耳聰目明展神威

新年伊始，我國第四代戰(zhàn)機(jī)殲20首飛成功，讓國人興奮不已。不過許多人發(fā)現(xiàn)，該機(jī)沒有裝備包含紅外搜索系統(tǒng)(IRST)的“鼓包”整流罩，對(duì)比俄羅斯T-50的IRST“鼓包”，有人不禁懷疑殲－20是否裝備輔助觀測系統(tǒng)。不過筆者認(rèn)為，這實(shí)際是個(gè)“好兆頭”——意味著殲－20裝備的可能是分布式綜合光電系統(tǒng)，而這些也在官方航空?qǐng)?bào)刊上透露出相關(guān)信息。

分布式綜合光電系統(tǒng)

殲20未裝備“鼓包”紅外搜索與探測系統(tǒng)，恰恰表明了殲－20對(duì)隱身性的重視程度。第四代戰(zhàn)機(jī)最大的特點(diǎn)就是隱身性，主要用波束控制法來降低飛機(jī)的雷達(dá)散射面積(RCS)，相關(guān)控制措施包括；飛機(jī)的主要邊緣平行，將雷達(dá)反射波束控制在少數(shù)幾個(gè)固定方向，使其他方向的反射波很弱，令敵方雷達(dá)接收到閃爍的信號(hào)而不易識(shí)別；盡量消除飛機(jī)外表的突出物、鼓包等，雖然這些不是主要反射源，但當(dāng)飛機(jī)外形采用隱身措施降低RCS時(shí)，這些細(xì)微之處的影響就不容忽視。此外，還要把飛機(jī)表面縫隙設(shè)計(jì)成鋸齒形，使鋸齒邊緣平行于飛機(jī)的主要邊緣，盡可能把反射雷達(dá)波納入到幾個(gè)主要反射波束中，盡可能減少戰(zhàn)機(jī)的RCS。

隱身性要求給安裝IRST造成諸多麻煩。紅外線的波長較短，方向性較好，因此很難像微波那樣在蒙皮下面就可以得到全方位的覆蓋能力，所以需要在多個(gè)方向布置紅外器件窗口，力求獲得全方位的圖像。特別是最重要的正前方，戰(zhàn)斗機(jī)需要在機(jī)頭安裝雷達(dá)，占據(jù)了大部分機(jī)頭空間，所以IRST在第三代戰(zhàn)斗機(jī)上一般安裝在機(jī)頭偏后位置，加上紅外線無法透過蒙皮來探測目標(biāo)，因此其紅外器件要突出于機(jī)體，這也就形成了常見的座艙前“鼓包”。但這樣布局毫無疑問會(huì)增加飛機(jī)RCS，增大飛行阻力，不能滿足隱身飛機(jī)的要求。

目前國外采用分布式光電系統(tǒng)的戰(zhàn)機(jī)只有F－35，根據(jù)有關(guān)資料，其分布式綜合光電系統(tǒng)由兩部分組成：光電瞄準(zhǔn)系統(tǒng)(EOST)和光電分布式孔徑傳感器系統(tǒng)(EODAS)，其中EODAS擁有6個(gè)光電傳感器，分別安裝在機(jī)身的6個(gè)特定部位，采用先進(jìn)信號(hào)編碼來搜集360度范圍內(nèi)的綜合戰(zhàn)場信息，通過后臺(tái)數(shù)據(jù)融合，可以為飛行員提供一個(gè)“球形視野”，因此具有導(dǎo)航、導(dǎo)彈告警和紅外搜索與跟蹤功能，具備較強(qiáng)的態(tài)勢感知能力，可以為飛行員提供更高的信息靈敏度，實(shí)現(xiàn)夜間近距編隊(duì)飛行，也可在復(fù)雜氣象條件下執(zhí)行作戰(zhàn)任務(wù)。惟一遺憾的是，目前EODAS的探測精度還無法滿足對(duì)地攻擊的要求，因此F-35還裝備了EOST，是F-35的專司對(duì)地攻擊的被動(dòng)紅外探測手段，集成了前視紅外成像、紅外搜索和跟蹤、激光指示瞄準(zhǔn)等功能，相當(dāng)于將傳統(tǒng)的光電雷達(dá)、前視紅外成像吊艙和目標(biāo)指示瞄準(zhǔn)吊艙的功能融合為一體，這就省去了以往攜帶傳統(tǒng)的傳感器設(shè)備艙，吊艙的空間和掛點(diǎn)。另外，EOST位于機(jī)頭下，其設(shè)備艙采用類似于寶石形狀的復(fù)雜平面，這樣可以散射雷達(dá)電波，降低對(duì)飛機(jī)RCS的影響。在探測功能方面，EOST可以提供窄視場、高分辨率成像，具備自動(dòng)紅外搜索和跟蹤、激光測距、激光點(diǎn)跟蹤等功能，對(duì)防區(qū)外目標(biāo)能進(jìn)行精確探測和識(shí)別，提供遠(yuǎn)距離導(dǎo)彈告警、激光定位和瞄準(zhǔn)能力，從而可以引導(dǎo)激光制導(dǎo)武器精確打擊目標(biāo)。

