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空空导弹时代空战:全向攻击改变传统作战方式

发布时间:2019-11-28 22:24 来源:未知 编辑:admin

  空空导弹出现以前,战斗机之间的空战都是在近距离依靠机枪、机炮进行。随着空空导弹出现及技术的成熟,机枪、机炮迅速退居二线,空战也演变为远距离导弹之间的厮杀,甚至超视距、更远距离。空空导弹主要由制导装置、战斗部、动力装置和弹翼等部分组成。

  制导装置用以控制导弹跟踪目标,常用的有红外寻的、雷达寻的和复合制导等类型。战斗部用来直接毁伤目标,多数装高能常规炸药,也有的用核装药。其引信多为红外、无线电和激光等类型的近炸引信,多数导弹同时还装有触发引信。动力装置用来产生推力,推动导弹飞行,空空导弹多采用固体火箭发动机。目前和未来的一些新型空空导弹(如“流星”)采用冲压喷气发动机,具有更好的机动性。弹翼用以产生升力,并保证导弹飞行的稳定。与机枪、机炮时代的空战相比,空空导弹时代的空战如何打呢,影响胜负的因素又是什么呢?

  世界上第一种空空导弹是在二战末期,由德国研制的X-4空空导弹,这种空空导弹已经具备了现代空空导弹的典型特征,它能够由飞机进行发射,采用无线电指令制导方式,能够自动导引,并采用固体火箭发动机等。这些技术在当时无疑属于真正的高科技产品,但由于技术还不成熟,此时的空空导弹还无法进入实用化。

  二战后,空空导弹技术迅速发展,并于二十世纪五十年代中期开始装备部队,形成第一代空空导弹家族。红外制导空空导弹方面,典型的如美国的AIM-9B响尾蛇、苏联的K-13等,它们均采用非致冷硫化铅红外探测器,并用超小型电子管放大器进行信号处理,只能在目标尾后进行探测,且距离为10千米以下,有效攻击范围仅为目标尾后2~3千米。雷达制导空空导弹方面,主要为半主动雷达制导,典型产品如美国的 “麻雀”-1,它采用雷达波束制导,攻击范围较小。

  金门空战开创了人类喷气式战斗机空战史上使用空空导弹进行空战的先河,在著名的924战斗中,台湾空军的F-86以美制AIM-9B“响尾蛇”导弹击落了我人民空军米格-17战斗机1架。当时台湾空军的F-86经过紧急改装后,具备了发射近程格斗空空导弹的能力,其飞行员也接受了美军的培训并拥有了在空战中使用导弹的经验。虽然台湾空军的F-86占有单方面拥有空空导弹的优势,但在整个空中战役期间,台湾空军并未因此占据优势,原因是,第一代空空导弹性能有限,在格斗空战中很难满足发射条件从而把握战机。AIM-9B“响尾蛇”导弹的发射过载不能超过3g,超过发射过载就会导致致使导弹无法发射,或发射后出现自毁、早炸等情况,所以F-86在占位时不能灵活机动,以避免载机过载大于3g。AIM-9B“响尾蛇”导弹属于第一代红外制导空空导弹,只能跟踪喷气式飞机的尾喷口,只能采用尾追攻击方式攻击未做机动的飞机。所以,响尾蛇-9B导弹最佳发射距离仅为2~3公里。超过此距离,我飞行员可及时发现导弹发射的醒目尾烟,及时机动进行规避;太近,很容易来不及发射便进入导弹的最小允许发射距离内,极易陷入与我机的近距离缠斗,这时携带的“响尾蛇”导弹反而影响机动能力,如果这样,F-86将处于绝对下风。若草率发射后进入机炮空战,又可能出现导弹自动寻找到热感应最强的目标攻击,导致误伤。

  所以,当时的AIM-9B响尾蛇导弹只有在尾随我机群偷袭时才能发挥最大效能。而在迎头攻击态势时很难发挥作用。第一代空空导弹仅能作为机炮的辅助武器而存在,当时国内普遍的看法是“导弹不如炮弹,空中还靠拼刺刀”。

  第二代红外空空导弹代表产品有美国的AIM-9D响尾蛇、法国的马特拉R530、俄罗斯的R-60T等,于20世纪60年代开始装备部队,仍采用鸭式气动布局,采用致冷型硫化铅探测器,提高了探测灵敏度,采用晶体管电路进行信号处理,使得导弹重量减小,可靠性和寿命大为提高,采用红外近炸引信。典型的雷达制导空空导弹有美国的 麻雀3A(AIM-7E)导弹,英国的火光导弹,它们采用转动翼的气动布局、连续波半主动雷达制导,虽然这类导弹的攻击包线有所扩大,但是仍然只能在后半球或者迎头拦截小机动目标,但是这个时期的某些技术已经奠定了发展中程空空导弹的技术基础。

  上个世纪60年代,美国的飞机设计师和空军的决策者认为:航炮将成为空战的摆设,导弹决定一切,空战的模式将趋向简单化:起飞—搜索—锁定—发射导弹—脱离。美国空军在此思维下发展了第二代喷气式战斗机,比如F-105雷公、F-4C鬼怪 ,这些战斗机上最初并没有安装航炮,完全以导弹为空战武器。这些飞机大型、复杂、多用途,重视高空、高速性能,2 马赫是这一代战斗机的基本要求,然而此时的发动机和空气动力学还未能较好的支持这一性能需求。在这种情况下,第二代战斗机普遍呈现出大后掠角的后掠翼或三角翼、机身细长适合高速飞行。战斗机都拥有雷达和雷达制导的空空导弹。

