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今天,我们主要谈论光电探测系统两方面的问题:测距和角度。先给大家捋捋逻辑,光电探测设备是战斗机的辅助探测工具,可用于探测空中或者地面目标。本文主要探讨探测空中目标。

然而,通常的光电探测设备只能测角度,不能测距,导致无法使用中距弹攻击目标(中距弹的中段导引需要距离信息),只能抵近用格斗弹攻击。可见网民想象中的“隐身目标的克星”,“非隐身机下克上的撒手锏”等想法过于幼稚。

测距和角度

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目前,具备测距水平的光电探测系统只有两种,一种是F-35的EOTS,另一种是美国空军最新式的“军团”吊舱(Legion pod)。前者使用了多种特殊手段获得距离信息,后者使用了什么手段仍是未知数。但在2021年成功实现测距,已经能引导AIM-120导弹摧毁空中目标(不依赖机载雷达),真正成为了F-15等非隐身机对抗隐身机的撒手锏。

洛克希德马丁公司为了让F-35的EOTS能测距,居然为其内置了激光测距的功能。能够在如此狭窄的空间内集成大量硬件,生产商深厚的工程能力积累功不可没。

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然后。我们探讨另一个关键问题:光电探测的视场角度。

因为很多飞机的光电只能探测前半球目标,

而F-35可以探测前后左右任意方向。

这里扯一句题外话,已经成为失信被执行人的中陆航星公司曾经的PPT展品(不是产品,没量产出来),EOTS-86。从适装机型列表中的“T-50,图160”可见,这里的“适装”意思是“可能能装,希望能装”,而不是“已经装上”。所以不要因为列表中的歼-20而过于激动。其镜头窗口是类似于F-35那种前后左右都有视场的,和歼-20预留的窗口形状不符(只有前向和部分侧向)。另外,“激光测照“不是“激光测距”,测照和测距是两个概念,后者需要精确测量发射和接收的时间差。

最后强调一句,“失信被执行人”是不可能成为五代机军品供应商的。

动动脑子吧,可能么?!

回到正题,F-35 EOTS具备测距功能和极大的视场角度,直接成为了“游戏规则改变者”。设想一下,老一代飞机发射超视距导弹之后,为了提供中段导引,只能用机头雷达指向目标,这导致飞机必然向着目标飞去,更加接近目标,也增加了自己的风险。F-35却可以一边远离目标一边提供导引,“放目标的风筝”,让自己处于安全位置。

然而,EOTS系统虽好,却在后半球却有30度左右的盲区:

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对于这部分死角,F-35有两种应对方法。一种是利用ASQ-239系统,获得周身360度范围内目标的地理坐标系下的位置信息(geolocation),跟踪精度支持武器瞄准(target support)。目前ASQ-239的同类竞品无一敢宣称有同样的性能,最多也就提供RWR预警。BAE公司的技术实力可见一斑。

从原理上讲,ASQ-239只能跟踪辐射源。如果目标使用的是被动的PESA雷达,又处于EOTS系统的30度盲区内,F-35就只能用DAS系统获取角度信息了。不过别担心,DAS系统虽然不能测距,但是向任意方向发射格斗弹还是没有问题的,其360度球形视场覆盖(Full Spherical Coverage)和为短程空空弹瞄准目标的能力(Short Range AA Missile Targeting)保证了这一点。

随着美军的短程空空弹射程也越来越远,后半球的目标日子也不好过了。哪怕你为了隐藏辐射源只用了PESA雷达,哪怕你处心积虑的飞到EOTS的死角内,仍然难逃AIM-9X block2导弹的攻击。

说好的美国原地踏步,等着被追赶,被弯道超车呢?

可能读者有疑问:向后打16公里,到底够不够用啊?正宗超视距导弹的射程早就三位数了啊。这里需要给大家科普一个惊人的事实:账面射程上百公里的超视距空对空导弹,在尾追高亚音速目标这个条件下,在很大高度区间内都只有不足11公里的射程。

对于AIM-9X block2而言,如果发射后转向180度攻击身后的目标。因为目标是迎头而来,反而能取得不错的射程,超过16公里。所以如果敌机躲在EOTS盲区试图伺机发射超视距导弹,极可能会先被击落。

