| 作者 |
 標題  |
|
dasha
版主
41804 Posts |
 Posted - 01/20/2017 : 07:29:34
|
從上個世紀首次寫匿蹤到現在好多年了,大概五年前打算整理一篇最新的完整版,不過一直沒機會完成,看來就拿來當後面定時發表的軍事題材系列材料好了......
又,不拿稿費的文章,小弟說明時懶得查書找具體型號產品或數據資料,除非該產品如F-117會是討論焦點,這點請各位自力救濟,或者是讓小弟找到有稿費的地方.
雷達匿蹤的研究很早,基本上就是雷達剛開始就跟著開始,不管切入角度是想知道雷達在哪些狀況下看不到目標,還是怎樣能減少被雷達看到的機率,反正後來都匯流到匿蹤研究中.
不過在知道怎樣讓雷達看不到之前,先要知道雷達怎樣才能看到,所以二戰的做法就是在相對和平的美國本土進行大規模實測,其中有些意外發現如氣象對雷達波的影響,後來與氣象雷達或是大氣電波甚至區域防空飛彈之類有關,同時也帶來電波室測量的需求,這些在好幾篇以後有可能提到,畢竟實際作戰是在有大氣影響的環境下作戰,但現在就先講電波室內的東西.
雷達波與可見光都是屬於電磁波,所以在一定條件下,行為會相當類似,因此從一開始就知道,如果雷達波的波長遠大於物體本身尺度時,你通常會看不到;而雷達波的波長遠小於物體本身尺度時,那就像波長在一萬分之一公分到十萬分之一公分的可見光(含部分近紫外光與近紅外光),去看大小在0.1公分到一百萬公分的人眼所見世界一樣,而這也就指出,在這種條件下,你可以用光學方法去分析物體的雷達反射波特性.
但一開始想這樣做就馬上觸礁,為何?二次大戰早中期的雷達,波長多半以公尺為單位計算,尤其是涵蓋面積比較廣的搜索雷達,波長好幾公尺,與長度十幾公尺的戰鬥機,長度幾十公尺的轟炸機,以及長度百公尺水準的軍艦,範圍接近,這時雷達回波就會因為共振的因素,產生大幅增強或減弱的問題,強度變化可達數百倍.現在討論到雷達迴波時,我們會把這段波長與物體尺寸接近的範圍,稱為Rayleigh區,有別於波長與物體尺寸差距很大的光學區,Rayleigh區的狀況,就不能單以光學方式求解.
至於Rayleigh區的範圍有多大?目前一般書上會用的說法,大致是定義在波長在物體周長,注意,是周長,物體周長的1/8到8倍之間,但用這數據的意義其實通常是要接下講1/2波長的干涉相消,所以才用2的次方倍,小弟則比較偏向1/10到10倍之間,因為這樣講X波段雷達波長3公分,所以Rayleigh區在0.3~30公分之內,換算比較順.而且實際上就算你到波長的1/16與16倍範圍,還是可以看到回波強度漲跌在光學法估算兩三倍的狀況,只是現在研究雷達的都講dBz這種以10倍為單位的東西,兩三倍就當不重要......
序言就這麼長,把飛機或船隻拆解成幾塊簡單幾何形狀回波分析方法的問題,與蘇聯怎樣去解決這問題的論文,只好等下次了......
-
-
本週是週三到公司,明天沒寫今天寫,繼續匿蹤.
上回講到波段的問題後,現在是怎樣找出回波強度的問題,基本上飛機這種複雜型狀的物體,沒有簡單的公式可以算體積與表面積之類資料,實用的算法是拆解成簡單形狀來算,比方Radar Handbook公布360度回波強度的馬丁B-26,要算的話,就是把引擎艙,機身,主翼,尾翼組通通拆開,變成簡單的幾個圓柱體與平面以後,個別計算,然後加總,扣掉一些重疊部分,那就可以算出來了.
但是在雷達回波測量上,這樣做馬上踢鐵板,為何?首先當然因為最早的作法不是計算而是實測,所以馬上碰到角隅效應:兩片面積相同的板子以90度垂直而立,最大反射波強度不是單片板子最大反射波強度的2倍,而是八百多倍;三片的話更可以到快一萬倍.原本以為簡單形狀的測完,加總起來不過增加個百分之幾十的,沒想到機身引擎艙以及互相垂直的尾翼組,一下就讓強度增加到各部分加總的千倍,而且是在很大角度範圍都如此......
這個問題其實可以簡單的用直觀的光學方法了解,一片玻璃面對燈光,正對著的時候會反射你的燈而很亮,但側面對著的話,大部分燈光不會反射到你眼睛,而是照到別的角度,可是假如是兩片鏡子90度角對立,那反射回燈光發射處的情形就會嚴重很多,當然就會產生大得離譜的回波.
而且會有問題的還不只是角隅效應,上次講到Rayleigh區,就算你用的是3公分波長的雷達波,一架B-26長度是你波長的六七百倍,周長更是要多出好幾倍,理論上應該是在光學區,但假如機身上突起的某些東西長度在0.3~30公分範圍內,比方一些通信天線或是螺絲,在Rayleigh區的範圍內,就會因為共振而產生上百倍強度的回波,也就是單獨突出零件不會因為是整個機體的一部分,就可以免於共振之類效應,對於設計匿蹤飛機來說,這意味的就是機身要平滑,盡量減少突出物件......
更要命的是,雷達波在良導體的金屬表面,會有爬行波,因為這時金屬等於感應通電成為電線,你想把天線之類凸起物用甚東西遮住還不見得有效果,因為雷達波會爬過去,會繞射,甚至連凹槽都可以帶來反射波.當然這些爬行波的回波強度會低很多,大概就是反射波的百分之一甚至是千分之一,比起讓反射波增強上千倍甚至上萬倍的角隅效應,這種可以延後處理.
另外一個發現的問題,則是機翼前緣這種角度急轉彎的接縫,會在很大角度範圍內產生意料之外的強回波,因為曲面其實是在很大角度上都會有一小塊正對雷達波來向,算過圓柱體切線的人大概能了解這種概念,只不過現在是用實際測量證實切線不是純粹概念,是真的存在的東西.
像這些增強雷達回波強度效應,純靠測量是無法解決的,所以你必須要計算,利用計算把各種效應帶來的額外回波強度算出來,才能算出真正的回波強度,怎樣估算RCS,就成為1950年代的一個議題.
一開始計算與測量一樣,就是把飛機拆成個別簡單物體計算,而且先不考慮機身上的小零件,採用那時已經出來的X甚至Ku/Ka之類短波長波段雷達當作基準,可以直接用光學法計算的範圍去做,然後組合在一起,找出組合後哪些地方有角隅效應之類會大幅增加回波強度的效應,把這些東西加總起來,看看與實測是否相符.
結果,這次踢到的鐵板,是機翼前緣或機翼與機身/引擎艙這些東西接縫處,這些部份的回波不只是強,更糟的是他們的回波與機身其他部份產生的干涉之類效應,無從估計,因為你要用的計算量龐大到難以置信,不要說1950年代,到2010年代玩超級電腦的也會告訴你,算出來以前我的電腦零件會先發生故障導致計算錯誤或不得不停擺......即使你在電波室模型中把交面都削成尖角也是一樣.雷達回波強度計算,走入死胡同.
解決這種邊角回波相關計算無窮大問題的,就是出名的蘇聯1958年論文,簡單講其實那與數學中的微積分一樣,就是一種近似法,利用近似法配合經驗公式與參數,你可以把幾乎無窮大的計算,減少為有限程度的計算,即使這方法在電子計算設備(電腦)剛出現的時代,依然是龐大到難以想像的計算,但總算是讓雷達回波強度計算露出一線曙光.
由於小弟打算以時間順序介紹關於匿蹤的研發,所以接下來要講的,是洛克希德方面發現蘇聯論文導致匿蹤計算可行之前,相關廠商在匿蹤方面的做法,也是YF-23的設計原則,這可能會讓很多人吃驚就是了...... |
|
|
dasha
版主
41804 Posts |
Posted - 01/20/2017 : 07:29:59
|
好啦,今天又是匿蹤了,一開頭有些趣聞.
不列顛之役呈現出雷達管制防空體系的效果後,大家都開始學,也開始想破解法,最早有動作的是德國在U艇潛望鏡呼吸管塗匿蹤塗料,但這種東西其實很難找,小弟問過駕駛S-2T的學長,他說那些教官看得出哪個是海面雜波哪個是潛望鏡回波,他分不出來......那塗這個幹嘛?
結果讀者文摘提供了答案,當時英國有個搞怪教授,喜歡整人,曾經有一次假稱檢查電話,讓文科教授在自己辦公室倒立跳舞學豬叫之類搞了好幾個小時,他那套話術現在還被詐騙集團繼續沿用......但他也偽造過一堆電報,讓德國人以為U艇失事率大增的原因,不是情報網與Enigma被破解,而是發明了可以偵測到潛望鏡或呼吸管的雷達,所以才花功夫去搞雷達波吸收材料......
等到戰後認真研究如何破解雷達,由於二戰中美國人在大後方研究雷達學理,英國人則在前線直接進行雷達實驗,所以英國人很早就得到了實務中比較有效的答案:低空高速飛行,在1948年提出參謀需求,研發低空高速穿透攻擊機,至於英國人是怎麼在柏林危機那年就決定研發,最後成果的加勒比海海賊居然比美國人晚十年推出的A-6闖入者還要晚服役,只能說Money Talk......
低空高速飛行迴避雷達偵測的技術,主導了1960~1980年代各國攻擊機甚至轟炸機的發展,但是有些任務先天與低空高速穿透飛行牴觸,那就是偵查,特別是戰略偵查,所以,高飛的U-2就漆上匿蹤塗料,看看效果如何,結論是很差,因為那時代的吸收塗料僅限窄頻,兩種以上波段的雷達來抓就破功......更何況早期的漆又重又鬆軟,還容易加速飛機腐蝕,實在很糟糕.
不過上一次說到用實測與理論估算回波強度的努力失敗,沒辦法簡單算出回波強度,但也不是完全沒成果,至少知道某些設計如互相垂直90度角的翼面不能用,搞震波升力的機身與主升力面垂直的做法也不能用,圓筒狀物體可能讓雷達波繞回原發射方向也最好不要用,特定形狀有可能讓回波大角度偏折等等.這結果出來的就是兩個東西,SR-71與彈道飛彈MRV那些RV的尖錐圓底型設計.
對於從尖錐頭部照射過去的雷達波來說,圓尖錐除了最前面那一個尖點外,回波都會以大角度偏折開,而沿著表面爬行的爬行波,到了錐底圓球部分,由於錐底到圓球的過渡平緩,立即產生爬行回波的比例也低,回波容易沿圓底爬走,即使到有RCS計算公式的現在,也找不到RCS更低的形狀.
定量來說,如果是直徑5公尺的金屬球,RCS大概79m^2,但把前半球換成圓錐,可以降低到5~6乘以十的負八次方,換句話說RCS可以降為十億分之一以下!
因此,早期為了進入大氣圈而設計的披薩型再入體,到1960年代末期就都變成這種錐球設計,以應付反彈道飛彈攔截.
但是,這種形狀不能用在偵察機上,更何況偵察機面對的敵人雷達角度比較大,側面背面都會有,不像彈道飛彈側面暴露時,大概都快炸開來了,可以不用管後方向的RCS.以1960年代的技術,當時能做到的,就是SR-71.
SR-71的設計原則很簡單,把當時已知最低RCS的形狀組合在一起,然後大量使用各種雷達波吸收與消耗結構材料,因此SR-71機鼻旁那兩條扁扁的前緣延伸形狀玩意,最主要目的其實不是增加渦流升力,也不是增加內部裝油裝遺棄的空間,而是讓雷達波碰到時只碰到一個邊條而不是一片平面,然後讓爬行波緩緩地的爬過機身,再從另一面爬過去,讓可能的反射降到最低;而機身側面對外的曲面,那個曲率也是依照實驗結果選的,可以讓回波聚焦在某個遠離入射方向的角度,或是散往上方,因此SR-71引擎靠機身部分就沒有採用這種曲面,因為雷達波照不到......
雖然設計上盡可能降低回波產生面,但是那個時代還是沒辦法做出不要垂直尾翼的飛機,那會失控,所以最後只好做了面積盡可能壓到最小的全動式垂直尾翼,而且往上翻,讓回波角度盡可能朝上.
SR-71早期原型機A-12聽說還在兩個進氣錐裝了電漿發生裝置,利用高速的空氣壓力驅動發電機產生電漿,以便吸收雷達波,但因為這個電漿產生是由速度控制而不是飛行員自己控制,所以實際飛行時發現會拖一條長度可能超過100公里的電漿條,而1960年代美蘇都已經建置高空大氣預報用電漿偵測網,雖然算是大氣而非國防領域,但假如出現這一條鉛筆型電漿條,那一看也知道一定是人為的......
扣掉電漿條的問題外,SR-71這種集結1960年代美國人對RCS控制技術精華的飛機,RCS確實是低,至少比側面RCS與長堤級核動力巡洋艦甚至艾賽克斯級航艦有拚的XB-70要好得多,SR-71的回波據信比所有鳥都大,但也只是比鳥大而已,小於大多數軍用機的RCS.
可惜的是,1960年代的防空雷達,就可以偵測到侯鳥,SR-71的RCS還是太大了,不足以達成原本的期待,在整個黑鳥服役史中,高速與巨大內部空間可安裝的大型電戰系統,才是黑鳥得以生存的保證,她的匿蹤並不足夠...... |
 |
|
|
dasha
版主
41804 Posts |
Posted - 01/20/2017 : 07:30:28
|
終於要講到F-117了.