  以空空导弹为主要的空战武器,虽然体现了空战发展的大方向,但是技术发展是把双刃剑,对技术发展过于乐观而一样会导致重大失利。越南战争中,美国战斗机尽可能的选择从略微低一些的高度向前上方的米格机发射导弹,因为以天空为背景通常能减小杂波干扰从而提高导弹的引导效率。不过对二代“响尾蛇”来说,天气太好也不是什么好事情,太阳往往比米格机的尾喷口更能吸引导弹,飞行员们经常发现导弹发射后不知去向,它们要么一头栽向大地,要么就是义无反顾的逐日而去。所以,对付一代、二代红外制导的近程格斗空空导弹,被锁定飞机典型的规避动作就是开加力飞向太阳方向,然后关掉发动机迅速脱离导弹与太阳之间的航路,使导弹飞向具有更强红外辐射的太阳。

  而二代“麻雀”在使用上也存在一些问题,发射过程过于复杂,每次发射一枚“麻雀”飞行员要做 5 个动作,确定目标到完成锁定大约需要 4-5 秒,扣动扳机后还要将近 2 秒导弹才能完成点火和发射;即使是有经验的飞行员,也很难在变化莫测的空战中把握导弹的发射时机。为了提高命中概率,飞行员们对一个目标至少发射两枚导弹,甚至有的时候飞行员会像发射火箭一样一次性的把所有的导弹都发射出去,这样的做法导致越战期间美国导弹的命中率低的惊人。越南战场上美国空军共发射麻雀3导弹589枚,仅有55枚命中目标,成功概率仅10%。

  而与此同时,越南的米格—17、米格—21主要使用航炮进行空战,导弹仅作为辅助武器,作为一种攻击大型轰炸机的手段,或者作为一种扩大航炮攻击范围的追击性武器来使用。在越空军的米格机面前只装备空空导弹的美国空军被撞得头破血流,最终不得不又重新起用了航炮。并在战后根据越南战场的经验发展了重视中低空机动性的第三代战斗机。

  第三代红外空空导弹典型产品有美国AIM-9L响尾蛇、以色列的怪蛇3等导弹。于20世纪80年代初开始装备;采用鸭式气动布局,陀螺舵作为倾斜稳定,采用锑化铟致冷探测器,这种探测器具有更高的灵敏度,能够探测目标尾气流的红外辐射,采用激光或无线电等近炸引信。能够实现全向攻击,虽然它的攻击区扩展到前半球,前向攻击距离仅2-3公里,但是侧向攻击能力确实有很大提高。上世纪90年代,改进的红外空空导弹(俗称三代半)相继被开发出来,如美国的 响尾蛇AIM-9M导弹和俄罗斯的R-73导弹,它们采用扫描探测技术或红外多元探测技术,数字处理技术、激光近炸引信或无线电引信,实现了对目标的全向攻击,同时具有一定的抗干扰的能力。

  第三代雷达制导空对空导弹有俄罗斯的R-27、美国的麻雀3B(AIM-7F)、英国的天空闪光等空空导弹,采用单脉冲半主动雷达导引头,具有前向拦截能力、一定的抗干扰能力和下视下射能力,在这个时期空空导弹的本身战术战斗技能已经基本能够满足超视距空战的要求。

  第四代红外空空导弹产品有以色列的怪蛇45、美国AIM-9X等导弹。这类导弹由于采用了红外成像探测、发射后截获和推力矢量控制等方面的技术,因而具有良好的跟踪性能、较强的抗干扰性能、较高的机动性和灵巧的发射方式,攻击区域也有了很大扩展。

  第四代雷达型空空导弹有美国的AIM-120导弹、欧洲的AMRAAM导弹(先进中距导弹)、俄罗斯的R77导弹,这类导弹外形往往为常规气动布局,采用了中途指令、惯性制导和雷达主动末制导的等复合制导方式,弹载嵌入式计算机中装定了复杂的软件系统,具有一定的“发射后不管”能力,能够超视距全向攻击目标,并且具有多种抗干扰措施和灵活的发射方式;具有对付多种飞机的拦截能力。

  近距离格斗空空导弹往往采用红外寻的导弹,简称红外空空导弹,它能够自动寻的,具有发射后不管,很高的机动能力,使用操作简单,成本比较低廉等特点,因而得到广泛的应用。红外空空格斗弹至今为止已经发展了四代,在这四代中红外格斗弹随着技术的进步而越来越成熟可靠,逐渐取代机炮成为近距离空战的主要武器。主要变化在如下几个方面:

  过去用机枪机关炮作为空战主要武器的时期。机关炮对飞行中的目标的有效攻击位置是以目标机为原点的尾后一个喇叭形的空域内。所以,互相格斗中的战斗机总是期望自己能够占据最佳的攻击位置—目标机的尾后位置。我们把这种传统的空战方式称为尾后攻击方式。为了占据有利阵位,空战双方往往互相缠绕攻击,希望自己占据对方的尾后攻击阵位,我们把这种作战方式称为缠斗。空空导弹刚出现时也只能从目标后半球发射,第一、二代空空导弹,只能跟踪点源目标,跟踪目标机尾后喷管的巨大热源,所以只能进行尾后攻击。由于技术限制装备第一代、第二代近距格斗弹的战斗机不得不延续传统的空中格斗方式——缠斗。越南战争的实践,使得飞机设计师们不得不重新重视起战斗机的中低空的机动能力,保证战斗机的缠斗能力。第三代战斗机F-15、F-16、Mig-29、Su-27,均是在此要求下发展而来。而到了第三代、第四代红外空空导弹采用锑化铟致冷探测器、红外成像探测,具有探测飞机表面蒙皮热量的能力,可以进行对目标进行“全向攻击”,即从目标四周任一角度,迎头、两侧或尾后都可以发射导弹进行攻击。只要把机头大致指向目标,距离合适,导弹引导头锁定目标即可发射。挂载全向攻击的空空导弹的战斗机空战中的“占位”动作已大大简化,不需要绕到目标机的尾后发动攻击了。只有“指向目标”这一个要求,而不一定要飞到目标后半球。这样一来,尾后区域并不一定是受到敌机攻击的最危险空域,前侧方反而是“最危险”的方向。因为同一种导弹在向目标机前侧方发射,射程可能最大。

