章透露,該機採用了數字化設計手段,實現了飛機設計100%並行產品數字化定義、100%虛擬裝配和100%電子樣機。另外一項重大改進是機體和材料。沈飛用4年時間完成了與三代機相關的500多項機體材料、600多項標準件、300多項機載設備材料的研製工作。該機廣泛採用複合材料,其中包括採用了複合材料外翼。沈飛通過殲-11B的研製,攻克了三代機進氣道複合材料調節板的製造難關。沈飛公司自行設計製造了排布機,完成了熱壓罐技術改造,按照複合材料製造要求進行了環境改造。這也使其在複合材料的運用方面在國內比較領先。此外,殲-11B廣泛採用了鈦合金材料,如飛機中央翼下壁板、極為整流罩、發動機防護格欄等鈦合金用量達到全機重量的15%。

顯然,殲-11B的結構改進是非常大的,取得的成效也非常顯著,殲-16的機體結構改動量之大不遜色於殲-11B。《中國航空報》關於「新機結構部分有80%的更改或重新設計、90%的系統改進」的報道被廣泛視為指殲-16。根據近些年中國在增材製造技術領域的發展,殲-16完全可能採用激光增材製造技術來製造隔框,進一步減小結構質量。這種改進包括進一步補強結構,以便提高載荷,彌補原有設計缺陷。

對結構的加強,將滿足其攜帶大型空對地彈藥的需求,從而至少達到蘇-30MKK戰鬥機8噸的載彈量。另外,蘇-27系列超過9噸的燃油容積往往不能充分利用,因為裝滿燃油後,受制于飛機結構強度,不能進行大過載機動,補強結構後,很可能將放寬限制。

另外,通過殲-11BS、殲-15的鍛煉,中國對蘇-27系列飛機飛控系統的認識逐步深入,有理由相信,通過飛控系統的數字化工作以及控制律的改進,充分實現減重帶來的優勢。而殲-11B據稱由於未對控制律進行修改,不得不對飛機添加配重。另外,從目前公開的圖片看,殲-16的座艙疑似進行了鍍膜處理,以降低RCS。如果這一判斷最終得到證實,那麼它很可能採用了更多的降低RCS的手段,因為僅僅降低座艙RCS,對於一架重型戰鬥機來說是遠遠不夠的。

從外形判斷殲-16仍使用了「太行」發動機。「太行」發動機的最新型號最大加力推力已經從12噸增加到14噸,但殲-16是否使用了增推的型號尚不得而知。

在航電方面,更沒必要參考蘇-30MKK。殲-16被廣泛視為採用了有源相控陣雷達。有源相控陣雷達如今已經是各國高端飛機的標準配備。它可靠性高、波束靈敏度高,系統損耗小,有利於增加探測距離。更重要的是,有源相控陣雷達的電子戰性能強大。

有源相控陣雷達可以實現低截獲概率技術(當然,不是所有有源相控陣雷達都採用了這一技術)。通過複雜的波形、寬頻帶以及功率控制技術,有源相控陣雷達理論上可以實現在對方無法被察覺的情況下鎖定,進而發起進攻,這在空戰中是很可怕的。當然,殲-16的雷達會否採用這一技術目前尚不得而知。

有源相控陣雷達的第二項重大優勢便是可以實現更寬的工作頻段。目前的機載火控雷達絕大多數都是X波段雷達。X波段頻率以10GHz為中心的,覆蓋了8~12GHz的區間。最早的雷達工作在一到兩個頻率點上,很難對抗大功率的瞄準式干擾。後來,火控雷達普遍採用了頻率捷變技術,可以在一定範圍內的數十個頻率點進行捷變,自適應地選擇受到干擾少的頻段工作。而對方要進行瞄準式干擾就不行了,頻率捷變技術也會增加對方進行窄帶阻塞干擾的成本。不過,電子戰技術的進一步升級,特別是所謂的零延遲干擾技術出現了。你能進行頻率捷變,干擾一方也能跟著干擾。這時候,就需要雷達有大的頻帶寬度。從一百兆到幾百兆,從幾百兆到幾個G的帶寬,雷達的頻帶寬度不斷增加。從某種程度上講,對抗最終反映到了帶寬的對抗上,如果己方雷達帶寬為1G,而對方的干擾機的帶寬只有幾百兆,那它就無法進行有效干擾。有源相控陣雷達在這方面則有著天生的優勢。此外,由於覆蓋的帶寬很大,理論上有源相控陣雷達本身就能當做一部大型的干擾機,而成為一種綜合射頻系統。殲—16,亞洲現役第二強戰機?       從目前公布的閱兵照片來看,殲-16攜帶了「霹靂」10近距格鬥導彈和被外界稱為「霹靂」15的新型中距空空導彈,後者的編號沒有得到官方確認。但被廣泛認為是「霹靂」12的後繼型號,攻擊距離增加。

