溫 杰
今年3月17日,波音公司在圣路易斯生產(chǎn)廠舉行了一個隆重儀式,首次揭開了“寂靜鷹”(silent-Eagle)的神秘面紗。作為F-15“鷹”家族的最新成員,F(xiàn)-15SE原型機(jī)廣泛目1人了當(dāng)今隱身領(lǐng)域的一些設(shè)計理念,力求發(fā)展成為一種“準(zhǔn)隱身”戰(zhàn)斗機(jī),旨在滿足一些國外用戶的潛在需求。令人關(guān)注的是,“寂靜鷹”緣何突然面世、怎樣匿影藏形、如何揚(yáng)長避短、能否獲得青睞?在這里,將一一給你解讀,探求謎底……
不斷挖掘發(fā)展?jié)摿?/p>
“寂靜鷹”突然問世的背后是波音公司為延長圣路易斯軍用飛機(jī)生產(chǎn)線,所采取的一個無奈而主動的選擇。早在12年前,波音公司在收購了麥道公司之后,最大的收獲是擁有了位于圣路易斯的軍用飛機(jī)生產(chǎn)廠,憑借著“鬼怪工廠”的強(qiáng)大技術(shù)實力,在戰(zhàn)斗機(jī)研制和生產(chǎn)領(lǐng)域獲益匪淺,曾經(jīng)一度風(fēng)光無限。然而跨入21世紀(jì)后,波音公司卻在美國國防部的多項重大武器研制計劃中接連受挫,先是X-32驗證機(jī)在JSF計劃中名落深山,隨后X-45B驗證機(jī)因J-UCAS計劃的下馬而胎死腹中,最終X-45N驗證機(jī)也在美國海軍的UCAS-N計劃中痛失良機(jī)。
在這種情況下,圣路易斯生產(chǎn)廠只能依靠現(xiàn)役軍機(jī)的生產(chǎn)和銷售維持運轉(zhuǎn)。近幾年來,隨著美國空軍停止訂購F-15系列戰(zhàn)斗機(jī),這條生產(chǎn)線的持續(xù)運轉(zhuǎn)主要依賴于韓國空軍的F-15K和新加坡空軍的F-15SG訂單,但是按照年生產(chǎn)12架的能力,這些訂貨也只能維持到2013年。目前,圣路易斯生產(chǎn)廠正在根據(jù)美國海軍和澳大利亞空軍的訂單,全速生產(chǎn)F/A-18E/F戰(zhàn)斗機(jī)和EA-18G電子攻擊機(jī),預(yù)計可以維持到2014年。到時,圣路易斯生產(chǎn)廠將陷入缺少具體生產(chǎn)任務(wù)的尷尬局面,如果不能獲得新的訂單,生存前景難以預(yù)料。
為了保住軍用飛機(jī)生產(chǎn)線,波音公司在2006年8月曾經(jīng)向美國空軍提出了一種“超級鷹”方案,在F-35戰(zhàn)斗機(jī)研制進(jìn)度推遲的情況下,力求說服美國空軍采購一部分“超級鷹”,作為一種過渡機(jī)型,彌補(bǔ)縱深打擊力量的不足?!俺夲棥笔窃贔-15E戰(zhàn)斗機(jī)的基礎(chǔ)上,通過加裝APG-63(v)3有源相控陣?yán)走_(dá)、數(shù)字雷達(dá)告警接收機(jī)和增加翼下外掛點,進(jìn)一步增強(qiáng)其遠(yuǎn)程打擊能力,臨時命名為F-15E+型。然而,美國空軍致力于大量采購F-22和F-35,對于購買新型F-15E+并不感興趣,只愿意撥出一部分經(jīng)費,為現(xiàn)役F-15E升級雷達(dá)系統(tǒng)。
在遭到美國空軍的婉拒后,波音公司將目光轉(zhuǎn)向國外,特別關(guān)注一些裝備F-15戰(zhàn)斗機(jī)的外國用戶的未來需求。根據(jù)搜集到的一些反饋意見,波音公司在2008年9月正式組建了一個由8名工程師組成的設(shè)計團(tuán)隊,開始從事F-15SE的概念設(shè)計工作,嘗試為F,15E“攻擊鷹”戰(zhàn)斗機(jī)披上一件“隱身斗篷”,衍生發(fā)展為一種“準(zhǔn)隱身”平臺。這項秘密計劃稱為“必定”(Monty),意在表明必須竭盡全力贏得一場決定未來的生死之戰(zhàn),并在樣機(jī)推出之時形象地將其命名為“寂靜鷹”。