F-35还有第三种处理EOTS死角的手段,笔者这里先卖个关子,具体请见后文的飞曹小剧场。

足够确保F35应付大部分高性能目标

强如F-35 依然需要高素质的飞行员来驾驭

飞行员的评价

近期在某次拦截行动之后,发生了很多滑稽事情:官方都没敢说被拦截的是什么型号,自媒体集体脑补“一定是F-22!一定是F-35!”,为了证明自己,不惜作假。

比如:某小破站 @航空航天宣委 从影视剧素材剪辑,指鹿为马,试图冒充锁定F-35的影像资料,却不慎搞错了F-35的型号,露出破绽。下图为网友的曝光文:

还有某位资深自媒体名人,

为了逼真一些,居然把起落架截掉了,也是难为他了!

这边的弄虚作假刚被曝光,那边的飞行员实锤就来了。

在一段F-35飞行员的访谈中,谈到和竞品机型的对比,飞行员表示某型五代机(笔者英语不好没听清,似乎是苏-57)性能非常差(crappy),F-35能单挑三架这款飞机。等F-35的sidekick挂架投入现役(可内挂6枚AIM-120),F-35可在更大的数量劣势下从容迎战。音频见下,希望英语好的网友帮我听一下飞机型号(https://www.bilibili.com/video/BV1Ka4y1M7qe/)

网友对音频的分析

强大的性能 让F35不担心遭遇任何隐身对手

实战反隐身

强大的反隐身能力,是F-35飞行员有如此信心的底气。伊朗曾经模仿RQ-170的外观山寨了一款小型无人机。先不论山寨的水平如何,这样的小型无人机即使不使用任何隐身措施,本身就有着很好的隐身能力。无论雷达还是红外特征都非常微弱。

2021年3月,在以色列F-35的首次空对空攻击行动中,F-35的光电探测系统牢牢锁定了这款“山寨RQ-170”,发射导弹一发入魂。强悍的反隐身能力,让所有号称“隐身”的对手胆寒。说的就是你,苏-57!

F35凭借强大性能 可以为其他友机提供第三方制导米格-29的最新改型米格-35的数据

第三方制导与平台性能

这些强大的探测引导能力的另一个用途是,为其他友军飞机实现第三方制导。这对于载弹量有限的隐身机而言非常重要。其他友军飞机充当的是一个抛射导弹的平台。

当然,平台不是谁都能当的。为了尽可能把导弹抛射出远的射程,需要这个平台有强大的剩余功率(SEP,数值等于爬升率),能够以更强的加速爬升能力在尽量高的能量状态下发射导弹。我们知道某些高性能飞机的SEP峰值能超过300米/秒,然而并不是所有飞机的该项性能都是公开的。幸运的是,有学术论文以严谨的数学证明给出了如下定理:

充当F-35的第三方抛射平台的主力机型将会是F-15EX/16C之类。F-15EX将会装备GE129或者PW229发动机。我们可以以F-15E(装229发动机)在韩国FX竞标时表现的性能来对其性能有一个印象(竞标结果为F-15E获胜,更名为F-15K进入韩国空军服役)。

F-15K从0.6马赫加速到0.95马赫耗时8秒。

根据定理2,很容易得到F-15K的最大SEP不会低于400米/秒。

另外,有学术论文同样以定理2换算了F-16C block50携带60%燃料的SEP性能:

注:F-16C block 50战机手册上给出了SEP=1200英尺/秒(366米/秒)的SEP等值线,那么在等值线内部必然高于366米/秒(类似于地形图的等高线。地形图上100米等高线的内部必然大于100米,一个道理),绝不是说SEP最大就是366米/秒。定理2相当于更精确的告诉我们那个大于号究竟代表多少。

和竞品机型相比,这两款战机的SEP优势甚大,对抛射导弹的助益不可估量。须知俄军此方面最强的米格-29A在空载轻油状态下也只有345米/秒(数据来自其操作手册),而苏-27各改型还有最新的苏-35的官方广告数据甚至不如80年代的米格-29A(不信去查苏-35的官方广告),米格-29自己的改进型居然也越改越差,到了米格-35只剩240米/秒,恐被吊打。

来自班加罗尔航展米高扬的展板 性能惨不忍睹

这名字很正常...F-35的超高角速度J-turn2021年3月 AIM-120打破了击杀距离世界记录连续创下飞行时间记录F-15E换装GE129发动机后 具备了军推超音速飞行能力