  在使用空空导弹时要求本机将机头指向目标机,但是空战中要使自己飞机机头指向上下滚翻或猛烈转弯的目标及相当困难。如果要求机头对着目标的角度误差不超过几度就更难。第一代、第二代格斗弹要求指向目标的角度差在3°—5°之间,这给飞行员带来很大的操作困难。而新型导弹的这一要求以放宽,比如俄罗斯R-73导弹为60度。这个角度称为“导弹离轴发射角”。大离轴角度空空导弹与头盔瞄准具配合使用,空战时飞行员只要“看准“哪一个目标,导弹即同步跟踪,准备发射,大大提高了空战效率。比如R-73空空导弹的瞄准可由飞行员的头盔瞄准具负责,飞行员只要在瞄准具许可角度内看到目标(苏-27S为60度),就能加以锁定并加以攻击。拥有性能先进的大离轴发射角格斗导弹和头盔瞄准具相配合,可大大缩短战斗机机动性之间的差异。使得战斗机本身的机动性变得不再那么重要。载机能以偏离机身纵轴线很大的角度发射导弹攻击敌机,使得载机无需将机头对准敌机就能发射,这极大的颠覆了从空中格斗出现沿用至今的“机头对准目标”的法则。科索沃战争结束后,美国陆战队与以色列空军曾进行过一系列空中格斗对抗。美国陆战队出动装备有响尾蛇导弹的FA—18大黄蜂战斗机,以色列空军出动装备有“怪蛇”导弹的战斗机。格斗结果:以色列空军在240次空中交战中得胜220次。取胜原因是,以军装备新型头盔瞄准器和近程导弹,基本实现了全向攻击。由此看来,传统的加速度机动开始让位于全向攻击。某些专家表示“1架米格—21战斗机在装备了先进的超视距导弹和头盔瞄准器后,在1对1的交战中,其格斗能力与F—22战斗机基本相当。”

  第一代、第二代等老式空空导弹机动能力有限。AIM-9B响尾蛇导弹发射过载不能超过3g,导弹最大机动过载llg,目标机只需要作出超过3g的规避动作即可避开,在上个世纪50年代,台湾空军骚扰我大陆沿海时,我战机一旦发现导弹发射的醒目尾烟,就可以及时机动规避。而如果空空导弹的最大机动过载为18g,目标机仅需要做出5g过载既可规避。而现在先进空空导弹过载往往在50g以上,而现代有人驾驶战机过载极限仅为9g,想通过高过载剧烈机动规避空空导弹的攻击已经越来越难以规避了。

  第一代、第二代红外制导格斗弹只能跟踪点源目标,抗干扰较差,一旦被这种导弹攻击可通过抛洒红外干扰弹,向太阳飞去等干扰方式进行干扰,随着凝视焦平面红外成像制导、多模式导引技术的采用(多模导引是指把多个波段的探测技术运用在同一个导引头,该项技术可以发挥各频段导引体制的优势,互相弥补各自的不足,提高导弹的抗干扰能力),使红外格斗弹的抗干扰性能大大上升。希望通过无源干扰,战术规避的作战方式已经越来越困难。

  传统空战流行尾后攻击,另一个原因就是因为传统战斗机缺乏向后攻击的能力,而且感知能力有限,视野不良。占据目标机的尾后阵位,可以从容攻击,而不用担心反击。但是在今天,从目标机尾后攻击再也不是一种安全的作战方式了,而拥有尾后攻击的战斗机则具有更全面的防御能力。为了加强尾后自卫能力,现俄美两国正在研制和发展后射型空空导弹,以对载机尾后的目标实施有效攻击。目前,俄罗斯后射型空空导弹的发展水平较美国领先,其已先后在苏-27、苏-35等作战飞机上进行了成功试射。后射型空空导弹主要采用直接向后发射和越肩发射两种方式。

  俄直接向后发射的导弹是由R-73导弹改进而成,导弹由特殊的发射架悬挂在飞机上,导弹反飞机航向挂载,弹头向后。飞机带弹飞行过程中,导弹的舵面被锁定,导弹发动机尾喷口用锥形导流罩堵上(为的是减少阻力,提高机动性)。导弹发射时,由载机上的小型气体发生器或弹射装置将其向后弹出,使导弹快速抵消载机给予的向前的巨大动能,尽量缩短导弹向前的距离。当导弹的速度接近于零时,导弹发动机点火,吹掉尾喷口堵塞,舵面开锁,使导弹向后沿跟踪轨迹飞向目标。该导弹可在高度50—13000米,载机尾后60度锥角的范围对目标实施攻击,射程为1000-10000米。

  所谓“越肩发射”就是指导弹按飞机航向正常挂载,弹头向前,发射时导弹向载机前方射出,然后在载机火控系统及机载雷达的配合下,导弹迅速转弯180度,对尾后目标进行攻击。俄“越肩发射”使用的导弹为雷达制导型,机载雷达为后视截击雷达,安装在苏-30、苏-35等先进作战飞机的两个发动机喷口的尾锥中,使载机了解尾后情况,并对导弹进行制导,对载机后面的目标实施攻击。