這個項目也是自1988年F-15E正式服役以來,波音公司在F-15改進(jìn)發(fā)展過程中首次提出的一項重大改進(jìn)計劃,前后已經(jīng)相距20年,令人恍如隔世。其實,早在10年前,波音公司剛剛接手麥道公司的戰(zhàn)斗機(jī)生產(chǎn)任務(wù)后,曾經(jīng)安排一部分從事過F/A-18E/F項目的研制人員,利用所掌握的低可探測性技術(shù),初步研究過F-15戰(zhàn)斗機(jī)可能采取的一些隱身措施,但最后無果而終。
時至今日,波音公司出于保持生產(chǎn)線運轉(zhuǎn)的迫切需要,決定再次涉足隱身領(lǐng)域,進(jìn)一步延續(xù)F-15戰(zhàn)斗機(jī)的生命力。設(shè)計人員在研制“寂靜鷹”的過程中,充分利用了現(xiàn)有的保形油箱,將內(nèi)置武器艙的設(shè)計理念應(yīng)用到F-15E多用途戰(zhàn)斗機(jī)上。與此同時,該機(jī)還采用了局部修形和吸波涂層等隱身措施,特別是借鑒了F-35戰(zhàn)斗機(jī)的電子戰(zhàn)理念,提出了一種適當(dāng)降低雷達(dá)反射截面積(RCS)和大力增強(qiáng)電子戰(zhàn)能力的F-15SE設(shè)計方案。
油箱or彈艙
與“超級大黃蜂”大幅度改進(jìn)總體結(jié)構(gòu)的發(fā)展途徑有所不同,設(shè)計人員在研制“寂靜鷹”的過程中,遵循盡可能降低改裝成本的原則,旨在利用價格優(yōu)勢贏得潛在用戶的青睞,因此并未采取脫胎換骨的改進(jìn)措施。在初期論證過程中,設(shè)計人員圍繞降低RCS這一目標(biāo),在反復(fù)比較了F-15E與F-35在總體布局的異同后,發(fā)現(xiàn)保形油箱與兩側(cè)武器艙在安裝位置和基本結(jié)構(gòu)方面具有共通之處,只是功用不同而已。頓時,設(shè)計人員茅塞頓開。
借鑒隱身飛機(jī)的設(shè)計理念,設(shè)計人員大膽突破保形油箱的功能限制,著手將保形油箱改進(jìn)發(fā)展為一種保形武器艙,從而將原來的翼下外掛武器方式改變?yōu)閮?nèi)置武器方式,為有效降低RCS尋找到了一條簡便易行的途徑。于是,F(xiàn)-15SE原型機(jī)應(yīng)運而生,主要特點是在進(jìn)氣道兩側(cè)換裝了保形武器艙。為了保持原有的氣動性能,保形武器艙的外形與原有的保形油箱完全相同,甚至可以根據(jù)不同作戰(zhàn)任務(wù)需要,在外場就能實現(xiàn)互換。
保形武器艙分為兩個獨立的武器艙,主要由復(fù)合材料制造。上部的武器艙包括一個滑軌式發(fā)射架,可以掛載1枚A1M-9X或1枚AIM-120C空空導(dǎo)彈,也可根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)需要,安裝一種專用掛架,掛載1枚227千克JDAM或2枚SDB。同樣,下部的武器艙也適合于攜帶這些武器,但有兩點不同,一是采用了彈射式發(fā)射架發(fā)射空空導(dǎo)彈,二是可以攜帶1枚454千克JDAM。由于內(nèi)部空間的限制,F(xiàn)-15SE載彈數(shù)量顯然少于傳統(tǒng)構(gòu)型的F-15E,但是通過不同種類武器的靈活組合,可以在戰(zhàn)爭首日承擔(dān)起爭奪空中優(yōu)勢和對地攻擊的任務(wù)。