飞曹小剧场:柳川宣美大佐之最期

冷炮历史的前几期文章开创了“飞曹小剧场”栏目,受到读者欢迎。

其背景设定在“美日第二次太平洋战争”平行宇宙中的架空文学,

意在向读者展示尖端武器在现代化战争中的作用。

本期小剧场为“柳川宣美大佐之最期”,

故事原型是击落山本五十六,请大家支起板凳。

人类历史进程的三分之二,弥漫着腥风血雨,闪烁着刀光剑影。

令和XX年5月中旬,正是樱花缤纷的季节。帝都东京,御前会议。

“和美国人的外交谈判已经没有希望取得任何进展。”

“以红色一航战为代表的三千海鹫奋勇活跃。”

“敌对我战力充其量七成。”

“九段邀击,渐灭迎击。”

“干吧,阁下!”

发言的是陆军大佐柳川宣美,看名字是个普通的欧巴桑,实际上是帝国大本营核心幕僚之一。因为她这一席话,日本的国运,乃至东半球的历史进程被彻底改写。

半年后,惨烈的第二次太平洋战争进行的如火如荼。帝国海军从一开始奇袭那霸港的不可一世,变成了中途岛的节节败退。帝国海军引以为傲的三条正规空母已经被击沉,吹上天的红色一航战变成了海底的废铁,整个战局可以用兵败如山倒来形容。然而大本营粉饰战报,前进前进再前进,田宫模型横须贺店(简称横店)附属映画株式会社导演了一次又一次对米英鬼畜的大胜利。国内一片沸腾。美国驻日大使馆的微博账号管理员很无奈,只好笑看评论区的日杂翻滚着表演:

“帝国海陆联军已经在夏威夷登陆,等着把官方语言改成日语吧!”

柳川宣美是第二次太平洋战争的关键推手,又因为她曾经在美国的盟友中国当间谍,有一个陈柳宣的化名,中美均视其为眼中钉。

截获的电文指出:20XX年4月18日将有8架战斗机护航一架十九式输送机飞往所罗门群岛,内有HVT(高价值目标),推定为柳川宣美。

4月18日凌晨,4架F-35和4架F-15组成的拦截机队从瓜岛亨德森临时机场冒着瓢泼大雨起飞。F-35小队呼号Oyster(牡蛎)。F-15小队呼号Thigh(大腿)。预计与HVT在当地时间0435交汇于所罗门群岛布干维尔岛上空。首要任务是逼迫HVT改变航向,以抓活的优先;如果目标顽抗可以击落。

柳川宣美的座机已经升空了。她生性多疑谨慎,起飞后临时从北韩盟友额外征调了8架护航机,总计16机组成护航编队,包括:

黄濑队4机,长机黄濑升一郎,三二式匿踪中型战斗机试作型-阳炎,次期决战用第五世代新锐机种,外形具备一些匿踪特征,但自研发动机系改进自米格29的RD33,动力不足;

犬养队4机,长机犬养健,九式局地战斗机丙型-飞电,采用三角翼鸭式布局;

中出队4机,长机中出一翔,米格29,北韩盟友赞助的,补充战损;

床前队4机,长机床前小百合,米格29(同上)。

考虑到黄濑升一郎毕竟是我们的主角,这里额外介绍一下黄濑队四人:

长机黄濑升一郎(飞曹长,名飞行员,名指挥官),二号机世纯真二(二等飞曹),三号机我孙子尤金(日露混血,二等飞曹),四号机御手洗亚宙(二等飞曹)。这几人在加入帝国陆航前都曾是“浣肠者联盟”SM团体的会员。

柳川望着窗外电闪雷鸣,大雨倾盆。她心情反而不错,在通讯频道和护航机队聊起了天。

各位飞曹格外珍惜这个向政府高官表忠心的机会,纷纷表示已经准备了万全的策略,一定圆满完成护航任务,作为天皇寿辰的贺礼。柳川大喜,表示事后请大家吃水馒头。柳川座机飞行员吃了三个月生蛆的米饭,恨得牙痒痒。没有眼力价的黄濑升一郎表示自己不爱吃水馒头,想吃女体盛。柳川感到一阵恶心,冲黄濑大吼完成任务随你吃女体盛,完不成任务,你就是那个女体盛!

