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历经叙利亚战火“淬炼”的苏-35

2017-12-07吴日平

航空世界 2017年10期
关键词:淬炼制导机动

文/吴日平

历经叙利亚战火“淬炼”的苏-35

文/吴日平

苏-35装备有117C型大功率推力矢量发动机,超声速巡航和爬升能力都数一流

目前,在叙利亚参战的苏-35已结束任务,返航归建,其首场“实战秀”在展现了其优异作战性能的同时,也暴露出了较多短板弱项。苏-35在四代机中颇具优势或许不假,但是从其在叙利亚战争中暴露出的问题可看出,它和五代机的差距恐怕还不能用简单的“一步之遥”来形容。如果非要说苏-35和五代机只有“一步之遥”,那么这一步,恐怕也是“阿姆斯特朗”式的那“一小步”。

苏-35战斗机是“侧卫”家族的升级版,但其空战能力是苏-27的1.5倍,对地(海)攻击能力是苏-27的3.2倍。总体而言,俄军对苏-35在叙利亚战争中的表现总体上还是比较满意的,尤其是在超声速巡航、超机动能力以及攻击能力等方面。下一步,俄军将坚持问题导向,对苏-35此次参战情况进行认真复盘评估,在总结作战经验的同时,深入分析期间暴露出的问题,进一步完善其作战性能。

隐身巡航能力方面

优点 超声速巡航能力非同寻常。苏-35装备有117C型大功率推力矢量发动机,保障了该机可在不开加力状态下以马赫数 1.2的超声速巡航。叙利亚战争的实践表明,苏-35在高度1000米时速度由600千米/时提升至1100千米/时需用时13.8秒。超声速巡航可以使飞机在超视距攻击情况下,以更短的时间进入攻击阵位,达到先敌攻击的目的,同时又耗费较少的燃油。俄军苏-35与土军F-16型机在叙利亚战争期间空中纠缠中,可以看出苏-35机动作战优势明显。相比之下,F-16不开加力最大巡航速度为马赫数1,在装载武器的情况下超声速巡航速度为马赫数0.8。如果按照超声速巡航10~20分钟计算飞行距离,苏-35采用马赫数1.2飞行距离为200~400千米,F-16采用马赫数1飞行距离为160~350千米。因此,苏-35比F-16型机在实际较量中抢先占据攻击位置则不足为奇。

从结构特性来看,苏-35的不足之处在于沿袭了苏-27的气动布局(针对亚音速空战设计),因此超音速气动效率不理想,但这一短板可以通过携带更多燃油来弥补,通过更长时间的高耗油大推力模式来实现。该机垂尾内安装了油箱,使内部燃油载荷增加了20%,达到11500千克。苏-35战斗机还可以携带两个1800升副油箱,其燃油总量达到14500千克。按这个总载油量,其对地作战半径约为1560千米。

问题 尚不能实现真正隐身。俗话说,最危险的敌人就是看不见的敌人。据报道,在苏-35在叙利亚执行所有飞行任务均被土耳其雷达掌握,在土耳其北约标准的防空系统面前没有隐身可言。

飞行中的苏-35前视图,苏-35是苏霍伊设计局设计的目前仍在应用的知名度最高的战机

苏-35在叙利亚战场展示出了优异作战性能,同时也暴露出了较多短板弱项

相比之下,同期参战的美F-22型机隐身性能好,其飞行任务完全没有被俄罗斯或叙利亚掌握,特别是保持了位置和航迹的隐蔽性,可以说F-22型机在叙利亚上空隐身性能完全碾压苏-35。从技术角度看,苏-35采用传统飞控布局,在隐身方面只能采取以下措施:一是在发动机进气道喷涂不同厚度的吸波涂层(包括铁磁吸波材料),喷涂于进气道和压气机叶片的表面,在进气道上采用了0.7~1.4毫米厚的吸波涂层,压气机叶片采用0.5毫米厚的涂层,可以将进气道产生的雷达波反射降低10~15分贝。二是采用等离子沉积工艺,将等离子体有效地沉积到座舱盖的聚合物材料和金属材料的内部,从而把电磁波屏蔽在座舱外,同时又不会影响太阳光的透入。