與保形油箱一樣,保形武器艙是由兩個螺拴固定在進(jìn)氣道側(cè)面,可以在2.5小時內(nèi)拆卸下來,換裝原來的保形油箱。這樣,F(xiàn)-15SE可以根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)的需要,隨時恢復(fù)到非隱身構(gòu)型,能夠攜帶更多武器,甚至包括反艦導(dǎo)彈等對海攻擊利器?;谶@種特點,保形武器艙也可以作為一個配套設(shè)備,單獨換裝到現(xiàn)役的F-15E多用途戰(zhàn)斗機(jī)上。
毋庸置疑,F(xiàn)-15SE戰(zhàn)斗機(jī)采用保形武器艙后,載油量必然相應(yīng)減少,由此導(dǎo)致原有航程縮短290~320千米。波音公司在對比F-15E戰(zhàn)斗機(jī)的基礎(chǔ)上,介紹了“寂靜鷹”在作戰(zhàn)半徑方面的變化,按照同樣采用F110-GE-129發(fā)動機(jī)和執(zhí)行同樣作戰(zhàn)任務(wù)的情況,F(xiàn)-15SE戰(zhàn)斗機(jī)的空對地作戰(zhàn)半徑約為1290千米,相應(yīng)減少了320千米,空對空任務(wù)的作戰(zhàn)半徑約為1160千米,相應(yīng)減少了290千米。
目前,工程師們正在想方設(shè)法尋求一些增加燃油量的措施,具體可從如下幾個方面努力:一是盡可能利用保形武器艙內(nèi)的前、后位置仍然存在一些剩余空間。二是充分利用更加緊湊的電子戰(zhàn)系統(tǒng)所騰出的部分空間;三是在全新生產(chǎn)的戰(zhàn)斗機(jī)上,
拆去機(jī)械備份飛行控制系統(tǒng)。由此獲得的空間將用于增加機(jī)內(nèi)燃油,大約可以補(bǔ)償1/3的航程。另外,研制人員在分析了作戰(zhàn)使用細(xì)節(jié)后認(rèn)為,F(xiàn)-15SE戰(zhàn)斗機(jī)在有效載荷減少、外表更加“光滑”的情況下,起飛時發(fā)動機(jī)可以采用部分加力狀態(tài),相應(yīng)節(jié)省出一部分燃油,用于彌補(bǔ)航程損失。
將隱身進(jìn)行到底
在解決了武器內(nèi)置所導(dǎo)致的各種技術(shù)問題后,研制人員又將注意力集中于F-15E的局部細(xì)節(jié),借助隱身措施,進(jìn)一步降低RCS。作為一種強(qiáng)調(diào)機(jī)動性的重型戰(zhàn)斗機(jī),“攻擊鷹”采用了巨大的垂直尾翼與水平尾翼,二者構(gòu)成一個接近90度的夾角,形成了一個較強(qiáng)的反射區(qū)域。這時,雷達(dá)波會在垂尾和平尾上產(chǎn)生二次反射,形成所謂的角反射器效應(yīng),會產(chǎn)生較大的RCS。
為了解決這一問題,研制人員參照了當(dāng)前F-22和F-35等隱身戰(zhàn)斗機(jī)的雙垂尾設(shè)計,為F-15SE設(shè)計了一對向外傾斜的垂直尾翼,消除原有構(gòu)型中的角反射器效應(yīng),削弱側(cè)面的強(qiáng)反射。為了盡可能減小對原有橫向操縱性能的影響,研制人員只是將F-15SE的雙垂尾分別向外傾斜了15度。仔細(xì)觀察,這架原型機(jī)的外傾雙垂尾只是一副臨時改裝的模型,并非實際部件,目的是對外公開展示各種改進(jìn)特點。
根據(jù)風(fēng)洞試驗結(jié)果,采用了外傾15度的雙垂尾后,流經(jīng)后機(jī)身的氣流會使傾斜的垂尾產(chǎn)生少量升力,從而改善了戰(zhàn)斗機(jī)的配平,并可減少機(jī)頭部位的一部分配重。