天边又划过一道闪电,只不过这个闪电似乎是球形的。通讯频道中传来一声惨叫。原来那个球状物是中出队三号机爆炸的火光——他吃了一枚抛射过来的AIM-120D。

二百公里外,Oyster队的F-35用APG-81雷达和EOTS系统精确定位了柳川护航编队,以数据链共享信息给Thigh队的F-15。后者凭借F-15出众的加速性和爬升率为AIM-120D提供了充沛的初始能量,AIM-120D齐刷刷的抛射过来[附录2]。

柳川护航编队乱作一团,漫天飞舞的都是干扰箔条。一串爆炸声过后,床前队残机数3,犬养队残机数3,中出队仅剩长机存活,僚机死前射出了几枚次期决战兵装(一六式中距离诱导弹),然而随着僚机的陨落,这些导弹失去了中段导引,变成了无头苍蝇。

黄濑强装镇定:“敌战力不到我三成。”他其实没说错,因为护航编队只探测到了拦截机队的F-15。拦截机队这边打出了教科书般的A射B导:AIM-120D发射后的中段导引全部交给低可探测性的F-35,F-15发射后可直接脱离,非常安全。

黄濑队组织反击,朝F-15齐射次期决战兵装。然而自身加速爬升能力低下,导弹初始能量不足,F-15又以高SEP做出了不掉速度的持续机动,导弹脱锁。

Thigh队很快重新占位,Oyster队以EOTS和ASQ-239侦测定位目标,敌我相距大约20-30公里。这个距离远远超过通常格斗弹的有效射程,但AIM-9X block2以抛射(Lofting)模式可以攻击这个距离的敌人。Oyster队以数据链共享信息给Thigh队的F-15,以高初始能量抛射AIM-9X block2。

双方的导弹在空中相遇交错而过,奔向各自的目标,只不过相遇的地点明显更靠近柳川护航编队一侧。锁定F-15的是十一式近距离诱导弹,然而已经到了极限射程的边缘。F-15凭借高能量,轻松机动到射击包线之外。然后他们已经能隐约看到对面一连串的爆炸了。

黄濑队残机数3,御手洗亚宙二等飞曹及时弹射脱出,也书写了历史:第一款被非匿踪战机击落的匿踪战机。床前队,犬养队各自残机数2;中出队全灭,长机中出一翔坠落时发现弹射不能,绝望的喊出“故乡樱花开了,诸君武运昌隆!”

Oyster队和Thigh队各有一机被友机误伤脱队。双方战斗机数量比6v7。

柳川发微博表示已经觉悟。

黄濑发微博表示慌得一批。

机炮白刃战开始。

牡蛎队长机Oyster-1没有直接参战,而是以DAS和EOTS系统追踪空域内的所有敌机,扮演小预警机的角色指挥队友:

“Oyster-3,你的六点位有友机陷入缠斗,弹药耗尽,立即支援;Thigh-2,敌机在4点位利用地面杂波钻入山谷,提防偷袭;Thigh-1,正上方有低能量敌机做垂直机动,请立即仰射……”

空战打成一锅粥。黄濑总感觉哪里不对,明明数量优势在自己这边,然而战场的每个局部都陷入被动。他看到了那架远离团战的F-35,突然明白了什么,对着无线电大喊:

"各单位注意那架可疑的F-35,似乎在坐镇后方指挥,我相信它的驾驶员一定疏于狗斗技巧,比不上各位陆航精英。请诸君一定要取其首级,为天皇寿辰献礼!"

那架F-35正是牡蛎队长机Oyster-1,随即遭到了重点关照,与一架三二式中战,一架九式局地战和一架米格29交汇。高速机动的各机几乎留下残影,每个动作都彰显着明确的杀意。

Oyster-1面罩下那张脸诡异一笑:“知道你们惹上了谁么?”

油门到底,猛烈拉杆,Oyster-1做出3秒盘旋135度的Dojo漂移机动,这夸张的转弯幅度为机炮拉出了足够的提前量。怒吼的火神炮在三二式中战前方散布了密集的弹幕。三二式中战毫无防备的穿过了弹幕,碎成几块,向下坠去。我孙子尤金二等飞曹荣升军神,但战后被发现在荒岛上过了几年的野人生活,是为后话。

“以那霸港死伤的平民的名义...”

