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以高级教练机发展低成本末端拦截机畅想

2022-04-19 15:56 作者:冰封之龙  | 我要投稿

在信息化时代以来,空中兵器的最大的革新就是“信息化,隐形化和防区外打击化”,在冷战及以前时代,对敌方空袭的兵器一定是飞跃敌方头顶的飞机,但是随着防区外打击技术的日益成熟,加上以F-35为代表的隐形多功能战斗机的普及,飞机在敌方防空导弹和预警雷达的有效范围外就可以发射诸如JDAM,AGM-158这样的防区外打击武器,且末端命中率相当高。同时,当代低成本高空察打一体无人机、射程数十公里乃至上百公里的远程火箭弹,和制造门槛越来越低的巡航导弹、短程弹道导弹都在让传统的防空手段举步维艰。同时,历史上拦截机通常都是以“高速度、长续航和远程拦截武器 ”的形态出现的,如苏联的米格31拦截机等,但是随着当代上文提及的隐形战机、防区外武器和非常规远程武器的日益出现,原有的重型拦截机不再适合拦截这些低速、隐形而廉价的目标;同时,四代战斗机价格急剧升高,制造门槛极高,目前仅有中美两国能够量产第四代战斗机,想要建设一支有效保卫领空和重点设施的拦截机部队相当困难。最后,如果以现代化的第三代、第四代战斗机防守敌方各类武器的空袭,就算能击落大部分敌方空中来袭威胁,也会导致防空任务占用过多资源,难以组织对敌方发起攻击的方位的反击。如果不能彻底击毁敌方出发阵地,那么再有力的防御也总有被突破的一天。因此,在我国高性能战斗机价格较高,年产量较小的情况下,也应当考虑发展低成本,易投产的廉价防空战斗机,分摊大部分防御任务,以解放高价值战斗机投入攻势防空作战。

在本文里,本人将假设一种基于高级教练机的低成本末端拦截机的基本构想,欢迎大家讨论。

现代非传统空中威胁——远程弹药替代了传统机群

考虑到拦截传统的敌方轰炸机、战斗机需要高性能战斗机,因此,我在本文提出的低成本末端拦截机的主要目标,就不含有传统的有人飞行器目标,转向专门“以拦截兵器为主”的拦截机。

防区外兵器的主要分类和特点

AGM-158为代表的现代防区外导弹以高隐形能力、强大的低空机动突防能力著称,是地面高价值目标的强大威胁
隐形飞机搭配小型滑翔炸弹非常适合发起隐蔽的突袭,成本低,射程远,同时无声无红外特征,雷达反射面小,极易突防
远程制导火箭弹成本低,产量大,射程远,是前线对射时不可小觑的敌方火力
相比廉价的TB-2无人机,采用涡喷发动机、涡桨发动机和涡扇发动机的高级无人机飞行高度更高,续航时间更长,更难以被传统地面防空击毁,同时机身可搭载雷达告警和红外告警,并使用干扰弹予以反击,甚至部分高级无人机还能搭载自卫的便携式对空导弹

当代的非传统空中威胁除了普及度较低的高超音速武器外,大多数的空中威胁仍以飞航式武器为主。这些武器通常有着低成本(相比于凌空轰炸的战斗机而言)、长射程、雷达和红外特征小和高精度的特点。如根据美国的军费报告,2017-2021年度美国平均每年采购40000套JDAM改装组件,连同铁炸弹约一发5万美金,而射程最高可达上百公里;一发射程70公里的GPS制导远程火箭弹,价值约10万美金,美国一年要采购10000发左右。至于中东地区广泛使用的国产彩红4,翼龙等无人机,一架飞机只有约100万美元,沙特阿拉伯的组装厂一年即可组装上百架之多。AGM-158系列防区外导弹虽然价格较高(不低于100万美金),但由于射程高达数百公里,且具备隐形外观和超低空地形规划突防能力,并不容易被防空导弹和地面高射炮击毁,因此用来打击敌方价值较高的目标仍然非常具有性价比。

