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美國空軍F-22A猛禽戰機機內燃油係數只有O.28，長時間超聲速巡航的優勢並不突出。 F-15C的機內載油係數為0.29，“米格一31”為0.41，“蘇-27”也達0.40。
一般認為，第四代戰鬥機應該具備隱身、超聲速巡航、超機動和網絡戰等能力。其中，隱身能力是最引人注目的。 F一22A是第一架集上述能力於一身的戰鬥機，代表了目前世界戰鬥機技術發展的頂峰。本文將以F一22A戰鬥機作為案例，分析第四代戰鬥機隱身性能的相關問題。
隱身性能與飛行性能
空戰的理想境界是把空中戰場推到敵方的天空去。只有征服了敵人頭頂的天空，才能打擊敵人腳下的大地，並保護己方的陸海軍不受敵人的空中打擊。 F-22A所代表的“空中優勢”作戰思想，不再滿足於在淺近縱深的敵空域遞次爭奪制空權，而是同時在戰場的全縱深形成空中優勢。只有隱身戰鬥機才能在開戰之初，在沒有摧毀敵方空中和地面的防空體系之前，就在敵人縱深奪取到製空權。
在詳細討論F-22A空中主宰戰鬥機的隱身性能之前，先宏觀地看一看與之相關的飛行性能。
空中主宰戰鬥機應該具備超聲速巡航特性，以便在最短時間內抵達敵縱深的空中戰場。超機動性則是在“弓箭”不中後不得已而亮出的“短劍”，雖然是必不可少的，但與空中主宰的基本概念並不完全一致——空中主宰的目的不是與敵糾纏、尋求短兵相接。 F一22A的最初設計目標是深八前蘇聯內陸執行空中優勢作戰，要求在離前線160千米左右起飛出擊，高亞聲速接近前線隨後以超聲速巡航深入敵後約650千米，遂行空中作戰；然後以超聲速巡航退出戰鬥，返回友鄰空域後以高亞聲速返航。冷戰結束後，F-22A的設計要求中不再指明蘇聯，也增加了多用途的要求，但基本技戰術指標沒有變。
F-22A不用打開加力就可以在6-千米高度以1.6馬赫飛行，但是美國空軍秘而不宣的是，F-22A在這種狀態下的航程或續航時間有多少。非加力超聲速飛行和超聲速巡航還是有區別白勺：只有與全程超聲速進入和退出戰區相配合，超聲速巡航才有意義，否則只是延長時間的超聲速；中刺。超聲速巡航為了減少阻力，應該在空氣稀薄的2萬米以上高空，而不是在空氣密度較大的6千米中空飛行。而F-22A的渦扇發動機是為中空中速而不是高空超聲速飛行而優化的；它的低翼載、中展弦比、中後掠機翼對高機動的中空中速空戰格鬥十分有利，但在超聲速巡航下的阻力卻小不下去。類似的是，F-15的推力和推重比遠高於F一1 04，但在最大速度上沒有多少進步，1.6馬赫下的超聲速航程只有F-104的一半，就是因為F-104的氣動外形及渦噴發動機是為高空超聲速飛行而優化的，而F-15以犧牲阻力來換取機動性。 F-22A同樣也不能超越物理規律，各種好處“通吃”。
另外，超聲速巡航的油耗比亞聲速大，所以超聲速巡航戰鬥機的機內載油係數(機內載油量和正常起飛重量之比)要比亞聲速巡航戰鬥機高。 F-15C的機內載油係數為0.29，“米格一31”為0.41，“蘇-27”也達0.40，而F-22A只有O.28，長時間超聲速巡航的優勢並不突出。 F-22A的非加力超聲速飛行能力只說明其發動機推力的強大，並不能證明其長時間超聲速巡航的能力。
F-22A的超機動性得益於其推力巨大的發動機和推力轉向，但F-22A正常起飛重量從設計初期的22_7噸漲到現在的28.6噸，推重比從1.4跌到1.11，和F- 15C沒有實質的差別。重量的增加也使F-22A的翼載和F-15C相當。 F-22A和F-15C在推重比和翼載上相當，如果不是推力轉向，沒有理由在機動性上好很多。但推力轉向不是F-22A的獨門絕技，相對於同樣採用推力轉向的對手，F-22A在超機動性上的優勢還很難說。飛行員的生理極限和空空導彈的大離軸角發射能力，進一步削弱其超機動性的實際優勢。
