[烛光生存狂]-击落猛禽：分析美军F-22A战机隐身缺陷

军事世界画刊第11期

一般认为，第四代战斗机应该具备隐身、超声速巡航、超机动和网络战等能力。其中，隐身能力是最引人注目的。F－22A是第一架集上述能力于一身的战斗机，代表了目前世界战斗机技术发展的顶峰。本文将以F－22A战斗机作为案例，分析第四代战斗机隐身性能的相关问题。

　　隐身性能与飞行性能

　　空战的理想境界是把空中战场推到敌方的天空去。只有征服了敌人头顶的天空，才能打击敌人脚下的大地，并保护己方的陆海军不受敌人的空中打击。F-22A所代表的“空中优势”作战思想，不再满足于在浅近纵深的敌空域递次争夺制空权，而是同时在战场的全纵深形成空中优势。只有隐身战斗机才能在开战之初，在没有摧毁敌方空中和地面的防空体系之前，就在敌人纵深夺取到制空权。

　　在详细讨论F-22A空中主宰战斗机的隐身性能之前，先宏观地看一看与之相关的飞行性能。

美国空军F-22A猛禽战机机内燃油系数只有O.28，长时间超声速巡航的优势并不突出。F-15C的机内载油系数为0.29，“米格-31”为0.41，“苏-27”也达0.40。

美国空军F-22A战机双机空中编队

　　空中主宰战斗机应该具备超声速巡航特性，以便在最短时间内抵达敌纵深的空中战场。超机动性则是在“弓箭”不中后不得已而亮出的“短剑”，虽然是必不可少的，但与空中主宰的基本概念并不完全一致。空中主宰的目的不是与敌纠缠、寻求短兵相接。F-22A的最初设计目标是深八前苏联内陆执行空中优势作战，要求在离前线160千米左右起飞出击，高亚声速接近前线随后以超声速巡航深入敌后约650千米，遂行空中作战；然后以超声速巡航退出战斗，返回友邻空域后以高亚声速返航。冷战结束后，F-22A的设计要求中不再指明苏联，也增加了多用途的要求，但基本技战术指标没有变。

　　F-22A不用打开加力就可以在6千米高度以1.6马赫飞行，但是美国空军秘而不宣的是，F-22A在这种状态下的航程或续航时间有多少。非加力超声速飞行和超声速巡航还是有区别白勺：只有与全程超声速进入和退出战区相配合，超声速巡航才有意义，否则只是延长时间的超声速；中刺。超声速巡航为了减少阻力，应该在空气稀薄的2万米以上高空，而不是在空气密度较大的6千米中空飞行。而F-22A的涡扇发动机是为中空中速而不是高空超声速飞行而优化的；它的低翼载、中展弦比、中后掠机翼对高机动的中空中速空战格斗十分有利，但在超声速巡航下的阻力却小不下去。类似的是，F-15的推力和推重比远高于F-104，但在最大速度上没有多少进步，1.6马赫下的超声速航程只有F-104的一半，就是因为F-104的气动外形及涡喷发动机是为高空超声速飞行而优化的，而F-15以牺牲阻力来换取机动性。F-22A同样也不能超越物理规律，各种好处“通吃”。

　　另外，超声速巡航的油耗比亚声速大，所以超声速巡航战斗机的机内载油系数(机内载油量和正常起飞重量之比)要比亚声速巡航战斗机高。F-15C的机内载油系数为0.29，“米格-31”为0.41，“苏-27”也达0.40，而F-22A只有O.28，长时间超声速巡航的优势并不突出。F-22A的非加力超声速飞行能力只说明其发动机推力的强大，并不能证明其长时间超声速巡航的能力。

　　F-22A的超机动性得益于其推力巨大的发动机和推力转向，但F-22A正常起飞重量从设计初期的22_7吨涨到现在的28.6吨，推重比从1.4跌到1.11，和F-15C没有实质的差别。重量的增加也使F-22A的翼载和F-15C相当。F-22A和F-15C在推重比和翼载上相当，如果不是推力转向，没有理由在机动性上好很多。但推力转向不是F-22A的独门绝技，相对于同样采用推力转向的对手，F-22A在超机动性上的优势还很难说。飞行员的生理极限和空空导弹的大离轴角发射能力，进一步削弱其超机动性的实际优势。

　　F-22A的内载武器使其在空战时可以保持流线的气动外形，在机动飞行中的阻力无疑小于采用外挂武器的常规战斗机。1日F-22A为了发射内载武器，必须打开武器舱门将发射臂伸到外面。这样一采，干净的气动外形也就不复存在了。

　　外形隐身与其他隐身

　　F-22A战斗机的隐身技术属于第三代，比起SR.71、F-117A和B-2A，在隐身原理上进了一大步。早期隐身的SR-71主要靠吸波涂料吸收入射的雷达波，隐身效果有限。第一代隐身的F一117A主要靠镜面体原理，强调控制回波方向、制造回波闪烁，使对方雷达不能稳定地锁定它；但F-117A的隐身设计对气动性能的影响是显而易见的，它根本不能做空中格斗。第二代隐身的B-2A的设计目标是在开战之初就穿越完好的前苏联防空体系，攻击其核目标并安全返航，因此要求全向、宽频带隐身。飞翼设计先驱诺斯罗普公司的无尾飞翼型设计能使电磁能量的散射大量减少，而剩下的能量则变成表面波并沿弧面向周边“流散”，在流动过程中一路按指数规律衰减，形成回波的时候已是强弩之未了。这个隐身设计比F-117A的几何多面体外形要先进很多，既达成全向隐身目的，又兼顾了飞机的气动特性。