越戰與贖罪日戰爭顯現雷達射控搭配導向飛彈的威力,而且早期的電子干擾技術對比較新的防空系統效果明顯降低,不再像二戰到越戰早期那樣有逼近100%效率,而是些20%/50%之類數據,比方1970年代末期的估計,傳統的中高度到高高度的2Mach穿透,在中歐戰機損失率會高達50%,低空1Mach穿透損失率雖然能降低到10%,但這種戰損率也是很難被接受,因此減低被偵測機率的匿蹤飛機,就成為最優先發展的技術.
由於後來關於匿蹤飛機的競標,洛克希德幾乎都是勝者,因此很多人講到Have Blue到F-117這段,都是用洛克希德的說法,他們發現了蘇聯的那篇RCS估計論文,而且現在積體電路與晶片的出現,帶來超級電腦,即使那時的超級電腦運算能力現在看來很差,但已經足以應付1958年論文那個簡化後的運算需求,所以就用這套程式算出F-117.而因為有這套程式,所以當主導SR-71的凱利強森問到Have Blue的RCS要低到哪種鳥的大小時,得到的回答卻是驚人的只有鳥的眼球大小.
雖然這樣說也沒錯,但其實會有點誤導,因為Have Blue同時競標的計畫,以及稍晚德國的一個計畫,其實成果都很類似F-117,這兩個RCS甚至可能比F-117還低,但他們並沒有洛克希德的RCS估計程式,甚至直言他們設計時完全不知道有這種程式的存在,其設計與SR-71很像,是拿已知的最低RCS形狀去拼湊出來的......
上一次講到最低正面RCS造型,是現在彈道飛彈RV用的尖錐圓屁股,但這種構型的後方RCS就不算小,攻擊機用的話不能沿用圓底,否則人家還是能中出你後門.
加上其實在SR-71設計的時代,對匿蹤的概念就已經開始轉換,從盡量減少總回波,改成盡量減少朝入射方向反射的回波,因為降低總回波,回波加背景雜波強度,還是會高於單純的背景雜波,讓自己與背景雜波相當甚至低於背景雜波,才是正解,SR-71機身的曲線就是依照這個原則從實驗中找出的一組曲線,可以讓回波集中在某些角度.
基於這兩個原則,洛克希德以外的廠商,與洛克希德一樣,選擇把圓屁股變成直線的尖屁股,讓回波集中在少數角度,出來的東西就是一個菱形,所謂的Hopeless Diamnod,拿當時美國某漫畫的Hope Diamond開玩笑.如果這飛機晚20年設計,那大概會被稱為Finalness Fantasy或甚沒Onionless Fighter......
ACG不算,Diamond形狀在現實世界是不能飛行的,因此大家的設計就是用兩組共頂的Hopeless Diamnod,大的一組就扁扁的當機翼,小的一組則當機身,但這樣的造型或許有升力,卻沒有足夠的控制力,於是在尖端部分往後拉出一截後掠翼,提供滾轉控制;俯仰與偏航控制則用內傾的全動式垂直尾翼,讓雷達波可以往上方反射,盡可能保持低RCS.
但是這樣的設計,在俯仰與偏航控制方面並不足夠,因為在高攻角時,機身與主翼氣流會遮蔽垂直尾翼,造成穩定性不足,傳統的戰鬥機作法要不是把垂直尾翼拉高拉大,就是外傾以避過機身氣流,至於非戰鬥機通常不需要考慮高攻角問題,就隨他去.
可是強調匿蹤的飛機,加大加高垂直尾翼是不行的,而Have Blue因為連翼剖面都優先考量匿蹤,採用的不是平滑曲線翼剖面,進一步惡化升力問題,更需要拉高攻角彌補升力,Have Blue後來會摔機,垂直尾翼控制力不足就是一個原因.
而真正決定F-117成功其他廠商失敗的因素,RCS估計公式,其實就是用在這.其他飛機雖然類似Have Blue,但為了怕進一步增加RCS,因此把進氣口設在機背上或機腹下,惡化穩定性,Have Blue則比其他飛機多出一組Hopeless Diamond,安裝位於左右兩側的引擎進排氣系,這樣設計可以減緩一點對垂直尾翼面積大小與高度的需求,但是可能增加RCS.其他廠商無法確定RCS會增加多少,洛克希德可以,接下來只要把算出來不同設計可能造成的RCS變化,以及面對雷達的被偵測性差異交給軍方,一切問題就解決了.
因此,F-117的成功,並不是完全依賴RCS計算去設計飛機,而是當飛機匿蹤與飛行或其他機械需求衝突時,他們可以利用計算的方式,給出修改後會有多少影響,能否滿足軍方的匿蹤需求,這才讓他們設計的飛機具備工程上的可行性.
Have Blue與F-117其實才講到一半,不過下一半又是另一個領域,下次再說.
-
-
好啦,繼續把F-117的研發寫完.
雖然說F-117因為有RCS估計程式,發展上比其他同期的飛機更順利,但複雜系統的研發還是很麻煩,一般的小錯誤比方漏油損壞不提,比較特殊的有兩個,一個是上次講到的垂直尾翼問題,另一個則是空速管問題.
垂直尾翼問題就是要減小側面的RCS,要能縮多小就縮多小,而且最好是向內斜,這樣回波主要會向上反射,但內斜就會讓機身亂流遮蔽垂直尾翼,然後你還不能把垂直尾翼加大加高伸到亂流區以外,所以Have Blue最後就摔機了......接下來的F-117,只好改用向外V字型的尾翼,這會增加回波強度,不過既然洛克希德能估計RCS增加的幅度,同時因為外斜尾翼外端受到的機身氣流影響,比內斜尾翼要小,因此你可以藉由縮小尾翼面積的方式,讓外斜尾翼增加的回波強度又縮一些回來,最後結果還算好.
至於有用全動式V型尾翼經驗的洛克希德,為何F-22/35都不用全動式垂直尾翼,讓PAK-FA或J-20在用,那個看看以後有沒有機會說到......
比較不好的就是空速管了.雖然洛克希德利用自己的經驗加上蘇聯那個論文,寫出了RCS估計程式,但1970年代末的程式,只有對光學區回波比較有效,Rayleigh區回波還沒辦法正確估算,因此本來以為不過幾公分長的空速管,在使用波長7.5~15公分S波段的E-3A偵測測試,就出大包了,因為這種情況下RCS有可能增大100倍,這已經不是紅色長角了,根本是舊Zaku與Sazabi之差......
因此,Have Blue據傳曾在80~100km以外就被E-3A抓到(角度與偵獲機率不明),這就不行啊!雖然對於有效偵測距離400~800km以外的E-3來說,縮到80km已經很不錯了,但這對敵方偵測系統的有效搜索範圍壓縮仍有限,官方很難接受.
等到洛克希德發現原來是空速管惹禍,改掉,變成比較粗又呈角型,雷達波沒辦法從正面的空洞透入,從側面繞射的強度也縮回綠色沒角以後,被偵測距離壓縮到20km,終於能讓軍方滿意,才有F-117的生產.
不過對美國空軍來說,F-117的重要性,不只是讓全球大部分搜索雷達破功,而是關於匿蹤機應用的戰術測試.
基本上,F-117還是不可能不讓雷達發現,雷達以外的光學系統也有可能找到她,雖然F-117也有針對光學與紅外線,甚至是音響方面,進行匿蹤的努力,可是在短距離內,還是找得到她,1999年會被打下,短距離就是一個重要的因素.
但是,當我已經知道自己飛機只有哪幾個角度的跡訊比較強,很多角度的跡訊都很弱,那我就可以在機上任務電腦輸入資料,把已知的敵方雷達站位置標入數位地圖,飛行時盡可能以低跡訊角度面對這些已知的傢伙,或者盡可能保持在離這些傢伙多少距離以外,甚至知道哪幾段必須請EF-111/EA-6B護航,那就夠了.
這種戰術本來也可以利用在傳統飛機,但傳統飛機並沒針對調整回波方向進行精密加工,因此強回波區與弱回波區有時只差1~2度,不像外型特別設計又有精密加工的匿蹤飛機,可以確定10~20度角範圍內都是低回波,讓傳統飛機持續保持低回波角度面對敵方雷達,基本上是作夢,只有外型特別控制的匿蹤飛機,才有這種可能.
因此後來洛克希德強調,匿蹤的要點就是形狀,形狀,形狀,因為形狀不能降低總回波強度,卻能控制回波分布,讓駕駛員與計畫策定者可以找出始終以最低跡訊角度面對敵人的戰術,這個戰術才是重點,單純降低跡訊,遲早會被突破,現在一堆號稱剋制匿蹤的技術,但這些技術仍無法改變匿蹤機的優勢,因為匿蹤機的雷達甚至光學跡訊控制,配合戰術操作,還是有可能讓反匿蹤技術在必要時看不到匿蹤飛機,在已經無意義時,比方人家丟了炸彈走人時,才發現匿蹤飛機.
而這還帶來另一個重點,就是下一個世代匿蹤飛機發展的重點.SR-71是在高性能飛機上拼湊已知最低RCS形狀與材料,F-117則是把已知最低RCS形狀物體修改成可以飛的樣子,但下一代的F-22之類,就不再追求最低RCS,而是讓RCS與速度,機動性,敏捷性,甚至是價格等各種性能之間,都能取得平衡,讓匿蹤飛機不再是只能執行少數特定任務的飛機,而能成為大量生產的多用途戰鬥機.
雖然現在新的匿蹤戰鬥機設計,最低跡訊角度的RCS不一定比F-117高,但這多半是仰仗材料或是更好的程式算出來的結果,以匿蹤為第一優先的設計概念,不再是匿蹤飛機設計重點,也因此會出現把不太有利於匿蹤的前翼或腹翅,又或是過多的凹凸面,弄上匿蹤戰鬥機以增進性能的設計,因為你只要能滿足官方需求規格,那就夠了.
只是,從時間順序來說,接下來的ATA/ATB計畫,是F-117研發中後期展開的計畫,因此下次的匿蹤專題,還是要講這些以降低RCS為首務,其他都是次要,甚至搞到最後讓計畫掛點的東西.F-22/23的比較,只好等再晚一些時間說了,運氣不好可能會延後到母親乳癌手術出院以後,母親住院小弟要照顧時,不一定能兼顧這邊的發表...... |
|
|
|
dasha
版主
41804 Posts |
Posted - 01/20/2017 : 07:30:52
|
現在,輪到ATB計畫了.
Have Blue證明了匿蹤飛機的概念可行後,即使還沒研發完成,而且還有Tactic Blue這種算是失敗的東西,但美軍的次世代攻擊機/戰略轟炸機/戰鬥機,就都決定引進匿蹤科技,這就是ATA/ATB/ATF這三個計畫.ATF計畫比較複雜,ATA也算是失敗作,所以這次先講比較簡單的ATB.
過去的書常常說ATB,也就是B-2,是用了比F-117更先進的RCS估計程式,才能做出曲線型外觀,但現在看來,並非如此,諾斯洛普只是像SR-71製作時那樣,用幾種最低RCS造型去硬湊出來,技術上不如F-117.
不過競標時,洛克希德用的是類似F-117的設計,卻輸給現在的B-2,主因在大型機設計上的優勢.
F-117設計時用上了3個Hopeless Diamond的組合,這是因為要放人,要放噴射引擎,還要放2顆2000磅炸彈,對戰鬥機大小的機身而言,不可能都塞入機翼,一定要獨立出機身來塞這些東西.但是對轟炸機大小的傢伙來說,機翼內塞這些東西沒那麼難,1940年代中期該公司的XB-35/YB-49就試過,當時YB-49失敗的原因是飛控,而不是能不能把東西塞進機翼形狀的玩意內.
所以,B-2實際上就是只有1個Hopeless Diamond,然後把主翼往外拉,後面加上一個海狸尾,使用後掠角30度左右的主翼,正面的RCS會比後掠角67.5~72.5度的Have Blue或F-117弱一點,但因此拉大的翼展,則提供充足的滾轉控制力矩,加上張開型副翼,F-117不可能做到的無垂直尾翼設計,在B-2上就利用超大的翼展做到了,順帶還有升力係數高得多的優點.
而且大了不只是內部空間夠,以及氣動力優勢,還有一點就是匿蹤優勢.前面講過光學區與Rayleigh區的問題,對於B-2這種大傢伙,絕大多數雷達波的長度,對這架飛機而言都是位於光學區,然後機身內又有充足空間去東塞西塞,不用擔心空速管與引擎突出之類問題,這讓B-2的回波控制,變得比其他小傢伙遠為簡單,雖然因為機身大,沒有特殊材料的話,B-2的回波峰值應該會比F-117強,可是在大部分角度來說,B-2的RCS只會比人家小,除了彈道飛彈那種圓錐以外.
在這邊還需要引進另一個觀念,那就是關於雷達天線的觀念,實際上到了F-117與B-2研發的時代,知道匿蹤的設計師開始把飛機當成高效能雷達天線在設計,而不是過去強調減低回波強度的低效能天線設計,因為高效能雷達天線的研發重點,在於盡量把所有能量集中在所要的角度,減少朝其他角度的能量發散,也就是強化主波瓣與弱化旁波瓣.
而且引進這個概念還有一個優點,那就是要安裝雷達會比較簡單,不像F-117要盡量減少各種天線,現在你只要把雷達天線裝到與機身的回波方向符合,那就不用太擔心天線會破壞匿蹤.
