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现代战机为何不再追求高空高速?米格-25的3马赫已成为过去式。

2023-07-04 13:06 作者:Elc20049  | 我要投稿

F16:纵横半世纪,依然是少年

谁也没想到,这个匆忙“超生”的战机会成为战机界的常青树。今年它已经48岁,纵横了半个世纪,还依然是少年,还根本停不下来。

让我们来认识一下它:F16。

前传

二战结束后,战机也该换代了。面对当时全新的国际环境和局部战争,美国国防部做为军备的甲方,我看是有点懵圈了,他们提出的很多需求并不切合战后战场的需要,但是甲方就是甲方,发标就有人去接榜。一些性能非常突出、但缺点也很明显的“鬼怪式”战机F4就这样面世了。

长这样:

这款战机1956年设计,1958年5月首飞,1961年10月交付美国海军,1963年11月进入空军服役,在越南战争和四次中东战争中成为主战飞机。实事求是的说,面对苏联的米格21战机和萨姆防空导弹,打得非常吃力。

所以没过几年,1970年,美国海军就开始提出研制F-14战机。

1961年,集成电路在美国仙童公司问世。1965年,时任仙童公司研发主任的摩尔在一篇报告中提出了著名的“摩尔定律”(其实是一个后来被证实的推测):

集成电路上可以容纳的晶体管数目每过18到24个月便会增加一倍,也就是说,处理器的性能大约每两年翻一倍,同时价格下降为之前的一半。

他说对了。

仅仅过了5年,1971年,很长时间内被人们认为第一个的CPU诞生:英特尔公司的4004,长这样:

当时它的芯片集成了2250个晶体管,采用10微米制程。个人计算机的时代从此开启。7年后第一台苹果电脑问世,10年后的1981年,IBM-PC面世。人们现在用的电脑,绝大多数是它们的后代。

很长时间里,科技史将4004当成CPU唯一的鼻祖,直到1998年,这个历史才被改写。

1998年,美国国防部解密了一批当时被列为绝密的资料,人们才知道,有一个CPU比4004还早一年就秘密开发出来了,它叫MP944。1998年解密的图纸是这样:


根据这个解密的资料,MP944长宽各有约6.3英寸,大约是现在一个大个点的手机那么大。它被秘而不宣地于1970年6月就装入了F-14战机,使得F-14成为史上第一架含有电脑的战机。

航电与火控系统第一次有了机载的电子大脑,进入翻天覆地的升级换代。

F-14一直由世界第二大空军:美国海军使用到2006年才退役,被本文主角F-16的亲兄弟F/A-18“大黄蜂”舰载战斗机取代。

 

F-14长这样,一度被一些“军迷”称为“最帅的战机”:

而这些军迷却很少人知道:它最帅的其实不是外表,是藏在看不见地方的那个大脑。

美国空军也觉得F-4不太行,于是从1972年开始研制F-15。这次他们雄心勃勃,打算建造一种全能战斗机,把过去主要用于空战格斗的歼击机、对地攻击的强击机、轰炸机、甚至侦察机“集成”到一起。

还真做出来了,F-15,长这样:


这款飞机40多年来生产了1200余架,各种改型数十种,外销六个国家。参加大小战争100余场,击落敌机100余架,确实挺威猛。但是问题也来了:

太贵了。贵到美国空军都觉得受不了:预算压力实在太大。于是,1974年4月,美国空军提出了“高低搭配”的原则:用数量较少的高性能双发动机的F-15搭配一种价格较低、性能缩减一点的单发战机。