作为一种重型战斗机,苏-35可能会挂载较多的武器,挂载的武器不但本身产生反射,并且雷达电波还会在机身和武器之间反射,进一步增大飞机的反射截面,躲避主动雷达制导空空导弹的能力大大减弱。暴露着风扇叶片的进气道、巨大的垂尾、没有镀膜的座舱盖都表明,距离隐身的标准,苏-35的机体恐怕还有几个数量级的差距。苏-35能把反射截面降至10米2以下就已属不易。目前,主动雷达制导空空导弹的末制导雷达目标设定为反射截面为5米2,探测距离与目标的反射截面的四次方根呈正比。由此推测,当反射截面下降10倍的时候,雷达探测距离才减少为原来的一半左右,即使苏-35的反射截面下降到1米2,对雷达探测距离的影响也非常有限。

苏-35采用传统飞控布局,在隐身方面能采取的措施有限,其隐身性能至今仍很不理想

图中展示了苏-35BM可能挂载的各式武器。这些武器将在一定程度上抵消苏-35的隐身能力

机动性能方面

优点 超机动能力技惊四座。超机动能力是近距空战的重要能力之一。苏-35装备的117C型大功率推力矢量发动机,发动机尾喷口可以平面偏转正负20度,加上该机安装有最新型机载主动飞行安全控制系统,可以90度坡度和大攻击角度飞行,能做出多种如“超眼镜蛇”“钟”“钩子”等超机动飞行动作。苏-35将“眼镜蛇”等超机动动作表现得出神入化,展示出在空中数米空间之内就可实现机头转向的优异性能,不仅让土耳其飞行员感到不可思议,甚至让教科书中传统的“转弯半径”概念暴露出了局限。在叙利亚战争中,俄苏-35把超机动运用到近距格斗中,以提高近距空战能力。如苏-35与目标机在垂直平面上进入盘旋机动,苏-35利用“超眼镜蛇”机动进入目标后方进行尾后模拟攻击,或在“超眼镜蛇”机动的仰头状态下,对上空盘旋的目标进行模拟攻击,其机动时间均为5秒钟。特别是,在执行任务期间,俄飞行员在不减速的情况下驾机进行水平翻转360度,完成“小薄饼”飞行动作(全世界只有苏-35具备该能力)。1993年,在阿拉伯联合酋长国的迪拜举行的国际航展上,1架苏-35和1架苏-30进行模拟空战表演。突然,苏-35作了一个水平方向的“超眼镜蛇”机动,将机头对准苏-30进行急射,苏-30被击中。“钩子”机动是在双方进入迎头状态下,苏-35突然斜拉起做“钩子”机动然后进入目标侧后发起攻击;“钟”机动更是一绝,该机能够以150-200千米/时的速度接近悬停,而不会掉落下来,苏-35在遇到尾后目标机跟踪时,突然上升然后做“钟”机动,使进入苏-35尾后的目标机雷达跟踪中断或消失,以摆脱攻击,然后顺利进入目标机尾后进行攻击。据CNN援引美国军方消息的报道,不久前,一架俄罗斯空天军的苏-35在叙利亚上空遭遇了一架美国空军KC-10加油机。报道称,遭遇过程中苏-35机对KC-10做出了“非专业”的拦截动作,对KC-10加油机做了“滚桶”机动。

