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有没有办法模拟F22这样先进隐身战机的无人靶机?

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以下内容仅为个人一些简单的认识和想法,供抛砖引玉,欢迎更多讨论:

F22做为一代隐身名机,想必世界各国都想制造一个高仿真信号的无人靶机来进行防空测试,目前世界有这样的高级靶机吗?

首先,做个结论:完全没有问题,这种高级靶机中国就有!而且这种靶机性能甚至比F-22和F-35本身还要好!轻松模拟F-22。

我们都知道,五代机(统一使用最新标准,俄标、美标都已经共识,都是“五代机”)有几个非常明显的特性:隐身能力,超音速巡航,超机动性、超视距打击。如果要进行拦截,首先至少要能够模拟隐身能力,超音速巡航、超机动性。所谓隐身能力,RCS(雷达反射截面)至少要在1平米以下(F-16、F-15都在3平米左右),超音速巡航能力是至少要在1.2马赫持续15分钟以上,超机动性至少瞬盘9g,稳盘6g以上,这些参数至少需要能够模拟,才能算得上模拟F-22这类的五代机。而且F-22吹嘘的性能更好,超音速巡航30分钟,RCS为0.01平米。

知道了这些指标参数,就可以建造合适的靶机,例如“长空-20“可以模拟1.8马赫的超音速巡航,实用升限1.8万米,而且其雷达反射截面RCS仅为0.001~0.003!这么强得隐身能力,F-35和F-22都不在话下。同时,未来”长空-20“还要安装矢量推进喷管,所以无论是隐身能力、超音速巡航、超机动性都可以实现对F-22的模拟。同时,中国最新研发的一款\"百灵一号\"超音速高机动靶机(出口编号“LARK-1”),可以实现瞬盘9g,稳盘6g的性能。根据厂家在珠海航展上进行宣传称,这些靶机都属于“指标型靶机”,可以完全模仿敌方目标的,用来验证防空系统和空空导弹等研制、定型实验的参数。

(\"百灵一号\"超音速高机动靶机 出口编号“LARK-1”)

这其实就是题主所说的高级靶机,有效模拟F-22、F-35等五代机,甚至连B-2隐身轰炸机也可以模拟。不同于寻常的消耗性靶机—打一架少一架,这些“指标型靶机”不仅仅担负了打靶试验,还可以在平时模拟隐身作战特性,配合部队进行训练。因此,完全不用担心这些看似吓人的超级五代机,中国完全有办法有能力来对付他们。

有的,中国和美国都有相应的隐身靶机项目。为了有效应对空中战场上出现的各种敌机,训练自己的飞行员的作战技艺,美军飞行员都会进行十分严格的系统训练,其中与靶机进行实战对抗是很重要的训练内容。因此美军专门研制了多种具有一定空中机动能力的靶机,用于飞行员的对抗训练。美军在训练飞行员作战技能方面不惜血本,为了让飞行员对抗高机动性敌机,他们采用退役F-16和F-18直接改进而来的QF-16和QF-18作为靶机。

这种具有一定空战能力的靶机通常被称为全尺寸靶机(FSAT:Full Scale Aerial Target),美国空军曾经用现役战斗机改装过十几个型号。在以前,美国空军通常使用第二代的F-4“鬼怪”截击机改装而来的QF-4靶机进行训练,随着F-4“鬼怪”数量的不断消耗,美军更是使用三代机F-16改装成的QF-16作为靶机,这种靶机由于以三代机为机体,拥有相当好的机动性能,能模拟空战,还能释放诱饵弹和干扰弹,为美军飞行员造训练中提供了非常好的标靶。

然而,目前第五代战斗机越来越广泛的出现在战场上,强调隐身性能、高机动作战和超视距作战的第五代战斗机越来越难被雷达发现,如何与这种高级的对手作战成为美军飞行员的另一个难题。

