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這點美軍也認!雷達反射面積相差3.3倍!為何殲20仍能輕松戰勝F35

2024-03-15軍事

今天我們來聊個很有意思的話題。也就是文章題目裏寫的那樣,殲-20的正向雷達反射面積是F-35的約3.3倍,為何包括美軍方在內,大家都認為殲-20能夠輕松戰勝F-35呢?

F-35是由美國洛馬公司設計及生產的單座單發隱身多用途戰鬥機,也是到目前為止被全球最多國家引進的第五代隱形戰鬥機。根據公開資料顯示,F-35的正向RCS為0.0015㎡,隱身能力已經超過了F-22A。殲-20的相關數據沒有公開,國外透過制作殲-20高精度模型推算出其正向RCS在0.001~0.005㎡之間。按照料敵從寬的原則,我們姑且認為殲-20的正向RCS為0.005㎡,那麽可以看到殲-20的正向RCS是F-35的約3.3倍。

PS:考慮到殲-20屬於重型五代機,而且還安裝有鴨翼,能做到幾乎接近F-35的正向隱身水平其實已經非常厲害。

所以在正向RCS相差3.3倍的情況下,為什麽殲-20能輕松戰勝F-35呢?筆者總結了一下,大致有兩方面原因。

第一個原因是殲-20本身素質過硬,能夠在與F-35的一對一空中對抗中輕松獲勝。 航電全面升級後的殲-20甚至能在與F-35的超視距空戰中實作先敵發現和先敵開火。

這其中的關鍵就是殲-20的雷達(1475型雷達)的綜合效能大幅優於F-35的APG-81雷達,尤其是對超視距空戰至關重要的「最大探測距離」和「最大跟蹤距離」這兩項關鍵指標大幅領先於後者。

關於殲-20的雷達效能,【顧誦芬文集】裏【中國戰鬥機發展戰略研究】一文給出了中國四代機研制時軍方給出的效能要求,其中提到我軍四代機雷達的目標探測距離約為200公裏,比三代機的雷達提高了一倍,可以同時跟蹤20個目標。

殲-20於2008年立項,2011年首飛,其配套的雷達研制早於2008年。此時中國氮化鎵雷達還未全面突破,因此可以確定早期版本殲-20的雷達還是砷化鎵材質,技術與當時全球頂尖水準相當。按楊偉院士主編的【美國第四代戰鬥機——F-22猛禽】的說法,殲-20的雷達「在探測距離、跟蹤能力等主要方面與國外最先進水平基本相當」和「完全是可以與F-35的APG-81雷達、F-22的APG -77雷達相匹敵」。

殲-20原型機

我們可以這樣認為,在總體技術水準上,殲-20的1475型雷達與F-22的APG-77雷達以及F-35的APG-81雷達相當。同時憑借天線尺寸上的優勢,殲-20的1475型雷達在「最大探測距離」和「最大跟蹤距離」兩項關鍵數據上則要超過F-35的APG-81雷達。

根據公開資料,APG-77對1㎡的空中目標的探測距離為232公裏,換算對5㎡的空中目標的探測距離為346公裏,在有確切數據的機載射控雷達中排名第一。APG-81雷達對1㎡空中目標的探測距離約170公裏。在「最大探測距離」和「最大跟蹤距離」兩項關鍵數據,殲-20分別是F-35的約1.365倍。

那麽殲-20和F-35能夠在多遠的距離上發現對方呢?這裏我們代入兩個雷達探測距離方面的簡單定律:一個是「RCS每減少一個數量級(10倍),被雷達發現距離減少約43.7%」。 另一個是「其他因素不變的情況下,雷達有效探測距離和目標的RCS的四次方根呈正比關系」。 由此可以大致推算出,在僅依靠自身雷達的情況下,殲-20和F-35相向飛行,殲-20能夠在45.82公裏處發現F-35,F-35能夠在45.36公裏處發現殲-20。可以看到,殲-20在正向RCS比F-35高出半個數量級的不利情況下,憑借雷達口徑上的優勢,做到了與F-35同時發現對方。

在接下來的超視距空戰中,殲-20和F-35幾乎是同時釘選對方並行射中距彈,這個時候決定空戰勝利的就是誰能率先結束飛彈的中繼制導階段。一般來說,戰鬥機射控雷達的跟蹤距離為探測距離的80%,即殲-20和F-35均能在約36公裏外釘選對方並行射飛彈。

F-35使用的F3R版本的AIM-120D中程空空飛彈,采用傳統的PD導引頭,對傳統戰鬥機的釘選距離為20公裏,不過對殲-20這樣的高度隱身目標的正向釘選距離僅5公裏左右。