当时,军火商提供了两种原型机供选择,分别叫YF-16和17。

1975年1月,美国空军宣布YF-16中选,正式确定其军用编号为F-16。落选的YF-17此后不久被美国海军选中,成为F-18“大黄蜂”。

F-16于1976年12月首飞成功,横空出世。

长了脑子的战机

虽然秘而不宣,F-16显然继承了F-14的电子系统经验,自带了大脑。

第一个明显的表现是特别的易操控性:飞行员只要做出关键动作,它能主动理解意图,帮飞行员把必须的动作补上。

一次惊人的演示突出表现了这一点:他们曾经随机选出一名14岁的少年,现场教了4个小时,这个少年就可以在F-16的飞行员模拟舱里独立地驾机起飞、到空中转一圈、飞回来安全着陆。这不仅让F16获得了“最容易上手的战机”的美誉,也让人意识到:这飞机里面的大脑颇成熟了。

当然,看不见的地方永远是绝密的,迄今没人知道这个战机里面那些电脑系统的细节。不过,多年前一次升级改装的部分披露,让人窥见了一斑。

F16战机虽然48年来一直长那样,但它看不见的地方:电子系统,一直在非常频繁地迭代升级。另外一个不断升级的是武器系统,后面会说到。

1990年前后一次重要的升级,蛛丝马迹露出比较多,我综合归纳一下,以此一窥其电子系统的先进性和惊人的可扩充性、与电子科技先进水平的同步能力。

这期间,他们决定为一部分F-16A/B型进行被称为MLU的升级。施工现场看起来其实很一般:


但是施工内容非常惊人,归纳起来,电子系统升级方面比较重要的有:

· 任务控制计算机(MMC),用于取代原有的平视显示器、火控系统和管理控制系统的 3 台计算机。其采用多个几年前刚刚开发完成的32位MIPS R3000微处理器,一举提高了10倍以上的处理速度,还大大提高了集成度,减少了设备空间、重量及电力消耗。

2006年,这芯片还装进了新地平线号冥王星探测器。9年半后,它发回第一张高清晰的冥王星照片。

它有民用版本,长这样:

但是没见过它装在F16里面是什么样。只知道F16的这个部件里面应该就有:

我个人凭经验猜测,他装在里面的时候应该不需要民用芯片那么讲究的外封装,大概率是跟其他芯片和元部件精密集成在一起,可能看起来是这样:

· 西屋公司的新款APG-66雷达,对空作战时,其可探测24个空中目标,同时跟踪10个目标,并同时制导 AIM-120中距空空导弹分别攻击其中的6个目标。现在已经更新到APG-68。

· 首度装备专门的数据机(IDM),使其可以与其他空中战机、预警机与地面雷达站之间进行数据资料的传送。

· 首次加装数字地图系统(DTS),能比对资料库中原有地图与雷达高度计获得的资料,使它具有地形跟随飞行、地貌参考导航及障碍告警等功能。贴地飞行,一直是F16的强项,以此躲过防空雷达的搜索。这次改进更大大加强了这一点。后来的改进更使得F16可以在很大程度上自动贴地飞行。

这次升级还使得F16可以使用更先进的侦察吊舱电子战吊舱,不仅可以完成过去电子侦察机的任务,还具备了强大的预警和电子战能力。

这次升级还改进了驾驶员座舱,成了这样:

这是它的“仪表盘”,玻璃面板是透明的,同时显示各种重要的参数。

这是它的新座舱,驾驶员眼前是“仪表盘”,左边那个屏幕是火控系统,前面说的那些发现、锁定和要攻击的空中目标会显示在上面--不一定是自己发现的,更多时候是战场数据链上的战友们发现的。右边是地图和地形显示。

 

现在的F16 C/D的座舱看起来还是这样。不过那只是看起来一样,看不见的地方应该又大不一样了,我猜那个32位芯片也应该已经悄悄升级到64位了。数据机应该也有了很大的升级,配合现在的战场数据链LINK16或者22。

 