用這個概念就更能了解B-2這種大飛機在匿蹤上的優勢,因為天線通常是越大的話,旁波瓣強度相對主波瓣就會越弱,B-2這種大傢伙,回波更容易控制在那4個角度內,敵人雷達找到你的機會也就更少,當然匿蹤性就更好.
而因為B-2的成功,現在一堆廠商研發的無人匿蹤UAV,就都長得像B-2,畢竟這是逼近最低RCS的造型中,飛控最容易成功的一種.
下一次要講的,就是飛控失敗的A-12,以及RQ-3了.F-22/23?再晚一點...... |
|
|
|
dasha
版主
41804 Posts |
Posted - 01/20/2017 : 07:31:19
|
今天要講失敗了......不是說小弟當年的單戀,是A-12與RQ-3.
ATA起始時間比ATB稍晚一點,所以這次競標的方案,一個是縮小版B-2,另一個是大家知道的飛行三角板A-12,由於之前是比較激進的飛翼B-2贏了放大版F-117,而且在海軍航艦空間有限的情況下,飛行三角板理論上可以擁有更大的機內空間,即使縮小版B-2機身中間比較胖,但這個比較胖的部分可能會略微增大RCS,所以贏的是飛行三角板.
但飛行三角板只是看來好看,尾後那一條筆直的線可能讓正後方RCS大到可以被追蹤,就很麻煩,更糟的是這還只是最無關緊要的部分......
糟糕一點的是氣動力與結構,這是被取消的原因,因為堅持不用機身,結果主翼結構根本是大型運輸機等級,比B-2更厚得多,但設計者卻偏向戰鬥機攻擊機這類薄翼設計者,馬上就發生結構強度不足要補強導致增重航艦起飛困難的惡性循環......在重量一直增加但似乎總是無法避免機翼一堆裂痕的狀況下,冷戰結束,你就不要想拿到錢了......
但即使一開始就找那些做客機的來設計主翼結構,小弟還是懷疑A-12能不能成功,先前講過B-2飛翼的成功,巨大體型導致很多東西容易塞,也有夠長的氣動力矩去控制,是很重要的原因,這點在A-12上並不存在,而且這傢伙的升力中心很可能遠在重心前方,不像B-2的蝙蝠外型,匿蹤外也有調整升力中心與重心位置的效果,A-12真的要飛,只怕又是一架很難控制的飛機......
A-12沒飛算死無對證,但RQ-3有飛就不同了,機身長度不到翼展的20%,五公尺多的機身,雖然理論上有可能靠大面積的尾部翼面進行俯仰控制,但實際上很難避免摔機,尤其是起降的時候,無人機是有人機難做的高G容易做,但有人機好做的起降難做,接近地面時的地面效應與瞬間陣風很難控制,飛行員有時都還很容易搞出衍生震盪,自動化飛控......
A-12與RQ-3可以說是比B-2更激進的低RCS造型測試,而他們在很多狀況下也證明了一件事,飛控並非萬能,真的控制不了的構型還是存在的,接下來匿蹤飛機的發展,不該是無限制的減低跡訊,必須考慮性能需求,在合理的戰術條件下追求匿蹤,這就到ATF計畫了.
只是因為要同時講匿蹤與其他戰術性能,F-22/23要講多久,小弟就不知道了...... |
|
|
|
dasha
版主
41804 Posts |
Posted - 01/20/2017 : 07:32:52
|
好啦,今天又是匿蹤專題,下次要講日本的H ACG專題,加上專題以外雜七雜八的,以及週末赴日購物及下週母親乳癌手術要到醫院照顧老人家,大概不會兩天一次講匿蹤了,雖然會找時間上來,但光棍節以後可能要到月底才會恢復現在每天一次的發表.
不過認真講今天大概不會講匿蹤,因為到了先進戰術戰鬥機ATF,這個與前面的F-117一脈下來匿蹤第一優先的飛機不同,這架飛機要求非常複雜,匿蹤雖然還是優先,但不再是主控飛機設計的唯一因素.
ATF最早出現在1970年代中期,比Have Blue還早一點,當時越戰剛結束,美國空軍總結越戰教訓,拿到了空優機F-15,纏鬥機F-16,以及密接支援機A-10,接下來要買哪種飛機呢?不知道,所以就提出了一個亂七八糟的案子,先進戰術戰鬥機,但重點不清楚.
因此,有廠商認為美國空軍接下來要的是甚都可以做又便宜可以外銷的輕戰鬥攻擊機,取代F-5E,就出現了空重八千磅的設計;有廠商認為F-106該退伍了而YF-12又沒有,美國空軍要的應該是3Mach超級攔截機,變成空重八萬磅的設計;還有廠商認為美國空軍大概要取代F-111的東西......因此出來的玩意亂七八糟甚都有.
但在美國空軍藉這些構想整理概念時,出現新的變數,Have Blue,如果這種當時防空系統都無可奈何的匿蹤真的出現,那計畫定義就有必要全部改變.
後來的結果我們知道,攔截機由F-15擔任,輕戰鬥攻擊機雖然出現F-20插隊,但最後由F-16負責,F-111則由F-15E墊檔,雖然美國空軍還是要戰略轟炸機與運輸機等其他機型,但至少戰鬥機方面,第四世代的不需要新機了,要的話,就是第五世代戰鬥機;而Have Blue證實可行與F-117正式研發生產,就讓美國空軍把ATF的定義改成匿蹤戰鬥機,這就是1983年的需求;不過這需求中還是有隱藏一些先前輕攻擊機的影子,所以要求單價相當於1983年的3500萬美元,不排除當成F-15/16之間中型戰鬥機的可能......
等到1986年發表2個成功案,進入YF-22/23研發時,美國空軍當時的說法也很有趣,他們說有2個令人激賞的方案,3個不錯的方案,以及2個腦袋不知在想甚的方案.2個激賞的就是YF-22/23,可以取代F-15的空優戰鬥機,而且同時擁有令美國空軍滿足的匿蹤性;3個不錯的方案不知道是哪邊不錯,大概就是匿蹤性與運動性都好,只是與做了F-117與B-2的那兩家廠比起來,這3廠的匿蹤設計大概與EFA(後來分裂成EF2000與Rafale)差不多而已......
2個腦袋有問題的方案之一,想來是格魯曼的方案,X-29的進化版,而且是單引擎輕戰鬥機,前掠翼確實有很強的穿音速運動性,這架真出來的話,穿音速纏鬥性只怕還超過現在的F-22,但是完全沒有匿蹤考量,一堆直角反射,加上穿音速纏鬥已經不在老美眼中,然後你走輕戰鬥機路線,沒有航程沒有籌載,這就......
相對於受能量運動性概念控制的1970年代,1980年代對戰鬥機的要求已經不同了,首先匿蹤不用說,有了F-117的美國,已經不可能再滿足蘇聯與歐洲國家那種低水準的匿蹤,那些傢伙的設計甚至還不如B-1B,大角度0.x平方公尺在老美眼中已經算不上新機研發該有的標準,現在他們要追求的是平均0.0x,最小0.000x,而且是在很大角度範圍維持在0.00x的層級.
接著是運動性,F-16某些角度已經到達人體承受能力極限,即使可以靠增加動力讓持續迴旋9G的包絡線增大,但這不需要新戰鬥機來做,F-16加推力就夠,新戰鬥機就要開創全新的領域,這個全新的領域,就是超音速機動,而且是持續迴旋而非瞬時迴旋,避免越戰時代2Mach戰機還沒轉三圈就掉到次音速的問題.
但是迴旋半徑與迴旋率都會隨速度惡化,次音速轉圈的飛機比較容易切入超音速轉圈飛機的內側,那發揚超音速機動有何意義?
第一個,可以延伸飛彈的動態射程,對BVR作戰有利,配合匿蹤當然就更有利.
第二個,那就是超機動性,後來F-22與F-16演習就表演過,雙方頭對頭通過後,馬上轉向讓機首指向對方,F-22拉高攻角增加升力與機首指向率,強大的阻力讓F-22從進入時的1.5Mach,減速為0.9Mach,但獲得的升力讓F-22轉180度角鎖定F-16時,F-16才轉了一半,輸掉.
F-16有明顯的攻角限,在這種有點接近Top Gun藉F-14表演過的動作中,限制器會阻止F-16,機鼻拉不上去,因此過去也不是沒有別的飛機用這種招數打敗F-16,但就算對表演過84度攻角飛行的F/A-18來說,他對抗F-22也不能用這招,因為他的進入速度遠低於F-22,大概就0.8~0.9Mach,機鼻一拉,很快就會掉到Corner Speed以下,這次失敗就死路一條,甚至可能會掉到失速速度以下......但F-22沒這顧慮,因為他只是從比你快掉到與你一樣.
而這種結合高攻角控制與很大速度範圍都有很高剩餘能量的運動性技術,就是後來宣稱的超機動性,與匿蹤及超音速巡航同為F-22的主要優勢.其中超機動性並不只是F/A-18或Su-27那些高攻角動作而以,更重要的其實是能夠在穿音速到超音速的領域使用,只是不能在航展表演,因為大部分航展禁止超音速,以免音爆傷人,F-22這種超音速突然給你拉高攻角的,音爆只會更嚇人,因此只能做些與Su-27差不多的次音速動作,讓大家以為F-22比之Su-27/35運動性也沒好到哪去......其實是錯的.
過去很多人說F-22為了匿蹤,會犧牲纏鬥性,小弟的看法則是,你說的是0.2Mach纏鬥性的話,那正確,確實是有犧牲,但第四世代戰鬥機重視的大概是0.6~1Mach纏鬥性,F-22與EF2000則是0.9~1.5Mach纏鬥性,根本遠遠領先其他設計......
扯了一大堆1983~1986年美國空軍關於ATF的概念,結果F-22/23的相對設計特色,尤其是匿蹤設計特色,還沒提......不知道會不會拖到月底才寫.
-
離登機還有一小時,今天的匿蹤專題就現在寫.
ATF到了1986年,選定兩個計畫,洛克希德為首的是YF-22,諾斯洛普為首的是YF-23,沒得標的其他廠就選擇加入這兩個計畫的任何一方.
通常說法是YF-22運動性強而YF-23匿蹤優良,實際上有點偏差,因 為當時只有洛克希德有比較完整的複雜型狀物體RCS估計程式,所以真相其實是YF-22設計以運動性為主,然後仰賴程式計算修正,讓RCS可以符合標案要求;而YF-23以匿蹤性為優先,把已知低RCS的部位拚在一起,再想辦法強化運動性,所以YF-22比較像F-15,而YF-23反而更類似SR-71.
而這差異後來成為YF-22成功而YF-23失敗的重要因素:YF-23雖然比YF-22早一個多月試飛,但YF-23首日試飛後發現的問題,就花了一週才解決,這有一部分是因為諾斯洛普無法估計修改涉及外型時的RCS變化;相對的,YF-22大部分日子都能飛測超過一個課目,只花一週就追上YF-23近兩個月的進度,最後是YF-22如期交出所有報告,以及額外的高攻角飛行資料,YF-23差點搞出12月32日之類的測試完成日......因此在美國空軍公布結果前,YF-23團隊已經有人猜到結果,大賣股票.
雖然把YF-22/23的部分零件拆開來看,YF-23的RCS比YF-22低,比方前機身側面,用實測模型,YF-23的RCS就是YF-22的1/7~1/8,理由在較大的傾角,較低的投影面積,以及比較明顯的鰭,除了製造渦流外,也減少爬行波反射.但是整個組起來,YF-23的RCS是不是真的小於YF-22,小弟有點懷疑,至少YF-23的進氣道遮蔽,似乎比較差,後來才會有進氣道修改設計的想像圖流出,這會讓YF-23的正面RCS表現不如YF-22,即使側面看得出來是YF-22居劣勢.
相對於只能懷疑的RCS,運動性就比較不需要懷疑,即使YF-23似乎有比較低的翼負荷,但面積大如F/A-18主翼的V型尾翼,飛控上會比較麻煩,外觀因不易估計RCS而難以修改,更增加這種麻煩會帶來的工程問題,即使YF-23的剩餘能量應該比YF-22大上許多,但控制性就很難說,前面也講過A-12或RQ-3這種控制能力不足的範例,這不是飛控能解決的.
與F-117或B-2這種一開始就不要求飛行性能,匿蹤為第一優先的設計相比,ATF是戰鬥機,超音速飛行性能以及運動性不能低於現存戰鬥機,即使可以在最高速度飛行高度等少部分極端性能通融,但相對的匿蹤性也就必須通融.
因此,即使美國官方暗示F-22的RCS除了峰值以外,大概在X波段的條件下,在十的負三到負五次方之間,但國外的推測,在沒有雷達波吸收材料的情況下,峰值以外大概就是在十的負一到負二次方之間,比沒有估計雷達波吸收材料的F-117與B-2那種十的負二次方,要大一些,甚至是大幾倍.這裡面固然有不少定義問題,以及雷達波吸收材料甚至是其他主動相消科技之類的影響,但作為戰鬥機,變大的RCS與比較多的強回波角度,是不得已的犧牲.
當然,這也提醒我們,看RCS數據要注意定義,尤其F-22機身沒有B-2那樣乾淨,沒有雷達波吸收或傳導材料的話,比較容易出現Rayleigh區回波,外面流傳的若干數據,就是這種偏高的Rayleigh影響.
但是,雷達科技日新月異,晚出的F-22/23匿蹤性卻可能低於F-117,這會不會讓F-22/23在服役前就可以被雷達抓到,剛服役就無效?這就必須更深入講解戰術問題,看來要扯到小弟原先懶得講的Flying Package......即將登機,下次繼續.