问题 动力系统可靠性尚有改进空间。从在叙利亚驾驶苏-35的飞行员反映来看,117C发动机和美国F119发动机相比,在可靠性、推重比上也有差距。尽管117C发动机的使用寿命从1500小时增加到4000小时,两次大修间隔时间从500小时增加到1000小时,真正实现了“长寿”目标。然而,在叙利亚作战期间,苏-35的117C发动机工作劳损非常严重,完成任务返抵俄罗斯本土后即进厂进行大修,由此可见117C发动机的理论耐用性与实际恶劣作战环境下的耐用性还是有差距。尽管117C分别采用了预防喘振和消除喘振的两个系统,大大改善推进系统的作战适用性。然而,117C发动机在设计上具有较大的稳定工作裕度,在实际使用中压气机仍难免发生喘振,而在各种极限机动动作中,发动机因喘振而导致空中停车是极其危险的。117C发动机为保证工作稳定性,并未采用过高的设计增压比,而是从提高涡轮前温度着手,采用了更加先进的高压涡轮和低压涡轮。其涡轮前温度高达1755摄氏度,已经超过了高压涡轮叶片的单晶材料所能承受的最大值,需要空心气冷叶片和涡轮冷却系统,以有效地降低叶片表面温度,这反而增大了发动机工作的不稳定性。在结构设计上,进气道的进口被格栅防护罩所遮挡,防止飞机起降时进气道吸入异物而损坏发动机。然而,在简易跑道上使用时,117C发动机的进气道容易吸入跑道上的小石子与垃圾,可能会损伤发动机叶片。这意味着117C发动机似乎距离成熟这个词,还有不止一步之遥。

苏-35的机动能力相当出色

苏-35的推力矢量喷口

作战能力方面

优点 多样化作战能力突出。苏-35秉承了“侧卫”家族的强大攻击能力,可以执行多种作战任务,既可以用于摧毁空中和地面的武器系统,又可以摧毁敌方的水面舰艇和防空武器保护的地面设施。苏-35有12个外挂点,采用多用途挂架时则有14个外挂点,最大载弹量8吨。在叙利亚战争中,鉴于苏-35的外挂点较多,采用所谓的“最强冲击挂载”时,可携带4枚超远程重型武器同时还保有“6中2短2吊舱”或“6中4短”的空空导弹配置,这样其火力便等效于1架先遣打击的隐身战机加1架殿后的传统制空战机。在执行对地攻击任务时,该机通常挂2-4枚空空导弹用于自卫,3-5枚炸弹或导弹对地面目标和海上目标进行攻击。苏-35还具有后向攻击能力,该机在尾锥内装有后视火控雷达,可制导R-73后射近距空空导弹,使导弹可以向后半球发射,这是苏-35最为独特的设计。在叙利亚战争日常战巡中,通常挂载4枚空空导弹、3枚500千克制导炸弹和2个1800升副油箱。

在叙利亚战场,苏-35战机已经累计进行了超过4000架次的战斗飞行,并对IS的超过8000个目标进行了轰炸,严重打击了ISIS的军事装备、通信枢纽、运输工具、武器和弹药库、燃料存储设施等。整个作战分为8个阶段:①起飞加力上升到10000米巡航高度,飞行距离60千米,耗油2600千克;②以最佳高度(10000米)、速度(马赫数0.9)巡航飞行(耗油率41-45千克/分);③下降高度;④以海平面高度最大非加力推力最大允许速度(1100千米/时)实施作战5分钟(耗油量100千克/分钟X5分钟=500千克),不考虑飞行距离;⑤投掷武器;⑥以最大推力上升至巡航高度(飞行距离约60千米,耗油量为2600千克);⑦以最佳速度(马赫数0.9)、高度(11000米)返航,耗油率平均为40千克/分钟;⑧返航,带10分钟海平面高度最大续航状态的备份油量着陆,飞行距离按20千米计。计算得出:高一低一高航行剖面,作战半径为1580千米。

问题 制空作战能力名不符实。入叙作战前期,俄军在拉塔基亚派驻了专司制空的苏-35,但从此前俄军苏-24战斗轰炸机被击落及目前俄军以S400地空导弹来保障战斗轰炸机安全来看,苏-35的制空与空中护航使命完成的并不好。苏-35相比西方同类战机并没有像俄军宣传的那样厉害。如果考虑到西方AIM-120系列导弹已在超视距空战中经受检验日臻成熟,而苏-35挂载的R-77系列导弹至今尚无任何实战经验,苏-35与F-16等欧美主战飞机究竟是否保有优势就不得而知。