F-22A的內載武器使其在空戰時可以保持流線的氣動外形，在機動飛行中的阻力無疑小於採用外掛武器的常規戰鬥機。 1日F-22A為了發射內載武器，必須打開武器艙門將發射臂伸到外面。這樣一採，乾淨的氣動外形也就不復存在了。
外形隱身與其他隱身
F-22A戰鬥機的隱身技術屬於第三代，比起SR.71、F-117A和B-2A，在隱身原理上進了一大步。早期隱身的SR-71主要靠吸波塗料吸收入射的雷達波，隱身效果有限。第一代隱身的F一117A主要靠鏡面體原理，強調控制回波方向、製造回波閃爍，使對方雷達不能穩定地鎖定它；但F一117A的隱身設計對氣動性能的影響是顯而易見的，它根本不能做空中格鬥。第二代隱身的B-2A的設計目標是在開戰之初就穿越完好的前蘇聯防空體系，攻擊其核目標並安全返航，因此要求全向、寬頻帶隱身。飛翼設計先驅諾斯羅普公司的無尾飛翼型設計能使電磁能量的散射大量減少，而剩下的能量則變成表面波並沿弧面向周邊“流散”，在流動過程中一路按指數規律衰減，形成回波的時候已是強弩之未了。這個隱身設計比F-117A的幾何多面體外形要先進很多，既達成全向隱身目的，又兼顧了飛機的氣動特性。
後來洛克希德進一步發展了B-2A的連續可變曲率大弧面，並註意到隱身和氣動要求的均衡，推演出F-22A的外形。 F-22A的菱形截面和機身的尖銳折邊與B-2A的無尾飛翼外形異曲同工，對戰鬥機來說，這依然是現今隱身的最高境界。
無數研究表明，由外形達成的隱身是最有效的，但代價也相當大。隱身加上超聲速巡航和超機動性，使得F-22A成為美國和世界歷史上最大、最重、最昂貴的戰鬥機。按照180架的採購量來分攤研製費用，F-22A的單價將達3.5億美元以上，是便宜的F一15C的7倍之多。各國空軍對隱身的重要性在原則上都同意，但對於如何實現最大效費比的隱身，尤其是隱身在實際戰爭(而不僅僅是戰鬥)中的效果尚存有分歧。
隱身並不是真的就看不見了，只是減小被發現的距離全向隱身在各個方向上的效果有顯著差異，正視依然是雷達特徵最小的方向。 B-2A的隱身性能要好得多，但依然要仔細規劃入侵路線，確保雷達特徵最小的一面面向敵雷達。 F-22A作為空中優勢戰鬥機，就顧不得那麼多了，在出擊的時機、方向、路線方面沒有轟炸機、攻擊機那麼自由。防空截擊時就不談了，即使在執行空中任務日寸，敵人的戰鬥機也是機動的。就算F一22A能通過戰術動作使隱身最好的前方指向敵機以保證最大隱身效果，也不可能保證F一22A對地面雷達、預警機和其他方向上的敵機也有同樣的隱身效果。在空地網絡化的明天，這不比直接被敵戰鬥機雷達鎖定要好多少。
F-22A發動機和巨大背面對視距內空戰隱身很不利
F-22A在超機動性上的優勢還很難說。飛行員的生理極限和空空導彈的大離軸角發射能力。
F-22A的發動機是戰鬥機歷史上推力最大的發動機，但大推力等於大的紅外特徵。雖然F-22A的矩形噴口有助於增加熾熱噴氣流與周邊空氣的混合，盡快減低溫度；但另一方面，為了提高渦扇發動機效率而增加的渦輪前溫度和燃燒室溫度以及更大的空氣流量，使得F-22A尾噴流的紅外特徵不比F-15低。即使解決了尾噴流問題，機身蒙皮和前緣的氣動加熱也沒有辦法消除，尤其當F-22A打開加力推力在高空做超聲速巡航時，機身的紅外特徵將是巨大的。在機載和地面光電探測手段高度發達的今天，這是隱身的一個大漏洞。
F-22A如果做超聲速巡航，將不可避免地造成音爆。雖然隨著高亞聲速和超聲速飛機的發展，用聽音裝置來探測入侵飛機的做法已不像第二次世界大戰時那麼重要；但是，將聽音裝置用高速網絡連接起來、配以高速信號處理，聽音探測還是有相當的預警功能的，可以引導戰鬥機接敵——尤其是對於深入敵後的F一22A。