與蘇-35誰領風騷

談到殲-16,一個避不開的話題便是,同為蘇-27系列戰鬥機的高端改進型,它與中國引進的蘇-35誰更強一些。

由於殲-16目前透露出來的信息非常有限,所以很難做精細的對比。但是一個可能為更多人接受的現實是,殲-16的平台性能,仍然是比不上蘇-35的。

可以認為蘇-35是使用了蘇-27系列的第三代機身。其機身有所放大,對氣動外形進行了改進,機翼加大,內油增加,再加上兩台推力強大的117S推力矢量發動機,在航程、航時、機動性尤其是過失速機動能力上超出殲-16戰機是肯定的。俄羅斯對蘇-35的定位本身也是單座空優型戰鬥機,而非蘇-30那樣的雙座多用途戰鬥機。

而在航電系統方面,殲-16則在主要領域保持領先。蘇-35的雷達紙面性能看上去不差,其「雪豹-E」雷達對3平方米目標前向最大探測距離達到400千米的。儘管尚沒有殲-16雷達的探測距離數據,但其正常情況下的最大探測距離恐難超過400千米。而蘇-35遍布機身各處紅外感測器似乎也要比殲-16數量有限的紫外導彈逼近告警器更為高端一些。

但是如果換一個思維,讓他們在空中對抗,很可能就會得出完全不同的結論。

毫無疑問,雙方的對抗將從超視距開始。我們先來看看蘇-35戰鬥機「雪豹-E」雷達400千米的探測距離。「雪豹-E」為何能夠達到如此遠的探測距離?實際上,很多媒體也注意到這個400千米的探測距離是有條件的。這個距離很可能是通過增加雷達波束駐留時間獲得的。所謂駐留時間就是波束在一個波位停留的時間,停留的時間越長,可以接收的返回脈衝個數就越多,經過相干積累運算就能發現更遠的目標。這就好比人朝著某一個目標盯著看,要比只是瞥一眼會看的更清、更遠是一個道理。但是,這也會降低搜索速度,減少數據更新率,甚至會影響到同時跟蹤和攻擊目標的數量。另外,那麼大的能量盯著目標,就很容易觸發其告警裝置。

殲-16的有源相控陣雷達延長波束駐留時間更不成問題,甚至可以延長到秒級別。但是,這種增加探測距離的方式意義有限,並不適合火控雷達常規探測。殲—16,亞洲現役第二強戰機?       實際上,雙方的雷達都足以在己方機載武器射程外發現對方。在有預警機支援的情況下,任何一方也沒有必要過早開雷達,這樣反而容易暴露自己。這樣,殲-16的「霹靂」15射程優勢以及雷達抗干擾能力優勢就顯現出來了。蘇-35的「雪豹」雷達在殲-16的電子戰面前,探測距離很可能「歸零」。總之,在超視距空戰中,「霹靂」15和有源相控陣雷達以及先進的電子對抗系統將賦予殲-16相當的優勢。

那麼,蘇-35能否快速通過這個劣勢區域,進入近距離空戰呢。在通常的交戰速度和高度下,三代機攜帶的採用固體火箭發動機的中距空空彈的實際發射距離通常在30~40千米左右,「霹靂」15可能會更遠些。有人可能會說,兩機對頭直飛從這個距離到視距那是「分分鐘的事」,但問題是在實戰條件下,遭遇攻擊的一方不太可能仍然傻乎乎的直飛去撞導彈,除非他能確認對方的雷達完全被自己干擾掉了。大多數情況下還是要做出側轉、U轉彎的機動動作。但這些動作將尾部和側翼亮給對方,使得己方在進入視距空戰時仍然顯得被動。