F-35發射AIM-120D飛彈

殲-20使用的中國最先進的PL-15中遠端空空飛彈,12年才開始研制的PL-15采用了氮化鎵材質的AESA導引頭,據推測其對F-35這樣的高度隱身目標的正向釘選距離不小於10公裏。

由於36公裏處於PL-15和AIM-120D的動力射程階段,兩款飛彈速度不會衰減,都能達到設計的最大值約4馬赫,殲-20和F-35的飛行速度均假定為0.9馬赫。可以簡單算出PL-15和AIM-120D只需要21.6秒就能與對方相遇(命中)或交錯(未命中)。可以看到,五代機之間的超視距空戰遠比非隱身戰機更加兇險,與19世紀西方的排隊槍斃戰術有一拼。

五代機之間的超視距空戰堪稱是排隊槍斃

PL-15對F-35的正向釘選距離約10公裏,因此在15.6秒後PL-15就能釘選F-35,然後殲-20就能立刻轉身撤離或者為第二次攻擊做準備。

AIM-120D對殲-20的正向釘選距離約5公裏,也就是需要18.6秒才能釘選殲-20,但這個時候留給F-35撤離的時間只有3秒。由於這個階段依然處於PL-15的動力射程階段,也就是俗稱的「不可逃逸階段」。直白點說就是F-35僅依靠自身的速度和機動性根本無法擺脫PL-15,F-35飛行員只能祈求電子戰系統能夠起作用,或者是PL-15突然出問題。也就是說,如果F-35飛行員選擇和殲-20和一對一進行超視距空戰,依靠飛彈效能上的優勢,殲-20基本上完勝F-35。

當然,F-35飛行員的選擇不止於此。 如果F-35飛行員膽小一點,他可以在被PL-15釘選後甚至是被殲-20付讓雷達釘選後就直接轉身逃跑,不過這個時候情況和上面提到的並無多大區別, 「你追我逃死路一條」!

如果F-35飛行員膽大一點,可以在雷達發現殲-20之後和殲-20拼機動性繞圈圈,一方面可以借機擺脫殲-20的雷達釘選,另一方面說不定還能夠繞到殲-20背後來個反殺。不過F-35的是當前五代機裏機動性最差的(機動性介於F-16和F-18之間)。和五代機裏機動性尤其是超音速機動性最好的殲-20比繞圈圈,F-35死路一條。

殲20是五代機裏機動性最強的

如果F-35飛行員再膽大點,可以在雷達發現殲-20之後立刻發射AIM-120D飛彈,雖然此時由於飛彈導引頭,命中率不高,但卻可以打斷殲-20發射飛彈的動作,然後F-35飛行員開啟加力全速逼近和殲-20進行近距格鬥。不過和殲-20比拼近距格鬥,只能說F-35飛行員勇氣可嘉。

發射格鬥彈的F-35

而且殲-20已經升級更先進的氮化鎵AESA雷達。 在2022年11月10日第14屆珠海航展舉行的「慶祝人民空軍成立73周年記者見面會」上,空軍殲-20飛行員李偉鵬少校在會上表示,此次參加珠海航展的殲-20已經全部換裝國產發動機,戰機的航電版本也完成了全面升級。官方首次承認殲-20已經全面升級為氮化鎵相控陣雷達。

相比之下,F-35升級氮化鎵AESA雷達卻是遙遙無期。 美軍原本計劃在2026年生產的F-35 Block 4版本上使用氮化鎵材質的APG-85雷達。但是2023年12月美國審計總署釋出的一份報告稱,Block 4成本已增至165億美元(原計劃106億美元),且預計到2029年才能完成開發。

最新的情況是,美國審計總署在另一份報告中表示由於美國政府對F-35 Block 4 的管理不善,導致無法準確預計F-35 Block 4 的成本增長和延誤趨勢。簡單來說,F-35升級氮化鎵AESA雷達還遙遙無期。

根據公開文獻,GaN理論上可以做到10倍於GaAs的最大輸出功率提升,當然考慮到雷達輸入功率增幅限制和散熱系統限制,實際上不會有10倍那麽高。參考中國推出的外貿型LKF601E雷達升級氮化鎵的效果,其最大輸出功率提升了約3.1倍。根據雷達方程式,雷達功率增加一倍,作用距離增加20%。那麽我們可以簡單認為升級氮化鎵AESA雷達後的殲-20對F-35的正向探測距離增加了60%,即從45.82公裏增加到73.31公裏,最大跟蹤距離增加到58.64公裏。已經能夠在超視距空戰中做到對F-35的先敵發現、先敵釘選和先敵發射。