Oyster-1顺势蹬舵推杆,做出2秒180度的J-turn,这不可思议的指向能力对一众靠此吃饭的三角神鸭构成降维打击,当然也包括九式局地战。它在火神炮的扫射下变成了筛子。犬养飞曹长战死,追授二等陆尉,家属抚恤标准每月10个饭团,不得生蛆。

“以自由世界的名义...”

还有一架米格29需要料理,Oyster-1与其展开双环绕圈战,一边绕一边螺旋下降补充能量。然而Oyster-1发现火神炮剩余弹药不足。他闪过一个大胆的念头,为了验证可行性,迅速在头脑中做了如下运算:

“根据米格29飞行员培训讲义,半油+两枚R73时其在790km/h下拉出9G转弯时角速度为23度/秒,纵向减速度为0.8G,如果想通过下降转弯维持这个角速度,需要重力加速度的切向分量为0.8G,也就是俯冲角的正弦为0.8,乘以速度就是高度损失率176米/秒。而根据F-35机动操作规程手册,机内60%油,以脚蹬协助的方式把转弯角速度维持在28度/秒,盘旋630度也只损失2000英尺,也就是每秒只损失27米[附录3]。它角速度比我慢,高度掉的比我快,这样一直绕下去肯定是它先撑不住”。

等到米格29高度跌到500米,Oyster-1打出几个短促的点射,不指望命中,意在逼迫米格29机动规避,损失更多高度。现在是凌晨,还下着暴雨。海天一色,难以区分。终于米格29一个疏忽,未能注意到快速逼近的海平面,坠入了所罗门群岛汹涌的波涛。

Oyster-1正想松一口气,却发现一架三二式中战试图跑路。那时黄濑队2号机,恰好位于EOTS的死角,避开了激光测距。

没有距离信息,Oyster-1就无法给友机的AIM-120精确指示目标。看来只能用那一招了。

“再以我的名义...”

Oyster-1翻滚推杆,做出了只有F-35能做到的倒飞高攻角,这个姿势完美弥补了EOTS死角,为僚机定位了目标。僚机发挥AIM-120的800米最小射程,当成格斗弹用,将黄濑队二号机一发橄榄。千钧一发之际,世纯真二飞曹弹射脱出。

柳川护航编队基本全灭,除了黄濑本人。黄濑感叹:“米国的飞行员都是怪物么?”

拦截机队以公共频道喊话,要求柳川座机改变航向,可饶机组不死,按日内瓦公约提供伙食。柳川座机飞行员动摇了。“柳川桑,大本营让我们吃了好几个月生蛆的米饭了。这周号称改善伙食,也只是泥汤煮面而已。你看...”

“帝国的叛徒,柳川桑也是你能叫的?”

柳川以配枪击毙了座机飞行员。尸体压住操纵杆,陷入俯冲。柳川镇定回到座位,整理发形。

拦截机队见柳川必死,调头返航。大本营确认柳川座机信号消失,大骂黄濑马鹿,命令其滚回来切腹:“劳资亲自给你介错!”

黄濑不甘,准备做最后一搏,打开加力追赶拦截机队。然而拦截机队的F-35和F-15的军推速度都大于音速[附录4],黄濑开加力也未能有效缩短距离,燃料耗尽,坠入大海。这里鲨鱼经常出没。柳川宣美的座机残骸在热带雨林深处被发现,据说其尸体坐姿仍然笔挺,手握军刀,仪态威严。

翌日,洛克希德马丁公司新闻发布会:“近一个世纪前,洛克希德马丁的产品P-38闪电击落了山本五十六。就在昨天,F-35闪电二世继承了父辈的精神,再次击落了发动太平洋战争的罪人。历史一再证明了无论何时何地,洛克希德马丁公司的产品都会让文明世界的敌人胆寒。”

镁光灯闪成一片。

附录1:关于小剧场原型

黄濑升一郎的原型是某黄姓挂科大仙。其奇葩言论包括且不限于高空高速无敌,截击机无敌,眼镜蛇无敌,重型机无敌,大鼻子无敌,F15不行,F16不行,F35不行,F22不行。重极速而轻加速,重升限而轻爬升率。小剧场中的奇葩战法,均出自此人在网络上的发言。

附录2:关于AIM-120的射程

(前记录为AIM-54的203公里)

雷声公司官方宣称AIM-120D射程超过PL-15

附录3:米格-29和F-35的盘旋性能数据

附录4:F-15和F-35的军用推力速度

全文完)