  近距离空战单位是由飞行员、战斗机、火控与机载武器系统共同构成的。如不考虑飞行员的能力,一架战斗机的近距离格斗要取决于以下几点:飞机的火控和机载武器、状态感知能力、机动性与敏捷性。

  在使用空空导弹时要求本机将机头指向目标机。第一代、第二代格斗弹要求指向目标的角度差在3-5度之间,而新型导弹的这一要求得以放宽,比如俄罗斯R-73导弹为60度。这个角度被称为“离轴发射角”。离轴发射角大的导弹与头盔瞄准具配合使用,将大大增强空战性能,即使本机轴向与目标机相差很大角度,也可满足导弹发射条件。空战时飞行员只要“盯准”某一个目标,导弹即可实现同步跟踪,满足发射条件,这大大提高了空战效率。比如R-73空空导弹的瞄准可由头盔瞄准具负责,飞行员只要在瞄准具允许角度内盯准目标(苏-27s为60度),就能加以锁定攻击。性能先进的大离轴发射角格斗弹和头盔瞄准具配合使用,可大大缩小战斗机机动性之间的差异。使得战斗机本身的机动性变得不再那么重要。导弹载机能以偏离机身纵轴很大角度(甚至可以达到90度以上)发射导弹攻击敌机,使得载机无需将机头对准敌机就可加以攻击,这颠覆了从空中格斗出现沿用至今的“机头对准目标”法则。科索沃战争结束以后,美国陆战队与以色列空军曾进行过一系列空中格斗对抗,美国陆战队出动装备响尾蛇导弹的FA-18大黄蜂战斗机,以色列空军出动装备有“怪蛇”导弹的战斗机。格斗结果:以色列空军在240次空中交战中得胜220次。取胜原因是,以色列空军装备有新型头盔瞄准具和大离轴发射角的近程空空导弹——“怪蛇”,基本实现了全向攻击。由此可见,传统空战的加速度机动已经开始让位于依赖机载设备与高性能导弹的全向攻击。某些西方专家表示:“1架米格-21战斗机在装备了先进空空导弹和头盔瞄准具后,在1对1的交战中,其格斗能力与F-22战斗机基本相当。”国外的仿真结果也表明:战斗机的空战效能与机载武器性能的4次方成正比,一些发达国家采取了“一代平台,几代武器”的发展策略,尽快通过改善空空导弹性能,迅速提高飞机武器系统的作战效能是一些航空工业落后而又难以在短时间内迅速赶上的国家,迅速提高空军作战能力的捷径。

  在第一、第二代近距格斗弹发展并不成熟的情况下,必须重视传统空战的尾后攻击,即为俗称的“狗斗”。尾后攻击强调战斗机机动能力。根据越南战争的经验,美空军专家总结出能量空战理论。能量高的战斗机总是比能量低的战斗机具备更大的活性,更好的机动能力。空战中任何机动动作都会消耗能量,剩余的能量越多,你的机动能力就越好,能够做出许多的复杂机动动作。如果你的战斗机速度低,那么你就要保证你的战斗机占据高度,这样你就能把势能转化为动能,提高机动能力。如果你的飞机高度不如敌机,那么你应该保证你的战斗机速度比敌机高,这样你就可以把动能转化为各种战斗动作。“剩余能量”理论不但对各国空军战术思想起到了巨大影响,而且还被作为指导战斗机设计理论。在这些理念的指导下诞生了重视战斗机中低空机动能力F-15、F-16、F-18等著名战机。

  战斗机机动能力包括垂直机动性与水平机动性,水平机动性主要包括水平加、减速性能和水平盘旋性能。垂直机动性包括在垂直面内的平飞加减速、俯冲、跃升、筋斗等。飞机盘旋性能可以反映飞机的空战性能,代表性指标是盘旋过载。如果定量分析,可以以单位能量、能量高度、剩余推力、单位剩余推力,翼载、过载、升阻比等为衡量指标。

  而战斗机的敏捷性则是关于战斗机机动性和机动能力变化的综合评价,是飞机改变机动状态和转换机动平面的能力。简单得说就是指战斗机从一种状态迅速转变成另一种状态的能力。衡量战斗机敏捷性是通过加速性、爬升速度、稳定和盘旋角速度、滚转速度等指标在单位时间内的变化率,体现了其时间特性,是反映战斗机改变机动状态的速度,而不是传统空战理论中描述的机动状态。如果从数学角度出发,所谓的敏捷性,就是飞机机动性对时间的导数,敏捷性是飞机飞行状态的变化率,它反映了飞机在机动性能的基础上飞机操稳性及其对指令的响应。比如,飞机水平最大瞬时转弯角速度、反映的是飞机水平机动能力;而最大水平转弯角加速度、则是反映了飞机改变角速度的能力,反映是飞机敏捷性。

  对于空战来说,提高战斗机敏捷性的目的就是能够更快的把机头指向目标,达到格斗弹发射条件。比如,A、B两机在最大瞬时角速度一定的前提下,A机的角加速度比B机大,则A机获得最大角速度的时间短,空战中A机机头会先指向B机,抢先达到空空导弹的指向发射条件,从而达到首先攻击的目的,提高了自身的生存能力。谁能利用战斗机自身的敏捷性与机动性优势率先展开攻击,将会在空战中处于有利地位,由此我们可以说,在导弹时代,战斗机的敏捷性比战斗机的机动性更为重要。

  导弹时代,产生了角度攻击战术。就是指利用战斗机的优良敏捷性在空战中尽可能的迅速的直接指向敌机,达到近程格斗弹的发射条件,进行抢先攻击。而不再是通过一系列的复杂机动争取占据敌机尾后的有利位置上再展开攻击。

