侯知健:中國反隱身雷達在敘利亞被以色列F35輕鬆摧毀,水平還差至少二十年。目前反隱身能力強大的國家有、且僅有美國。

來源: 家庭發言人 2020-11-21 19:48:00 [] [舊帖] [給我悄悄話] 本文已被閱讀: 次 (35660 bytes)

俄羅斯、捷克等國吹噓的所謂反隱身雷達毫不可信,目前反隱身能力強大的國家有、且僅有美國;在殲20徹底成熟並積累大量的深度使用經驗之前,中國不可能有真正靠譜的反隱身裝備和能力。

敘利亞戰場上,中國出口的雷達被以色列F35輕鬆摧毀。以下進行深度解讀,從隱身發展史的角度,談為什麽至少十年、二十年後,中國才會出現真正的反隱身雷達。

在飛機隱身技術的發展上,國內有一則源於早年體製內軍事刊物的古老謠言;聲稱隱身思路最早是蘇聯工程師提出,在本國不重視的情況下啟發了美國人,之後發展出F117。實際上電磁隱身概念最早由德國在二戰中提出,但主要針對潛艇——避免通氣管被飛機探測到。

米格21有著奇妙的曆史緣分,它極大程度上決定了美中兩國的五代機走向,這個故事筆者放在之後再寫

必須要強調的是,在整個隱身技術體係的發展中,美國的認識也是不斷深化、擴展的;絕不是在六十多年前,他們就預知了今天的隱身作戰需求,然後做好了規劃,一路順風順水的發展下來:典型的例子就是,戰鬥機最初不是隱身技術的應用目標。美國是在F4戰機早期雷達無法下視的性能缺陷被越南的米格21抓住、實施針對性戰術造成嚴重損失以後;才在新一代戰機規劃中,想到要融合偵察機/攻擊機的隱身技術。

圖:林肯試驗室,紅圈處的樓頂小屋就是美國隱身研發起步的搖籃,裏麵有最初的隱身理論模型、測試材料和一些雷達設備

美國飛機隱身設計起步於1956年的彩虹項目,當時是為了解決U-2偵察機不被地麵雷達偵測的問題;項目由林肯實驗室作為核心,因為它是美國的防空國家試驗室,二戰開始就是美軍雷達探測技術研發的中心。很多我們今天熟知的隱身設計基本原則和電磁信號測量/技術驗證思路(比如避免直麵、直角相交),在1957年已經被明確提出、或是出現原型。

圖:早期墜毀的U-2改裝隱身驗證機的蜂窩結構吸波層

圖:加裝吸波層的U-2驗證機

探索階段的隱身技術局限性極大,隻在特定條件(比如特別的飛行高度、航線角度、飛行姿態、非常狹窄的雷達波段)的測試下才能展現出顯著的性能,無論是進行隱身化改裝的U-2試驗機;還是美國第一種明確隱身要求、基本設計即納入隱身設計考慮的實用型號係列——黑鳥家族,都沒有實現真正意義上的隱身能力。

圖:這些撐起來的帶磁珠導線,是一種被淘汰的隱身設計,1956年

要指出的是,由於電磁信號的發射/接收/處理器件本身的特性,很小的信號誤差也可能會在電路中形成幾萬、幾十萬倍乃至更強的錯誤放大。因此在有限的水平下——包括設備硬軟件、人員素質、實驗設計/組織等各種因素影響,這類測試會出現大量的不確定性結果。比如早期堅定美國發展隱身信心、好得出奇的一次測試結果,後來發現其實是試驗設計步驟錯誤導致的無效數據。

CIA解密提供的1957年美國隱身技術會議相關筆記

所以當麵對各種相互矛盾的測試結果,尤其是期望的好結果難以穩定重現的時候;如何解讀結果背後的機理和技術路線的發展潛力,對於最終的決策走向會起到至關重要的影響。美國探索階段的隱身技術,特別是在黑鳥上的表現,在當時即使解讀為“耗費巨資但無實際效果、在戰場上不可靠、易被各種手段破解(比如不同指向雷達交叉探測)、不值得繼續發展”都很正常。但美國對隱身技術的判斷眼光極為毒辣敏銳,持續不斷投入將其完善,最終取得巨大回報。

值得一提的是,在美國早期不成熟的隱身技術探索中,包括了等離子雲吸波隱身技術——不隻是在試驗室和驗證機上應用,實際上它已經發展為黑鳥係列正式設計的一部分。所以後來蘇俄一些專家寄予厚望的“等離子隱身”技術;根本不是什麽創新,而是幾十年前就被美國放棄掉的方向;想要依靠它實現彎道超車,最後結果一定是絕路翻車。