-
好了,又是匿蹤專題了......喔,明天要到公司,所以下一篇定時發表的H ACG專題還是延後,可能延後到週日或週一......
上次講到匿蹤戰鬥機因為有戰鬥機的性能要求,不可能像B-2或F-117的設計,以匿蹤為第一優先,那該如何取捨?這就要看軍方對戰鬥機的戰術需求.
就空軍來說,戰鬥機是爭奪制空權利器,是最主要的機種;但對軍隊而言,空軍的用處在轟炸敵人,轟炸機攻擊機才是最主要機種,制空權只是有效轟炸敵人的必須手段.
那要如何調解這之間的矛盾?最好當然是敵軍像1991年伊拉克那樣死守,空軍就能奪取制空權後再任意轟炸,但這很難,比較實在的做法是用戰鬥機替攻擊機護航.
但是護航制在越戰碰到現代化防空系統的挑戰,就變得很複雜:第一批戰鬥機在前方先保護野鼬與EF-111這類隨伴保護的電子攻擊機(借用1995年以後定義),然後才是主力的攻擊機隊,後方則是EA-6B或是其他更大型的遠隔電子干擾/電子防禦機隊,然後是至少一架AWACS,以及空中加油機隊,而且為了確保空中加油省時,大概每4架飛機就要配1架加油機,前面這種機隊至少要配十幾架空中加油機......這就是一個Flying Package,一次出動成本十幾億美元的空中機隊.
Supp兄曾經在全防寫過一篇文章,1991年波灣戰中44架F-16進攻巴格達,那就是這種越戰中發展出來的戰術,與F-117相比,雖說優劣立見分曉,但當匿蹤可能失效時,這種戰術就必須撈回來用.
而ATF的需求,最重要的就是在這種匿蹤可能失效的環境,必須替B-2進行護航.冷戰期間蘇聯的核武基地,比較難對付的是在中亞以及歐俄中心的基地,離海遠,中間有很多各種波段的雷達站,B-2或ATF都有很多被偵測到的機會,要保護B-2,ATF要有優越的空戰性能,以及長時間超音速飛行能力,確保飛在B-2之前,匿蹤性只要足以自保即可,不需要有B-2的水準,甚至可以說,ATF的匿蹤性如果比B-2還好,那反而麻煩,因為護航機必要時應該當餌誘離敵機,而不是讓被護航的當餌.
當然這會惹出另一個問題,F-14/15更容易被發現,當餌不是很好?以誘餌來說是沒錯,而且他們對付敵機能力也強,但碰到地對空飛彈時,F-14/15無力反擊......因此相對於比較需要強調全雷達波段匿蹤性的F-117或B-2,ATF需要強調的是飛彈用的X/Ku/Ka這些波段的匿蹤性,就算人家用UHF波段找到ATF,要用飛彈鎖定也有困難,這就可同時滿足必要時當餌卻又能靠匿蹤保障自己生存性的需求;至於搜索雷達常用的C/S這些波段,雖然也要注意,但對ATF來說,這方面的需求可以放緩.
而且一般戰鬥機也只能裝X/Ku/Ka這幾個波段的雷達,所以針對這種波段壓低RCS,便可在很大範圍內確保自己的優勢.
至於說匿蹤戰鬥機相對於匿蹤轟炸機的匿蹤需求,到底放緩到哪個程度?目前沒有確定的數字指標,而且真有數字出來,除非是一整套表格,不然那個意義與戰鬥機極速的意義差不多,不大.
雖然洛克希德馬丁的說法,匿蹤三要素是外形,外形,外形,但外形能減低的RCS,有個底限,俄羅斯或老共那邊流出的一些模擬數據就知道,對於F-22這種大小的東西,不用雷達波吸收材料,RCS只能在很小的角度壓低到0.0x,大概是正常狀況的百分之一到千分之一,但是雷達波吸收材料很容易在特定頻率把RCS壓到百萬分之一,現在也有不少技術可做到寬頻時壓低到百分之一,即使那個寬頻不過是整個X波段中的一部分.
F-15SE敢號稱RCS相當於F-35,就是靠材料壓低RCS數值,只要材料夠好,甚至加上主動相消或電漿之類東西,很多現有戰鬥機的RCS數值確實都有可能壓低到與匿蹤戰鬥機相近,那為何還要強調外形設計?
當然,相對於雷達波吸收材料,外形才是真正的寬頻匿蹤設計,針對光學區回波特性的外形,只要不進入Rayleigh區,效果都一樣,涵蓋波段非常的廣,單單這一點,就不是現在已知任何吸收材料所能比擬,因此要讓所有雷達的偵測效果都降低,搞材料不如搞外形.但外型是匿蹤最重要三要素,降低回波強度與寬頻有效,只是洛馬強調的兩個原因.
外型在匿蹤設計的第三個重要之處,還是在於讓所謂很小角度的最低RCS範圍,從傳統飛機的1度以下,擴大到F-22這種10~60度範圍內都可以是最低RCS,你可以在必要時以最低RCS角度對準敵方雷達,又在必要時突然以最高RCS角度對準敵方雷達,控制對方發現你的距離,或讓你的RCS在對方每次掃描時都有很大的變化,以至於被雷達處理程式當成不同的目標,或者是雜波,與看到干擾絲或是收到干擾波一樣,產生各類誤判.
這個再講下去,就是雷達掃描與訊號處理方面的問題,還涉及整套電戰戰術,這題目比匿蹤還大,小弟知道的不夠多,不敢提了.只要強調一件事,匿蹤,尤其到了ATF計劃以後,強調的已經不再是不被發現,即使匿蹤轟炸機還是以不被發現為前提,但匿蹤戰鬥機已非如此,更強調的是跡訊控制,以利配合電戰機或自身電戰系統運作.
因此,YF-22的匿蹤設計,看來並不如YF-23,尤其是修改後遮蔽引擎正面的F-23;巡航速度方面,YF-22也居落後地位,這同時暗示YF-23有比較高的剩餘能量;但是,對於護航戰鬥機而言,YF-23的匿蹤性可能過剩,而為了匿蹤性犧牲的敏捷性,與敏捷性可能帶來的回波強度控制能力,以及原型機呈現研發團隊低劣的問題處理能力,帶來YF-22的勝利.
而在YF-22修改成F-22的過程中,與匿蹤性有關的修改,一些部分是某些邊角的改變,但最重要的是垂直尾翼面積明顯縮小,這可以視為垂直尾翼已超過穩定性需求後,為減低側面的RCS而做的事情,雖然外傾的側面可以讓RCS減低為垂直面的幾分之一,但原本面積越大的話,即使降低了還是會很大,因此F-22在運動性符合需求的前提下,縮小了垂直尾翼,後來的F-35甚至採用更小的垂直尾翼,而PAK-FA及J-20甚至採用全動式垂直尾翼,進一步縮小面積.
F-22的設計方針,基本上成為後來美國以外匿蹤戰鬥機設計單位的方針,強調有限度匿蹤性,特別是針對飛彈用波段的匿蹤性.當然這會讓某些長波雷達廠商可以拿來宣傳,不過美軍也不是那麼在乎......
ATF到此暫告一段落,接下來要講其他低可視度飛機與匿蹤戰鬥機了,要從哪講起好呢...... |
|
|
|
dasha
版主
41804 Posts |
Posted - 01/20/2017 : 07:34:29
|
好啦,今天是匿蹤專題,由於要沿時間順序來講,所以今天開始講的是JSF......
JSF計畫的點子其實起得很早,1942年底瓜達康納爾之戰,海軍把海陸丟到島上後就跑掉,留下幾天的空防空隙,這件事情讓海陸非常在意,要不是日本低估美國海陸的能耐,海陸不慘了?更何況近幾年日本人翻出當年的一些公文稿,發現日本一開始並沒有低估美軍能耐,而是日本官僚亂搞......美國海陸當時只怕也知道,更是一身冷汗.
因此海陸在二戰時期就希望能有配合自己在前線的高性能戰機,早期的想法是水上飛機,但是XF2Y用太多先進科技,卻連起降都無法確保安全,失敗.
接著英國的P.1127看來可以成功,海陸也有了類似航艦的東西,就轉向垂直起降機,就是AV-8A,雖然這飛機的性能就只是垂直起降的英國獵人等級,外掛航程都短,加上低空一條龍而高空一條蟲,當然,福島戰爭大家都看到了,低空這條龍還真不見得怕F-14/15/16/18這種等級的戰鬥機,甚至連Rafale都覺得Sea Harrier FRS Mk.1低空機砲纏鬥不見得輸給他們,海陸算是獲得首步成果.
不過,海陸還是希望有更好的飛機,這就是1970年代開始提的ASTOVL,以及另一架XFV-12.XFV-12因為過度高估垂直推力,實際上根本不能垂直起降而失敗;ASTOVL後來變成短期與長期兩個目標,短期的就是AV-8B,保證能在1980年代服役的AV-8A昇級版,除了最高速度外各方面性能都紅色長角的AV-8A,中長期的則是在雷根時代的六大飛機計畫:ATA/ATB/ATF/C-17/LHX/ASTOVL.
由於1970年代的ASTOVL是與英國簽約合作,加上英國測試Harrier留下的一堆測試設備,美國要重蓋太花錢,因此重新定義的ASTOVL也是與英國合作,但這卻造成早期ASTOVL的拖延,因為美方已經知道匿蹤科技,當時卻不能洩漏給英國人知道,直到F-117/B-2公布為止,因此1980年代測試的技術,都沒有考慮匿蹤,單純是各種垂直起降或短場起降概念的測試,而且用的動力系統還是推力比較低的F100/110等級引擎......
如果ASTOVL設定在1990年代內服役,採用F100/110而且把性能設定為垂直起降版F-16的話,還算合理,但問題是冷戰結束,打亂美軍研發規劃,美國空軍與海軍的戰鬥機都沒著落,國會也很明顯,不要想每個軍種都有戰鬥機計畫,只能有一個,那麼,進度遙遙領先,還有外國參與會惹出外交問題的ASTOVL,就成為最佳選擇,這就成為JSF.
而且,雖然離F-117公布沒幾年,但ASTOVL已經出現匿蹤設計,洛馬還公布了一個像是單引擎前翼版F-22的ASTOVL測試系統,相較於海軍A/F-X還在圖面上,ASTOVL可是有全尺寸測試機了.體型也比較小而有望比較輕與便宜,加上最後蘭德對JSTOVL/JSF的研究報告,顯示ASTOVL的架構有可能滿足三個軍種(不包括陸軍希望的A-10代替者)的需求,這才構成了現在JSF計畫的基礎.
不過,這時垂直起降版JSF的性能需求,因為有了推力更大的F119/120衍生引擎(F135/136),加上要配合空軍與海軍的需求,變成了垂直起降加匿蹤版F/A-18C/D,作戰半徑從300海浬增為400海浬,造成了下一階段的問題......
下一次,就來談X-32/35/36,不大概與這次一樣,沒有多少匿蹤的內容......頂多講到前翼吧?
-
今天要講X-32/35/36了.
其實這三架這樣排有點問題,因為X-35基本設計是針對JSF的定義,ASTOVL時期定義則是前翼設計;X-32是ASTOVL時期的定義,他們後來公佈的F-32想像圖是有尾翼版;X-36是麥道ASTOVL時期定義設計的縮小版遙控機,敗給前兩家的設計也是有尾翼的設計.
之所以後來大家的設計都是傳統構型,但早先的設計不是無尾翼就是用前翼,與1980年代的ASTOVL與後來蘭得的JSF報告有關.
1960年代設計垂直起降機時,就已經確認垂直起降噴射機最好是單引擎,因為傳統起降機的多引擎是壞掉一個還能飛,垂直起降卻是有任何一個壞掉就是慘劇,多引擎垂直起降失事率將明顯攀升.
在1980年代,美國能拿到推力最大的戰鬥機引擎,就是F100/110,用這引擎推重比超過1的,就只有F-16的作戰半徑與外載,因此海陸原先對ASTOVL的期望,也就只是垂直起降加匿蹤的F-16水準,數據化的話就是帶2顆炸彈與對空自衛武器,作戰半徑300海哩,允許大概幾成的誤差.
但F-16的造型可無法垂直起降,小改造也不行,那要怎樣設計才能達到需求?
X-32的設計與AV-8是同個來源,魏包爾概念改良版,旁通氣流在前,核心氣流在後,引擎在重心部位,單引擎與最小幅度附加機構重量就能垂直起飛,且因AV-8的成功,這種設計技術風險最少.但因為機身中心都被引擎佔據,缺少裝油的地方,加上大直徑引擎佔據這部位,造成飛機截面積變化很難符合面積率,想當超音速戰鬥機很困難.
波音的作法,就是大面積三角翼,把油往三角翼內放,截面積問題則用三角翼與彈艙去調整,加上高後掠角減低波阻,讓魏包爾概念比較容易符合面積率的要求.
但是全三角翼設計,尤其是高後掠角三角翼,升力系數不大,高G迴旋時還因控制面下打而減低升力與增加阻力,這種設計有利於纏鬥之處只有一點,就是可以把油箱趕到機翼內,減輕機身重量,如果引擎推力不夠,這是最能提高推重比的設計,即使提高的能量在纏鬥時會被提高的阻力消耗,但以垂直起降機來說,這是最合理的做法.
可是另兩廠要進一步提高運動性,就不想用全三角翼,在尾翼與前翼設計中,他們選擇了前翼.雖然美國航太工程師的主流態度,認為前翼提高升力的效應,不如讓主翼置中採用高升力襟副翼來得好,但是前翼三角翼還是有一個無法否認的優點,就是與全三角翼一樣,可以把油箱往大面積高厚度卻低後弦比的主翼趕,而前翼提供配平或渦流增升的能力,都比全三角翼更好.