細(xì)節(jié)方面,波音公司還將在F-15SE的機(jī)炮炮口處安裝一個易碎的堵蓋,避免機(jī)身局部的凹腔結(jié)構(gòu)產(chǎn)生強(qiáng)烈的前向反射作用。然而美中不足的是,波音公司從改裝成本方面考慮,并未對F-15SE的推進(jìn)系統(tǒng)采取任何隱身措施,包括發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道遮擋裝置,同時也沒有在發(fā)動機(jī)噴口處采用紅外信號抑制器來降低排氣溫度。因此,F(xiàn)-15SE戰(zhàn)斗機(jī)的“隱身斗篷”在這方面無疑是存在漏洞的。
波音公司還考慮在F-15SE戰(zhàn)斗機(jī)的前緣部位廣泛采用雷達(dá)吸波涂料,以進(jìn)一步降低RCS。但是,涂層的位置和應(yīng)用必須得到美國政府的批準(zhǔn),接下來,波音公司將與美國國防部商討吸波涂層材料的使用許可問題。從技術(shù)角度看,涂敷吸波材料在不改變外形的前提下,可以有效地吸收電磁波,抑制機(jī)身和機(jī)翼前緣形成的反射。但是,這類材料的吸收效果不僅與雷達(dá)波頻率有關(guān),還取決于涂層厚度,勢必將會增加飛機(jī)的重量。特別是吸波涂層的易損性,會顯著增加地面維護(hù)保養(yǎng)的難度和工作量,因此這一措施也會導(dǎo)致全壽命周期成本的逐步攀升。
在新聞發(fā)布會上,波音公司負(fù)責(zé)F-15戰(zhàn)斗機(jī)未來發(fā)展計劃的經(jīng)理布雷德·瓊斯介紹說,“寂靜鷹”在采取各項隱身措施后,前向隱身性能基本與出口型F-35戰(zhàn)斗機(jī)相當(dāng)。從技術(shù)方面來看,這一說法似乎經(jīng)不起推敲,很大程度上是“王婆賣瓜”。波音公司如此咬文嚼字,其用意是通過促銷式宣傳產(chǎn)生一種心理暗示,以便吸引一部分正在關(guān)注F-35戰(zhàn)斗機(jī)的潛在用戶。盡管為了避免引發(fā)不必要的麻煩,波音公司公開表示F-15SE不會成為F-35的競爭對手,但是多次強(qiáng)調(diào)“寂靜鷹”的航程優(yōu)勢、以及攜帶AIM-9X近距格斗導(dǎo)彈實現(xiàn)發(fā)射前鎖定的長處,顯然是力求把握住一切可能的機(jī)會,絕不會拱手讓出當(dāng)前十分有限的國際戰(zhàn)斗機(jī)市場。
按照預(yù)定計劃,波音公司將從今年10月開始,對保形武器艙的載荷、動力學(xué)、武器分離等一些特性進(jìn)行廣泛測試,預(yù)計在年底前完成試驗機(jī)所需的各種修改。2010年第一季度,F(xiàn)-15E1試驗機(jī)將開始試飛,主要用于評估保形武器艙的各種性能,其中包括一次武器投放試驗。
嶄新的生存力
盡管披上了一件隱身衣,但“寂靜鷹”依然承襲著原有的總體布局,只是具備了“準(zhǔn)隱身”級別的低可探測性水平,在面對日益強(qiáng)大的電子探測手段時仍然心有余悸。無奈之下,波音公司只好另辟蹊徑,借助于當(dāng)前發(fā)展迅速的電子干擾技術(shù),再為F-15SE打造兩副“電子盾牌”,力求揚(yáng)長避短,以便在瞬息萬變的空戰(zhàn)環(huán)境下進(jìn)一步提高自身的生存能力。
最值得關(guān)注的是,F(xiàn)-15SE戰(zhàn)斗機(jī)采用了一種覆蓋頻率寬的全向有源干擾系統(tǒng)。去年10月29日,波音公司已經(jīng)選擇了BAE系統(tǒng)公司研制的數(shù)字式電子戰(zhàn)系統(tǒng)(DEWS),作為“寂靜鷹”實施電子偵察、防御和攻擊的護(hù)身利器。DEWS通過一個集成系統(tǒng)來替代原來的4個獨立部件,字式雷達(dá)告警接收機(jī)、數(shù)字式干擾發(fā)射機(jī)、干擾對消系統(tǒng)和綜合對抗布撒器集成一體,顯著增強(qiáng)了態(tài)勢感知、主動防御和電子對抗能力。按照設(shè)計,F(xiàn)-15SE將在每側(cè)尾梁上安裝2個電子對抗布撒器。
