隐形飞机的出现,使得世界各国的防空体系一夜之间变得千疮百孔。感到威胁最大的,当然还是跟美国不那么对付的国家。过去二十里,俄罗斯和中国在反隐形技术上,没少花力气。

隐形技术利用的是电磁波传递的物理学原理,反隐形技术相应也得从这方面动脑筋。隐形飞机依靠精心设计的外形来控制雷达反射,在雷达波波长比飞机结构物理尺寸小的时候很有效果,当雷达波波长接近或超过飞机结构物理尺寸时,功效就不显著了。吸波材料和吸波结构的效果,同样随着雷达波波长的增加而下降。所以米波雷达经常能发现F-117,海湾战争中F-117深入伊拉克领空前,一支AH-64武装直升机小分队先打掉了伊拉克的米波预警雷达,为F-117开道。传统米波雷达的精确度很差,天线又大,不便于机动,所以很长一段时间里防空导弹系统的雷达倾向于使用波长短得多的厘米波雷达,这样一来才能够保证体积较小,机动性强的雷达具有足够的角度和距离分辨率。同样道理,战斗机射控雷达和对空导弹雷达制导系统,也都工作在厘米波段,最典型的是波长三厘米左右,传统上所谓的X波段。这一技术潮流的副作用,是给隐形技术提供了可乘之机。得益于多年来的技术进步,俄罗斯和中国新一代数字化AESA米波雷达的精度已经接近传统的厘米波雷达,可折叠天线也使米波雷达机动化成为可能,这使战斗机尺寸的隐形飞机开始遇到了挑战。

俄罗斯的Nebo M RLM-M雷达是目前最为强大的机动式米波反隐形雷达, 使用液压收放的大尺寸AESA天线阵, 对F-35这类针对厘米波雷达优化的所谓"经济版"隐形飞机探测距离可高达数百公里.

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F-35面临的问题最大,因为它的隐形性能是针对战场防空导弹系统雷达,战斗机射控雷达,导弹制导雷达设计的,所有这些雷达的工作波长都是厘米波级的。为这类高频率雷达优化的隐形设计,面对波长更长的分米波雷达(比如预警飞机)时效能就大幅度下降。战场防空导弹系统雷达的口径和功率都很有限,F-35的雷达特征无须降到F-22的水平就能使它们耳聋眼瞎,然而高性能远程防空导弹系统雷达的口径和功率都大得多,完全有能力在有战术意义的距离锁定F-35。将高性能远程防空导弹埋伏在F-35可能经过的航线上打冷枪,将给F-35带来可观的损失率,F-117在南欧就是被这样的战术打下来的,人家用的还是老掉牙的SA-3。

遭到高性能重型防空导弹伏击时,F-35可以尝试施放电子干扰,不过干扰信号也可以被对方用来作为信号源加以追踪。F-35也可以开加力,加快速度,试图逃出雷达有效工作区,不过这一招对付近视的战场防空导弹系统雷达好用,对付支持重型防空导弹的大功率相控阵雷达,就很成问题。加力尾焰同时会造成雷达反射和红外线辐射的双重攀升,所以开加力逃跑不见得是个有效战术。

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F-22的情况就要好得多。设计上考虑了全向宽频段隐形的F-22,面对分米波雷达依然具有良好的隐形性能。AESA米波雷达能追踪F-22,但有效距离还是小于对常规战斗机的视距。而且F-22能超巡,超音速机动性好,即使不考虑隐形性能也是很难缠的,很容易就能逃离防空导弹系统的有效射击区。无法超巡的常规战斗机除非以几倍的数量优势围追堵截,否则根本没法找到发射导弹的机会。由于雷达制导导弹对F-22的截获距离太短,F-22很容易保持在导弹的有效视距之外,研制红外制导的中远程对空导弹因而对反制F-22很有必要。

B-2由于尺寸大,其吸波材料和吸波结构对分米波雷达依然有效,而外形设计也足以击败米波雷达。这是其必须无护航穿透前苏联防空体系的要求所决定的。波长超过十米的远程超视距雷达能够发现B-2,提供宝贵的早期预警。但是超视距雷达也有明显的弱点,首先是可怜的角度和距离分辨率,误差达数十千米,对准确定位毫无用处,只能用来引导战斗机抵达B-2的大概位置,靠战斗机自己去把B-2挖出来。由于B-2雷达和红外隐形性能都非常好,巡航速度又和常规战斗机一样,在夜间可以比较轻松的避开雷达和红外信号都非常强烈的常规战斗机。可见要想有效防御隐形轰炸机,超巡隐形战斗机是不可或缺的。白天因为人的眼球可以发挥作用,B-2的安全系数就要低不少,所以美国空军认为只有F-22是具有全天候高生存能力的作战飞机。超视距雷达的另一个漏洞,就是受电离层变化影响太大。前苏联北极地区漫长的国境线,由于极地电离层受太阳风影响,很不稳定,超视距雷达根本没法工作, 所以从北极上空侵入苏联的B-2根本不用担心会被超视距雷达发现。