  所以在现代乃至未来的战斗机设计中,敏捷性将占有很重要的地位,而今天某些专家,将战斗机的敏捷性机动性合称为机敏性。

  状态感知能力是空战中一项非常重要,而又经常被忽视的作战条件。状态感知就是飞行员对敌机位置的掌控。这意味着是否能先发现敌机,避免被敌机所偷袭,在作战时把握敌我双方的相对位置,从而决定了飞行员的先发制人能力和正确决策的能力。近距离空战时状态感知要表现在自身雷达与本机的传感器,座舱视野、战斗机从预警机和数据链获取信息的能力,通过编队配合达到弥补自身视角缺陷。比如在最近的演练中F-22使用机炮击落了F-16,就是因为没有得到其他队友的警告,预警机也没有发出提示被击落的。通过技术手段降低自身物理特征值,就是俗称的“隐身”,相对的会降低对手的状态感知能力,从而获得隐蔽进攻的能力,也可通过超低空隐蔽进入等战术手段达成“隐身”的效果。而用来支持后射、越肩射的后视警戒雷达来说,也不失为是一种值得推荐的增强战斗机状态感知能力的手段。

  从战斗机影响近距离空战的三大方面来看,战斗机的火控与机载武器和战斗机的机动性和敏捷性是不可分离的,都是为了在最短的时间内,锁定目标并把近距格斗弹发射出去。而火控和机载武器系统的发展潜力更大,技术难度更小,付出的代价也小,所以流行于现代战斗机设计师的看法是:现代战斗机的机动性和敏捷性是通过头盔瞄准具和大离轴发射角的空空导弹表现的。

  随着空空导弹技术的不断进步,近距离格斗弹抗干扰能力、攻击方式、机动性、可靠性获得显著性提高。尤其是头盔瞄准具与大离轴发射角导弹配合使用,使未来近距空战产生革命性变化。以至于西方一些分析家得出以下看法:

  3)视距内空战机会均等,即配备大离轴角导弹和头盔瞄准具的F-5或米格-21在单机较量中与F-22没有什么差别,每个人被击落的概率几乎都是一样的,甚至像F-22这样的大飞机说不定还要处于劣势。

  由于近距离空战的残酷性。各国空战专家又把目光投射到视距以外,发展了超视距空战。所谓超视距空战是指敌我双方战斗机在目视范围之外,通过机载探测设备搜索发现和截获敌空中目标,并用中远程导弹进行攻击的一种空战模式。目视距离极限一般在10到12公里之内,这是近距空战的上限,而超视距空战的距离一般在10公里以上。10到50公里范围内的空战被称为中距空战,50公里以上的空战被称为远距空战,因此超视距空战又包括中距和远距两种模式。超视距空空导弹几乎都属于雷达制导空空导弹,采用雷达主动或被动寻的方式,为了增加射程,这类空空导弹的尺寸、体积、重量比红外空空导弹相应的要大。某些专家认为:21世纪的空战方式兼有远距空战和近距空战,而远距空战的距离会更远、载机更安全,会成为空战的主要形式,作战过程为:首先使用远程空空导弹,尔后再使用中、近距武器;近距遭遇时,则进行格斗。远距作战频率会超过近距作战,火力的作用将远远大于机动,近距作战的重要性将降至二战以来的最低程度。

  超视距空战早在60年代的越南战争中就实践过。当时,美国战斗机挂装了麻雀3(AIM-7 C)雷达制导中程空空导弹,在目视范围外大约20公里的距离击落了少量的敌机,由于种种原因当时这种空空导弹的命中率只有10%。随着导弹技术、机载雷达探测技术的进步,到70年代末,空空导弹的速度、射程、机动过载等主要战术、技术指标得到了进一步提高,这为超视距空战提供了有利条件,并在此后的几次局部战争中取的效果越来越好。在1982年5月的中东战争中,以色列战斗机采用超视距战法用麻雀3 (AIM-7F)导弹击落阿方10余架飞机,占击落敌方飞机总数的20%。超视距空战在海湾战争中有提升到一个新的高度,共击落敌机达26架,其中包括4架先进的米格-29,这一数量占击落敌机总数的69%。由此可见超视距空战已趋成熟,在未来的空战中,超视距空战将会愈来愈重要。

  在被超视距空空导弹攻击时,也不是一定没办法规避。规避动作主要是“侧转”。飞行员可以通过雷达警报器发现拦截机雷达波束的方向,当发现雷达警报器报警说明本机已被锁定,或推测敌机可能发射了“发射后不管”的超视距空空导弹时,飞行员应该以最高的转弯率进行急转弯,转到雷达波与飞行方向垂直的位置,这样处于锁定状态的敌机雷达将会脱锁,代表本机的光斑会从敌机的显示屏上消失,导致半主动雷达制导空空导弹失效。即便是正进行扫瞄同时追踪状态中的雷达也会失去目标,必须等待光斑再度出现后才能重新进行判断决策,发起导弹攻击。(这是由于现代战机雷达大都采用脉冲多普勒雷达,而脉冲多普勒雷达是利用地面速度为零的道理,将多普勒频移为零的讯号滤除,将移动目标识别出来,但如果敌机的速度向量与战机雷达的波束垂直的话,则敌机的径向相对速度就跟地面一样,就被雷达当作是杂讯而滤除。)不过侧转也就表示你与敌机保持距离,你必须要向敌机接近才可能穿透它的防空网,故而侧转只是应急的措施,终究还是要转向敌机飞行,这样则又会在敌机显示屏上出现光斑。故这种战术动作的原理是当发现被锁定时,赶快侧转以使雷达脱锁,确定安全后再回头朝向目标。连续起来就仿佛蛇一样行进,这就是著名的蛇形机动。海湾战争开战的第2天,美国空军的4架F-15C“鹰”式战斗机编队在空中预警机的引导下,发现了正前方80公里处的伊空军的2架米格-25战斗机。两架F -15C立刻用机载APG-63脉冲多普勒火控雷达分别锁住了两架“狐蝠”,双方以 3000米的高度差彼此接近到32公里,正当F-15C准备发射导弹时,米格-25却先他们一步向西方突然转弯,F-15C的APG-63雷达立刻脱锁,4架“鹰”式战斗机的雷达荧光屏上立刻失去了米格-25的踪影。