隱身戰鬥機在協同作戰中還會遇到一個特殊的問題，即如何不被同一空域的其他友軍戰鬥機所誤傷——這也是海軍的攻擊核潛艇一般不與友軍潛艇在同一海域共同作戰的原因——為此要解決敵我識別的問題。應答式敵我識別的不可靠已經是不爭的事買。 “非合作式敵我識別”的一個方法是用雷達精確掃描敵機、構造立體圖形，然後進行圖形識別；另一個方法是對敵機的發動機葉片進行計數，然後將葉片數、轉速等發動機特徵和數據庫比較、判別敵我。這都要求雷達大功率照射，和隱身的要求是矛盾的。況且有朝一日，對手也可能掌握同樣的隱身技術，那時，只要對手在常規機群中混雜一些隱身戰鬥機，就將使F-22A的戰術處境極大地複雜化。預期效果與實際效果
F-22A的前向隱身性能十分優秀，但巨大的背面看起來像一堵牆一樣顯眼，對視距內空戰時的隱身很不利。不過這“應該”不是太大的問題——F-22A“應該”在視距外已經把敵人幹掉了。然而，戰鬥的發展往往不是按主觀想定進行的。例如，在越南戰爭時期得到大規模應用的“麻雀”中程空空導彈，設計初衷是在中距離上迎頭攻擊敵機，此時導彈上多普勒導引頭的效果最好，還可以利用雙方的相對運動增加導彈的有效射程。然而在實戰中，大部分攔截成功的導彈都是在尾追攻擊中發射的，原因是，飛行員的想法和設計師的想法並不一樣。
在戰鬥中，為了消滅敵人、保存自己，導彈不一定恪守某一個攻擊方向。 F-22A飛行員可以迎頭攔截敵機展開對自己有利的近距格鬥也可以利用自己在速度和機動上的優勢，“劃大圈”完成包抄動作，佔領敵機後方的有利發射陣位。但戰鬥機高速大轉彎時要先拉半個橫滾，這樣巨大的背面就正對敵方，比較容易被敵方的空中和地面雷達發現。總之，F-22A優秀的前向隱身性能只有在雙方列面接近的理想戰鬥情況中才能發揮出來，而這在實際作戰中只佔較小的一部分。 F-4和“麻雀”中程空空導彈、F-14和“不死鳥”遠程空空導彈在作戰模擬中的優秀戰績與實戰戰績的差異也是這麼產生的，F-15的案例更說明問題。
在F-15戰鬥機誕生之初，美國空軍曾對其作戰效能做過計算機仿真研究，結論是驚人的：F一15A和“米格一21”的交換率達到955比1！多年後在內利斯空軍基地，美國空軍用和“米格一21”性能相近的F-5E，與F-15C進行了對抗演習。演習前的計算機仿真表明F-15C大佔上風，交換率為70比1；經過有空戰經驗飛行員的修正，交換率仍然為18比1。實戰演習中，F一15C與F一5E按2對1、1對1、4對4、2對4進行對抗，雙方從相對方向進入約50千米直徑的交戰空域，然後進行“自由搏擊” 。 F-15的電子系統無疑比F一5優越，並裝備了“響尾蛇”近距格鬥導彈和“麻雀”中程空空導彈，而F一5只裝備了“響尾蛇”，但結果卻令人十分震驚：F一15對F一5，在2對1(交換率5比1)、1對1(交換率3比1)、4對4(交換率2比1)時均有利於F-15，但優勢並不大；在2架F-15列4架F-5時，交換率就下降到1比1了。實戰演習的結果與計算機模擬大相徑庭。 F一22A比F-15先進得多，但在多機對抗的實戰中，是不是能夠創造奇蹟，歷史的經驗並不看好。
如果從空中主宰作戰推進一步，將F一22A用於常規的淺近縱深爭奪制空權的作戰，F-22A以其較好的前向隱身性能與極其出色的飛行性能，無疑可以很好地完成使一任務；然而F一15C、F/A-1 8 E同樣也能完成使命，儘管可能沒有F一22A那麼“輕鬆”。考慮到F一15C和F-22A的單價比為1：7，到底用誰更合算就很值得研究了。尤其是近距多機格鬥的情況下，4架F一22A與同樣價錢的28架F一15C相比，後者的勝算或許更大；最不濟，28架F一15C在戰術選擇上的靈活性也比4架F-22A要好得多。
在戰爭中，數量本身就是一種質量。在第二次世界大戰中，德國“虎”式和“豹”式坦克的性能要比被戲稱為汽油桶的美國“謝爾曼”坦克高到不知道哪裡去了，但是凶狠的“虎” 、“豹”最後還是被浪潮一般湧來的“謝爾曼”們撕成碎片。美國空軍再闊氣，也只能承購180架F-22A，其中至少70～80架留駐本土，作為本土防空、戰時增援、訓練、損失替補之用；在歐洲和亞太最多只能各派駐50架左右。即使所有F-22A全部集中到一個戰區，也還是有完好率和出動率的問題。到時候，在任何一場具體的戰鬥中，到底能同時投入多少F-22A是很成問題的。