这还是他48年来十多次大型升级中的一次、其中电子系统部分的亮点。而且,这还是在老款F-16A/B上进行的。后来的C/D型的升级也十分频繁。

加上同时不断在进行的武器系统的升级,都使得它每次升级归来,再次变成少年。这是F16成为战机常青树的秘密。

全能:因为全体队友附体

前面说到,当时美国国防部的要求是它具有侦察、预警、空战、对地对舰打击与轰炸的全能。F16还真的做到了。

侦察与预警和电子战方面,依靠如上算力强大的电子系统,通过加装专用吊舱的方法来实现,也就是说,在需要的时候,把本来挂导弹和炸弹的地方腾一些出来,挂一个侦察或者预警、电子战装置。如下图,是加装了侦察吊舱后,侦察到萨达姆居所及其周边车辆、武器系统的照片和数据:

 

加挂了两个侦察吊舱的F-16,这款吊舱有高分辨率数字相机和红外扫描成像装置。飞跃之处,地面目标纤毫毕露,夜间、树林隐蔽中的目标都躲不过去。

前面强调过F16强大的数据链功能。也就是说,一群战机中,只要一架具有侦察或预警能力,其数据就将实时分享给同伴,就好像所有的战机都具有了这个功能一样。比如,一架加挂了侦察吊舱的F16获取了萨达姆住所的如上影像和数据,同编队的所有战友也同时看到了。

总之,如果一个中队12架F16起飞,其中有一架加挂了预警吊舱,一架加挂了电子战吊舱,就可以在发现敌人地空导弹阵地的时候立即通知电子战吊舱那架开启电子战模式干扰敌方雷达,同时招呼同伴:特级警报!这里有S400,往这丢几个灵巧炸弹或者导弹….

同伴也许都不需要做出额外的操作,因为火控系统连接在数据链上,可以由机载电脑系统评估后自动立即发射导弹或者丢炸弹,或者使出F16经常使的一招:感觉大事不好,来不及打击了,三十六计掉头就跑,呼叫增援来收拾。

那个增援,可能是个同样也在战场数据链上的海马斯、地对地导弹或者距离更远一些的战机上的风暴阴影导弹。

在北约LINK11以后的战场数据链中,这些信息同样可以由远远巡航的电子战机、预警机、或者地面雷达乃至卫星提供。

F16的飞行员永远不是一个人在战斗,战场上所有的人都跟他一体,所有人的眼睛和耳朵也是他的眼睛和耳朵,这是F16和北约其他战机的核心战斗力。

我个人认为,马斯克的星链系统将来总有一天会成为这个数据链的一员,就看美国议会批不批预算、五角大楼下不下订单了。

空战武器

 F16可以搭载的各种导弹目前有几十种,在空战中,主打的是短程的AIM-9X导弹和中程的AIM-120系列。

这是一枚挂在F16上的AIM-9X导弹,美国导弹“常青树”响尾蛇导弹的最新款。注意它前面的摄像头,那是个远红外摄像头,可以将敌机成像。它看敌机大概是这样:

这样,传统的红外干扰弹对它完全无效。这种导弹还有个绝技:可以发射后180度掉头向后攻击,这不仅使得F16战机再无后顾之忧,不像过去战机只能攻击前方目标、对尾随的战机比较没办法,而且创新了一个蛮有趣的打法:近距离遇见敌机时可以不再需要迎头格斗,可以假装认怂掉头就跑,然后向后方发射导弹。

 

F16最常用的中程对空导弹是AIM120,长这样:

内部结构大概是这样:

它目前的最新型号可以攻击160公里外的敌机,也就是说,假如天津外海上空出现一架敌机,从北京起飞一架F16、爬升后立即发射一枚AIM-120就可以把它打掉了,两边的飞行员根本在战斗结束前都看不见彼此,这就是所谓超视界攻击,根本不用飞到天津去跟敌机近距离格斗了。

 

注意它有“数据链”计算机。引导这枚导弹去攻击目标的雷达信号可以来自数据链上的任何装备,比如远在公海上的预警机、地面雷达、其他空军战友驾驶的战机、实在都没有了可以自己根据早先输入的数据和惯性数据自主调节飞行,逼近目标后开启末端雷达寻找目标。