  雷达天线的死角也很大,可以通过战术躲避雷达的搜索。比如一般战机雷达是以3~5度宽的波束以每秒60~120度对攻击锥区域进行二到四行的扫瞄。在一百公里外,这种扫瞄模式只能可以侦测到上下18公里内的目标,但在20公里外,这种扫瞄只能扫到上下3.5公里内的目标。在距离敌机20公里内只要低於敌机高度3.5千米就是雷达的死角。所以只要钻进20~30公里处迅速降低高度就可以脱离雷达天线的扫瞄范围,笔直向敌机冲去,利用近距离空空导弹和机炮攻击敌机脆弱的易受攻击泡。英国皇家空军的龙卷风F3与德国的F-4F在加拿大进行模拟对抗时,当英国皇家空军飞行员判断自己进入对方AMRAAM射程时,不断侧转使F-4F的APG-65雷达难以锁定,然后迅速的改变高度,以利用雷达脱锁的瞬间脱离雷达天线的扫瞄角度。更为简便的办法则是从敌机攻击锥的外沿绕过,然后再转向敌机,不过这同样需要外界信息的支持。另外,由于地形地貌的影响,战斗机机载雷达对超低空的目标识别困难,所以,从超低空穿透敌机雷达搜索范围也是战术之一。

  影响超视距空战的因素除了性能优良的超视距空空导弹以及机载雷达电子设备以外,还包括两个易受忽视的因素。

  超视距空战中飞行员肉眼看不到敌机,甚至连自己的僚机也很少看到,飞行员只能通过显示屏上显示的目标进行攻击,所以超视距攻击机载雷达设备将起到决定性作用。搜索阶段的战斗机机头雷达搜索范围内形成了一个不规则的圆锥,在这个范围内战斗机才会发现目标,发动超视距攻击。我们把这个区域叫做攻击锥。而在战斗机的侧后方,则属于搜索死角,而且没有任何反击能力,我们把这个区域称作易受攻击泡(最好有幅示意图)。超视距空战中的战斗机就形成了一个矛盾体,由前方具有很强的攻击锥和侧后方向很脆弱的易受攻击泡组成。为了保护“脆弱泡”和发挥掩护“攻击锥”的作用,就需要相互支援和掩护。

  所以,单依靠战斗机本身的机载雷达很难把握整体态势,一旦遭遇对手的战术规避,也很难锁定目标,所以,需要外界的信息支援。理论和实践均证明,缺少外界信息支持引导,单凭战斗机自身的机载雷达完成超视距打击任务比较十分困难的。所以,外界信息支持是影响超视距空战的关键因素。现代空战是系统对抗,进行超视距空战的战斗机应该能够得到自身系统内部的预警机、地面雷达的引导,预警机、地面雷达可提供大范围的情报,可从容引导己方战斗机锁定敌机。在海湾战争、科索沃战争中不乏被击落的米格29、米格25,这些战机战术技能先进,并不比F-15、F-16差,同样也具备超视距打击能力,而战果悬殊,这就是系统的力量,用一句美国飞行员的话来说:“我们的飞机并不比别人强,我们的优势在系统”。

  识别体系的建设是制约超视距作战在现代战争中发挥巨大威力的关键瓶颈。现代空战作战范围大,速度快,战机须臾而逝。所以,很难通过划定空域、战线,通过时间等防止误伤。尤其是超视距空战,飞行员难以用肉眼发现目标,而雷达不能判定目标属于的阵营。在越南战争中,美国飞行员为了避免误伤己方飞机,而不得不放弃在视距外攻击的机会,将目标放到视距范围内,肉眼识别具体型号后在攻击,浪费了许多有利的攻击机会。在海湾战争中,也不乏这样的事例。在1991年海湾上空的空中格斗中,据认为表现最好的是美国的F—15战斗机。该型飞机击落伊军飞机的数量最多。其中最重要的原因是,该型战斗机除装备雷达目标识别系统外,还装备了现代化敌我识别器。雷达目标识别技术主要能识别敌发动机在工作过程中特定的雷达回波信号。美军当时装备的另两种型号作战飞机FA—18和F—14,或有敌我识别器而没有雷达识别系统,或有雷达识别系统而没有敌我识别器。这样,它们在空战中应所发挥的作用受到削弱。海湾战争打响的当天,美国海军的4架F-14“雄猫”舰载战斗机掩护轰炸机群进入伊拉克领空不久,雷达便侦测到有4架伊拉克空军的米格-25战斗机正向他们扑来。F-14的飞行员急忙请示E-3A预警机下达开火许可。为避免误伤友机,当时美空军规定必须有2种以上的根据证明目标是敌机才能开火,然而F-14只有敌我识别器一种根据。眼看着两军的距离已经接近到30公里,再不开火就要变成视距内空战,“不死鸟”导弹的超视距打击时机就要错过,于是F-14决定自己找出第2种证据———使用机载远程电视跟踪仪,然而电视跟踪仪虽然可以放大目标影像,却需要依靠机载雷达来瞄准目标。当雷达死盯住目标不断发出电磁波时,敌机上的雷达告警器马上就会狂叫,果然,伊机一被美机AWG-9雷达锁定,便立刻转向,并俯冲加速脱离。面对此景“雄猫”飞行员无计可施。尽管“不死鸟” 导弹最大射程号称高达110公里以上,而此时伊机转向后已经进入了“不死鸟”导弹的最小射程,复杂的发射程序最终使“不死鸟 ”成为一只飞不出去的“死鸟”。 。所以,发展一种可靠的、可在强电磁干扰下正常工作、可适应超视距空战的远程无线电应答识别体系是进行超视距空战的前提。如果按照这一标准,目前只有美国才具有一定的超视距空战的实战能力。