分布式綜合光電系統(tǒng)其本身結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，一個(gè)基本的紅外傳感器系統(tǒng)往往只包括紅外探測器陣列及一些簡單的電路，無需結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴的瞄準(zhǔn)與穩(wěn)定機(jī)構(gòu)和掃描機(jī)構(gòu)，從而降低了單個(gè)器件的重量和體積，同時(shí)可以用整套系統(tǒng)替代原先的多種設(shè)備，從而有效簡化航電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，提高可靠性，還便于器件布置，因上突出蒙皮較少，對(duì)飛機(jī)RCS影響也相對(duì)較小。

但分布式綜合光電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)起來并不容易。首先，探鋇4器件在固定平面安裝，因此基本上每個(gè)器件的視野限制在90度以下，保持對(duì)戰(zhàn)機(jī)空域的覆蓋至少需要4個(gè)器件，考慮到視野重疊和系統(tǒng)冗余度，就需要6個(gè)，戰(zhàn)斗機(jī)想找到合適的位置安裝令人頭疼。其次，每個(gè)器件各需線號(hào)線路等，增加了飛機(jī)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，也不像光電吊艙那樣可以在不需要的時(shí)候取下，因此增加了飛機(jī)的重量和成本。

分布式綜合光電系統(tǒng)有兩大技術(shù)難點(diǎn)：大面積紅外焦平面陣列和信號(hào)，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。戰(zhàn)斗機(jī)要對(duì)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別和跟蹤，需要較高的靈敏度和空間分辨率，以保證足夠的探測距離和采樣率，這些都意味著要產(chǎn)生大量的待處理信號(hào)，從中抽取有用的信息，對(duì)信息處理與存儲(chǔ)的要求很高，因此必須采用高速大容量的信息處理機(jī)。傳統(tǒng)IRST的處理能力則比較有限，比如蘇27戰(zhàn)斗機(jī)采用的OEPS-27系統(tǒng)配備兩個(gè)CPU，無法滿足數(shù)據(jù)運(yùn)算，而F-35航電系統(tǒng)采用以光纖為傳輸介質(zhì)的綜合射頻處理系統(tǒng)，可迅速完成相關(guān)數(shù)據(jù)的交換和處理。

隱身戰(zhàn)機(jī)的必要求

我國從上世紀(jì)60年代就開始研制機(jī)載紅外搜索與跟蹤系統(tǒng)，最初安裝在殲－6上，采用單元硫化鉛器件，探測距離較近，抗干擾能力差，沒有投入實(shí)用。進(jìn)入80年代，我國開始研制新一代機(jī)載IRST系統(tǒng)，采用線對(duì)銻化銦陣器件，對(duì)作戰(zhàn)飛機(jī)的尾追探測距離可以達(dá)到40公里左右，迎頭則為15公里。在此基礎(chǔ)上，新一代機(jī)載IRST系統(tǒng)在新世紀(jì)處研制成功，目前已批量生產(chǎn)，替代了殲-11B上原俄羅斯系統(tǒng)，提高了我國空軍作戰(zhàn)能力的自主性。

