沉默的戰鷹

離子魚

F-15是世界上第一種完全按照空中優勢思想發展出來的第三代戰斗機，該機家族服役后的各個型號在戰爭中展現了優異的飛行性能和強大的戰斗力。這種至今已經服役三十余年的雙發重型戰斗機，在當今國際戰斗機市場的激烈競爭中仍然顯得生氣勃勃。

美國波音公司在2009年3月17日公開展示了F-15最新改型樣機，稱為F-15SE“沉默鷹”。這個機型宣稱采用低信號特征的隱身技術，并且在展示樣機上公開了各掛1枚AIM-120C的內部彈艙設計。波音推出“沉默鷹”項目主要是利用F-15原有的良好設計基礎，采用四代機所驗證過的現代化低信號特征技術進行改進，以比較低的投入使該機具備更低的信號特征和更強的戰場生存能力。波音在合并麥道之后，獲得了后者軍用飛機產品的豐厚饋贈，尤其是F/A-18和F-15這兩個成功的戰機家族。波音近年來在軍用航空市場上非常重視F-15E改型多用途戰斗機的開發，先后成功向韓國和新加坡出口F-15K和F-15SG這兩個型號，證明F-15這個“老兵”在重型戰斗機市場上雄風尤在。長期在民用航空市場的拼殺，使波音公司非常擅長產品的市場開發。波音對航空產品的包裝、宣傳和推廣工作有著豐富的經驗，這些經驗對軍用航空產品的開發和銷售同樣起到了積極的作用。

波音在合并麥道之前參與的幾次美國空軍戰斗機競爭中全部失敗，即使是兼并麥道之后參與的新一代軍機項目，也屢挫于龐大的洛·馬之手。因此，在當前波音軍機部門的一系列產品中，F/A-18E/F和F-15E都沒有足以在新型戰斗機競爭中取勝的吸引力，其致命缺陷之一就是隱身性能嚴重不足。而F-15SE的出現，就是波音為適應國際先進戰斗機市場上對戰機隱身要求的產物，這個型號的開發使F-15這種中規中矩的三代機披上了“隱身”的外衣。該機的出現無論是概念炒作也好，認真也罷，都使搭上隱身“末班車”的F-15在技術水平上提高了一個層次。

設計思想和技術手段解析

現代隱身作戰飛機的結構設計上最有代表性的特點就是內部彈艙的使用，沒有這個設計的新型戰斗機只能稱為部分隱身設計。F-15SE的機體氣動和結構設計仍然保持了與基本型F-15E相當的狀態，按照波音公司公開樣機所采用的技術標準來看，該機在改進設計中實現低信號特征的途徑也是增加內部彈艙，就是利用安裝在飛機進氣道外例的保形油箱的空間，在其側面和下方各設置一個帶艙門和折疊掛架的內部彈艙。F-15SE樣機展示中的保形油箱彈艙各掛載1枚AIM-120C空空導彈，按照彈艙的尺寸和外掛物隨艕打開的掛載形式來分析，F-15SE的彈艙能夠通用AIM-120和AIM-9兩個型號的導彈。F-15SE彈艙在技術上要比F-22中距和格斗導彈需要使用的專用彈艙要先進，在掛載靈活性武器通用性上也比后者機身側面彈艙更加合理。

F-15SE樣機的技術改進主要集中在降低機體的雷達反射截面上，其使用的應該是已經完成生產和交付的成品機體及動力系統。“沉默鷹”在改進過程中采用的都是比較成熟的技術手段，AESA機載雷達和數據鏈、電子戰等系統都可以采用現有產品，屬于利用新技術對現役作戰飛機進行小步快跑的改進典型。F-15SE在結構和氣動設計上與F-15E的最大差異，就是略為外傾的垂直安定面(目測傾角約12°～15°)。相對于F-15E原本垂直于機體并互相平行的垂尾設計，F-15SE的垂直安定面由垂直的基面和外傾的上部組成立置鷗式翼面。F-15SE安裝的這種中間帶有折角的垂直安定面，在結構設計上很不合理。但是考慮到現在展示的F-15SE樣機只是初步的方案演示機，垂直安定面結構也許只是簡單的在垂尾基座上安裝傾斜外翼的演示，正式進入工程開發的型號估計將采用類似F/A-18的整體式外傾垂尾結構。