  小编队、单机作战将成为主要作战方式。在机炮空战模式下,往往采用大编队突击的作战方式,而现代空战与传统空战相比,将出现战斗队形由密集化向小型化、甚至单机化转变的趋势。大作战编队不仅起飞集合慢、不利于空中指挥员对编队飞机的指挥,而且维持编队,保持编队形状会耗费大量的飞行员精力、降低了空战效率。而且,大编队作战,目标明显,机动迟缓,空战回旋余地小,极容易受到从各个方向的攻击。现代战机速度快,空战时需要更大空中回旋余地,随着中远程空空导弹的发展,使得小编队一样可以控制大片空域,而机载火控的发展,使得一对多同时攻击也成为现实。现代空战往往采取4机以下小编队,小编队相对弥补了大编队的不足,可迅速投入战斗,加大了空战的回旋余地,有利于飞行性能的发挥,便于发挥高度、速度和超机动优势,但是,与单机相比,小编队仍存在致命的弱点,即无法达到“出敌不意、攻其不备”的效果。现代小编队往往采取同种机型、执行同一任务。由于性能指标一至,更容易维持编队。而隐形飞机则更适合单机行动。“单机游猎”将成为隐形飞机的主要作战方式。目前各国第三代战斗机主要采用双机(四机)雷达跟进队形、双机密集队形、双机橄榄形编队、三机防御和支援队形等。

  实体分散,系统增强。虽然未来空战将是小编队或单机行动,但是在空中作战行动时将会出动侦察机、攻击机、护航机、预警机、电子战飞机、加油机等综合行动,未来的空战将和整个作战大系统紧密相连,而在行动过程中处在不同高度、不同方位的各种飞机将通过无线电通讯、战术网络、数据链连接得更加紧密,虽然地理空间位置相距遥远,但是为了同一种空中作战行动,将互相支援。所以现代空战呈现出实体分散、但是整个空战系统地联系反倒增强。在空战系统中,预警机将处于空中行动最核心地位,预警机担负着警戒、引导、指挥空战等任务,是空中作战的灵魂和核心。一旦预警机被击落,则各机种无法得到信息,战斗行动将很难完成。所以,未来空战很可能以预警机为目标而爆发激烈的对抗。

  现代空战必须时刻保持空中存在。地面雷达引导截击是苏联发展的空战模式,这种作战模式是由地面雷达、人力观察哨等组成预警系统,而防空截击机则做好出击准备,当预警系统发现目标后,指挥所命令截击机起飞拦截。这种模式曾在越南获得极大的成功,我国、越南、朝鲜都曾经或正在采用这种作战模式。但是,在中远程空空导弹的发展下,这种地面雷达引导截击模式已经不再适应。地面雷达受到地形地貌、地球曲率的影响,远程低空搜索死角很大,不难发现在远程低空滞空待命的敌机。而拦截机起飞爬升段,很难做出有效规避动作,雷达也不能指向目标搜索。这时候,受到远距低空敌机的超视距导弹攻击,很难进行有效规避,往往刚起飞,就被击落。一线、二线机场尤其危险。所以保持空中存在,以预警机为核心建立预警系统是防御方首要选择。

  空空导弹逐渐成熟,对飞机载体也带来深远的影响。其中,超视距空战和近距离空战对导弹载体战斗机要求也各不相同。

  外界信息获取能力。超视距空战首重信息,所以超视距空战要求战斗机本身应具有良好的从外界获取信息的能力。目前最具实用性当属数据链。作战飞机用战术数据链联系起来,数架战斗机能共享战术情报,从而使传统的空军单机和编队战术发生根本性变革。第一个战斗用途的数据链在80年代秘密安装于J A37“维京”战斗机上,而“鹰狮”战斗机的数据链更向前发展了一步。战术数据链能同时在4架作战飞机上进行双向联系,其有效作用范围可达500公里,且抗干扰能力极强。拥有数据链的战斗机,可产生多种战术运用,其代表是静默攻击,比如当目标飞机意识到被锁定并处于对方的导弹射程之内,会进行蛇形机动德等战术动作,避免被锁定,但它并没有意识到在其他方向上还有其他作战飞机同时锁定它,其他飞机可通过那架发现目标的飞机所提供的信息实施导弹攻击,不需要所有编队飞机一起开机搜索,在歼灭敌机的同时保存了自己。使用数据链还可以更好地跟踪目标,数据链可以把分散编队各飞机的雷达联系起来,从而确定目标位置并对目标进行跟踪。而信息获取能力除了飞机本身性能以外,还需要构建空战系统,使战斗机能够从大系统中获取空情信息。