由于我國現(xiàn)役機(jī)載IRST系統(tǒng)仍舊需要突出機(jī)體來實(shí)現(xiàn)對(duì)全向空域的覆蓋，所以無法滿足強(qiáng)調(diào)隱身性的殲-20需要，更新一代綜合光電系統(tǒng)的研制由此展開。從官方資料來看，該系統(tǒng)類似F-35的分布式光電系統(tǒng)，考慮到殲-20是未來我國空軍奪取制空權(quán)的主力，筆者認(rèn)其性能應(yīng)該和17-35的EODAS相近，也就是采用多個(gè)光學(xué)器件來實(shí)現(xiàn)全向的空中覆蓋，實(shí)現(xiàn)探測、警戒、導(dǎo)彈逼近系統(tǒng)等綜合功能。考慮到控制飛機(jī)重量以及對(duì)飛機(jī)RCS-的影響，殲-20可能不會(huì)裝備F-35攜帶的EOST。

第四代隱形戰(zhàn)斗機(jī)首先要對(duì)外形進(jìn)行波束控制設(shè)計(jì)，然后才考慮飛機(jī)表面的突出物消除問題。殲-20的外形隱身設(shè)計(jì)水平已較高，傳統(tǒng)向外突出的光電系統(tǒng)“鼓包”已經(jīng)成為主要散射源。另外，殲-20的航電系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)了綜合射頻概念的“寶石臺(tái)”系統(tǒng)，相關(guān)綜合處理系統(tǒng)也在2010年珠海航展有所展出，外觀和資料顯示，與F-35的綜合處理系統(tǒng)相近，采用多個(gè)通用數(shù)據(jù)、信號(hào)處理模塊，具備強(qiáng)大的信息處理能力，這也是殲-20采用分布式綜合光電系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。由于分布式光電系統(tǒng)有大量未經(jīng)處理的中間數(shù)據(jù)需要傳遞，因此可以推測殲-20航電系統(tǒng)的傳輸介質(zhì)應(yīng)該以光纖為主。相比之下，一向被“神話”的F-22戰(zhàn)斗機(jī)受限于研制時(shí)的技術(shù)水平，沒能采用分布式綜合光電系統(tǒng)，而T-50則繼續(xù)采用第三代戰(zhàn)機(jī)的轉(zhuǎn)塔式光電系統(tǒng)，不得不讓外界對(duì)T-50航電系統(tǒng)的信息處理能力持保留態(tài)度，該轉(zhuǎn)塔系統(tǒng)還明顯增加了飛機(jī)的RCS，加上T-50沒有經(jīng)過遮蔽處理的進(jìn)氣道、采用金屬風(fēng)擋的座艙，都使T-50的隱身性能大打折扣。

筆者認(rèn)為，我國殲20配備分布式綜合光電系統(tǒng)，主要考慮在于隱身飛機(jī)空戰(zhàn)中，雷達(dá)的效能明顯下降，光電系統(tǒng)的作用顯著增強(qiáng)。雷達(dá)探測距離與目標(biāo)RCS的四次方根呈正比，也就是說，目標(biāo)RCS下降十分之一，雷達(dá)探測距離降低一半左右。海外媒體推測殲20的RCS在0.01-0.05平方米，略高于F-22，而目前機(jī)載火控雷達(dá)對(duì)RCS等于5平方米的目標(biāo)，探測距離大約在100～200公里，那么殲-20的RCS低于其百分之一，機(jī)載火控雷達(dá)探測距離至少下降到原先四分之一。此外，電子戰(zhàn)系統(tǒng)不斷進(jìn)步，盡管現(xiàn)代機(jī)載有源相控陣?yán)走_(dá)普遍采用了低截獲模式和猝發(fā)探測模式，可迅速完成對(duì)目標(biāo)的探測與識(shí)別，但現(xiàn)代電子支援系統(tǒng)對(duì)于機(jī)載雷達(dá)的探測能力也在不斷提高，使得開啟雷達(dá)一方先暴露的可能性更大。但對(duì)于戰(zhàn)斗機(jī)來說，不開雷達(dá)就意味著難以掌握戰(zhàn)場空情信息，只能更加依賴外部信息支援系統(tǒng)，而支援系統(tǒng)無法保證對(duì)戰(zhàn)場所有目標(biāo)都能做到有效探測，特別是在對(duì)方也有隱身飛機(jī)的時(shí)候。隱身飛機(jī)與外部信息情報(bào)支援系統(tǒng)進(jìn)行信息交換并不可靠——隱身飛機(jī)的數(shù)據(jù)鏈一般方向性較好，但使用范圍受到限制，這樣就有可能造成敵方戰(zhàn)斗機(jī)避開我方信息系統(tǒng)的探測，逼近我方戰(zhàn)斗機(jī)后突然襲擊。因此未來隱身戰(zhàn)機(jī)很需要另一種探測手段，以便在雷達(dá)不開機(jī)的情況下維持周圍空情掌握，光電系統(tǒng)屬于被動(dòng)探測系統(tǒng)，不發(fā)射電磁渡，隱蔽性好，成為不二選擇。