而洛克希德的垂直起降設計,是在前機身裝一個渦輪扇,由後機身的引擎軸輸出動力傳動這個渦輪扇,這種設計可以緩和引擎集中在機身中心造成的面積率問題,但佔用的機身總空間可能會比魏包爾概念更大,即使形狀很奇怪的油箱還是可以裝油,不過還是要盡量把油箱往主翼趕,主翼面積大於一定程度的話,裝尾翼就會很麻煩,像F-22主翼已經要切一塊容納尾翼前端了,ASTOVL時代的話,那主翼可就要切一大塊了......這時用前翼就比較方便,大不了前翼切一塊容納主翼前端,或者乾脆學後來的J-20,前翼用後掠翼......
當然,傳統飛機設計師大概會直接拉長機身去裝尾翼,問題是你這架是要盡量減低呆重的垂直起降機,這樣做可能導致重量大到無法垂直起飛......
X-36用前翼則還有另一個因素,基本上機身側面RCS的來源,垂直尾翼佔的比例很高,所以麥道一直想幹掉垂直尾翼,X-36主要實驗的就是用B-2的開闔式副翼代替垂直尾翼的方向控制功能,而要提高開闔式副翼的效能,就要盡量往後往外拉以增加力矩,傳統尾翼設計會妨礙往後拉的幅度,所以改用前翼取代水平尾翼.當然,與X-32/35一樣把油箱往主翼趕的考量,也在其中.
X-36母體的垂直起降機構,則是另一種機制,將少量高速氣流噴在一個經特殊設計的大管道中,則管道中的氣流會被帶動,帶來額外的推力,額外推力可以到好幾成.這種增推設計在早期的實驗中有成功,XFV-12也是用這設計,但因為估計的增推效應太樂觀,實際上增加的推力比例不足,無法垂直起降,導致XFV-12失敗......
這種設計因為要在機身內開空洞讓大量氣體流通,佔用機身空間最大,不過這些管道純粹是空間,所以增加重量幅度則是最低,而且這些空洞在海空軍衍生機中,可以很輕易變成油箱或彈艙,假如是STOVL只要垂直降落而不要垂直起飛的話,甚至可以在東西丟掉後才垂直降落,機內空間使用效率很高,空洞形狀限制又沒有洛克希德渦輪扇的限制那麼嚴,要符合面積率更容易.
但這種增推方式不僅增加的推力比例有限,而且你主氣流越強,則增加的推力比例會越低,所以只適合低重量飛機使用,高重量飛機將難以獲得足夠推力.
但是這個機制在JSF變大以後,就產生推力不足的問題,以致麥道最後只好學Yak-141那樣裝垂直助推引擎,造成系統複雜度太高與呆重太多,而且還是在最後階段才改,很多東西來不及修改,在競標中失敗.即使他們抱怨他們的設計足以滿足垂直起降F-16的要求,是因為需求突然改成垂直起降F/A-18的要求,帶2枚炸彈作戰半徑400海哩,才會無法應付,但需求就是需求......
至於為何需求會突然改變?首先當然是有了更好的引擎,可以提供更高的推力,另外就是時勢的轉變.
冷戰時期,美國海軍主力攻擊機如A-3/5/12的設計需求,是可以從印度洋攻擊蘇聯的中亞,黑海攻擊大部份歐俄與裡海附近的地區,還有從北極海攻擊北半蘇聯,因此A-12失敗後,A/F-X幾乎都是雙引擎設計,就是因為要求的作戰半徑很大.
但推JSF時,冷戰已經結束了,你還提這種需求,是存心要讓JSF計劃破局不成?蘭得的JSF報告指出,對付當時美國主要敵人,北朝鮮/伊拉克/伊朗的話,從航艦起飛,作戰半徑600海哩可以涵蓋85%目標,作戰半徑750海哩則可涵蓋100%目標;而要讓傳統起降或航艦起降型達到這種作戰半徑,VTOL/STOVL型作戰半徑大概可以到400海哩,這就成了ASTOVL到JSF時期最重要的定義轉變.
而當引擎推力增大,X-36是倒了大霉,垂直推力無法等比例增大,X-32/35卻是賺到了,可以很輕鬆的放大飛機,因此,X-35就改成傳統購型.
雖然是匿蹤專題,但這次還是沒辦法提多少匿蹤,下次再來就X-32/35及麥道方案的匿蹤進行比較,特別是談前翼的匿蹤問題.
-
X-32/35/36的故事接近尾聲了,畢竟是要講匿蹤,進入F-35的東西就大舉省略吧.
當初JSF競標的三家設計中,沒中選的麥道在X-36是無垂直尾翼,後來提出案子的V型尾翼也很低,側面投影面積很小,所以在側面RCS據信可以是最低的,不過那個來自F-22啟發的正面與尾部,就沒有特出之處......
畢竟,JSF已經不是Have Blue或ATA/ATB那種以匿蹤為最高指導原則的設計,而與ATF一樣有空戰需求,更要命的是還有至少垂直降落能力的需求,以及便宜的需求......
1990年代美國空軍養匿蹤機也養了10年了,其作戰效益固然令人激賞,但每個飛行小時後的維修人力,也是讓人吐血,當JAS-39可以1個班照顧2架,F/A-18E/F每架1個班正常上下班時,F-14每架要1個連熬夜就算了,F-117或B-2搞到1個營?!本來F-117的優點就是2架就能完成F-16加上支援機種共50架才能做到的事情,可是維修人力至此,1架F-117的維修足以養超過50架的JAS-39或EF2000,優點都快被抵銷光了......
因此美國空軍對JSF的匿蹤性需求,甚至比ATF更低,面對敵人的正面夠低就好,反正現在不是闖入蘇聯領空1000海浬以上的作戰,只是要面對防空系統能力較低的兩伊,闖入距離也減半.
麥道提案沒有希望,除了垂直起降系統不行以外,設計上偏重匿蹤影響到其他方面,不能說不是原因.
剩下的X-32/35來說,側面的RCS大概差不多,不過X-32正面的血盆大口,即使用上一堆材料以及引擎正面阻擋,小弟還是蠻懷疑的,而且那種機鼻要裝雷達也很麻煩......不過機尾就倒過來,雖然洛馬有研究圓形的低跡訊噴嘴,但扁的X-32噴嘴,對內部的雷達與紅外線訊號阻擋,應該都有幫助,尤其X-32B垂直起降時,尾部還要封起來,把氣流導向下方,內部有更多阻擋雷達波進入的結構.
只是就作戰而言,大家都是先以正面或側面去面對敵人,正面跡訊降低還是比較有意義,這點X-35確實佔優勢.
至於前翼設計為何在後續階段都消失,除了機身重量限制因為新引擎的發展而減低,特別在決定發展次音速推力比F119/120更高的衍生型,讓設計團隊可以更不用為了重量而犧牲其他性能外,美國人對鴨式構型的輕視,以及前翼對正面匿蹤可能會帶來的負面效應,都是重點.
鴨式設計的氣動力與控制缺點,問題更大程度其實是反應在計畫執行面,傳統構型的俯仰控制只由水平尾翼負責,但鴨式構型卻有前翼與主翼尾端襟副翼這2組氣動力面,這說好聽是可以最佳化提供更大的控制力,說難聽是你要花比較多時間去處理飛控以便最佳化,不要以為大家都是印度那樣允許你一個戰鬥機計畫搞30年的國家......要省時省事,傳統構型還是佔優勢.
同樣的問題也發生在前翼機的正面匿蹤上,以F-22來說,上天以後氣動力控制面的驅動機構與關節,只有前緣襟翼比較麻煩,沒搞好可能暴露在外,後方襟副翼與尾翼的驅動機構要不是向後,就是水平尾翼那樣可以在主翼後方被遮蔽,而這種關節部分常動常摩擦,雷達波吸收材料容易掉也不容易塗,算是匿蹤機的弱點,而且是很難估計的弱點.
但是前翼,尤其是全動式前翼,驅動機構前方沒辦法設計很大的遮蔽物,就算弄個小突起遮擋,爬行波爬到這些機構再反射的距離比較短,不像水平尾翼是要爬過整個主翼,更容易被材料吸收,前翼這部分比較討厭.
後來PAK-FA那個連接前緣延伸的東西,驅動結構比較類似前緣襟翼,雖然與機身旁的摩擦掉漆免不了,但至少驅動機構暴露問題與前緣襟翼一樣,比較好處理.
雖然對一定低仰角的雷達波來說,前翼或許比較容易遮蔽垂直尾翼,所以今年在傳的老共1994年研究成果,某些角度的前翼RCS設計會比傳統設計低一點,但那僅限於垂直尾翼容易突出來的設計,而且是在一個小角度範圍中.
另一點就是會動的平面,RCS會因為運動而改變,前方無遮擋的前翼會因此帶來比較明顯的回波規律性變化,讓雷達可以透過特殊的頻率分析方式抓到.雖然這可以透過匿蹤飛控模式,把前翼固定在特定角度,只靠襟副翼控制解決,但這其實等於在鴨式設計很討厭的雙俯仰控制面最佳化與渦流最佳化以外,再給你來個匿蹤最佳化的要求,你要花這時間金錢去研發,老美不跟......
從決定F-35後,研發出的問題大部分都與匿蹤無關,頂多冒出來幾個用材料搞到號稱與F-35正面RCS差不多一樣低的傢伙,就沒必要多提.
到了JSF,匿蹤飛機終於完全擺脫原始階段,現在大家都開始用RCS估計程式,而且越做越精緻;另一方面,1999年F-117在南斯拉夫被擊墜,也象徵靠著匿蹤當獨行俠穿透敵人領空的時代,已經結束,匿蹤科技又進入另一個階段.
只是在PAK-FA與J-20/31之前,還有RAH-66與X-45/47之類東西要交代一下...... |
|
|
|
dasha
版主
41804 Posts |
Posted - 01/20/2017 : 07:35:05
|
匿蹤戰鬥機轟炸機以外,1990年代的直升機,飛彈/無人機,軍艦,甚至裝甲車輛,都有考慮匿蹤.但與匿蹤飛機相比,概念有些不同.
水面艦的主要問題,在於船身回波很容易反射到海面後再反射回去,而且因為雷達照下去到處都是背景雜波,這在雷達科技發展早期曾經造成困擾,但現在反而成為匿蹤軍艦設計困擾,假如雷達真的找不到軍艦,就會成為很明顯的空洞.
因此以拉法葉級為首的匿蹤軍艦,只是想讓回波強度降低到漁船或遊艇程度,不是找不到,這世界上小到一定程度的漁船就像蟑螂,到處都有,而且沒有裝像樣的電子設備,要詢答人家還不會回答,或是遊艇上的人忙著享樂不回應......
而且比較老的反艦飛彈,對這種小船可能會直接當成雜波濾掉,不一定會攻擊;即使像前幾個月雄三誤射那樣,證明有些反艦飛彈對小漁船也可以有效攻擊,但是你用干擾絲或主動干擾設備,要遮蔽全艦會更簡單,干擾絲發射器可以裝更多干擾絲進行重複發射.
由於軍艦速度慢,電子系統又遠優於飛機,很容易從很遠的距離外就發現目標,因此軍艦干擾絲戰術有一些飛機不能用的搞法,比方用一堆直升機在附近灑干擾絲,製造完整的假艦隊,又或是整個艦隊通通被罩在干擾絲雲內,任何雷達都會以為自己找到的是移動島嶼要塞這種怪物......
而在1999年F-117被擊墜以後,匿蹤飛機的戰術,也開始比照軍艦,如果無法避免被雷達在一定距離以上找到,至少讓電子干擾更容易執行.
飛彈與無人機的狀況類似轟炸機,你可以不用顧及其他性能,以匿蹤性為最高設計依歸,雖然有出現飛控太難做的失敗案例,不過基本上成功案例的造型都差不多,無人機就是長得B-2那個蝙蝠樣,飛彈就是奇特造型的鼻錐與梯形的彈體截面.
只是,無人機已經比B-2小了,飛彈更小,所以用雷達波長超過1m的UHF/VHF之類波段的雷達,就有可能碰到Rayleigh區的問題,相對於B-2,這些比較小的匿蹤飛行物,反而相對容易被抓到.
飛彈與匿蹤無人機更容易被抓到,還有一個原因是作業距離,飛彈會直接撞上目標你儂我儂就不用說了,匿蹤無人機進行偵查,有時真的會很接近目標,匿蹤只是讓被偵獲距離大幅縮短,不是完全不會被發現,太接近還是會被找到的.
同樣的問題,出現在RAH-66.直升機因為速度低,機身形狀的氣動力制約比較低,升力完全依賴主旋翼,機身很容易作成比匿蹤飛機RCS更低的形狀,機身設計比較簡單,旋翼與動力系統比較難搞而已.但直升機的接戰距離實在太短,當時的地獄火射程只有8km,基本上還是在目視距離內,不要說躲不過白天肉眼搜尋,這種距離真能避免被雷達鎖定嗎?是個問號.
雖然RAH-66的失敗,小弟認為還是在陸軍拖太久導致研發經費不斷上升,搞到買不起,匿蹤方面還好,至少現在直升機的電戰系統一大堆,讓直升機的價格飛速上升,主因還是在避免被鎖定,這方面RAH-66的匿蹤設計,就可以大幅減低相關需求......
既然直升機都嫌太接近目標,那距離更短的裝甲車輛就更不用說了......飛機上沒那麼重視的光學與音響跡訊減低方式,才是重點.