F-15SE設置內部彈艙的保形油箱體積和容積都非常可觀，可以裝載1枚空空導彈或454公斤的JDAM制導炸彈，或采用串聯掛架掛載2枚SDB小直徑炸彈。如果按照F-15SE樣機有效載荷的尺寸去對比保形油箱的尺寸，可以發現其保形。油箱側面可設置彈艙的空間遠比樣機要大。F-15SE沒有設置過大的內部彈艙的原因并不應該是技術上的問題，更多的考慮可能是為了保持F-15E原保形油箱的外掛載荷。F-15E每側保形油箱的下方和側下方都設置有兩列串聯掛點，現在改裝過的保形油箱下方掛架位置已經被彈艙占據，如果加大側彈艙的尺寸，則原本斜下方的掛架也會被彈艙所占用，為了增加2個內掛點而損失掉6個外掛點并不算是個好主意。

F-15的基本設計并沒有考慮到實現飛機雷達隱身的結構要求，單純只增加內部彈艙并不具備使F-15SE成為隱身戰斗機的條件，這就必須在機體上同時應用低信號措施進行隱身設計的整體綜合。F-15SE正面最主要的雷達反射源，就是進氣道和暴露的發動機風扇葉片。翼面和進氣道唇口可以通過吸波涂料或結構修形來降低雷達反射強度，對發動機風扇則可以通過在進氣道喉管內加裝屏蔽板或網來解決。發動機風扇前方設置屏蔽板或網。后可能降低發動機推力2％～3％，并會對發動機的部分工作狀態產生限制。但是，由此產生的收益足以彌補推力損失可能造成的影響。發動機風扇前增加屏蔽可以在遠距離作戰時降低雷達信號強度，當飛機進入近距離格斗時，可以折疊板／網設備以改善動力性能，在不采用S形進氣道結構的情況下最大程度削弱飛機迎頭雷達反射面積(RCS)值。F-15C/E采用低信號措施進行改造后的RCS值可以得到大幅度下降，現有技術標準下無外掛的正面雷達反射面積有可能降低到1～2平方米。這個RCS標準實際上已經能夠在復雜電子作戰環境下有效保護自己。

隱身狀態下有效載荷受限的F-15SE只能在戰爭初期起到“撞門錘”的作用，真正體現其多用途打擊能力則仍需依靠外掛武器來實現，這個戰術觀念也在該機的技術細節上得到了體現——其實現隱身能力是依靠模塊化附加結構，并沒有對機體結構大動刀斧。波音已經利用F-151/K/SG的出口在國際市場上獲得了豐厚的回報，F-15SE的出現不但可以進一步提高F-15家族在國際市場上的地位，還能滿足美國空軍對戰術飛機的基本要求。F-15SE樣機雖然在用途和結構上采用出口型F-15E的基本設計，但是這種改進模式同樣適用于美國空軍的F-15C空中優勢戰斗機。以空戰為主要任務的F-15C可以進一步增大彈艙空間，其隱身狀態下的武器掛載能力甚至有可能接近F-22的水平。美國空軍在開始建立全隱身戰斗機部隊但是又無法大量采購F-22時，投入低并可以在現役機型改進上實現隱身要求的F-15SE將很有吸引力。

F-15SE的設計思想就是高可靠性、高成熟性并在經濟上可承受重型隱身戰

斗機，飛機本身的結構改動量很少并有較強的使用靈活性，在提高低信號特征的同時并沒有削弱常規外掛條件，既可以生產銷售全新制造的飛機，又能夠對現役飛機進行改進。當然，F-15SE的設計目標只是低信號特征的準隱身設計，在整體上與F-22/35的隱身設計水平之間存在非常明顯的差距。F-15SE可以被看成是波音公司利用F-15搞出的“山寨版F-22”，在隱身能力和戰斗力水平上遠不能和F-22相比。但是，具備隱身設計基本要素的F-15SE，其優勢在于應用技術不敏感，不存在像F-22那樣因擔心泄露技術秘密而難以出口的問題。

技術標準和戰斗力水平推測

F-15SG保形油箱下掛點通常串列掛載2枚AIM-120導彈，而改進后的F-15SE雖然只能在同樣位置掛1枚AIM-120，但在側面增加的彈艙對于基本空空導彈掛載數量并無影響。同樣掛載4枚AIM-120C，F-15sE可消除導彈和掛架產生的阻力，在執行超視距攻擊任務時的飛行性能要比F-15SG有明顯改善。F-15SE在改進設計時并沒有削弱其多用途作戰的載荷條件，能夠用彈艙取代保形油箱下的掛架得益于精確制導彈藥小型化的進步。正是因為SDB這類小體積精確制導彈藥的裝備，F-15SE打擊同樣數量目標時占用的掛架數量比使用JDAM時更少。F-15SE計劃裝備的AN/APG-66V3主動相控陣機載雷達可以同時滿足探測與突防導航的多功能要求，GPS/INS制導彈藥也不再需要輔助的瞄準／照射設備。