　　后来洛克希德进一步发展了B-2A的连续可变曲率大弧面，并注意到隐身和气动要求的均衡，推演出F-22A的外形。F-22A的菱形截面和机身的尖锐折边与B-2A的无尾飞翼外形异曲同工，对战斗机来说，这依然是现今隐身的最高境界。

　　无数研究表明，由外形达成的隐身是最有效的，但代价也相当大。隐身加上超声速巡航和超机动性，使得F-22A成为美国和世界历史上最大、最重、最昂贵的战斗机。按照180架的采购量来分摊研制费用，F-22A的单价将达3.5亿美元以上，是便宜的F-15C的7倍之多。各国空军对隐身的重要性在原则上都同意，但对于如何实现最大效费比的隐身，尤其是隐身在实际战争(而不仅仅是战斗)中的效果尚存有分歧。

　　隐身并不是真的就看不见了，只是减小被发现的距离全向隐身在各个方向上的效果有显著差异，正视依然是雷达特征最小的方向。B-2A的隐身性能要好得多，但依然要仔细规划入侵路线，确保雷达特征最小的一面面向敌雷达。F-22A作为空中优势战斗机，就顾不得那么多了，在出击的时机、方向、路线方面没有轰炸机、攻击机那么自由。防空截击时就不谈了，即使在执行空中任务日寸，敌人的战斗机也是机动的。就算F-22A能通过战术动作使隐身最好的前方指向敌机以保证最大隐身效果，也不可能保证F-22A对地面雷达、预警机和其他方向上的敌机也有同样的隐身效果。在空地网络化的明天，这不比直接被敌战斗机雷达锁定要好多少。

F-22A在超机动性上的优势还很难说。飞行员的生理极限和空空导弹的大离轴角发射能力。

　　F-22A的发动机是战斗机历史上推力最大的发动机，但大推力等于大的红外特征。虽然F-22A的矩形喷口有助于增加炽热喷气流与周边空气的混合，尽快减低温度；但另一方面，为了提高涡扇发动机效率而增加的涡轮前温度和燃烧室温度以及更大的空气流量，使得F-22A尾喷流的红外特征不比F-15低。即使解决了尾喷流问题，机身蒙皮和前缘的气动加热也没有办法消除，尤其当F-22A打开加力推力在高空做超声速巡航时，机身的红外特征将是巨大的。在机载和地面光电探测手段高度发达的今天，这是隐身的一个大漏洞。

　　F-22A如果做超声速巡航，将不可避免地造成音爆。虽然随着高亚声速和超声速飞机的发展，用听音装置来探测入侵飞机的做法已不像第二次世界大战时那么重要；但是，将听音装置用高速网络连接起来、配以高速信号处理，听音探测还是有相当的预警功能的，可以引导战斗机接敌尤其是对于深入敌后的F一22A。

　　隐身战斗机在协同作战中还会遇到一个特殊的问题，即如何不被同一空域的其他友军战斗机所误伤。这也是海军的攻击核潜艇一般不与友军潜艇在同一海域共同作战的原因，为此要解决敌我识别的问题。应答式敌我识别的不可靠已经是不争的事买。“非合作式敌我识别”的一个方法是用雷达精确扫描敌机、构造立体图形，然后进行图形识别；另一个方法是对敌机的发动机叶片进行计数，然后将叶片数、转速等发动机特征和数据库比较、判别敌我。这都要求雷达大功率照射，和隐身的要求是矛盾的。况且有朝一日，对手也可能掌握同样的隐身技术，那时，只要对手在常规机群中混杂一些隐身战斗机，就将使F-22A的战术处境极大地复杂化。预期效果与实际效果

　　F-22A的前向隐身性能十分优秀，但巨大的背面看起来像一堵墙一样显眼，对视距内空战时的隐身很不利。不过这“应该”不是太大的问题，F-22A“应该”在视距外已经把敌人干掉了。然而，战斗的发展往往不是按主观想定进行的。例如，在越南战争时期得到大规模应用的“麻雀”中程空空导弹，设计初衷是在中距离上迎头攻击敌机，此时导弹上多普勒导引头的效果最好，还可以利用双方的相对运动增加导弹的有效射程。然而在实战中，大部分拦截成功的导弹都是在尾追攻击中发射的，原因是，飞行员的想法和设计师的想法并不一样。

　　在战斗中，为了消灭敌人、保存自己，导弹不一定恪守某一个攻击方向。F-22A飞行员可以迎头拦截敌机展开对自己有利的近距格斗也可以利用自己在速度和机动上的优势，“划大圈”完成包抄动作，占领敌机后方的有利发射阵位。但战斗机高速大转弯时要先拉半个横滚，这样巨大的背面就正对敌方，比较容易被敌方的空中和地面雷达发现。总之，F-22A优秀的前向隐身性能只有在双方列面接近的理想战斗情况中才能发挥出来，而这在实际作战中只占较小的一部分。F-4和“麻雀”中程空空导弹、F-14和“不死鸟”远程空空导弹在作战模拟中的优秀战绩与实战战绩的差异也是这么产生的，F-15的案例更说明问题。

　　在F-15战斗机诞生之初，美国空军曾对其作战效能做过计算机仿真研究，结论是惊人的：F-15A和“米格-21”的交换率达到955比1！多年后在内利斯空军基地，美国空军用和“米格-21”性能相近的F-

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