双基站和多基站雷达鼓噪了多年,纯理论上说,有很大的反隐形潜力,但是信号处理的难度非常大,恐怕在一代人的时间里难以达到实战化程度,充其量起到为超视距雷达近距离补盲,完善早期预警体系的作用。同样的道理,白噪声被动雷达的实战价值也是有限的,而且还受到环境中电磁噪声强度的制约,在人口密集的地区比较有效,在海上,沙漠,高原等电磁噪声强度低的地方,就抓瞎了,无法用作有效的远程预警手段。真正能用于实战的,还是深入挖潜的较为常规的侦察手段。除了使用波长较长的雷达,提高雷达功率,灵敏度,数据处理能力以外,被动探测也是非常重要的。被动探测的方法,不外乎ESM,红外线传感器,和光电传感器三类。

ESM依靠隐形飞机主动发射的电磁辐射来对其进行定位,原理上似乎很简单,实际运做起来问题不少。如果隐形飞机使用工作在光学波长的数据链(激光通讯),则ESM就没有通讯信号可以截获。当然长距离通讯还是得依赖无线电,给ESM可乘之机,但是如果对方使用AESA天线技术,将副瓣指向安全方向,则ESM基本上无法对通讯信号源进行定位,直接截获信号主瓣的概率毕竟不高。而且AESA天线可以利用扩频技术,将辐射能量分配到多个频率上,使每个频率上的能量水平都非常之低,难以截获。这些正是利用AESA雷达兼作通讯天线的诱惑所在。同样道理,短暂间隙开机工作的AESA 雷达也是很难捕获的。要让ESM充分发挥作用,有赖于依靠合理的战术安排,迫使对方隐形飞机长时间,频繁地使用雷达,同时地理位置上相距遥远的ESM接收天线要能够保持实时数据交换,这才有可能实现精确的被动定位。

红外线和光电传感器就更加靠谱一点。高性能飞机的发动机功率巨大,加上飞行时与空气摩擦的气动加热,红外辐射的强度是低不了的。光电传感器就更不用说了,至今为止还没有造出过能实现光学隐形的飞机。而且要实现有效的雷达隐形飞机体积趋向于变大,这对光电传感器是有利的。红外线和光电传感器共同的问题,是受大气条件的干扰远高于雷达,可见光和红外线波长短,在大气中传播时衰减速度快,且无法穿透云雾,沙尘等不利气象条件,所以雷达是最重要的对空侦察手段,这是物理原理决定的。要充分发挥红外线和光电传感器的效能,必须将它们搬到空中平台上,而且还要有足够的光学系统口径,这样一来整个侦察系统的成本也将是很可观的。短期内最为有效的做法恐怕还是为防空战斗机普遍加装红外线和光电传感器。中长期可以考虑在高空浮空器上安装大光学系统口径的红外线和光电传感器。美国现有三型隐形飞机里,F-35体积最小,但受这类传感器的威胁却最大。红外线传感器比光电传感器作用距离远,而且不受黑夜影响,所以对隐形飞机构成最重大的威胁。B-2的发动机喷口采取了精心设计的屏蔽和冷却措施,红外辐射水平很低;F-22尽管超巡时气动发热较高,但发动机喷口热屏蔽比F-35到位,整体红外特征不见得比亚音速巡航的F-35高多少。更要命的,是F-35超视距空战时必须频繁使用加力。加力一打开,飞机的红外特征马上攀升一个数量级以上,加力尾焰好像黑夜里的火炬,简直就是邀请对方用红外制导导弹打你。超巡对于空优战斗机的重要性,这里再一次体现了出来。