因而,面对这些武器的饱和打击,势必会占用地面和空中相当多拦截兵力,我们就要想办法找到合适的载机平台,这就要请出我们的主角“高级教练机”了。

高级教练机自身特点和优劣势分析

JL-9教练机纯教练版本在国内有着极高的性价比

说道高级教练机,各位并不陌生。所谓的高级教练机,是战斗机进入到第三代和第四代后才出现的一个教练机的级别。相较于“基础”教练机(如国内教-8教练机,捷克L-39等),高级教练机通常搭配了更好的发动机,更好的操控系统,使得高教机在起降段到高亚音速段都有着非常出色的表现,在低速包线内机动性甚至不亚于专业战斗机。同时,高教机为了全方面培养学员,加快从航校到作战部队改装战斗机的进程,高教机也有远超基础教练机的航空电子系统和火控系统,通常可以完成投放炸弹、发射火箭弹和空对空导弹的相关任务,必要时甚至可以当战场攻击机使用;最后,高教机一般成本较低,如国产JL-9教练机纯教练版本不多于500万美元,专为低端出口市场推出的FTC-2000G在能够使用PL-12等中距空对空导弹、鹰击-91反辐射导弹等先进武器下,仍然价格只有900万美元,比起最便宜的专业战斗机枭龙block-2 的3000万元只是它的三分之一,而且发动机采用歼7的WP-13发动机,在一般场站即可维护,飞行总成本也较低。

当然,既然是教练机,它的性能劣势也是很明显的:采用入门级发动机,使得高速性能远低于当代第三代战斗机,跨音速战斗能力和超音速能力无法和战斗机媲美;入门级电子系统只相当于早期型三代机,抗干扰,数据链协调和多目标接战能力都远小于战斗机;飞机自身吨位轻,续航力短,加挂副油箱后也无法完成500公里以上的作战半径。所以,高级教练机改装战斗机除了在极端缺乏资金的小国有效外,大多数国家并不适合此类飞机。

然而,正因为我们今天所提及的“在重要设施附近拦截敌方远程武器”的作战任务并不涉及到“长航程、高机动和高速作战”的特点,高级教练机在特殊化改造后仍然有一定的战斗能力,那么该如何改造呢?请看下文。

高级教练机对拦截敌方目标的适应性改造——参考以色列铁穹系统

既然我们的飞机主要拦截敌方的导弹、火箭弹和滑翔炸弹、无人机,那么我们不妨参考一个现实中有着不错作战成绩的陆地防空武器——铁穹。


以色列铁穹系统构成

如图所示,铁穹的整体构成和一般的防空导弹并无二致,区别是使用了毫米波搜索和火控雷达,这种毫米波雷达以往多用于炮兵定位雷达,虽然探测距离低于传统S,C波段雷达,但是仍然可以满足100公里(现实中30-50公里)内的炮弹大小物体的搜索和跟踪需求,雷达可以跟踪200个目标并迅速解算出弹头落点(当然对于炮弹还可以如同一般的反炮兵雷达一样反推发射点),在系统分析出威胁程度后,只对有可能落入重要区域的目标实施拦截。拦截弹则是尺寸约为“响尾蛇导弹”大的拦截导弹,末端为简易毫米波主动引导,但做工粗糙(无陀螺仪)以降低成本。

铁穹为什么要用毫米波雷达呢?