F-15SE采用改裝保形油箱作為內部彈艙的結構方法有利于提高飛機的靈活性，執行國土防空等不需要隱身能力的任務時可以不掛保形油箱，執行有護航的遠程攻擊任務時可使用帶掛架的常規保形油箱，只有在執行空中優勢或有隱身需要的任務時才選掛新型保形彈艙，用標準的機體進行組合后就可以實現不同任務條件下的不同隱身性能要求。F-15SE增加彈艙的改進措施使其在裝備上具備非常強的實用性和隱蔽性，采購該機的國家完全可以分開采購飛機和保形彈艙，其他國家很難弄清楚面對的是F-15E還是隱身化改造后的F-15SE。F-15SE的彈艙油箱雖然還能夠保留一定的空間用來裝載燃料，采用改裝內部彈艙的保形油箱還會降低載油量和作戰半徑，只是內部彈艙載荷降低的阻力卻可以部分彌補燃料削減的影響。F-15SG帶常規保形油箱并外掛4枚AIM-120C與掛彈艙內置4枚AIM-120C的F-15SE，在同樣載荷和機體情況下的實用航程差異幾乎可以忽略不計。何況作為遠航程重型戰斗機設計的F-15本身對燃料的影響就不算敏感，即使是需要遠航任務時也可以利用空中加油來滿足航程要求，畢竟能夠買得起這種重型戰機的國家不會在乎搭配著買幾架加油機。

F-15SE按照多用途戰斗機標準展出的樣機表現出波音對該機型的定位。按照公開消息估計，F-15SE應該采用與F-15SG類似的AN1APG-63V3雷達、F100VPW-229或F110-GE-129發動機、JHMCS頭盔顯示系統、Link-16數據鏈和綜合電子對抗系統，綜合戰斗力將達到目前世界上同類多用途戰斗機的最高水平。F-15SE將先進航電和武器系統與隱身技術有效綜合后，在對空作戰和對地攻擊任務中都可以獲得非常可觀的戰斗力收益，即使俄羅斯最新的蘇-35BM也難以在正面對抗中與之相抗衡。

F-15SE還可以在美國空軍裝備體系中作為F-22的低成本補充型號，在國際市場上也可以抓住重型隱身戰斗機需求和F-22難以出口的機會，實現在綜合戰斗力上壓制除四代機外全部戰斗機的目標。波音開發F-15SE很有可能打開美國空軍對現役F-15E進行改裝的市場，有的用于低成本實現美國空軍計劃中的全隱身戰斗機隊的設想。F-15E隱身型在突防和超視距空戰中都能夠全面壓倒可能遭遇的對手，降低美國空軍裝備的F-22在未來作戰中對F-15E機隊的護航要求。在出口市場上，波音公司想要大規模出口F-15SE的可能性并不算大，但是對目前已經(或即將)交付的F-151/K/SG等較新型號的改進卻很有吸引力。已采購F-15各型號的國家可以投資改裝服役中的F-15，或者在F-22無法出口時為市場提供一種性能最接近的“山寨機”，理想狀態下可以用F-15SE滿足舊機改裝和新機采購兩個范圍的需要。

“鷹”對“側衛”的啟示

蘇-35BM是俄羅斯采用先進技術發展的蘇-27SK最新改進型，該機在設計思想上相比早期蘇-35的調整幅度不大，仍然是改進雷達航電和武器系統的傳統方式。蘇-35BM的戰斗力雖然相比早期的蘇-27SK有明顯提高，但是在隱身技術上所采用的措施仍然沒有超過三代機的標準。蘇-35BM在平臺本身的技術水平上并沒有真正達到三代半的標準，但是全新的電子作戰系統和增推后的發動機使其具備與三代半對抗的能力，俄羅斯在宣傳該機的時候也稱其為4++代戰斗機。蘇-35BM和其他國家開發的類似改進型對隱身性能的考慮不多，如果在四代機完成前對蘇-35BM和蘇-27SK提出更高的隱身要求，則F－15SE的改進模式也許會對其有所幫助。