即便進入視距內,也未必是蘇-35的天下。蘇-35的推力矢量系統經常為人所樂道,但真正的情況很可能是,推力矢量系統帶來的過失速機動,不僅僅在超視距空戰中完全用不上,就是在視距內空戰中的作用,也被遠遠誇大了。

一個重要原則在於,對於三代機而言,正常的交戰速度和高度,其氣動控制面完全能夠實現飛機的最大過載,這時候受制于飛機的可用過載,推力矢量系統完全用不上。正如曾與F-22戰鬥機進行過空戰訓練的英國「颱風」戰鬥機飛行員所說的,推力矢量系統發揮優勢的速度區間遠遠小於戰機的「cornerspeed」(又稱為機動速度,是指能夠產生最大過載的最小空速,超過這個速度,可能對飛機結構造成破壞,低於這個速度,飛機達不到最大載荷,飛機以這個速度進入纏鬥比較有利),而這個機動速度通常在400節上下。而且,如果貿然打開推力矢量系統將很快喪失能量。

當然,推力矢量系統也並非完全是擺設。兩機交叉後相互盤旋咬尾的過程是一個逐步減速的過程,如果在盤旋過程中無法達成攻擊角度或者沒有完成有效攻擊,進入低速區間的時候,推力矢量噴管則可以保證指向的優勢和飛機的穩定性,這一點是沒有推力矢量系統的飛機很難做到的。另外,在高空,例如30000英尺(9 144米),飛機氣動舵面效率下降,機動性也隨之下降,F-16在此高度最大過載只有3g左右。

當然,即便不用推力矢量,蘇-35S的機動性也應該是在殲-16之上的,但是殲-16攜帶的「霹靂」10的各項性能也在蘇-35的R-73之上,這又進一步中和了蘇-35的機動性優勢。畢竟,轉一轉脖子,遠比戰鬥機兜圈子更容易。在近距離空戰中,雙方的不確定性增大。

實際上,在未來的作戰中,蘇-35更有可能成為殲-16的搭檔,它們兩種機型揚長避短,協同作戰,或許成為最佳拍檔。

目前,除了殲-16,亞洲「自行研製」且服役的三代機包括中國台灣的IDF戰鬥機,印度的LCA戰鬥機,日本的F-2戰鬥機,韓國F/A-50也具備了一些三代機的特點,也算入這個行列。國內的三代機則包括FC-1、殲-10、特別是進行了大改的殲-10B和殲-10C以及殲-11系列和殲-15艦載機等。這其中,殲-16是有資格傲視群雄的。在已服役的戰機中,其性能僅次於國產的殲-20,堪稱亞洲第二強自研戰機。

台灣地區的IDF戰鬥機是亞洲較早研製成功的三代機,不過它與印度的LCA和中巴合作的FC-1(中方稱為「梟龍」)大致屬於一個量級,是典型的輕型戰鬥機,在載彈量、航程等「硬」指標上很難和重型戰機比拼,航電系統也屬於經濟型的。F-2則集成了F-16優良的氣動外形,進行了放大處理,其最大起飛重量甚至高於殲-10,達到了22噸。不過,該機主要用於對地攻擊,加之推重比較低,平台的機動性方面要遜色於採用鴨翼的殲-10B。但是F-2的火控系統不可小視。其基本型裝備的J/APG-1有源相控陣雷達是世界上第一部機載有源相控陣雷達,領先殲-10B的無源相控陣雷達一代。進行升級了的J/APG-2有源相控陣雷達,使用了第二代氮化鎵收發組件,被普遍認為性能與美國海軍所使用的AN/APG-79有源相控陣雷達性能相當,其寬頻頻率捷變能力使其很難被三代機的電子戰系統所干擾。另外,該機配備了有源相控陣雷達導引頭的AAM-4B空空導彈,中距離空戰能力較強,還配備了紅外成像制導的國產近距導彈。總體而言,升級後F-2的總體能力大致相當於殲-10C。殲—16,亞洲現役第二強戰機?       作為一種中型戰機,殲-16的平台的機動性是要超過殲-10系列以及F-2的。按照最好的設想,殲-10的瞬時盤旋能力大致與蘇-27系列戰機相當,但是穩定穩盤能力肯定遜色於雙發的殲-16。如果殲-10在格鬥中無法在「第一桿機動」(也就是在兩機交叉後快速壓桿盤旋)後快速鎖定蘇-27系列,恐怕在僵持中會慢慢變得被動。而F-2的瞬盤和穩盤能力都是低於蘇-27系列戰機的。