在叙利亚战场,苏-35战机累计已经进行了超过4000架次的战斗飞行,并对IS的超过8000个目标进行了轰炸

另外,苏-35缺少红外成像格斗空空导弹,在与F-16等三代半作战飞机对抗当中处于不利地位。西方三代半作战飞机普遍配备了红外成像格斗空空导弹,如AIM-9X、ASRAAM、MICA-IR等,灵敏度更高、抗干扰能力更强、离轴发射角度更大。参加叙利亚战争的俄罗斯飞行员体会到,即使面对土耳其装备的F-16这样的三代半作战飞机,苏-35也很难占据优势,后者配备有拖曳诱饵,对于主动雷达制导空空导弹来说,由于主动雷达制导空空导弹的末制导雷达一般具备攻击干扰源的能力,所以战斗机凭借主动雷达干扰机较难对其进行干扰和压制,而拖曳诱饵是非隐身战斗机比较有效的对抗手段。从目前的资料来看,苏-35还没有配备拖曳诱饵,而F-16已从第一代电缆拖曳的AN/ALE-50发展到光纤拖曳的AN/ALE-SS。

相比于F-22等战机,苏-35在航电性能方面确实落后了

机载电子系统方面

优点 通信系统综合性能优异。在叙利亚空中集群作战中,苏-35飞行员普遍认为,该型机通信系统通用性好,与友机通联顺畅,抗干扰能力强,特别是在与美制侦察机的较量中,更加凸显出其传输需求、电磁兼容、电子战适应性以及旧机兼容等综合性能。苏-35采用5-108通信系统,用于与陆海空同类平台进行语音与数据传输,能用于组建机群自主作战网络以及集结数个机群。通信波段在2MHz-400MHz,并有一组相当于美制Link-16的AT-E终端机。对苏-35而言,该数据链系统的意义不在于组建战机间网络,而在于三军通用。

部署在拉塔基亚的俄军S-400防空导弹

经比较可发现,AT-E终端机与Link-16频带宽与跳频率方面相当且略优,但操作频率却有很大不同。AT-E终端机除了有类似Link-16的1GHz波段外,也有145MHz-400MHz的无线电波段。值得注意的是,400MHz以下的波段速度理论上不如1GHz波段,但就电磁兼容与电子战方面来说却极具价值。厂商并未公布AT-E终端机在该频段的传输速率上限,但我们可以频率的差异来估算:该无线电操作频率约为Link-16的1/3,据此估计其传输速率的极限约为80Kb/s。如此一来,400MHz以下频率范围便可在满足多数通信需求的情况下同时满足电磁兼容性与抗干扰能力的需求。苏-35的作战波段(探测、敌我识别、电子战)坐落在X与L波段。AT-E终端机完全避开这个波段,故可考虑为完全独立运作从而大幅减化无线电系统操作逻辑的设计。而在电子战方面一般战术战机的侦测频率与主动干扰频率下限在L波段,与Link-16的波段接近。因此Link-16有被先进的电子侦察系统侦测以及被先进电子战系统干扰的风险。例如苏-35的电子侦察系统探测下限为1.2GHz,多数美制战术战机侦察下限2GHz,理论上皆无法侦测。AT-E终端机则可以完全避开此区域,即使是某些先进预警系统与干扰机的频率下限达500MHz,也尚未涵盖AT-E终端机的操作区间,因此一般侦察机无法对其进行监听与干扰。因此,AT-E终端机的波段选用综合考虑了传输需求、电磁兼容、电子战适应性以及旧机兼容的综合结果。

问题一 航电系统差强人意。据俄罗斯媒体报道,俄空天军在总结在叙利亚作战的经验教训中指出,飞行员在驾驶和操控苏-35中感觉到航电系统不太好用,特别是操作不太人性化。相比F-22、F-35等五代机,苏-35的航空电子设备略为落后,模拟电路电传系统不仅功能简陋,而且可靠性也是较差。大量的可调电位器等模拟器件的电气状态保持能力较差,需要不断的维护校准,尤其是在亚热带、热带沿海地区,高温、高湿度、高盐度的气候下。俄官方所说的苏-35可向苏-30与苏-34战机提供雷达数据,起到部分预警机作用的说法更是不容易达到。原因很简单,姑且不说俄军相对陈旧的数据链技术能否实现这种战机间的信息共享,目前苏-35仅有单座型号,仅1名飞行员难以在作战同时完成与其他战机进行信息共享。此前,米格-31截击机也遇到类似情况,为此米格-31的后座驾驶员成了专职的“雷达操作员”,同时,米格-31主要针对强度相对较小的国土防空作战。而在土叙边境针对西方顶级战机的激烈对抗中,仅1人难以承担这种复杂多样的作战任务。