如果要按照F－15SE的技術實現途徑加強蘇-27SK的隱身能力，根據技術實現的難度和成本，可以按從易到難的順序提出三個方案。最容易的方案就是利用蘇-27SK進氣道之間的低壓低阻區，通過在機腹增加保形轉接平臺將空空導彈進行半埋掛載，類似AIM-120的空空導彈可以采用并列兩枚彈翼交錯方式串列掛載4枚。半埋掛載的空空導彈雖然仍有部分彈體暴露在機體外，卻可以明顯降低外掛阻力，蘇-27SK本身就低垂的機頭部分還可以在正迎頭方向對導彈進行遮蔽。這個方案技術上難度很小，也不需要修改機體結構，但是只能掛載彈射離機的雷達制導導彈，在不用轉接梁的情況下還缺乏外掛載荷的靈活性。格斗空空導彈仍然需要利用機翼外掛架掛載，削弱了該方案的隱身能力，在整體隱身性能上只能達到三代半戰斗機的平均水平。

難度中等的方法則是在進氣道間采用帶活動艙門的彈艙容納導彈，這樣就可以保證掛載的導彈完全隱蔽，其增加的阻力仍然處在可接受的范圍之內。該方案存在的問題主要是蘇27SK的主起落架和起落架艙緊貼進氣道外側，因此機身上幾乎找不到可以設置格斗彈艙的有利位置，只有進氣道下方輔助進氣口位置可設置機身格斗彈艙。但是，這個位置設置彈艙對飛機性能影響大且導彈視界不良，并不適合用來加裝彈艙。中等難度方案如果不能有效解決在機上適當位置設置格斗彈彈艙的問題，那么該方案在技術上仍然難以達到與F-15SE相當的標準，相比低技術難度方案所獲得的隱身性能改進也非常有限。這兩個方案雖然在中距空空導彈的掛載條件上基本

能夠和F-15SE相當，但是在結構上仍然難以解決彈艙通用雷達空空導彈和紅外格斗空空導彈的要求。

高難度的改造方式則是徹底拋棄蘇-27SK的原始設計，修形成菱形的機頭位置下移到與F-15類似的兩側進氣道之間，將其原有的機腹進氣布局調整為類似F-22的兩側進氣布局，將原本進氣道之間的下方空間作為機身固定的內部彈艙，上部剩余空間可作為油箱以補償中央翼油箱降低的載油量。進氣道可以根據前機身的變化調整為向外側傾斜的CARET結構，并采用菱形機翼調整焦點位置。飛機氣動布局變化造成的重心調整還有條件將主起落架后移，方便在進氣道S型管道前方外側空出的位置設置格斗彈艙。經過這樣方式改進的蘇-27SK事實上等于全新設計，成為與PAK-AF類似的氣動布局，完全失去了利用現有飛機基本結構進行改裝的成本和可靠性優勢。通過以上各種蘇-27SK隱身化改進的方法和難度的比較可以看出，如果要將蘇-27SK改成F-15SE那樣的隱身條件，至少在技術上更加困難，而且需要投入很大的資金。

“沉默”背后的喧囂

波音曾經號稱F/A-18/E/F是隱身性能接近F-35的凃隱身多用途戰斗機，俄羅斯技術人員也宣稱將蘇-35的雷達反射面積降低到1平方米的標準。但是，F/A-18/E/F和蘇-35的所謂隱身能力只是針對飛機本身歷其境，戰斗狀態下的外掛載荷和掛架都會成為破壞隱身條件的禍根。F-15SE機體可以采用與F/A-18E/F類似的吸波涂料、屏蔽和修形措施，內部彈艙的存在又使其在戰斗狀態下仍然可以保持低RCS的標準，其在低信號特征應用技術上的水平相比其他類似機型的進步是革命性的。波音公司宣稱F-15SE的隱身性能可以達到F-35標準的說法確實有些匪夷所思，考慮到前者只是在現役三代機基礎上進行改進和修形的產物，如此措施就能夠達到后者的隱身標準，實在缺乏足夠的技術上的依據。

麥道在被波音兼并前就曾經開展過F-15和F/A-18隱身改進的工作，參與JSF項目投標的工程開發也積累了較多的技術經驗。F/A-18E/F的開發檢驗了將常規布局改進為準隱身布局的實力，多個無人機項目也實現了對全面隱身設計飛行器的工程發展。因此，波音軍機科研系統目前在飛機隱身項目上的技術積累和實踐經驗都已相當成熟。F-15SE利用保形油箱進行隱身改進是一個適當且科學的思路。從展示樣機上簡單的彈艙和折疊導彈掛架的結構，以及從飛機結構設計上看起來很奇怪的那對外傾鷗形垂尾看，F-15SE展示樣機在結構上并不屬于真正意義上的原型機，其更大的可能是單純用于技術實現途徑的演示驗證機。

