美军推行全隐形空军,要生产228架B-21隐形大型机,我们怎么样
自新世纪以来,美军一直在扎实推进作战飞机的全隐形化。从最早的F117战斗轰炸机的初级隐形阶段到F22\B2\F35的成熟隐形阶段。到最新预研阶段的高度全面隐身的新一代战斗机、B-21隐形轰炸机、隐形无人机都有一个共同的主题就是把雷达光电隐形进行到底,试图建立一个全隐形的空中作战力量。美军是在玩命追求零伤亡、零损失的绝对优势打击,这也为别的国家的发展提供了方向借鉴。
装备数量只有20架的B2隐形轰炸机
毕竟地面雷达的视距已被隐形飞机压缩到二战前。即使有米波雷达和长波雷达的发展,也仅仅是视距稍宽而已,再远一点就无法精确捕捉目标。对高速度、远程化精确武器、有隐形功能的作战飞机来讲对付这种提升不是事。更不要说红外、光电探测了,这种探测本来就距离不远,红外隐形的作战飞机辅以各种战术策略,很容易就把自身的红外特征降到环境红外特征之内,如同先进潜艇把自身噪音降到海洋环境噪声以下一样,让红外探测无所适从。
红外隐形很出色的F-35战斗机
所以建设全隐形化的空中作战力量大有可为。美军目前只做到了战斗机的隐形化,智能无人机的隐形化尚在起步阶段。最头疼的是战争中一些非常重要的节点无法实现隐形,如预警机、加油机、电子战飞机等等需要大载荷、大功率设备、固定造型的特种作战飞机。设想如果在战争中敌方已经看不见隐形飞机了,反而远程看到的是非常关键、高价值的这些特种飞机,敌方岂不非常乐意地猛攻这些飞机,那么这些特种飞机岂不还兼职诱饵飞机的功能。但对己方就损失过大,不光是人员物质的损失,还要对整个战争的胜败负责,没有这么傻的人。
传统预警机固定造型
所以特种作战飞机的隐形势在必行,因此可以理解美军要228架B-21的生产能力做什么。就是要有隐形大飞机的生产能力,有了生产能力再出各种改型就容易多了。其中以预警机的改型对战争的影响力最大,但是预警机顶着一个大雷达天线罩的固定造型深入人心。如何才能实现雷达天线隐形呢?科学家们已经发展出了柔性共形相控阵雷达天线,目前日本、美国、中国、欧洲都在研究柔性共形雷达天线。2015年曝光的我国神雕战略无人预警机,采用了X波段的共形雷达技术。我国也推出了圆柱阵的陆军相控阵雷达和直升机共形天线。据说我国2016年已立项了新型共形雷达预警机项目。未来美国的B-21隐形大型机生产线可以大批量生产B-21形状的轰炸机、预警机、加油机、电子战飞机等等。
一机多型的隐形大型机B-21
柔性共形技术有广阔的军事用途,对于提高探测能力大有好处,尤其在飞机隐形技术深入发展的今天,更具有现实意义。也将是飞机设计的一个里程碑。柔性共形技术的特点是:
1、这种天线最主要的优点就是不仅可以贴合任意曲面,还能动态调整因飞行器气动、冷热等原因引起的振动和变形影响。而且相对于传统平板型天线,柔性共形天线可以大幅的扩大雷达孔径,实现对隐形飞机的探测。作战飞机可以设计成最优的气动外形,不用迁就雷达天线而影响气动性。大型预警机能充分利用机身表面积和机翼翼展布置天线,大幅提升探测能力。高空长航时无人侦察机采用柔性共形阵天线,可以实现大功率、大口径雷达探测,满足其大范围的侦察能力需求。
美国对薄型柔性共形阵天线吹风试验
2、柔性共形阵天线有更大面积、更远侦测距离、更大功率的性能。我国预警飞机空警系列的总设计师王小谟曾表示:未来的机载预警雷达必须增大雷达天线的几何尺寸才能有更远的探测距离、更好的抗干扰措施和更大的功率孔径,但大型雷达受制于飞机的整体尺寸限制,天线尺寸已不能再大了,我国目前的预警机在反隐身目标,特别是F-22、F-35和B-2这类目标作战能力还很欠缺,空警-2000和空警-500对他们的发现距离很近,不足以形成威慑,共形雷达预警机可以解决这些问题。
3、柔性共形阵天线可以应用到各机种。各种飞机的每块机翼机身都能成为天线,各种有人飞机、无人机都能执行情报搜集、监视、通讯任务,而无需开发专门的预警侦察飞机。
柔性共形阵雷达预警机的早期型号
4、柔性共形阵天线可以实现增强的电子战能力,强化了电子攻击效果。能被动探测敌方的通信信号。利用大型共形阵的高功率大孔径可以压制多波段的雷达和大量短波通信,以实现电子干扰和电子攻击。
5、柔性共形阵天线不占用机内空间,多余空间可以用来安装其他设备、燃料,从而增加飞机的载荷和航程,也可以提高设备的结构强度,有助于提高载具的机动性及战场的生存能力。这用在战斗机或导弹之类的紧凑型和大机动型载具上具有巨大优势。战斗机能多载燃油增加航程,能搭载更多的机载武器。雷达制导的导弹能降低导引头的尺寸和重量,可以安装更大的战斗部或携带更多的燃料,也可以大幅缩小弹体尺寸增加便携性,提高机动性。
导弹柔性共形阵雷达
虽然各国在柔性共形阵取得了较大进展,但是一些问题还待优化。难点一:阵列所有单元要有相同的方向图、最大值指向和极化取向,但阵列不在一个平面上,因此计算和实现难度大。共形阵阵元工作时的通断和幅相多样化,功率分配、波束控管需要实时适应性调整,另外阵元有各自的电环境,如何解决工作时有源输入阻抗匹配是需要解决问题,对大过载性能的载体来说振动和动态变形对于阵面的影响要更大些,需要采用自适应机制加以解决。
美国、日本共同研发的最新柔性共形阵天线
美国、日本共同研发的最新柔性共形阵天线,其解决了大部分共形阵天线所未解决的难题。在实现应用方面有很大的进展,这种共形阵天线上附有感应器,通过计算天线的弯曲曲率确定各个元件的坐标,然后自动调整各个阵元的相位形成方向一致的电磁波。