為了避開雷達(dá)的探測或跟蹤,F(xiàn)-15SE戰(zhàn)斗機(jī)可以利用DEWS響應(yīng)速度快的特點,對敵方雷達(dá)實施持續(xù)干擾,將雷達(dá)信號埋沒在干擾噪聲之中。其中,干擾對消系統(tǒng)針對雷達(dá)波照射所產(chǎn)生的散射回波,可以實時調(diào)整干擾信號的幅度和相位,發(fā)出振幅相等、相位相差180度的對消波,從而對消掉散射回波的大部分能量,有效降低F-15SE戰(zhàn)斗機(jī)的RCS。
從生存力設(shè)計原理來看,干擾機(jī)的發(fā)射功率與載機(jī)的RCS成正比,而F-15SE的低可探測性設(shè)計在很大程度上有利于大幅度降低發(fā)射功率,從而有效地緩解機(jī)上電源相對有限的壓力。作戰(zhàn)使用時,DEWS可以很好地與APG-63(v)3有源相控陣?yán)走_(dá)協(xié)同工作,而不會產(chǎn)生相互干擾。
與此同時,F(xiàn)-15SE還可以充分借助于APG-63(V)3雷達(dá)的先進(jìn)性能,提高自身的生存能力。該雷達(dá)是雷神公司在APG-63(v)I型雷達(dá)基礎(chǔ)上,利用APG-79雷達(dá)的核心技術(shù)發(fā)展而來,主要改進(jìn)是取消了原來的液壓天線驅(qū)動系統(tǒng),采用波束掃描控制器的有源電子掃描陣列,相應(yīng)增加了陣列電源,大幅度提高了快速掃描跟蹤能力。它采用了最新一代的“瓦片”技術(shù),每個T/R模塊只有不到16立方厘米,從而將模塊總數(shù)增加到3600個。這種模塊結(jié)構(gòu)顯著減少了射頻能量損失,具有更高的信噪比。
APG-63(V)3雷達(dá)不僅具備優(yōu)異的態(tài)勢感知能力,同時還具有多用途能力,必將成為F-15SE戰(zhàn)斗機(jī)的力量倍增器。僅就提高生存力而言,APG-63(v)3雷達(dá)可以充分發(fā)揮有源相控陣的技術(shù)優(yōu)勢,隨機(jī)改變雷達(dá)信號的各種參數(shù)特征,自動控制發(fā)射功率,有效地降低被敵方探測截獲的概率。另一方面,它還具有電子對抗能力,可以將全部T/R模塊的功率集中起來,在一個較窄的波段內(nèi)對敵方雷達(dá)實施強(qiáng)烈干擾,甚至可以通過“牽引”技術(shù),持續(xù)地實施欺騙干擾。
積極開拓潛在市場
目前,波音公司對于F-15SE的前景比較樂觀,正在積極推動試驗工作和生產(chǎn)準(zhǔn)備。初步估計,包括了各種零備件和維護(hù)吸波涂層的各項費用在內(nèi),全新制造一架F-15SE的單價估計接近1億美元。盡管根據(jù)生產(chǎn)進(jìn)度,首架F-15SE在簽署合
同3年后就可以交付國外用戶,但是這種價格不菲的“準(zhǔn)隱身”戰(zhàn)斗機(jī)在國際戰(zhàn)斗機(jī)市場上是否會受到青睞,何時會在海外筑巢,正在成為外界關(guān)注的焦點。
按照美國目前所采用的戰(zhàn)斗機(jī)劃代方式,F(xiàn)-15SE憑借著各項先進(jìn)的戰(zhàn)術(shù)性能可以歸為“4+代”(即過去的“3+代”),其最大的賣點是能夠根據(jù)任務(wù)需要在短時間內(nèi)改裝為一架標(biāo)準(zhǔn)的多用途戰(zhàn)斗機(jī),進(jìn)一步擴(kuò)大了作戰(zhàn)使用靈活性。與F-35相比,“寂靜鷹”的隱身性能有限,采購成本不菲,但是在交付進(jìn)度上有一定優(yōu)勢,因此,波音公司審時度勢地將目標(biāo)首先瞄準(zhǔn)于已經(jīng)裝備使用F-15戰(zhàn)斗機(jī)的一些國家。