“沉默鷹”樣機目前狀態看起來雖然有很多缺陷甚至是互相矛盾的問題，但是如果有用戶(美國空軍或其他國家)需要獲得隱身性能更為完善的F-15SE，那么在采用內部彈艙和進氣道屏蔽等技術措施的基礎上，利用四代機的技術成果對氣動外形進行適度調整是完全可行的。比如，使用AESA雷達的F-15SE完全可以根據隱身設計的要求修改前機身的外形。F-15SE如果用類似F-22的機頭和進氣道唇口設計對相應位置進行修改，同時對翼面和控制面進行必要的修形并采用F-35的噴管結構，那么該機在低信號特征上完全可以達到非常接近F-35的標準，甚至在應用技術和綜合戰斗力上達到準四代戰斗機的水平。而實現這個設想所需要的條件，僅僅是確定的用戶和必要的資金。

F-15SE使用保形油箱彈艙(也包括其他使用保形油箱的其他F-15型號)后會增加飛機的阻力，必須獲得更為充沛的動力系統才可以維持飛行性能的基本標準。不過，目前世界上確實只有美國不需要擔心飛機推力不足的問題。也正是因為對航空動力有足夠的信心，才使F-15在三代機中首先應用保形油箱，其他三代機直到強化多用途能力并改善動力性能后才陸續跟風，可見沒有充分的動力基礎則保形油箱就缺乏成功應用的實際價值。F-15SE相對其他型號的技術優勢，就是其隱身改進不需要改動基本結構，用于改裝的保形油箱本身就有足夠空間并具備武器掛載／投放能力。這樣就可以根據用戶的需求進行組合調整，實現從準隱身布局到接近完全隱身設計之問的多種選擇。該方案如成功，則可以在F-15C/J/E/I/K/SG改裝或SE生產上撈足利益；即使該方案不幸失敗，也僅是損失了投入有限的一個創意而已。

現役三代和三代半戰斗機的設計開始時間大都在上世紀70～80年代，當時戰斗機在結構和氣動設計上并沒有強調隱身這個概念，因此其設計都是按照突出氣動性能為基礎，尤其是空中優勢戰斗機大推重比和高加速性指標對設計的影響，導致這個期間設計的戰斗機在結構方面非常精致甚至堪稱完美。國外三代半戰斗機中，即使是F/A-18E/F和EF2000這樣的機型，在隱身設計上都無法避免外掛物和掛架對整體RCS的影響，即便使用半埋外掛方式，仍然是戰斗機實現隱身設計的“阿基里斯之踵”。

國外三代／三代半戰斗機氣動優先的設計要求導致其改進潛力雖然很大，但是在隱身性能上的改進卻要受到基礎氣動和結構設計的嚴格限制。比如，雖然F-16、“陣風”、EF2000都能夠采用保形油箱，但是這些飛機背負式保形油箱的結構特點并不適合改造為彈艙，外掛物上涂吸波材料或繭式包裹等方法也都存在體積和成本問題。雖然這些機型都可以采用座艙金屬鍍膜、吸波涂料、結構修形和進氣道屏蔽等措施，但目前仍然只有剛剛出現的F-15SE能夠設置具有實用價值的內部彈艙。這種設計思路得益于F-15系列戰機特殊的保形油箱安裝方式，該方式因為其結構特點無法復制，所以很難在其他機型上采用。由此可見，美國航空技術機構已經完全越過了隱身技術從探索到應用的這個關口，在航空隱身技術的開發和實際工程應用上已近隨心所欲的程度。

F-15SE樣機的推出，證明第三代戰斗機在性能拓展和改進上仍有潛力可挖。如果可以按照裝備的技術條件進行適當的改進和調整，那么很多看起來已經顯得過時的裝備很可能再度展現出其優秀一面。F-15E系列機型是目前綜合戰斗力最強的多用途戰斗機，F-15SE的出現又使本來就爪尖喙利的“鷹”披上了隱身的外衣。雖然復制F-15SE隱身設計方法對其他三代機缺乏工程上的操作性，但卻有利于開闊設計人員的眼界和調整思維方式，有助于在現役機型的改進設計中采用更為靈活有效的方法，更用事實證明了只有大量實踐積累才能扎實推進航空技術的發展。

(編輯一翔)