殲-16的燃油更多、滯空時間更長、攜帶的導彈數量也更多。數量本身就是一種質量。隨著電子戰、隱身等技術的不斷進步,在空中擊落一架先進戰機將會越來越難。更多的導彈則提供了這種可能。對於空戰而言,武器載彈量對空戰效能影響極大。美國空軍空戰司令就公開表述,空空導彈載彈量比射程重要。美國在對F-15的改進中,就有一種讓其攜帶16枚導彈的方案。實際上,為沙特研製的F-15SA的空戰構型已經可以攜帶16枚導彈,其中中距空空導彈與近距空空導彈各佔一半。

從之前官方媒體的一些報道暗示,殲-11B在服役初期在與殲-10戰機的一些對抗中吃過一些虧。兩者的機載武器幾乎相同,雷達和電子戰系統也是同一代水平。這些報道都是以殲-10視角報道的,這裡面也或許有渲染的因素。畢竟在那個時期,空軍「金頭盔」爭奪戰中尚未開展真正的異型機空戰,當時的「金頭盔」獲得者都是同型機的佼佼者。但是後來不斷完善的殲-11B愈戰愈勇,2016年的「金頭盔」爭奪戰中,經過完善的殲-11B在摘得全部6頂金頭盔中的4頂。而這時候的「金頭盔」爭奪戰才是真正的異型機空戰了。

之前,殲-11本身的缺點主要是人機功效相對較差。俄羅斯三代機的座艙人機功效差,特別是顯控系統,不僅是看上去土,也會嚴重影響武器運用。蘇-27與米格-29的基本型號均沒有完全實現手不離桿操作,在瞬息萬變的空中戰場還要騰出手來操縱導彈。西方飛行員也曾嘲笑蘇-27和米格-29的平顯聊勝於無。當然,其中很多問題實際上都在殲-11B的不同批次上得到了解決。在一次次的試錯中,沈飛也積累了足夠的經驗和教訓。殲-16的航電、人機工程應有較大提升。

大平台還賦予了殲-16強大的對地打擊能力。它理論上將能夠攜帶中國研製的幾乎所有戰術對地打擊武器,而且雙座、雙髮帶空中加油,也會使其在海上為轟炸機護航得心應手。此外,之前網路上曝光的一種遠程防空導彈也可由殲-16攜帶,未來它還將成為敵方預警機殺手。這樣一個以制空為主的多功能戰機,未來在中國空軍中的地位將僅次於殲-20。

殲-16的發展也體現出各國對三代機的改進趨勢:幾乎很少有以提高機動性為主要目標的、對氣動外形大改。當然,這並不意味著三代機改進不去提高機動性,也並不意味著不會對氣動外形進行大刀闊斧的改進。而是說不會單獨為大幅增加機動性而付出過於高昂的代價。

其實,增加機動性和敏捷性是戰鬥機不懈的追求,旨在大幅度提高機動性的改進也有例可循。比如,目前歐洲正在改進「颱風」戰鬥機,改進後最大機翼升力提高了25%,從而提高了轉彎速度,盤旋半徑更小,並且提高了低速下機頭指向能力。根據試飛員的描述,改進後攻角要比標準型飛機高出45%,滾轉率提高100%,著陸品質也得到改善。總之,其機動性、敏捷性和控制精度都得到提高。據分析,標準型「颱風」可以達到不超過70度的攻角,新構型的最大迎角為100度。在高攻角下,滾轉速度提升最具有意義,因為在這種情況下,由於空氣流動減少,控制面往往會失去效能,除非氣流由增升裝置(如邊條)加強。實際上,「颱風」外形改動不大,可以對現役飛機進行升級。據《防務新聞》稱,只是改進了前機身的渦流發生器(類似於機身邊條)並為機翼增加了小型邊條。這一構型大大提高了升力、迎角、滾轉速率和攜帶武器的能力。