目前隱身飛機(jī)對(duì)紅外隱身考慮相對(duì)較少，噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)把空氣加熱、膨脹后排出，因此尾噴口附近溫度較高，是紅外探測系統(tǒng)的主要目標(biāo)。第四代作戰(zhàn)飛機(jī)具備超音速巡航能力，在長時(shí)間的飛行過程中，由于機(jī)體和空氣摩擦生熱，溫度升高，甚至陽光照射到機(jī)體表面也會(huì)增加紅外輻射強(qiáng)度。隱身涂料的原理就是把照射到本機(jī)的雷達(dá)波轉(zhuǎn)換成熱量，從而避免雷達(dá)波反射，但這個(gè)過程也會(huì)增加機(jī)體表面溫度。盡管隱身飛機(jī)也會(huì)采取一些紅外隱身措施，如用機(jī)翼或尾翼遮擋噴口、采用二元噴管等，但都沒有從根本上解決問題。而且對(duì)于戰(zhàn)斗機(jī)來說，隱身雖然是關(guān)鍵指標(biāo)，但還要綜合其他性能考慮，比如采用s形噴口且在噴流噴出前摻入冷空氣，可以有效降低噴口和尾流溫度，但這樣會(huì)造成推力損失，增加飛機(jī)重量，從而降低機(jī)動(dòng)性能。所以S形噴口只在機(jī)動(dòng)性極差的F-117上采用，F(xiàn)-22采用了兼顧機(jī)動(dòng)性的二元尾噴口，這為紅外探測系統(tǒng)提供了施展空間。實(shí)際上洛克希德公司也曾計(jì)劃在F-35綜合光電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，為F-22研制新型光電系統(tǒng)。

綜合光電系統(tǒng)空戰(zhàn)攻略

對(duì)于機(jī)載火控雷達(dá)和空空導(dǎo)彈來說，迎頭探測和發(fā)射可以施展其最大探測和攻擊距離，也就成為最佳的作戰(zhàn)模式，傳統(tǒng)超視距空戰(zhàn)一般都是引導(dǎo)飛機(jī)從前方正負(fù)30度范圍內(nèi)攻擊。但在隱身戰(zhàn)機(jī)時(shí)代發(fā)生了變化，隱身飛機(jī)最注重的就是前向隱身，RCS最小的也是這個(gè)方向，這樣當(dāng)隱身戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)入迎頭攔射時(shí)，即使是利用長波雷達(dá)的引導(dǎo)，勉強(qiáng)發(fā)現(xiàn)對(duì)方，主要超視距空戰(zhàn)武器一主動(dòng)雷達(dá)制導(dǎo)空空導(dǎo)彈也無法在較遠(yuǎn)的距離上鎖定目標(biāo)(目前主動(dòng)雷達(dá)制導(dǎo)空空導(dǎo)彈對(duì)RCS等于5平方米的目標(biāo)迎頭探測距離在20～30公里，對(duì)于隱身戰(zhàn)斗機(jī)會(huì)下降到6～10公里)，況且還要面臨缶敵方施放干擾的挑戰(zhàn)。

由于導(dǎo)彈直徑和空間所限，難以采用較大的天線和較大功率的發(fā)射機(jī)、電源，從而達(dá)到有利的孔徑功率之積來發(fā)現(xiàn)隱身飛機(jī)，這意味著隱身戰(zhàn)機(jī)需要長期對(duì)導(dǎo)彈進(jìn)行引導(dǎo)，顯然非常容易暴露。