而在匿蹤飛機概念轉向增強電戰系統效果,以及RCS估計軟體普及後,就是PAK-FA與J-20/31的時代了.
RAH-66任務類型太廣,如果像上次偷襲賓拉登那樣,匿蹤直升機夜間接近目標的話,夜間黑色直升機看不到,低轉速多葉旋翼音量低,雷達也不容易發現的話,很有用.但你也要白天出現還衝到第一線,可能從敵人步兵腦袋上飛過,這時你還要能靠匿蹤就防禦對方的空飛彈機砲?很難.然後美國陸軍對於匿蹤到底要到哪個程度可能也花不少時間討論,越討論越耗時研發經費就越貴...... |
|
|
|
dasha
版主
41804 Posts |
Posted - 01/20/2017 : 07:35:41
|
對軍用飛行器迷來說,2000年代很無聊,可能與1900年代那個幾乎沒有軍用飛行器的年代一樣無聊,因為2000年代戰鬥機大部份都是先前研發的機種服役,新研發的只有F-35,頂多你把X-32也算進去;反倒2010年代才有新研發戰鬥機的資料公佈,俄羅斯的PAK-FA(T-50),以及老共的J-20/31,就算以後J-31運氣不好沒人要,那也不過是與X-32一樣,2010年代還是至少有三種新戰鬥機出現.
如果講概念機的話,2000年代還有日本ATD-X的RCS測試機心神,以及南韓的KFX,不過這兩架與F-35一樣,受到F-22的影響太高,這一方面說明F-22的設計算是匿蹤戰鬥機的最佳解之一,另一方面可能也意味雙方受到洛馬影響很深......從這角度來看,J-31機尾部分雖然看得到MiG-29的影響,外傾雙引擎與平板的引擎中間機尾,但其他部分還是另一種F-22/35.
至於伊朗研發的那幾個,資料少不說,總覺得更像玩具......
PAK-FA相較之下,就比較類似YF-23,前機身比較扁平與近似六角形,不是F-22的菱形,這種設計的側面RCS會比較低一點;引擎雖然不像YF-23或EF2000是在主翼平面結構的上方,而是類似Su-27,與主翼結構大致同高,但進氣道在主翼結構下方,而且稍微偏外,利用高度差與方位差,自動構成對引擎正面的遮擋,這設計也與YF-23概念相同.
F-22的進氣道設計,基本上是刻意利用彈艙之類其他系統壓擠,讓進氣道扭曲,避免都普勒訊號很強的引擎正面被雷達照到,但這種設計的缺點,在於不容易做大型彈艙,至少相對於YF-23或PAK-FA,這兩種飛機等於是把進氣道往外拉,在機身中間重心處空出一整塊轟炸機等級的大彈艙空間,F-22的彈艙空間必須分佈在四周,而不是聚成一個,否則進氣道的扭曲可能就不易遮擋到引擎正面.
因此類似F-22的設計中,只有單引擎然後機身又胖得一塌糊塗的F-35,設計出可裝2000lb炸彈的彈艙,要裝更大的彈藥還會有問題.
不過PAK-FA有機腹大型縱列彈艙,也不是沒代價,首先是這架飛機也很胖,只不過不是X-32/35那種圓胖,而是扁胖,外觀上或面積率上的處理比較麻煩,實際上可用的升力面積恐怕沒有印象中看起來那麼大.
而且胖機身在高攻角時可能會帶來額外的控制麻煩,PAK-FA在LErX裝了那個只負責壓低機鼻的控制面,不確定是因為沒有向量噴嘴還要壓低機鼻,又或是機身設計帶來的額外壓低機鼻需求.
然後扁胖的問題,就是進氣道的高度差相對不容易拉大,PAK-FA與YF-23/X-32,甚至是F/A-18E/F一樣,一定要遮罩去遮蔽引擎正面,或多或少暗示這種設計的正面RCS壓低幅度有限.
機尾部分就不用講了,圓形噴嘴比較容易暴露引擎內部結構,不管是雷達跡訊還是紅外線跡訊,都會比較大.
這些問題,設計單位在長年設計過程中,應該已經心裡有數,畢竟都到了2000年代,不是F-22/23研發的1980年代,RCS估計程式發展得已經很完善,廉價個人電腦也可以輕易去做這些運算,而俄羅斯看來又沒財力大量使用昂貴又難維護的匿蹤材料,對於正面有雷達天線與引擎進氣道,背面有引擎噴嘴這種強回波裝備,都很難處理.
所以,PAK-FA在降低RCS的選擇上,強調降低側面RCS,因為側面沒有那些個強回波裝備,只要別搞出垂直對立面這種低級設計錯誤,那幾乎就是看側面投影面積決定RCS.這時,扁胖就成了優點.
這時最大的問題,就是垂直尾翼,因為無垂直尾翼的戰鬥機飛控,美國還有廠研究這方面的技術,但在兩次競標中都是失敗者,俄羅斯大概不敢嘗試,只能退而求其次,採用全動式垂直尾翼,沒有垂直尾翼的固定部分,盡可能減小側面的投影面積.
從俄羅斯宣稱的不積極採用匿蹤材料,以降低價格及維護問題來看,PAK-FA的最低RCS值大概不能太期待,那天法國號稱他們的Rafale的RCS比PAK-FA還低都有可能.不過匿蹤飛機重視的本來就不是小角度的最低RCS值,而是大角度的低RCS值,這方面PAK-FA有大量平行面的設計,還是比那些靠吸收材料的飛機要可靠.
更何況到了2010年代,匿蹤飛機的戰術思考,又與1980~1990年代不同,現在能抓到匿蹤飛機的系統開始增加,大家也已經知道有匿蹤飛機這種東西,會仔細去抓,而且交戰雙方都有匿蹤戰鬥機的可能性已經出現,這時戰術要怎麼搞,就要參考一下上一代的匿蹤武器,潛艦的作戰史與戰術發展史了......等下次吧. |
|
|
|
dasha
版主
41804 Posts |
Posted - 01/20/2017 : 07:36:10
|
有個關於匿蹤戰鬥機的老迷思,如果雙方都是匿蹤戰鬥機的時候,誰也不能從遠距離抓到對方,那就只有近距離狗鬥.這說法聽來似乎很合理,但實際上沒有人放棄BVR作戰,這不只是因為長時間來只有美國有匿蹤戰鬥機服役的單方面優勢而已,而是WVR作戰有比較多運氣與駕駛員技術的因素,技術優勢帶來的優勢比較低,另外就是BVR作戰在匿蹤時代並非完全絕望.
要講到這一點,就要去看比匿蹤飛機早百年開始搞匿蹤的潛艇與反潛戰術.
前面講匿蹤沒有多提雷達的一些東西,與雜誌上簡單寫的偵測距離多少不一樣,詳細一點的資料至少會寫針對RCS多少的目標,偵獲機率是90%,85%,還是50%,以及垂直誤差與水平誤差範圍或角度之類定義.不然就是特殊的如超地平雷達或被動雷達那樣,誤差半徑多少,實際測試偵獲機率超過80%之類的數據.
這邊的偵獲機率影響因素很多,簡單比喻,現在的雷達通常偵獲B-2的距離應該都不超過20km,甚至更短,但是要200km以外偵獲有可能嗎?有啊,他的回波是集中在少數幾個角度的,那幾個角度的回波甚至可能比一般飛機還強,所以你可以在很遠的距離偵獲,不過機率大概是1%就是了,給你矇到而且還能持續追蹤的話,那真的是算超幸運或超倒楣......
但是反潛作戰就常常有這種個位數偵獲率去打的狀況,因為你反潛要求90%偵獲率,有效搜索距離大概就是0,不用給單位了,因為0光年與0公分的意義差不多......特別是在早年.
電波在大氣中傳播不是直線,偶爾會出現導管現象產生嚴重混亂;聲波在海中傳播不是直線,偶爾會有直線,大部分都要考慮各種導管現象造成的扭曲,利用各種已知的環境參數去回推出真正的目標.
因此搞反潛很麻煩,都是要有耐心重複找慢慢抓,突然有風吹草動就要想辦法確認,讓每次搜索只有個位數的有效抓獲機率,在長時間多次搜索後累積到100%.然後因為聲波長距離傳播保證不是直線,所以要換算出目標方位距離,難度也高得多.最後最可怕的,有些鯨魚發春時會狂吼,聲音甚至可以傳到一千公里以外,但抹香鯨之類鯨魚的長程發聲器官結構與聲納類似,因此在鯨魚的汽車旅館附近,船隻有時會被奇怪來源的聲納鎖定......
不過冷戰時期大家投資一大堆在進行反潛研究,除了搞清楚板塊運動的一堆科學機制以外,主要進步還是在這種水下聲學的長程推算上,隨資料越來越多,長程聲訊分析追蹤越來越準確,1990~1992年的實驗,美國確定只要音量大於一定程度的音源,不管在地球上哪個深海地區發出,他們都有辦法在美國東西岸的陣地中收到訊號,並分析出其正確位置,然後這些資料庫也都已經放在比較新的反潛艦上.所以美國佬總是說老共的091/092一離開島鏈進入太平洋,他們馬上就能追蹤到,就是說他們的噪音已經高於這個門檻值,只有在聲音消散很快的潛海區,才沒辦法傳到美國人佈在本土基地的收音陣地中.
當然這是1990年代以後的進展,更早期還沒辦法聽這樣遠,但是反潛作戰的距離,已經大幅延伸,從1940年代大家還在比幾百碼幾千碼,1960年代末期蘇聯的核潛已經有把握抓到500~800公里以外的美國航艦戰鬥群,而美國方面稍晚的1970年代中期,則開始考慮如何攻擊300~500海浬以外的蘇聯核潛艦,這些數字都是二次大戰時的幾百倍......
所以,那時出現射程超過500km的潛射反艦飛彈,以及射程超過100km的潛射反潛火箭,背景都是在有可能從好幾百公里以外抓到敵艦.航艦戰鬥群因為是一大堆船,要抓到還比較容易,核潛可是單艦,遠距離抓真的蠻困難的......
......困難到後來小弟發現,其實沒有類似100公里外偵獲機率多少的資料,只確定不會是90%甚至是50%這種很高的數值.因此,當時潛艦攜帶最多的武器,還是相對短距離用的反潛或多用途魚雷,長程反潛武器只攜帶少數幾發,因為你只有相對低的機率可以在很遠的距離發射武器.
講到這邊,大家或許就會注意到,反潛作戰早期的這些發展,與現代匿蹤機空戰會有類似之處,你要從遠距離抓到敵機,機率不再是過去那種50%以上甚至是90%的事情,不說B-2,說強回波角比較多的F-22,長程被偵獲機率或許已經是B-2的好幾倍了,但大概也只有10%這樣的低水準,而且這還只是平均數值,實際作戰人家都會想辦法把最低回波角對準你,除非是一大堆傢伙從好幾個角度同時搜索他,才會有哪個運氣好的可以長時間從強回波角追蹤F-22......
所以,匿蹤戰鬥機互相空戰時代即將來臨,但BVR作戰並不如以前預測的將失效,大家還是繼續研發,甚至像PAK-FA,特別強調長距離偵蒐能力,用上偵測方位與距離誤差都會很大的L波段雷達,目的只是盡可能提高較長距離偵獲目標的機率.
當然PAK-FA這個選擇還有俄羅斯本身的特殊地理因素與概念,俄羅斯遠東地區每年冬季都有很強大的溫帶氣旋,不知道的人想像聖鬥士冰河的冰龍捲(大然版好像翻譯成金剛火焰......)大概就知道,零下幾十度的低溫加上颱風等級的風速,很多地方都不適合設立機場,設立了通常也不能讓飛機起飛,這讓西伯利亞地區的機場,都要設在離邊界很遠的地區,這才有Tu-128與MiG-31這種長航程且可長時間超音速飛行及獨立進行大範圍搜索的攔截機出現.
要繼承MiG-31的PAK-FA,就需要這種全世界沒別的國家要的超長搜索距離雷達,但在匿蹤時代,你還想把MiG-31那種大雷達裝上機鼻?你機鼻方面的匿蹤大概會搞得很糟糕......所以L波段雷達因運而生,機鼻的X波段雷達也就能小一點了.
這次先交代完一些概念,下一次把PAK-FA相關的東西收尾一下,然後就可以開始帶入大部分必須猜測的J-20在東海地區的相關戰術議題,進入純討論階段......
其實有一點可以提一下,越戰時AIM-7命中率才8~9％之間,現在AIM-120已經上升到50%以上,匿蹤則又把命中率打回原形...... |
|
|
|
dasha
版主
41804 Posts |
Posted - 01/20/2017 : 07:36:42
|
看到F-22與T-50(PAK-FA),很多意義上很像F-16與IDF,隔了十幾快廿年,基礎技術架構還是差不多,只有一些細節部分有差,而且那個差還是同樣拿原型機來比的電子系統技術進步差距.F-22與T-50或J-20也是這樣,美國的領先優勢真的太大......
既然是匿蹤專題,對氣動力或匿蹤相關以外的空戰性能評估就不多提,更何況T-50的機腹大型連續彈艙,怎麼看優勢都是在攜帶對地打擊武器方面,同樣要炸地面目標或船艦的話,T-50比較有機會在更遠的距離就丟反艦飛彈或巡弋飛彈,這點F-22或J-20在空對面武器射程上應該都輸,相對的就變成空對面作戰時,T-50擁有匿蹤優勢,雖然說來這種優勢與沒有匿蹤設計的B-52一樣,靠的是距離與地平線.
在空戰方面,T-50比較有趣之處,大概就是機翼前緣的L波段雷達,以及電漿系統.