F16的对地攻击

 

执行对地攻击任务的时候,F16就又是一架强击机+轰炸机。

 

1981年6月7日,F16完成了对地攻击的处女秀,堪称精彩。这天,以色列出动6架F15和9架F16,成功飞跃沙特、约旦两个国家,突破伊拉克的重重防空系统,将位于巴格达东南约20公里处的核反应堆摧毁。这个惊天“巴比伦行动”,让F16一战成名。

 

附带说一下,这次行动中使用了电子战吊舱,成功地让伊拉克的苏制防空系统懵圈。其贴地飞行的表现,成为后来空战电影的经典桥段。

1991年的第一次海湾战争,美国空军第一次将F16投入主战,不仅几乎歼灭了米格战机武装起来的伊拉克空军,在地面上还打出了举世震惊的死亡公路,伊拉克的坦克洪流成了这样:

 


F16可以搭载的对地导弹也有数以十计,比如乌克兰已经得到、用米格战机开始使用的哈姆导弹和风暴阴影巡航导弹。

 

哈姆导弹是专业的防辐射导弹,它能感知所有主动发射的无线电信号,如俄罗斯萨姆、S300、S400等防空导弹和其他导弹、火箭弹的指挥系统和雷达系统发射的信号,顺着信号过去直接炸掉雷达站或者指挥所,瘫痪整个导弹或者火箭炮阵地。风暴阴影巡航导弹俗称“小战斧”,攻击地面目标那是一打一个准。

 

最常用的还是灵巧炸弹JDAM。它是将库存巨大的航空炸弹MK82改装而来,最新型号可以采用GPS和激光复合制导,让炸弹长上眼睛、一炸一个准,甚至常用于对地方指挥官的斩首行动,多次精确命中座车。这种炸弹造价相对便宜:2万多美元一个,适合大面积的地面攻击,比如对敌方坦克集群、防御工事的攻击那是最拿手了。

完全停不下来的F16

 

话说,冷战结束后,大量留在前苏联阵营、后来成为北约成员国家的苏联武器,从核弹头到导弹到坦克到飞机,被美帝彻底研究了一个底儿掉,结论是:比原来想象得太落后了。据此,美帝议会中的老爷们开始认为:再拿纳税人的钱使劲儿开发武器太不上算了,冻结和砍掉新武器的研制成为潮流。

 

典型例子是科幻级的战机F22,本来设计来是准备成为新一代主战战机的,刚启动没多久苏联解体了,计划的750架生产了100多就被叫停,生产线都拆了。此后跟觉得F15太贵设计了精简一点的F16一样设计了精简一点的F35。

 

F35的各项科技当然又比F16上了一个台阶,但是,还是比F16贵一点。各国就寻思,这F16都已经找不到对手、明明够用了,又不是要打星球大战,为什么要F35?

 

所以,虽然美国自己多年前就停止列装F16,改用更新的F35,但是国际订单根本停不下来,迄今还在源源不断,产量已经达到惊人的5000,还在生产。

 

我看,这次F16到了乌克兰再大显身手,F35的买卖更要难了。军火商可能也明白这点,最近在降价,已经降到跟F16V差不多的水平。

小结

 

F16是一个卓越的科技成果,他的成功其实是因为:不是一个孤零零的产品,

 

是长在国际科技森林里的一颗果实,整个科技森林每一天都还在给他供给新鲜养分;

 

拥有完整的产品生态。就好像苹果手机有源源不断的APP、延伸产品丰富其应用,F16有不断更新的电子系统、武器系统、战场环境支撑系统;

 

和所有的队友无缝连接在一起,你的能力就是我的,我的也是你的。每一个人,都是一大群团队,而且是一个遍布海陆空天的团队,响应延迟时间为0。

 

看到这里,你想到的一定不止是F16。

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