有觀點(diǎn)認(rèn)為隱身戰(zhàn)機(jī)之間的空戰(zhàn)應(yīng)該盡可能從側(cè)面進(jìn)入，其依據(jù)就是隱身戰(zhàn)機(jī)的側(cè)面RCS要大于正面RCS，同時(shí)側(cè)面進(jìn)人可以避開敵方雷達(dá)探測的最佳位置，甚至從敵機(jī)雷達(dá)探測區(qū)的外側(cè)“切入”，縮短敵機(jī)截獲和跟蹤時(shí)間，有利于達(dá)成隱蔽接敵的突然性。而采用側(cè)面“斜對(duì)頭”接敵，到達(dá)一定距離后再轉(zhuǎn)向，與目標(biāo)形成交叉航向，這在戰(zhàn)術(shù)引導(dǎo)上也比較容易實(shí)現(xiàn)。但缺點(diǎn)在于接近目標(biāo)側(cè)方時(shí)，由于徑向速度小，雷達(dá)探測存在著盲區(qū)，可能會(huì)丟失目標(biāo)。

不過對(duì)于綜合光電系統(tǒng)來說，從側(cè)面探測目標(biāo)，會(huì)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)機(jī)體暴露面積大，紅外輻射強(qiáng)度高，特別是尾噴口明顯暴露在綜合光電系統(tǒng)的視場中，從而提高了探測能力，因此隱身戰(zhàn)機(jī)有可能單純憑借光電系統(tǒng)掌握目標(biāo)信息，然后隱蔽接近，使用紅外成像制導(dǎo)空空導(dǎo)彈發(fā)起攻擊。

不過光電系統(tǒng)也有缺點(diǎn)，就是無法得到目標(biāo)的精確距離，從而難以控制武器投放，一般情況下會(huì)增加一個(gè)激光測距系統(tǒng)，測量到目標(biāo)的距離，從而為火控系統(tǒng)提供精確的目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行解算，但這樣會(huì)增加系統(tǒng)的重量和體積。所以對(duì)于隱身飛機(jī)來說，可能會(huì)利用機(jī)載有源相控陣?yán)走_(dá)的猝發(fā)模式，獲得目標(biāo)距離信息。從另一方面來看，如果隱身戰(zhàn)機(jī)裝有分布式綜合光電系統(tǒng)，那么就可以探測到靠近的目標(biāo)，特別是對(duì)方發(fā)射的空空導(dǎo)彈，及時(shí)對(duì)飛行員告警，及時(shí)規(guī)避。

如果殲20真的配備分布式綜合光電系統(tǒng)，將會(huì)給殲-20帶來較大的戰(zhàn)術(shù)優(yōu)勢，在不開啟雷達(dá)的情況下保持對(duì)周圍空情的掌握能力，從而提高作戰(zhàn)效能和生存能力，特別是可以在外部信息系統(tǒng)支援下從側(cè)面接近襲擊目標(biāo)，及時(shí)對(duì)逼近的空中目標(biāo)有效識(shí)別。相比而言，F(xiàn)-22在不開啟雷達(dá)時(shí)，只能憑借ALR-94電子支援系統(tǒng)探測目標(biāo)，但如果我方不開啟雷達(dá)系統(tǒng)，顯然F-22就難以預(yù)警，這也是F-22未來計(jì)劃配備光電系統(tǒng)或側(cè)視陣列天線的原因。

結(jié)語

分布式綜合光電系統(tǒng)的配備，將會(huì)讓殲20擁有一雙銳利的“鷹眼”，作戰(zhàn)能力更加全面，生存能力更強(qiáng)，更好地適應(yīng)更加復(fù)雜的戰(zhàn)場環(huán)境。該系統(tǒng)配備不僅僅是我國航空電子工業(yè)技術(shù)水平的提高，更是整個(gè)空戰(zhàn)思維的革新，足以構(gòu)建起更完善高效的空戰(zhàn)體系。

土豆心理戰(zhàn)

趙紅星

1941年冬，數(shù)千噸土豆轉(zhuǎn)送到德軍駐挪威基地冷庫作為儲(chǔ)備糧。盟軍玩了一把“無中生有”——?dú)W洲多家權(quán)威醫(yī)學(xué)報(bào)刊和電臺(tái)稱，近來沿海地區(qū)居民多患“形似感冒”的怪病，但危害“類似鼠疫”；完全是吃冷凍土豆所致。德國海軍士兵恐慌之下拒食冷凍土豆，一時(shí)軍心混亂。盟軍趁機(jī)調(diào)整護(hù)航行動(dòng)，從德國“海狼”攻擊間隙中得到喘息。

(摘編自《科學(xué)之友》)