目前,波音公司初步將F-15SE戰(zhàn)斗機(jī)的潛在用戶劃分為兩類。第一類是近年來陸續(xù)裝備了F-15E改進(jìn)型的用戶,包括韓國,新加坡、沙特阿拉伯和以色列空軍,他們有可能提出后續(xù)采購意向或者升級改裝合同。針對這些用戶,波音公司將首先換裝新的保形武器艙,這無需對飛機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行任何改裝,重點在于修改武器控制系統(tǒng),然后再逐步對機(jī)翼前緣和垂直尾翼等部位進(jìn)行隱身改進(jìn)。因此,這些用戶只需花費很少改裝成本就能為現(xiàn)役機(jī)隊增加隱身能力。
其中,韓國有可能成為第一個用戶。目前,韓國國防部已經(jīng)啟動了F-X計劃的第三階段,目標(biāo)是采購大約60架F-15級別的戰(zhàn)斗機(jī),投標(biāo)要求預(yù)計在2010年第一季度發(fā)布,年底宣布獲勝者。韓國國防部最初看好F-35戰(zhàn)斗機(jī),但是考慮到2018年才能接收第一批作戰(zhàn)飛機(jī),因此也在考慮F-15K和“臺風(fēng)”等改進(jìn)型的可行性。最近,韓國空軍有關(guān)人士公開表示,如果韓國空軍擁有了具備隱身能力的F-15K戰(zhàn)斗機(jī),將有能力對朝鮮的彈道導(dǎo)彈基地實施出其不意的攻擊,遏制朝鮮的軍事力量。
波音公司的市場分析人員還認(rèn)為,以色列也有可能成為F-15SE的用戶。如果F-15SE能夠銷售到沙特,以色列就有可能希望采購“寂靜鷹”,以保持中東地區(qū)的力量平衡。最近,美國國防部斷然拒絕了以色列工業(yè)部門在F-35研制框架內(nèi)增加外國EW系統(tǒng)的建議,波音公司則反其道而行之,表示有意讓以色列在F-15SE上加裝自行研制的電子戰(zhàn)系統(tǒng)。
這一投其所好的建議似乎得到了積極的回應(yīng)。以色列國防部考慮到F-35戰(zhàn)斗機(jī)的價格不斷上漲,交付日期也一再延后,因此已經(jīng)初步表示了采購F-15SE的意向,一方面有利于盡快提高打擊能力,另一方面也以退為進(jìn),在引進(jìn)F-35時贏得主動。目前,以色列空軍裝備有25架F-151,具備直接改裝保形油箱的基礎(chǔ),如果再引進(jìn)30架左右的F-15SE,將顯著增強(qiáng)遠(yuǎn)程攻擊能力,對于伊朗的核設(shè)施會形成很大威脅。
波音公司將日本看作第二類用戶。近幾年來,日本航空自衛(wèi)隊一直在通過各種途徑尋求獲得一種F-15級別的新一代戰(zhàn)斗機(jī),并且對隱身技術(shù)情有獨鐘,在采購F-22戰(zhàn)斗機(jī)無望、“心神”計劃又面臨諸多困難的情況下,有可能會暫時考慮采購小批量F-15SE,作為一種臨時過渡。針對日本正在準(zhǔn)備提出F-X戰(zhàn)斗機(jī)投標(biāo)要求,波音公司主動表示出愿意采取合作研制的方式,并將提供一架全新生產(chǎn)的F-15SE原型機(jī),用于飛行測試計劃。
當(dāng)然,這些都只是“寂靜鷹”的潛在用戶,是波音公司的良好愿望,最終能否成為現(xiàn)實還是一個未知數(shù)?不過,由此而引發(fā)人們對三代機(jī)的典型代表——F-15“鷹”家族的關(guān)注和升溫卻是事實……