不久前,美军公布了一款最新型的模拟靶机,那就是被称为第五代隐身靶机的5GAT。这款高机动靶机是专为模拟其他国家的第五代隐身战斗机而生的,采用了一系列的设计来模仿对手的隐身飞机,包括相近的雷达信号和隐身能力。有些美国专家指出,美军研发这款隐身靶机的真正目的,是为了模拟俄罗斯的苏-57和中国的歼-20隐身战斗机。

不过,5GAT隐身靶机的价格并不昂贵,总价接近1000万美元。相比之下,美军把退役的F-16战机改造成QF-16全尺寸靶机的花费也大约是1000万美元左右,再加上F-16本身的造价,QF-16靶机的综合价格远远超过新型的5GAT隐身靶机。因此,5GAT隐身靶机不仅不能算是最昂贵的靶机,反而算是一款相当廉价的靶机。

这款隐身靶机的设计确实有它的独到之处,总体设计处处都显示出了隐身机的思路。机体材料为碳纤维的复合材料,碳纤维材料和全金属结构不同,对雷达波的反射效果更弱,而且强度更好,重量更轻。在表面喷涂隐身涂料的加持下,5GAT靶机更易发挥出强大的隐身性能。5GAT隐身靶机不仅采用了流线型的气动外形,同时采用了S型的隐身进气道,完全遮挡住了发动机涡轮叶片,从而减少了一个最重要的雷达反射源。5GAT隐身靶机的具体隐身性能还不太清楚,但是采用这一系列隐身设计之后,预计5GAT能够有效模拟中国和俄罗斯等国的第五代隐身战斗机。

在人们通常的印象中,隐身战斗机的价格都是相当昂贵的,每架都得上亿美元。很难想象美军造出这样一款隐形靶机的价格只有1000万美元。从5GAT隐身靶机的设计来看,美军采用了一切手段来降低造价。首先,大幅度减少高级航电系统,一架飞机的成本很大一部分来自于先进航电系统和发动机。5GAT隐身靶机由于是一次或多次使用的靶机,并不需要特别先进的航电系统,因此可以把这方面开支节省下来。在发动机方面,美军直接把T-38教练机上的两台发动机拆下来,装到了5GAT隐身靶机上面,飞机至关重要的动力系统问题也因此解决。

虽然T-38教练机的两台发动机并不能给5GAT隐身靶机提供特别强劲的动力,但是考虑到美军对这架隐身靶机的要求仅仅是拥有非常好的隐身性能,可以模拟五代机的雷达特征,并不要求高度的机动性,因此发动机动力不足的问题是可以容忍的。

此外,5GAT隐身靶机采用了一体成型技术,减少了总零件数量,进一步降低了组装费用,削减了整机价格。正因为如此,美军才能以1000万美元的价格造出可模拟第五代战斗机隐身信号的靶机。

必须承认的是,美军在训练飞行员方面确实是不惜血本,为了锻炼飞行员对抗高机动性飞机的能力,他们采用三代机直接改进而来的QF-16作为靶机,而为了锻炼飞行员应对低截雷达反射面目标的能力,他们专门设计出5GAT这种拥有极强隐身性的靶机来供飞行员训练。美军飞行员有如此多的靶机陪练,有很高的技战术水平是可以理解的。

其实,在隐身无人靶机领域,中国和美国是并驾齐驱的。早在几年前中国就推出了长空-20隐身无人机,这是南京航空航天大学\"长空\"系列的最新成员,具有第五代隐身战斗机外形特征,外倾双垂尾,菱形机翼,类三角形机身截面,DSI进气道,与F-35结构相似。该机雷达反射RCS仅为0.001~0.003,与F-22相当。

该机全长9.83米,翼展7.3米,机高2.3米,起飞重量5.5吨,比法国神经元无人机稍小一点点。长空-20无人机的最大飞行速度2200千米/小时,实用升限18000米,持续机动过载6g,瞬时机动过载可达9g。设计思想是一架高空高速的隐身无人机。