雖然有些人認為L波段雷達的用處,是空戰中讓T-50被F-22發現之前,先發現F-22,但小弟認為這主要還是俄羅斯東西伯利亞與亞洲近極區地帶防空需求帶來的設計,俄羅斯始終沒有北約買E-3這種大手筆的AWACS網,甚至他們自己的那些預警機都還只能說是AEW或AEW&C,精度只夠預警,空戰管制能力有限,而俄羅斯要防禦的邊界長度卻又比北約更長,所以從1950年代策畫防空監視網起,就有長程高速飛行且具有優良雷達視野的攔截機需求,MiG-31強調的4機連線的小規模AWACS,其實是這個需求,T-50則偏向這個需求的進一步升級,對F-22的偵測能力可以增加到哪個程度?小弟不期待,畢竟匿蹤飛機一開始就有考慮對付使用長波的地面搜索雷達......
倒是電漿匿蹤還比較有點空戰意義,T-50的作法不像SR-71,比較不用擔心搞出那種電漿監測系統(大氣觀測網的一種,民間的)都看得到的幾百公里大型電漿條,雖然小弟只是把這玩意當成一種雷達波吸收材料在看,效率甚至還不能算好,但可以針對不同波段準備,還是有便利之處.
只是,到最後有沒有預算安裝,還是問題,畢竟只要不是對付F-22/35或J-20,就算面對的是愛國者或S-300/400系列,T-50不用電漿都可以穩操勝卷,要省掉一些系統多買好幾架飛機,還是裝上這些系統後少買好幾架,這要看未來俄羅斯的國防預算......
相對於T-50,J-20真的是強調對地打擊嗎?老實說彈艙看不到深度......J-20用的匿蹤技術,概念上其實與F-22/35差不到哪去,特別一點的就是在機尾,為了縮小垂直尾翼面積又保持足夠的穩定性,所以弄了腹翅,即使這樣會讓腹部的RCS增加......小弟很懷疑有米格設計局的人被聘到大陸去協助,才會出現這種MiG I-1.44的機尾設計,以及很像MiG-29匿蹤改版的J-31原型機.
雖然小弟並不認為J-20的匿蹤設計會比F-22/35要好,腹翅與前翼甚至是為了氣動力理由犧牲匿蹤性的設計,不過採用不同設計路線這點,也證明他們有自己的概念.下一次,就來研究看看J-20在台海作戰的話,有怎樣的可能性必須提防,但小弟必須說,地圖請自己準備...... |
|
|
|
dasha
版主
41804 Posts |
Posted - 01/20/2017 : 07:37:14
|
匿蹤專題今天談談J-20在台海的狀況,然後下次補提一下雷達以外的其他感測系統匿蹤,先前居然忘了寫......
先不管J-20的匿蹤性相對於F-22/35或T-50如何,但優於J-8/10以及Su-27相關系列應該是不爭的事實,因此在假想的台海作戰中,過去共機必須設法逐步消耗台灣的戰鬥機與防空飛彈,以血換血,形成消耗戰;J-20卻比較有可能找到陸基防空飛彈網的漏洞,至少會壓縮台灣方面雷達網的偵測距離,這對台灣空防是個危機.
但就算是匿蹤飛機,近距離還是會被雷達抓到的,所以利用J-20進攻台灣時,仗著匿蹤優勢就直撲台灣北部政經中心的話,台灣北部的防空系統重疊性甚高,J-20不一定有先射優勢,也很難同時制壓多組防空系統.
更何況J-20不是T-50,內載彈艙沒那麼大與厚,不太可能裝射程超過愛國者或天弓系列的空對地武器,就算考慮匿蹤性會壓縮雷達偵測距離,J-20內載的對地炸彈或飛彈射程,在中低空直接衝向鷹式飛彈陣地時,或許有少許優勢,對天弓與愛國者,最好是當成劣勢,尤其J-20還會碰上空優機或軍艦的干擾,這是進攻方必須面對多層次防禦敵人的先天劣勢.
那麼,J-20的匿蹤設計,要顛覆台海防空作戰局勢,必須要到哪個水準?這就是今天要講的東西.
台灣的較先進的防空飛彈系統,如愛國者或天弓這些,對匿蹤飛機或許有一定程度的先射優勢,但這些系統數量上並沒有多到能涵蓋全台,尤其是在雷達地平線以下的空洞,這些過去以鷹式飛彈填補的地方,面對J-20就會是問題,除非J-20的匿蹤設計真的差到會被鷹式飛彈先視先射.
而這也就是J-20正面匿蹤設計上的底限,必須能在鷹式飛彈陣地鎖定自己前,先行發射空對地武器系統,被鎖定距離必須少於鷹式最大射程的40km,至於要少到多少,那就要看設定用哪種武器攻擊.
至於側面的RCS,設定可以寬鬆一點,當然這也要看從哪個方向發動攻擊,從浙江與江蘇朝北部直衝,或是繞過琉球群島進攻東北部與東部,原則上不用想太多,這不僅是因為北部防空系統太密集,偏東一點你會進入日本與美國的防區,整個狀況將異常複雜.
J-20要避過美日的偵測,那只能從廣東福建出海,又或盡可能貼近浙江海岸,等接近馬祖的偵測區時再往海峽中飛行.從南部進入台灣的問題是航程,繞很遠,但這算是最輕鬆的一條路;從北部的話,就必須穿越本島與金馬澎三地的雷達與先進防空飛彈網,台海最窄處寬度約162km,因此J-20也必須確保側面的被偵測距離,要壓低到80km以內,才有機會繞過北部與海峽島群的先進防空飛彈,從防禦相對弱一點而距離又短一點的中部突破.當然,這時會讓人想到的最接近目標,就是清泉崗,即使最終目標是台北之類主要指揮中心.
所以,新聞報大陸模仿清泉崗當成演習目標,其實重點應該是在附近區域的防空陣地,是不是類似台海的狀況......
或許J-20沒有猛到像F-22的相關報導中,F-15從8km外也無法鎖定F-22的高度匿蹤能力,但只要正面的被鎖定距離小於40km,側面被偵測距離小於80km,就有可能改變台海的空防情勢.
如果討論的是J-20能不能與F-22/35或T-50相提並論,那是一回事;討論的是J-20夠不夠用,那又是另一回事.以單獨面對台灣的情況來說,就算J-31的匿蹤性可能優於J-20,但J-20至少在估計時,RCS資料應該能滿足對台海作戰的需求,這或多或少是他們採用不同構型的主因.
F-22有公布沒塗漆的素顏外型,也有各種塗料厚到艙門都看不清楚的外型,後者搞可能上噸重量塗料應該不是塗好玩的,而是能針對較寬波段吸收或折射的塗料.J-20目前只出現接近素顏一堆線條的照片,那個連針對X波段射控都有很大可能做不好...... 最新的J-20照片出現一堆鋸齒狀前後緣,小弟相信ewings兄的分析,那是飛了以後發現RCS高於預期,甚至不到需求的標準,所以才追加的設計......不過不知道無法滿足的是對付哪種系統的水準,搞不好是比較嚴苛的琉球群島水準. 其實這邊還留了一些沒探討,比方軍艦與攔截機的佈署,但講到這個就可能涉及某些機密,有興趣的人自己可以追加這些佈署在地圖上研究. |
|
|
|
dasha
版主
41804 Posts |
Posted - 01/20/2017 : 07:37:38
|
本來是要在講RAH-66的部分提雷達以外偵測器的匿蹤問題,不過直升機本身有比較多特殊之處,講一講就忘了......
面對雷達匿蹤飛機,除了改用不同波段或者是被動雷達多基雷達以外,也有人提出非雷達的偵測方式,比方可見光,紅外線,聲音,雷射雷達等等,其中雷射雷達等於是波段不同的雷達,其他幾種則是利用太陽這類外界強電磁波源,或者是飛機自己一定會發出的跡訊進行追蹤.
聲達其實是比雷達更早被用在防空與反砲兵監測的系統,主要缺點是偵測超音速系統時,聽到目標的聲音,就表示目標已經跑掉了,即使音爆是很強的特徵音源,因此超音速巡航就能輕鬆對付這種系統,飛高的話也會不容易聽到.而且以前的軍用聲達由於作戰距離上的需求,都蠻大的,現在的水下聲納雖可以以做成小單元,但要有效測距還是要變成大陣列,不好攜帶,不像警用聲達只要偵測一兩公里內目標那樣小小的,要用來反匿蹤恐怕不太實用.不過偵測地震之類震動的系統,也可視為一種超低頻聲達,科學研究追蹤某些東西時還是有用,印象中以前聽過類似的笑話,真的可以追飛機,只是那是嘲笑飛機聲音太大......
雷射雷達軍用最常見的其實是雷射測距儀,精確度方面當武器射控很夠,甚至是太夠了,波束太窄,所以掃描整個空域就變得太慢太耗時,成為雷射雷達主要的缺點.而且用雷射雷達其實是有一點賭對方只有雷達波折射反射或吸收塗料,沒有使用光學反射或吸收塗料,也不會用煙霧彈,否則這些東西馬上就能嚴重干擾雷射雷達的搜索追蹤.
而且一開始講匿蹤,提到雷達波長與目標物關係時,就提到了光學區反射,雷射雷達其實就是最典型光學區反射的系統,所以針對光學區回波的匿蹤設計原則,對雷射雷達一樣適用......
然後利用太陽光的可見光偵測,這個原理上與多基雷達或某些利用背景電波偵測的系統差不多,都是外來電磁波源,其缺點第一個是會定期關機,到晚上光源就沒了;第二個與雷射雷達類似,也是廣角搜索很累.
不過還是有很多針對可見光匿蹤的概念,越戰就有在機身上裝一排燈補光的作法,然後塗抹式液晶技術出現時,也有人認為可以把機身蒙皮做成大型液晶螢幕,作戰時與背景長一樣,平常要怎樣的隊徽都可以做出來,但晚上也可能成為超大號成人電影播放螢幕......只是這玩意的成本怪可怕的,只有說說.
簡單的話,煙幕彈就是一種,雖然這招是戰車與船艦比較好用,而且一用出來其實大家更清楚這裡有鬼,只是不知道這團煙內的鬼在哪邊,有時更加打草驚蛇.
然後所有非雷達系統幾乎都會碰到的問題,就是強大的自然雜波,這是因為常用雷達波段的自然雜波強度很低,其他偵測系統就沒這麼優惠.
以前在海軍氣象中心工作時,有各種關於氣象對軍事的研究,講到各種環境雜波對各類偵測系統的干擾時,一般C/S波段氣象雷達討論的是降水量每小時幾mm的吸收率如何,但偵測距離都還是300~400公里;K/Ku波段馬上就是最大偵測距離只剩20~30公里;紅外線或可見光討論的都是8公里以內,雖然理論上可以看更遠,但是起霧或下雨的話,那就是馬上拉到2公里以內討論,基本上霧對可見光影響比較大,雨則是干擾紅外線能力比較強.
雖然說有很多廣告宣稱前視紅外線可以看上百公里,但小弟必須說,同樣條件下正常視力的人也可以看到三十幾公里,近視眼也可以看差不多二十公里,甚至視力算是半盲的都可以看好幾公里......請了解天候一差就會變成怎樣.
因此這類系統目前還算是輔助用,性能基本上當成F-4E幽靈用的APQ-120水準就好,還不用談匿蹤,偵測系統本身的問題就一堆.
不過早期的匿蹤飛機,對於可見光或紅外線匿蹤也沒少做,寧可減低推力也要搞扁扁的排氣孔,還有大量從引擎外側繞過的氣流減低引擎與排氣的熱跡訊,盡可能晚上出擊,還會因無線電不通而製造一堆管制上的麻煩......反倒現在的匿蹤戰鬥機,因為要強調空戰性能,在這一塊看來比較差.
匿蹤的大概到這先告一段落,後面再看看有沒有要補充之處. |
|
|
|
dasha
版主
41804 Posts |
Posted - 01/20/2017 : 07:39:58
|
......現在才覺得寫這麼多真的很難看完,每篇都長,切短的話恐怕又超過50篇......
進氣道的部分有前輩指點,重點不是遮住內部,應該是會不會與電波產生共振,形狀長度不佳產生共振的話,管道本身就會是很大的反射源. |
|
|
|
xc091832
路人甲乙丙
673 Posts |
Posted - 01/20/2017 : 13:20:48
|
quote:
Originally posted by dasha
只是,到最後有沒有預算安裝,還是問題,畢竟只要不是對付F-22/35或J-20,就算面對的是愛國者或S-300/400系列,T-50不用電漿都可以穩操勝卷,要省掉一些系統多買好幾架飛機,還是裝上這些系統後少買好幾架,這要看未來俄羅斯的國防預算......
小弟想請教前輩，您對於S-400對付匿蹤目標的評價如何？
|
|
|
|
dasha
版主
41804 Posts |
Posted - 01/20/2017 : 14:45:16
|
| 現在沒有哪種系統對匿蹤飛機,能回復到1980年代防空系統對非匿蹤目標那種優勢,大不了就是回到1950年代後半區域防空飛彈剛出現的那種狀況,號稱能追幾十個,每個擊墜率都掉到10%以下...... |
|
|
|
xc091832
路人甲乙丙
673 Posts |
Posted - 01/22/2017 : 15:15:40
|
quote:
Originally posted by dasha
現在沒有哪種系統對匿蹤飛機,能回復到1980年代防空系統對非匿蹤目標那種優勢,大不了就是回到1950年代後半區域防空飛彈剛出現的那種狀況,號稱能追幾十個,每個擊墜率都掉到10%以下......