對三代機氣動外形進行大改並獲得成功的例子也不少,F/A-18E/F就是一個明顯的例子,甚至可以認為這是一種新戰機了。改進之後其雷達反射截面積降低了一個數量級,而且燃油量大增,飛行員再也不用為燃油提心弔膽了。增推後的發動機,讓F/A-18E/F在著艦時再也不需要像之前的艦載機那樣,把油門猛推到加力位置了,甚至在起飛時都可以不開加力。但是,很多美國海軍飛行員表示,「經典大黃蜂」的機動性更勝一籌,特別是其滾轉能力。

總體來看,三代機的改進多以改進航電系統為主。機體的改進則主要是進一步放大、增載入油量和武器載荷,並儘可能降低RCS。這實際上涉及一個對空戰理念的認識問題:近距離空戰已經不再是空戰的主要形式,戰機的改進也不會為其付出太大的代價。

美國智庫戰略與預算評估中心(CSBA)高級研究員、前美國空軍軍官、曾在蘭德就職的約翰·斯蒂萊恩(JohnStillion)在其撰寫的報告《空對空作戰趨勢——未來空中優勢啟示》里談到,在過去的一百年間,儘管在飛機、感測器、通信和機載武器性能方面有了巨大的提高,但空戰的基本原則保持不變:利用出眾的態勢感知到達優勢位置,摧毀敵機並安全撤離。因此,空戰被稱作是獲取態勢感知的一個動態競爭。另一項結論則是,視距外空戰正在主導空戰樣式。其文章稱,至少在20世紀90年代初,大多數空戰訓練都專註於可視範圍里的機動戰鬥。然而,海灣戰爭的空戰表明,感測器、機載武器和網路的發展大大減少了機動空戰的普遍性,降低了戰鬥機機動性能的價值。隨著諸如裝有推力矢量控制的俄制AA-11和美製AIM-9X等高敏捷性導彈的不斷湧現,戰機機動性的重要性進一步減少,即使在相對罕有的視距內遭遇戰中也是如此。

伴隨著視距外空戰成為空戰的主要形式,現在也已不再是速度與機敏性為王的時代。《未來空中優勢啟示》指出,美軍通過空戰評估、空中攔截導彈評估和先進中程空空導彈作戰評估測試發現,飛行員的態勢感知仍然是目前空戰的決定因素。而美國洛·馬公司的舒克以及空軍研究實驗室的布拉什則提出了一種新的戰鬥機優勢理論——「信息優勢」(IP)和「信息機動性」(IM)理論。該理論的重點在於比敵人更快速獲得有用信息,並更快速利用這些信息。《航空航天力量》雜誌文章指出,三代機的速度和能量等於生命與生存能力,而對四代機來說,信息就是生命。在當代戰爭中,信息作戰域的機動性比有形作戰域的機動性更重要。空戰格鬥已經被超視距瞄準和執行所取代。「信息機動性」沒有利用位置、推力、升力、速度及其它物理參數,而是利用了來自通信理論的參數,創造出與博伊德具體能量公式類似的「信息優勢」量度。然後,飛行員可以通過與敵人對比,判斷自己是擁有更強還是更弱的「信息優勢」。

這一點,實際上得到了中國工業界和軍方頂級專家的認可。在最近的一次高規格的公開論壇上,中國航空工業集團公司科技委副主任楊偉認為,從發展趨勢看,速度與機敏性為王的時代正在逐漸過去,信息取代機敏性成為空戰、電磁戰和網路戰的生命線。這就是信息優勢,信息的容量、信息的包含量、信息的速度,這些將是決定未來戰爭的勝負最重要的力量。把這些內容嫁接到OODA環里去,形成OODA2.0版本,他認為這是一個重要的發展方向,值得投入研究。

中國空軍的頂級專家、空軍裝備研究院某總體所總師則在該論壇中引用一個「段子」作為開場白並表達他對空戰的看法:美國人第五代戰鬥機F-35在培訓時,教員問學員:為什麼要Dogfight?學員回答:因為我有超機動,我有推力矢量發動機。教員:錯,因為你傻。[編輯/行健]

作者:張亦馳
      來源:《兵器知識》2017年第10期
 

作者寫於2019-03-22
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