这要看你模拟它是干什么用。如果只是为防空部队提供一种近距离拦截的训练目标并不难,因为F-22的外形和机动性不难模拟, 它的隐身效果是综合手段达到的,但也可以借助靶机体积小等特点模拟出大致的最终雷达反射截面。当然,要在空战训练中让有人机和无人靶机对抗有点难,除了安全顾虑,还有无人机的近距机动性是可以远远超出有人驾驶的F-22实机的。

不过最难的还是对隐身战机的整体性能,以及它参加的整体空中作战态势的模拟,而F-22的实战效能与这种整体性关系极大。比如它的隐身外形只是一方面,它的突防能力还与其机载雷达等信息获取手段,数据链,电磁频谱管理能力,电子对抗能力,协同作战能力大有关系。待到F-22已经临空,可供防空火力发现并攻击了,已经晚了,因为战时对手已经会打掉你的防空关键目标。

因此,造不出一模一样的F-22不等于没法模拟它,但要充分而准确地了解它的实战效能,并在对抗中体现出来,还是会有相当的失真。另外,F-22的实战效能也有不少细节是保密的,比如其具体战术环境下准确的雷达反射截面值,或者其与整个美军作战体系的网络通信能力。当然,有些性能可以通过作战想定来假设,比如其超音速巡航能力,可以假定靶机在更短时间内抵达。而最难的始终是所谓的“复杂电磁环境”,这几乎是永远也无法准确模拟的。

“长空”-20型靶机。

在北京举行的2016第六届无人机大会上,以专门研制高速无人机而著称的南京航空航天大学无人机研究院带来了一款跟歼-31第五代隐身战斗机长相非常相似的无人机——“长空”-20,据南航无人机国家重点实验室主任黄大庆教授介绍,它是国内第一款专门瞄准第五代战斗机防空拦截需求的高性能靶机。“长空”-20:比歼-31个头稍小的靶机


谈起“长空”-20的研制初衷,黄大庆主任表示,目前世界上已经有三个国家在研5款第五代战斗机,从现在开始战斗机对抗已经正式进入了隐身时代。此前专门针对第四代等非隐身战斗机的防空和拦截系统,已经跟不上对抗第五代战斗机的需求。国内的防空武器研制厂商和军方,都有需求要开发专门打第五代隐身战机的防空系统和雷达,而将昂贵且稀有的第五代战斗机实机用于防空系统的研制和试验,肯定是很不划算的。因此专门模仿第五代战斗机的“长空”-20高性能靶机就应运而生了。

本次展出的“长空”-20无人机,实际上是1比2模型,机长9.83米,翼展7.3米,起飞重量4800~5500千克,而实机比模型要大一倍,个头仅比歼-31稍小。

“长空”-20既然要模仿第五代战斗机,就必须在隐身、机动性、红外性能和电磁辐射特征等方面全面与F-22等典型第五代战斗机指标看齐。

先说速度和高度,“长空”-20最大飞行速度2200千米/小时(马赫数1.8),实用升限18000米,不但与五代机真机相当,而且远超目前国内所有的靶机。据黄大庆主任介绍,“长空”-20安装一台现役WP-13发动机,实现超声速飞行毫不费力。虽然无法进行超声速巡航,但在靶段(用于防空系统试验的飞行段)可以持续保持较长时间的超声速状态,完全可以模拟F-22超声速巡航的性能。


再来看隐身,“长空”-20完全采用五代机的一体化隐身设计,从外表看光滑流畅,据南航无人机研究院的裴锦华副院长介绍,雷达反射RCS仅为0.001~0.003,与F-22相当,比F-35还要小两个数量级,可谓极度隐身。目前,“长空”-20的RCS测试模型(也就是本次展出的1比2缩比模型)已经进行了测试,黄主任表示随后还将进行实机的全尺寸RCS测试。此外,“长空”-20在红外辐射信号、电磁辐射信号特征上,都做到与F-22等典型五代机旗鼓相当,模仿起五代机来自然惟妙惟肖。