再請教前輩，防空艦面對匿蹤目標被削減的優勢是否比較少一些？記得曾看過討論指出神盾系統仍能於相當範圍外探測到F-22
|
|
|
|
dasha
版主
41804 Posts |
Posted - 01/22/2017 : 16:51:19
|
單艘防空艦未必會比單組防空飛彈陣地要好,北約方面是因為防空艦的系統會比較大,比方神盾在很多方面都比愛國者大,性能本來就比較好而勝出,但蘇聯那種S300同時上艦放陸地的在性能上平手,碰到匿蹤機的狀況大概也是平手......
可是防空艦還有其他幾個優勢,陸基的系統比不過:
1.陸基系統位置相對固定,艦基系統跑來跑去,比較難事先確定飛彈陣地方位,匿蹤機比較容易一不小心從你頭上飛過去......
2.軍艦用資料鏈通聯的歷史很早,要搞多基雷達模式比較容易. |
|
|
|
davidboy
路人甲乙丙
3574 Posts |
Posted - 01/23/2017 : 12:35:47
|
quote:
Originally posted by dasha
單艘防空艦未必會比單組防空飛彈陣地要好,北約方面是因為防空艦的系統會比較大,比方神盾在很多方面都比愛國者大,性能本來就比較好而勝出,但蘇聯那種S300同時上艦放陸地的在性能上平手,碰到匿蹤機的狀況大概也是平手......
可是防空艦還有其他幾個優勢,陸基的系統比不過:
1.陸基系統位置相對固定,艦基系統跑來跑去,比較難事先確定飛彈陣地方位,匿蹤機比較容易一不小心從你頭上飛過去......
2.軍艦用資料鏈通聯的歷史很早,要搞多基雷達模式比較容易.
恰恰相反，我认为防空作战，路基比海基要容易。
1.路基的防空作战并不是大咧咧的开着雷达，撑开400km直径的防空伞。而是永远在伏击，机动伏击，即使是爱国者，天弓II这样的没有越野中作战能力的部队，也会在几个预设阵地和地下掩体间反复移动。平时只会有使用躲在纵深的米波警戒搜索雷达开机，以及分布在前缘地域的大量光学被动传感器做远方通报站，防空导弹部队如果必须要用自己的搜索雷达，一般也是协调好，多个部队的搜索雷达交替通高压，由于对生效应，让敌人�茠k准确定位。防空部队真正暴露的只有开通火控雷达的那几十秒。
而海军是堡垒式的防空，藏不住也不能藏，藏起来你身后的航母、登陆、运输舰队怎么办。想要扩展视界，只能派驱护舰去视界边缘做雷达哨舰，但是这些雷达哨舰的没有体系的掩护，只能拿命填了。
2.即使是美国海军CEC系统的核心技术DDS数据链，也只有5MB的带宽。而地面防空，特别是国土防空作战在90年底就普及了光纤通信，��线通信只是备份，带宽差距太大了。
3.防空作战是一个双残的过程，双方在不停摧毁对方体系的同时，也在不同修复重组自己的体系。地面防空高度分散，敌人的sead战机拼死反辐射掉了一个雷达天线，既很难评估打掉的是不是泡沫假目标，对方再调来一个雷达车，甚至只是一幅天线，又生龙活虎起来。所以来袭飞机下一次照样提心吊胆。
海军所有侦查指挥火力装备都集中在一艘船上，打没打坏，用卫星就能评估出来。打坏打沉了，防空蜂巢的一个格子就彻底损失了。 |
Edited by - davidboy on 01/23/2017 15:33:53 |
|
|
|
allenhsy
路人甲乙丙
1364 Posts |
Posted - 01/23/2017 : 20:32:44
|
quote:
Originally posted by dasha
現在沒有哪種系統對匿蹤飛機,能回復到1980年代防空系統對非匿蹤目標那種優勢,大不了就是回到1950年代後半區域防空飛彈剛出現的那種狀況,號稱能追幾十個,每個擊墜率都掉到10%以下......
有，TPY-2雷達對匿蹤目標的探測距離完全可以達到一般防空系統對非匿蹤機的探測距離 |
Edited by - allenhsy on 01/23/2017 20:34:19 |
|
|
|
U條人
新手上路
161 Posts |
Posted - 01/23/2017 : 20:44:52
|
借大俠大這篇好文請教一些外行人的問題，究竟搜索雷達、射控雷達對於距離的定義是什麼?例如說是探測機率多少?高度速度距離誤差多少?
現代飛彈的尋標頭動輒數十公里，那麼是否對射控雷達的需求是否就不必這麼高?搞不好OTH在上千公里外探測目標概略位置，就可以讓前線發射飛彈自行鎖定擊落目標? |
|
|
|
kumachan
路人甲乙丙
Taiwan
3832 Posts |
Posted - 01/23/2017 : 21:46:34
|
| 大俠的剪貼文下次可以稍微分段空行嗎?.....每次都看得很不舒服. |
Edited by - kumachan on 01/23/2017 21:46:52 |
|
|
|
dasha
版主
41804 Posts |
Posted - 01/24/2017 : 05:03:45
|
quote:
Originally posted by davidboy
quote:
Originally posted by dasha
單艘防空艦未必會比單組防空飛彈陣地要好,北約方面是因為防空艦的系統會比較大,比方神盾在很多方面都比愛國者大,性能本來就比較好而勝出,但蘇聯那種S300同時上艦放陸地的在性能上平手,碰到匿蹤機的狀況大概也是平手......
可是防空艦還有其他幾個優勢,陸基的系統比不過:
1.陸基系統位置相對固定,艦基系統跑來跑去,比較難事先確定飛彈陣地方位,匿蹤機比較容易一不小心從你頭上飛過去......
2.軍艦用資料鏈通聯的歷史很早,要搞多基雷達模式比較容易.
恰恰相反，我认为防空作战，路基比海基要容易。
1.路基的防空作战并不是大咧咧的开着雷达，撑开400km直径的防空伞。而是永远在伏击，机动伏击，即使是爱国者，天弓II这样的没有越野中作战能力的部队，也会在几个预设阵地和地下掩体间反复移动。平时只会有使用躲在纵深的米波警戒搜索雷达开机，以及分布在前缘地域的大量光学被动传感器做远方通报站，防空导弹部队如果必须要用自己的搜索雷达，一般也是协调好，多个部队的搜索雷达交替通高压，由于对生效应，让敌人�茠k准确定位。防空部队真正暴露的只有开通火控雷达的那几十秒。
而海军是堡垒式的防空，藏不住也不能藏，藏起来你身后的航母、登陆、运输舰队怎么办。想要扩展视界，只能派驱护舰去视界边缘做雷达哨舰，但是这些雷达哨舰的没有体系的掩护，只能拿命填了。
2.即使是美国海军CEC系统的核心技术DDS数据链，也只有5MB的带宽。而地面防空，特别是国土防空作战在90年底就普及了光纤通信，��线通信只是备份，带宽差距太大了。
3.防空作战是一个双残的过程，双方在不停摧毁对方体系的同时，也在不同修复重组自己的体系。地面防空高度分散，敌人的sead战机拼死反辐射掉了一个雷达天线，既很难评估打掉的是不是泡沫假目标，对方再调来一个雷达车，甚至只是一幅天线，又生龙活虎起来。所以来袭飞机下一次照样提心吊胆。
海军所有侦查指挥火力装备都集中在一艘船上，打没打坏，用卫星就能评估出来。打坏打沉了，防空蜂巢的一个格子就彻底损失了。
1與3是防空雷達數量大的狀況才適用,而且還要敵人並沒有認真蒐集你資料的情況,否則固定陣地位置,先用地圖分析,再花個幾年派員去觀光蒐集,除了北朝鮮這類很難派人混入的國家,或是中美蘇這種幾年內不可能逛完的大國,其他狀況定位大概就八九不離十.
而只要知道可能的陣地位置,不管有沒有擺雷達,都可以設法設定匿蹤戰機的迴避路線,就是參謀前一天要多花不少時間去算就是;船隻這種會跑的,那個就要讓飛機上的人去臨機應變,臨機應變好的話是浪費一波次,比較糟的話會浪費幾個波次. |
|
|
|
dasha
版主
41804 Posts |
Posted - 01/24/2017 : 05:07:41
|
quote:
Originally posted by allenhsy
quote:
Originally posted by dasha
現在沒有哪種系統對匿蹤飛機,能回復到1980年代防空系統對非匿蹤目標那種優勢,大不了就是回到1950年代後半區域防空飛彈剛出現的那種狀況,號稱能追幾十個,每個擊墜率都掉到10%以下......
有，TPY-2雷達對匿蹤目標的探測距離完全可以達到一般防空系統對非匿蹤機的探測距離
這個是真正的偵測距離太遠,一定距離以外你只能偵測到一般飛機不會飛的高度,所以對一定RCS以上目標的偵測距離都一樣,不知道RCS低到哪個水準以下,偵測距離才會降低.
至於搜索追蹤雷達的精確度,那個都有定義,搜索雷達大概誤差幾百公尺就可以,鎖定精確度就要到公尺級了. |
|
|
|
davidboy
路人甲乙丙
3574 Posts |
Posted - 01/24/2017 : 09:28:14
|
quote:
Originally posted by dasha
1與3是防空雷達數量大的狀況才適用,而且還要敵人並沒有認真蒐集你資料的情況,否則固定陣地位置,先用地圖分析,再花個幾年派員去觀光蒐集,除了北朝鮮這類很難派人混入的國家,或是中美蘇這種幾年內不可能逛完的大國,其他狀況定位大概就八九不離十.
而只要知道可能的陣地位置,不管有沒有擺雷達,都可以設法設定匿蹤戰機的迴避路線,就是參謀前一天要多花不少時間去算就是;船隻這種會跑的,那個就要讓飛機上的人去臨機應變,臨機應變好的話是浪費一波次,比較糟的話會浪費幾個波次.
你对航空侦查太有信心了，三种航空侦查中，对地侦查是效能最低的，即使是没有防守方航空兵驱逐的情况下，也只能获得间断的，碎片化的信息。南斯拉夫那种一面倒的情况下，依靠持续机动、地下掩体和假目标，防空方也可以在北约碾压了几个月后保留大部分技术装备。
而且，你似乎默认地面防空都是固定的集中的。别忘了还有道尔通古斯卡复仇者这样的机动防空平台，他们单车集成，可以边机动边搜索，获得敌情后随便找一块空地就可以自动找平准备射击了，你根据前一天侦查结果规划出来的突击路线，可能几个小时就埋伏进了一个营的通古斯卡；甚至sead分队或者隐身飞机刚刚打通的走廊，后续跟进的炸弹卡车，照样要提心吊胆快速补位的复仇者。
另外除非代差优势太过明显，��论对海对地，都很少让突击航空兵自己完成侦查，只有sead，反潜这种任务除外。头脑正常的突击航空兵，都是电磁静默的；对地突击要忙着地形规避，反舰突击的波次要超低空飞行，视距也很可怜。 |
|
|
|
cwchang2100
我是老鳥
Cayman Islands
17243 Posts |
Posted - 01/24/2017 : 10:45:36
|
左岸網友的空防思維基本建築在以往的經驗,而以往的解放軍從未掌握空優,因此對空防有很扭曲的觀念.
陸基防空網本來就是24小時不間斷地張開防空網,從最早英國鍊屋,德國防空網,北美防空網,一直以來都是這樣.
只有解放軍早期因為財力物力科技力的限制,一直無力建立起全國性的防空網.
歷次戰爭也從未有建立防空網的實力.
才會認為陸基防空網純為伏擊的這種扭曲的觀念.
這也就是像馬航MH370為何會搞失蹤.幾個防空網根本就被關掉.
那還追蹤個屁???
正常的陸基防空網就是要能應付電子作戰,不是龜縮.
機動的陸基防空飛彈,自然比較不容易被摧毀.
但是效能絕對會固定式差,因為固定式基地早就是會先選址. (就是比較好的點)
接著不管是否是正式,都會對週遭的電磁環境做調整.
不管是設備上還是人員的環境熟悉度上,一定比機動雷達要好.
哪種突然跑出來的防空飛彈,問題反而是出在對地作戰的計畫不周.
怎麼會沒事突然跑出個防空飛彈部隊剛好在航道上? 明顯就是周遭的情報工作沒做好.
或是有形成習慣被人抓到了.
對於航空偵測也ㄧ樣,廣義的航測還包括衛星.
在高科技戰爭中,航空偵測是必須而且是幾乎唯一任何時間都可行的手段.
所以航空偵測已經是基本功之一.
像ROCAF再怎樣,都會有航空偵查任務.和航空偵查相關設備.這是比需品.
反而解放軍空軍這一塊的重視程度不是很高.
直到航太技術開始上軌道後,才開始重視衛星航測.
現在有無人機了,也開始重視無人機的航測.
這種觀念也是很扭曲,完全不符合現代戰爭.
航空偵測有沒有效,會不會被欺騙,那就看技術了.
像那種龜縮式的做法,雖然有些效果,但是代價更大.
那是要放棄大部份的空優,來換取部分防空力量的生存.
正常軍隊一般不這麼幹的.
都是自認打不過,才出此下策. 
-----------------
這些秘密話語來自活著的耶穌，由迪迪摩斯•猶大•多馬記錄。
他說：「任何人發現了這些話的意義，將不會嚐到死亡的滋味。」
多馬福音第1節 |
Edited by - cwchang2100 on 01/24/2017 10:48:36 |
|
|
|
標題 |
|
|
|
臉書寫的匿蹤專題,還是請大家來挑錯吧.