反隐形技术的逐步完善,对所谓“半隐形”飞机和F-35这种隐形设计放了水的“真隐形”飞机,影响最大。F/A-18E/F这样的“半隐形”飞机在最重要的战术方向上(正前方)雷达反射截面也最多能控制在 – 10分贝,即0.1平方米,这还得假定所有武器全部放在隐形化的吊仓里。比起常规战斗机10分贝级的雷达特征,这样的表现似乎不错,可是AESA雷达相对于传统雷达在功率密度,灵敏度,波束控制能力上都有跨越式的增长,足以抵消“半隐形”飞机信号特征减小的效果。更不用说“半隐形”飞机在其它战术方向上,在比厘米波更长的波段上,及在红外信号特征上,都缺乏隐形能力。F-35在主威胁轴上的雷达反射截面马马虎虎接近 – 30分贝的水平(0.002平方米),还算是比较可以的,但是在其它方向上对分米波雷达隐形能力就比较水。再加上飞行性能不突出,常规防空战斗机完全可以在预警机和高性能地面反隐形雷达引导下逼近到机载射控雷达能够“烧穿”其隐形屏障的距离上。这其实并不是设计者的错,因为主要用户美国空军要的就是这个效果,空战和纵深打击反正有F-22扛着嘛。对于要靠F-35挑大梁的用户来说,F-35的性能缺陷可就要命了,价钱还这么贵,悲剧呀。波音连续推出F-15SE和携带隐形化吊仓的“超级大黄蜂”这两款“半隐形”战斗机,恐怕是嗅到了顾客对F-35的不满,想利用“半隐形”概念挖F-35市场的墙角吧。

F-22在在主威胁轴上的雷达反射截面只有 – 40 分贝(0.0001平方米),其它方向上对分米波及以下雷达的隐形能力也相当强,加上超巡能力和强悍的超音速机动性能,即使面对拥有现代化空中预警能力和AESA米波反隐形雷达的对手,还是十分难缠的。B-2在大部分威胁轴向上的雷达反射截面都在 – 40 分贝一级,而且即使面对米波雷达其外形隐形依然有效,红外特征也异常之低,是反隐形技术尚不能有效反制的对手。超视距雷达引导的超巡防空战斗机会对这类隐形轰炸机构成一定威胁,但是轰炸机如果加装高灵敏度的红外传感器和ESM设备,就能够在战术上有价值的距离上发现超巡防空战斗机,并采取相应规避措施。

这就是说,反隐形技术的发展使得利用隐形技术的航空器出现了两极分化,欧洲和美国海军风格的“半隐形”和以F-35为代表的“掺水肉”隐形在面对拥有实战化反隐形技术的对手时,其有限的信号控制措施不足以明显改善突防飞机的生存能力,造成隐形措施上的投资打了水漂。而B-2和F-22这样技术上全力以赴,隐形能力在满足飞行性能基础上最大化的“高隐形”飞机,则依然保持着极高的生存能力。而“高隐形”飞机的技术对策,又可分为两类,一类以B-2为代表,生存能力几乎完全依赖隐形性能,另一类以F-22为代表,适当放宽对隐形性能的要求以实现出色的飞行性能,生存能力依赖隐形性能和飞行性能的有机组合。前者的风格类似于导弹核潜艇,后者则走的是攻击型核潜艇的路线。

显然,隐形技术的发展并未使高端隐形飞机丧失其战术价值。何况隐形技术也在不断发展。电脑的运算速度越来越快,使兼顾隐形和气动性能的飞机设计的难度日渐减小。外形设计,生产工艺,材料技术上的进步,使隐形性能的进一步提升成为可能。格鲁门公司的轰炸机设计团队认为在可预见的时间尺度上,制造出雷达反射截面在 – 70 分贝一级的隐形轰炸机是可能的。目前性能最好的雷达制导对空导弹对– 70 分贝目标的锁定距离,不超过500米,即使雷达性能大幅度提升,也难以反制如此缥缈的隐形飞机,因为对方任何微小的机动都足以造成导弹的脱靶。“高隐形”飞机如果携带高性能诱饵,其生存能力将进一步提高。

反对隐形飞机的论调不外两点。第一点是反隐形技术会使隐形技术失效。以上讨论显示事实并非如此,真正受到反隐形技术威胁的,不是高性能隐形飞机,而是“半隐形”和“掺水肉”隐形飞机。第二条反对意见,是隐形飞机过于昂贵。持这一观点的人士,通常会举出所谓B-2每架二十亿美元,F-22每架三亿五千万美元这样的数据,来支持他们的论调。但是这些数据是有欺骗性的,美国把研制费用分摊到每架飞机头上,由于B-2和F-22的产量很少,每架飞机分摊的研制费用自然很高,通常所说的B-2和F-22的价格,一多半都是研制费用。 如果常规飞机与隐形飞机公平比较生产成本,两者的价格差距,就不那么吓人了。最新出厂的“打击鹰”每千克的造价大约在5000美元,而最后一批F-22每千克的造价大约在7000美元,F-22确实更贵,但谈不上离谱。而且我们不要忘了“打击鹰”在材料,电子设备,发动机,系统软件等方面都比F-22落后一代,如果用F-22技术对“打击鹰”进行升级,则加强版“打击鹰” 每千克的造价会很轻松的突破6000美元。所以说公平比较之下,隐形飞机比同级别的常规飞机的单位成本,也就高出20%左右。现代化作战飞机的成本里,航电和软件占大头。航电硬件可以靠应用商用产品来降低成本,作战飞机软件却是独特的,必须专门编写。飞机公司要与Google, Apple, Microsoft这样的民企巨人争夺软件人才,付出的代价可想而知,软件能便宜得了吗。因此,新一代作战飞机即使不使用隐形技术,其成本也是低不下来的。