空气对无线电波的吸收效果图

我们知道,雷达波的波长越短,对于小型目标的分辨力也越强。但是,由于大气中不同分子对于无线电波的吸收率不同,并非是任何无线电波都适合在大气层中远距离传输。所以,在常用雷达的波段中,一般S波段、L波段较适合中远程搜索,X波段则适合引导导弹射击,毫米波波段则因为大气吸收明显,发射系统复杂而较少使用在战斗机之上,而多用于武装直升机。

现代直升机往往通过毫米波雷达来增加自身对于敌方近距离空中目标和地面目标的搜索效率,并引导导弹射击

不过,考虑到毫米波雷达尺寸较小,而且对于小型目标尤其是贴地小型目标分辨率较高,在短距离的防空拦截上的前途也是很出色的,以色列“铁穹”反火箭弹系统正是因为这个目的而采用了毫米波雷达。

那么,既然毫米波雷达用在陆地上可以警戒炮弹和火箭弹,在直升机上可以定位敌方直升机、地面的坦克车,那么它同样在改装后,可以搬到高级教练机上承担相同的职能。

因此,可以考虑给高级教练机改装毫米波雷达,作为探测敌方不同高度下来袭弹药的有效探测手段。当然,如果搭配地面上的高性能毫米波雷达和未来无人预警机上搭载的类似雷达,效果会更好。

38所推出的无人预警机采用了共型雷达,可以满足50公里内空中预警,适合保卫机场、港口


装备了毫米波雷达,使得高级教练机具备了探测敌方低慢小目标能力后,下一个内容就是摧毁敌方武器,让其无法破坏我方关键设施。

摧毁敌方来袭武器共有三种技术:传统硬杀伤技术、激光硬杀伤技术和软杀伤技术。

硬杀伤技术指的是用各种手段摧毁敌方武器。由于目标尺寸小,不适合采用飞机尾随后用机炮拦截的手段,因此只适合采用导弹拦截和未来的激光拦截路线,而拦截武器最需要考虑到的就是拦截率和费效比。

那么,我们应选择什么样的拦截导弹呢?除了前文已经提到的“铁穹”这样的低成本雷达制导拦截弹外,我们还有三个选择。

第一个选择是“动能拦截导弹”。这种导弹美国已经研究了一段时间,原本是为了给四代机增加导弹储备而开发的。它的基本思想和反导导弹的动能杀伤器一样,在导弹末端安装高机动装置,令其和敌方直接碰撞将其摧毁。这种导弹比起“铁穹”这样的带有炸药的拦截弹体积要小一半,射程却与之相当,对于载弹量有限的高级教练机平台当然是很适合了。

CUDA 动能导弹,尺寸比起AIM-120小一半,但射程威力相当

第二个选项则更为直接:激光制导火箭弹。

激光制导火箭弹曾经是上世纪80年代末各国为了解决直升机空对地导弹数量不足,火箭弹精度较差而推出的一种折中的武器。它的原理很简单,就是直接把机载火箭弹的弹头改为一个简易的激光制导头,然后用制导激光制导反坦克导弹的手段发射出去。后来在反坦克导弹成本下降后,这种技术因为威力不足,射程较短就被束之高阁。但对于拦截近距离的敌方飞行中的武器来说,只需要末端精度较高,而不需要多大的威力就可以了,在不需要考虑同时应对多个目标的情况下,这种技术显然是解决拦截弹成本最优的选择。

最后一个就更简单了:直接发射“毒刺”这样的便携式防空导弹。

很多人都以为便携式防空导弹仅仅适合于步兵携带用以拦截敌方低飞的飞机,但是实际上便携式防空导弹也是很多直升机自卫的空对空导弹。同时,现代化的便携式防空导弹末端机动性也很不错,很适合拦截巡航导弹这样的目标,可能唯一缺点就是射程较短。不过,考虑到我们的拦截机就是拦截即将飞到机场上的敌方导弹,那么射程短一些也没啥太大的问题了,同时考虑到这个模式完全不需要研究新的武器,可以迅速形成可靠的战斗力。

便携式防空导弹是很多直升机的自卫武器

激光硬杀伤则是未来很有前途的反弹药技术,不过由于目前激光器体积较大,且不太适合全天候作战,本文不再赘述。

俗话说的好,信息化时代是比拼体系的时代。未来空中打击一定是高度系统性的,自然防空也一样是高度系统性的,没有任何一款武器能够单独的主导战场。因此,只有紧跟世界潮流,提升系统化水平,才能够屹立在不败之地。

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