圖:黑鳥采取了較為原始的隱身設計,但隱身目標的實現是失敗的

隱身技術探索階段的思路,主要集中在實現最基本的、可實用化的被動隱身能力上;也就是簡單的把照射過來的雷達波吸收掉、或者反射到目標雷達無法接收的方向上去。被動隱身的初步完善和實用化在1983年交付的F117上完成,代表著美國隱身技術發展進入初步成熟階段。

圖:F117殘骸,目前較為公認的推測是彈艙打開時暴露

很多人將南聯盟戰爭中F117被擊落視作“隱身神話的破產”,實際上恰恰相反。這種70年代中期開始設計的飛機,在90年代以後麵對伊拉克、南聯盟等裝備的先進蘇俄防空係統(當時而言),執行了以千架次計數的實戰攻堅任務,摧毀大量核心節點目標而隻損失一架,這是人類把飛行器投入戰場以來,曆史上從未有過的成就,在非隱身時代是想都不敢想的。

要知道就在近些年的俄周邊戰爭中,麵對防空裝備水平與當年伊拉克/南聯盟相當、甚至還不如(裝備老化、缺乏維護)的格魯吉亞,俄軍飛機在對目標防空係統性能特征了如指掌的情況下,依舊連接被擊落——還包括圖22M3這樣的高價值目標。

F117上的早期隱身技術存在兩個嚴重的缺陷:

圖:多麵體的F117

首先是隱身設計與飛行性能嚴重衝突。由於早年的技術能力限製,F117無法處理複雜曲麵的隱身設計,因此全機外形不得不分割為大量簡單的立體多麵結構組合,這嚴重破壞了飛行性能。F117隻是個機動性要求很低的攻擊機,這一點尚可接受,但在戰鬥機上是絕對行不通的。

其次F117不具備“主動性”的隱身能力。如果它進行通訊聯絡、雷達對空對地搜索,則主動發射的電磁信號會暴露自己的存在,並使對手能確定自己的大致方位;因此F117連雷達都沒有裝,隻有相當簡單的紅外和激光指示等光電設備——這使它隻能打擊有限類別的地麵目標,別的活都幹不了。

圖:充滿連續曲麵的B2

隨著電子技術、控製技術、空氣動力學的快速進步,在80年代開始研製的B2和F22上,這兩個問題就被相當大程度的解決了,這也意味著隱身飛機開始進入完善發展時期:

複雜曲麵造型的信號特征可以被精確的計算,測量;新的氣動設計可以兼顧低信號特征與高氣動效率;而雷達/數據鏈/電子戰天線的信號發射,也可以偽裝成噪聲信號、根據情況以最低功率高度精確的指向很狹窄的範圍,極其難以被捕獲。

比如B2基本上做到了隱身與(轟炸機所需類型的)飛行性能同時實現最優化水平,而且安裝了即使是進行對地搜索也難以被地麵防空係統發現的低可截獲設計雷達。F22不僅隱身能力出色,而且機動性能是至今所有戰鬥機中最強悍的;俄係飛機沒有一種能與之相比,即使是在俄羅斯人天天自誇的過失速超機動上。

圖:三代常規戰機靠邊條拉出渦流增加機翼升力,強化機動性。F22把三代機的獨立邊條,分三段融入前機身的側麵棱邊、進氣道前沿、進氣道側麵小邊條;以大幅度提升飛控設計難度為代價,實現隱身的同時,大大減小了重量、阻力,還極大的強化了機動性。

此外F22和B2都具備一定程度的隱身電子戰能力,但畢竟年代較早;發射功率、使用條件的局限性都較大,和咆哮者EA-18G這樣的專業電子戰飛機差距巨大;比如針對B2,美國空軍近年來的評價,就認為它針對未知防空目標的偵測和幹擾能力有所不足——這是B-21項目的重點改進方向。

F35

發展到F35時代,戰鬥機已經可以在保持總體隱身能力的情況下,集成大量原來專業電子戰飛機才具備的高精度偵測定位、強力幹擾/欺騙等作戰功能;在近幾年的紅旗軍演中,F35甚至展示過不依賴反輻射導彈,硬闖防空陣地中樞、近距投擲精確製導炸彈摧毀防空雷達/導彈的可怕能力。主動發射的電磁信號不僅不再是暴露隱身飛機的源頭,而且還反過來成為隱身飛機主動強力致盲、欺騙對方目標的有效手段。

圖:微波暗室中的雷達

任何一個深入了解過隱身技術發展曆史的人都必然會發現、也必然理解的規律就是,隱身技術從最初就是探測技術的副產品。探測和隱身、包括通訊/電子戰的核心,都是基於對各類信號(以電磁信號為主)的發射/接收和分析處理,是一體多麵的關係——沒有高精度的探測技術,連可靠、準確的測量試驗目標的信號特征都做不到。比如美國對於中長波雷達信號的研究水平提升就是如此:

體現在探測上,可以使E-2係列的預警機雷達獲得非常高精度的火控引導能力,可以直接指引導彈進行防空反導攔截。原本這種八木天線為主的分米波雷達(波長0.1-1米),應該是看得遠、但是嚴重看不清的類型;隻能告訴你大概在哪個方向和距離有目標過來了,起到預警的功能,而位置、速度等具體信息是非常模糊且斷續不穩定的。

而體現在隱身上,F35通過新一代塗料,對於長波雷達的隱身效果顯著超越了B-2轟炸機。而按照傳統的理論,戰鬥機的尺寸級別,在長波雷達麵前反射特征會特別強烈;當尺寸要大到B-2這個級別,吸波隱身才能起到顯著效果。這兩個突破傳統觀念結論的性能變化,都是美軍近年來的戰鬥力提升核心因素。

圖:殲10雷達的成熟有著裏程碑意義

中國探測能力的現代化發展,是從70年代末改開後大量引入西方電子產業技術開始的,但真正消化吸收完成研發生產體係和產品規格升級,形成高速發展基礎,已經到了2000年之後。不誇張的說,中國五代機的路線競爭具備很大的不確定性和風險性——特別是90年代中俄進行了針對五代機的聯合摸底研究,當時國內雷達水平還不如俄羅斯,部分單位受俄羅斯觀念影響極大。

以費得索夫、古特涅夫為代表的俄羅斯航空學術/工業界主流態度對於隱身的敵視及其核心觀點,真實原因隻要對比下美國隱身發展史中出現過的錯誤和挫折教訓就一目了然:

圖:對非隱身飛機的信號特征研究工作,也是美國隱身技術體係的核心部分

從90年代以來,俄羅斯被迫接受、承認了隱身技術的存在和優越性、必要性,並一定程度上組織起了相關研究。但包括製造F22等美式隱身機的特征模型進行測試在內的研究中,由於技術水平和工程經驗積累的差距,無法在試驗中穩定的複現出高水平的隱身效果;無法實現自己的雷達/數據鏈/電子戰等機載設備在工作狀態下,其電磁信號是難以被探測和截獲的。

圖:蘇57體現的核心設計思路混亂、自相矛盾的尖銳程度,是航空史上罕見、甚至可以說絕無僅有的

對此類現象,俄拒絕解釋為自身能力低下,而將其認定為隱身技術的固有缺陷——但這又與美國的隱身戰機性能結論衝突。正是基於這樣的矛盾,俄羅斯才會在蘇57的總體設計和宣傳上顯得如此精神分裂:一方麵蘇57大量參考了F22的隱身設計元素,另一方麵從基本布局到全機細節處處違背隱身設計原則;一方麵高喊美式戰機指標虛誇、隱身設計局限巨大、前景黯淡,另一方麵宣稱蘇57隱身性能優越、殲20其實根本不隱身。

類似的問題在中國也出現過——90年代的一些研究,在時隔十多年國內相關水平突飛猛進以後進行複盤,信號特征的計算結果能差出2-3個數量級,也就是幾百倍到幾千倍。而最終殲20和蘇57截然不同的走向與戰鬥效能潛力,隻能這麽說:

如果實在不知道怎麽辦,那麽相信美國人的結論,總好過相信俄羅斯人的。這不需要什麽扯毛淡的智慧或者辯證能力,其實是小學生都懂的取舍——對自己的解題思路內心不太敢確定,去參照別人的作業;一個近年次次考90多分,一個近年次次考5、60分,換做是你,你選擇參照誰的?

圖:殲20

美國隱身能力的每一次進步,都是在和雷達等探測技術的發展中,相互對抗、相互支持,不斷磨合而成。沒有優秀的探測能力,就沒有隱身技術論證、研發的可靠基礎。沒有完整成熟的隱身型號毫無保留(各種戰場場景設定、各種高度/方向/姿態、雷達/數據鏈/電子戰設備的不同模式工作狀態等等)的作為陪練,反複進行各種極為深入的高精度信號特征測試,並長期分析積累數據庫和優化算法、針對性改進硬件,根本不可能進一步誕生具備可靠反隱身能力的探測技術。

這也是筆者在幾年前反複強調,俄羅斯、捷克等國吹噓的所謂反隱身雷達毫不可信,目前反隱身能力強大的國家有、且僅有美國;在殲20徹底成熟並積累大量的深度使用經驗之前,中國不可能有真正靠譜的反隱身裝備和能力的原因所在——這至少還需要好幾年的時間。這就是為什麽對於敘利亞戰場上的結果,筆者毫不意外。返回搜狐,查看更多

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中國反隱身雷達在敘利亞被以色列F35輕鬆摧毀,這個信息來源是哪裏?有link麽? -飛天鷹- 給 飛天鷹 發送悄悄話 (0 bytes) () 11/22/2020 postreply 08:17:25

沒摧毀,已經修複了: -thrawn- 給 thrawn 發送悄悄話 thrawn 的博客首頁 (428 bytes) () 11/23/2020 postreply 09:40:59

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