未来苏-35还将陆续装配一些先进的电子设备,如卫星导航接收机和新型通信设备,L150型“彩色蜡笔”电子情报系统,翼尖挂载电子干扰吊舱。此外,座舱罩与液晶显示也有一些问题。

显示器方面,苏-35服役之初显示器确实出过问题,在2012-2013年间的试验中,就曾发现飞机穿越雷雨云层时显示屏会不正常闪烁,以及座舱罩有隔热的问题,现在新的座舱罩内有多层镀膜,其中一层是要隔红外线,或许在俄国觉得隔热没问题,但到了叙利亚却仍然太热。

苏-35战机使用的Isbir-E雷达

巴沙尔视察俄驻叙利亚空军基地,并进入苏-35的座舱内。苏-35在叙利亚战争中表现出许多优点,也暴露出一系列的问题

问题二 预警探测能力尚有待提高。从苏-35在叙利亚战争中的表现来看,苏-35装备的“雪豹”雷达不太稳定,偶尔发生故障。从雷达体制上,苏-35装备的“雪豹”雷达仍然是无源相控阵雷达,而五代机的标准配备却是有源相控阵雷达。无源相控阵的可靠性要比有源相控阵差,需要很大的大功率管,而功率一大,就容易出问题。因此,无源相控阵雷达的平均无故障间隔时间最长几百小时,而有源相控阵雷达可达数千小时。“雪豹”无源相控阵雷达尽管宣称对反射截面3米2的目标具有400千米的探测距离,但对反射截面1米2目标的探测距离则下降至110千米左右,而1米2恰恰是大多采用隐身技术的西方高端第四代战机的雷达反射面积。相比之下,F-16开始升级装备的AN/APG-80型有源相控阵雷达不仅对同类目标探侧能力更强,在信息处理、反应速度、弹药引导等方面都相比“雪豹”雷达领先不少。在与五代机的超视距空战中,苏-35几乎无法实现先敌发现或先敌攻击。

有人或许会问,对方雷达一开机,不就被发现了吗,这不就如同漆黑的夜晚打着一个手电筒吗。其实未必。有源相控阵雷达通过计算机控制收发单元功率,可以实现雷达的功率控制。它可以一点点地增加功率,可以做到我恰好能探测到你,而你还感觉不到我。或许有人会说,目标机的雷达告警器接收到的信号强度与目标机反射到雷达接收机里的雷达波强度可不在一个数量级上,但目前战斗机雷达告警器的灵敏度和雷达接收机的灵敏度更不在一个量级上,不是做不了那么灵敏,而是如果太灵敏了,那告警器将充满噪声。当然,无法先敌发现未必就不能发现。虽然苏-35雷达和红外搜索装置都很难连续跟踪隐身目标,但是如果能有效地进行数据融合,那么可能对隐身目标进行理论上的探测和跟踪。但问题又来了,目前的雷达制导导弹能不能对隐身目标实施攻击,隐身目标给雷达制导的中距空空导弹带来两个难点:锁定难和攻击难。现在的主动雷达制导导弹的作战过程大致是这样的:发射后进入惯性制导阶段,载机通过雷达指令或数据链将导弹导引到一定范围,导弹上的雷达导引头开机搜索截获目标,然后锁定目标实施攻击。但是,机载雷达的引导精度,随着距离的增加会降低,对付隐身目标,雷达导引头的探测距离也会急剧降低。这就会导致一个结果,载机引导的精度,不足以让导弹的导引头搜索范围涵盖目标,造成跟踪难。即便这时候导弹导引头锁定了目标,由于初始制导误差较大,而导弹又可能很快和目标交叉飞过,导弹的机动性已经无法满足其按照正常的导引规律命中隐身目标。上述两个难点决定了目前的雷达制导导弹在攻击隐身目标时的命中率极低。这就意味着,在与五代机的超视距空战中,苏-35会很被动。

编辑:戴嘉琦

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