  隐形能力。有些人认为信息化战争时代,就要争强整个体统的信息获取能力,并在系统内部合理流动。但是在获取信息的同时,也要防止己方的信息被敌人所获取,这被称为信息防护。而发展隐身战斗机就是通过减少战斗机各种物理特征值,减少被敌方传感器探测的可能,减少机己方的信息被敌人所获取。就技术发展来看,目前战斗机的隐身能力是有限的,还不能完全隐身,只能在减小某种传感器的探测距离。但是即使这种极为有限的能力,哪怕是“准隐身”,也能够减少被敌机雷达发现的距离。理论上雷达发现目标的距离,和目标的雷达散射截面积(RCS)的四次方根成正比。也就是说,RCS降低到原来的十分之一,雷达发现它的距离就会缩短到原来的56%。即使被发现,由于不能被雷达稳定跟踪,而难以锁定。而目前的雷达制导导弹,往往采用厘米波段,很难抓住隐身飞机。隐身飞机的出现,使在目前技术条件下的超视距空战面临挑战。但是,为了保持自己的“隐形”,减少自己的暴露可能,隐身飞机不与其它机型混编,往往单机行动,在未来空战中“单机游猎”将成为隐形战斗机进行空战的主要样式。

  高速度。“速度就是生命”这句话贯穿于整个空战史,传统机炮空战是这样,导弹空战时代更是这样。在超视距空战中持续维持一个较高的速度可以大大增强战斗机在超视距空战中的战斗力与生存力。首先,高速度可以增加空空导弹得射程。据相关资料表明,F-22以M1.5进行超音速巡航发射AIM-120,可使导弹射程提高50%,这相应的扩大了导弹的攻击范围,可在更远的距离上发动攻击。其次,维持一个较高的速度,可以更容易的突破敌机的防空网。前面曾经提到的蛇形机动,如果以较高的速度进行突破将更容易实现。当被敌机雷达锁定时,则可迅速脱离战区。可见高速度仍是空战不变的法则。

  机载武器性能。仿真结果表明:战斗机的空战效能与机载武器性能的4次方成正比,一些发达国家采取了“一代平台,几代武器”的发展策略,尽快通过改善空空导弹性能,来提高飞机武器系统的作战效能。而现代战斗机,雷达电子设备占全机整体价值的比重越来越大。

  被动获取信息。在未来空战中,被动获取信息的能力更需值得重视。在未来空战中,贸然打开雷达,很容易被敌机所警觉。所以,加强被动信息获取能力是必要的。无源被动雷达在发现目标和消灭入侵目标方面,比单纯提高常规雷达系统的指标更为有效。在被动雷达下,将不是先敌发现,先敌发射取胜。相反,谁先雷达开机,谁将遭到攻击,因此雷达作用距离远的飞机实际上不敢早开机。但是预警机、电子战飞机又不能不开机,因此它们将处于一个非常危险的境地。

  机动性再也不是战斗机的首要标准。超视距空战并不需要高机动性。超视距空战由于导弹发射距离增大,使载机处于相对安全的态势下,导弹载机不需要作出剧烈的战术动作。而由于不像近距离格斗那样充满紧张感,战术动作的转换节奏显著变慢。主要表现在近距离战术动作转换连续性更差,动作之间的衔接更为松散,像传统空战缠斗中经常出现的各种特技动作巧妙组合、一气呵成的情况更为罕见。而近距离空战中,大离轴发射角格斗弹和头盔瞄准具将成为战斗机的标准装备。由于具有全向攻击能力,和后射能力的导弹装备,像传统空战那样进行尾后攻击将很少出现,无需再为占据尾后攻击区作出剧烈的机动动作,所以战斗机的机动性需求并不强烈。双方空战的实质,变成火力质量的直接对抗。

  近距离低成本战斗机可能在未来出现。由于近距离空战拉进了载机机动性能,而导致高性能高成本战斗机与低成本战斗机的交换率持平。所以,未来有必要发展一种轻型、快速低成本的近距格斗机与高成本、高性能的超视距战斗机进行“高低搭配”、配合作战。而低成本飞机也许不需要远距离探测的雷达电子设备,但是需要拥有数据链,能够通过数据链从大系统中获取空情态势。这种低成本战斗机可以在二代机基础上改进,但最终目标应是发展无人驾驶作战飞机。

  新一代作战飞机要不要航炮现在仍争议不断。据统计,自贝卡谷地空战以来,被航炮击落的战斗机屈指可数。所以,有人提出取消战斗机上的航炮。而另一些专家认为:机炮虽然性能有限,但仍是飞行员最忠实的武器。只要飞行员看得到的目标,而且可以控制飞机接近目标到射程内,则机炮就无视任何干扰或杂波都能击毁它,机炮是个多面手,除了能够攻击空中目标外,也能攻击地面目标。比如飞行员如果被击落,则有携带机炮的友机可以射击围捕的敌军以协助逃亡。甚至到了海湾战争美军也发现,机炮对地面小型目标的射击精确度不输任何精确导引武器。而机炮还可以弥补导弹的最小射程。只要导弹还有最小射程的存在,机炮就有继续存在的价值。机炮还可以作为导弹射完之后,将成为飞行员最后的心理屏障。争论一直持续着,但是不管怎样,越南战争取消航炮给人们心里留下阴影,至今新一代作战飞机大都保留了航炮,除非有新武器代替它。美国研制的F—22战斗机装备有航炮,它装备的M61A 2型航炮据认为是最复杂的装置之一。美国海军曾打算取消“联合攻击战斗机”上的航炮,后来还是把它保留了下来。美国陆战队考虑到垂直起落时的重量问题,它的“联合攻击战斗机”采取折衷方案,把航炮装在机身内部原来挂炸弹的地方。

  技术是一把双刃剑,无论是过高估计还是过低估计技术的发展都会带来毁灭性的后果,美国人在越南战争前,过高估计了导弹技术的发展,而轻率的取消了机炮,导致越南战争初期的重大失利。这都是值得我们思考。大胆的预计技术可能给我们带来的惊喜,在快速发展的技术面前,谨慎的保留自己的传统,做好两手准备,才是我们对技术发展的正确认识。

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