隐形飞机较常规飞机的成本增加,主要体现在设计复杂性更高,生产工艺和材料投入更大,燃油弹药全内置导致飞机大型化等。随着相关技术的成熟,批量生产的隐形飞机的成本很有可能控制在不超过同等级常规飞机20%到25%的水平,而战场生存能力却会有成数量级的提升。倒底哪个更有效费比,应该是一目了然的。

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J-20的隐形设计思路,很明显走的是F-22路线,符合其多用途远程战斗机的任务定位,唯有尾巴上那一块由于技术还不成熟,像F-35一样是注水猪肉式的隐形设计,未来一定得改掉。波音公司建议的第六代战斗机,飞行性能上未必能决定性地压制住J-20,但隐形性能更好却是肯定的,由于把能造成米波波段强烈信号特征的小尺寸气动表面全部去掉,靠推力矢量来提供控制力,其对抗米波反隐形雷达的能力将大大优于F-22和J-20。J-20的未来深度升级版多半也得走这条技术路线,前提当然是必须拥有成熟可靠的推力矢量技术。

隐形飞机是美国发明的,但美国的反隐形技术不见得比中国先进,原因很简单,现实和潜在对手一时半会都不会拥有隐形飞机,没有在反隐形技术上投资的动力。这并不是说美国没有反隐形能力。超视距雷达人家用了几十年了,海军“宙斯盾”系统兆瓦级功率的大型相控阵雷达完全有能力在相当距离上捕获半隐形飞机和注水肉隐形战斗机。最新的E-2D预警机使用工作在UHF波段的AESA雷达,对战斗机尺寸的隐形飞机具有一定的探测能力。要论反隐形技术的储备,当然是美国更深厚。但在对反隐形技术的具体应用上,俄罗斯和中国因为起步早,经验更为丰富。

从根子上说,作战飞机隐形化,反映了战争形态从机械化向信息化的转型。机械化战争时代,各国重点追求的,是建立武器及武器平台较之于对手的能量优势,即速度更快,射程更远,高度更高,装甲更硬(也就是说能够吸收更多的能量)等。但这条技术路线到了70年代撞上了一堵难以逾越的高墙,即在多年的高速发展之后,武器及武器平台的机械性能到达了一个平台区,继续投入巨资也难以实现明显的增长。与此同时,微电子技术异军突起,性能上以指数方式增长,使得在信息技术上投资,通过控制战场信息流来提升战斗力成为效益更高的技术路线。要控制战场信息流,一方面要拥有先进的高性能数字化侦搜手段和通讯技术,另一方面,要限制敌人获得我方信息的能力。前者的具体表现,给了我们AESA雷达,先进ESM,热成像传感器,数字化战场数据链等;而实现后者所依赖的,一是电子对抗,二是隐形技术。电子对抗通过积极主动的对敌方的侦搜手段和通讯网络实施扰乱和欺骗,确实能有效限制敌人获得我方信息的能力,但无数战例显示,真正有水平的对手能很快发展出对现有电子对抗措施的反制手段,单凭电子对抗,难以建立长久的信息优势。隐形技术则是釜底抽薪,通过对武器及武器平台各类信号特征的控制,从源头上减少可能为对手所获取的我方信息。因此,隐形技术的推广,可以说是战争信息化的逻辑必然。航空平台拥有所有武器平台中最大的能量优势,机动性比地面和水面平台高出一个数量级以上,与信息流控制技术结合,能提供对战斗力提升最大的投资回报,所以雷达隐形技术率先在作战飞机上得到应用,绝非偶然。在未来相当长的一段时间里,飞行器的机械性能依然不太可能有重大突破,大国军事航空技术竞争的焦点,仍将是对信息流的控制,只要这一现实没有改变,隐形飞机就将是军事航空力量的核心。在作战飞机全面实现隐形化之后,日益严峻的战场环境,有可能迫使支援飞机也走上隐形化这条道路