高昂的單價也會使戰地指揮官在使用F-22A的時候縮手縮腳——就像C一5“銀河”運輸機是按野戰機場起降的要求設計的，但高昂的單價使它在整個生涯中從未在野戰機場中實際起降過；現在的C-17也有重蹈這條老路的跡象，儘管它在試飛中試驗過野戰機場起降。
全面隱身與適度隱身
由於隱身的巨大代價和實戰效果的不確定性，各國軍方對隱身的要求是不一樣的：美國空軍是堅決的隱身派，新戰鬥機非隱身不可；美國海軍和歐洲是半隱身派，能“適度隱身”就行，其餘靠電子對抗、空戰戰術和網絡戰能力來彌補。換句話說，就是在不過分犧牲氣動性能的前提下盡量考慮隱身要求，而不是一切圍繞隱身。歐洲國家或許有技術水平的限制，但美國海軍的例子就不是技術水平的問題了。除了早已放棄的A一12屬於“全心全意”的隱身外，美國海軍對F-22A的變後掠翼艦載型並不熱心；在F／A-1 8E實際上全部重新設計的情況下，也沒有竭盡全力
隱身修形，而是在網絡戰能力上傾注全力。考慮到F／A一1 8E將是美國海軍未來至少20年裡的主力戰鬥機(F-35取代的是F／A-18C而不是F／A-18E)，美國海軍發展戰鬥機的思路耐人尋味。
大家知道，飛行器的雷達探測距離與其雷達反射面積的4次根成正比，也就是說，如果雷達反射面積小10倍，雷達探測距離只縮短不到1／2。在隱身效果上，不徹底的適度隱身肯定不及全面隱身，但受到高昂代價和戰術條件的限制，全面隱身在大規模戰爭中的實際優越性並不令人信服而適度隱身是在現有技術條件下少花錢、多辦事的一個有效途徑，是值得考慮的。
全面隱身的F-22A到底是猛禽還是紙鶴，這不是由F-22A的性能決定的，而是由F-22A是不是能夠完成美國空軍賦予它的戰術構想來決定的。
從第二次世界大戰起，美國空軍的基本思想就是攻勢防空，就是把空戰的戰場推到敵人的空域去，越過地面的戰線，逼近到敵人的空軍基地和防空火力跟前打。這樣，美國空軍可以有效地、不受阻礙地支援美國陸軍，並最大限度地阻止敵人空軍對美國陸軍的攻擊。和攻勢防空相對應的當然就是守勢防空，就是以己方的空軍基地和防空體係為依托，和敵人爭奪地面戰線以近的製空權。很顯然，守勢防空不能可靠地支援己方陸軍，也不能可靠地陲止敵方空軍對己方陸軍的攻擊。美國空軍、以色列空軍和北約空軍是典型的攻勢防空，蘇聯空軍和世界其他空軍通常屬於守勢防空，或者最多是防守反擊。
F一22A顯然是攻勢制空思想的結果。攻勢制空和攻勢防空只相差一個字，但含義大大不同。攻勢制空是非線性作戰的產物，也就是說，戰鬥不再局限於戰線附近，而是在整個戰場的全部縱深進行。空中戰爭不再是剝洋蔥式的層層推進，而是不分前後方，在所有節點上全面打響，在最短時間內，以最大烈度“點穴”，迅速瓦解敵方有組織的抵抗。所以，全面隱身是～個重要的特性，只有隱身戰鬥機才能在沒有摧毀敵方空中和地面的防空體系之前，就在敵人縱深奪取制空權，點住敵人的要穴。超聲速巡航也是一個重要特性，因為隱身戰鬥機必須在最短時間內到達敵縱深的空中戰場。這兩者相結合，就使F-22A戰鬥機可以深入敵後隨心所欲
F-22A的發動機是戰鬥機歷史上推力最大的發動機，但大推力等於大的紅外特徵。
180架F-22A在戰時實際出動能力也是個問題
F-22A能輕鬆完成常規淺近縱深爭奪制空權作戰
在戰爭中數量本身就是一種質量
4架F-22A與同樣價錢的28架F-15C相比後者的勝算或許更大
《 本帖最後由 yusuki 於 2009-9-17 22:41 編輯 》
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發表於 2009-9-17 22:38:28
發表於 2009-9-18 01:43:48