那麽殲-20與F-35的戰損比能達到多少呢?央視7套的【軍事制高點】節目為我們給出了其中一種答案,殲-20與F-35的戰損比能夠達到1:4甚至是1:6。

第二個原因,殲-20不僅在一對一的單挑中輕松戰勝F-35,在體系支撐下的空戰中同樣能夠完勝F-35。

現代化空戰早已經脫離了的一對一單挑,而是前進演化到體系化支撐下的空戰。這其中一個很重要的原因就是現代化戰鬥機其實是「近視眼」。受限於機體尺寸以及供電能力,即便是最先進的五代機,其雷達的探測距離和範圍也無法與陸基防空雷達、水面艦艇和預警機相比。

真要憑借戰鬥機自己的雷達在茫茫天空中搜尋目標,大機率會出現睜眼瞎的窘況。因此在現實中,戰鬥機通常會在地面雷達或者是預警機的指揮下參與空戰,即便是西方大肆吹噓的「自由空戰」,也需要在地面雷達或者預警機的指揮下到達指定空域後才能實作。

戰鬥機雷達其實是近視眼

對於隱身戰機之間的空戰而言,體系的作用還要更大。 比如,先由反隱身雷達提前搜尋確立隱身目標的方位,讓己方隱身戰機使用雷達的凝視模式在一個小區域內搜尋,對隱身目標的探測距離能夠拓展到之前的數倍之多。而當反隱身雷達的精度足夠高時,己方隱身戰機甚至甚至能夠在不開雷達的全靜默模式下直接發射飛彈,然後由己方反隱身雷達引導飛彈對敵方隱身戰機發動遠端攻擊。

這樣的案例並不罕見。美國太平洋空軍司令肯尼斯·威爾斯巴哈在2022年接受采訪時曾經透露,中國的殲-20在東海上空與美國空軍的F-35進行過交鋒。據說當時殲-20突然從F-35的後面出現,使用通用頻道向F-35表明自己的身份,並要求F-35A離開我方防空辨識區。而F-35飛行員直到此時才透過目視的方式發現殲-20的存在。很顯然,殲-20是在己方反隱身體系的支持下,采用了全程靜默模式成功逼近F-35。如果是在戰時,F-35已經被擊落了。

至於是地面反隱身雷達、水面艦艇還是預警機為殲-20提供的情報支持,威爾斯巴哈在采訪中提到了中國空軍的空警-500預警機,稱它的預警和控制能力在遠端空對空殺傷鏈中發揮著關鍵作用。暗示是空警-500為殲-20提供的情報支持。如果真的是空警-500,那這就很有意思了,因為這意味著F-35的低截獲雷達告警裝置對空警-500是無效的。

第二個例子正好反過來。在官媒2月份的一檔節目中,空軍王海大隊飛行員王磊分享了殲-20與外軍的一次較量。當時王海大隊6架殲20組成三個編隊按照計劃飛往指定空域集結。但在集結過程中,外軍軍機(可以肯定是美軍)趁機進入相關空域對殲-20發起挑釁。面對突發狀況,地面指揮所果斷下令6架殲-20分三個方向高速向外軍軍機逼近包抄。外軍軍機感受到了來自殲-20的威脅後掉頭逃跑。

很顯然,本該在外軍雷達上隱身的殲-20被外軍發現並被成功定位。其中一個比較靠譜的原因就是外軍使用了能夠有效探測隱身目標的手段(比如E-2D預警機)發現了殲-20,並引導外軍軍機進入殲-20集結空域進行挑釁。

不過在體系化的反隱身能力方面,中國要比美國更強。 目前全球範圍內只有中國擁有了體系化的反隱身能力,組建起了陸海空反隱身雷達網路。

在陸地上,我們廣泛裝備的609型情報雷達(YLC-8E的自用型號)、610型雷達(S波段610A和L波段610B)和JY-26型警戒雷達等為代表的多款不同型別反隱身陸基雷達已經完成了「海岸線以外X百公裏的探測覆蓋區」。

609反隱身雷達

610A反隱身雷達

610B反隱身雷達

某型米波反隱身雷達陣列

其中在山東部署的JY-26A型警戒雷達曾經在2013年成功探測並跟蹤到在南韓附近活動的美軍F22隱身戰機。

JY-26A型反隱身警戒雷達

空基反隱身則主要由空警-500負責。空警-500的雷達雖然是傳統的S波段,但是采用了單元級數位陣列氮化鎵自適應有源陣列,擁有先進的「能量反隱身」的新技術。這項技術的核心是透過大幅增加發射功率和駐波時間,提高了發射能量和回波能量,從而增加了對隱身目標的探測距離。而且S波段比VHF波段的探測和跟蹤精度更高,可滿足對主動/半主動雷達制導的對空飛彈的制導要求。

因此空警-500在擁有媲美VHF波段的反隱身能力的同時,還具備了射控級別的制導能力,能夠提供完整的A導B射能力,可以直接為各種主動/半主動雷達制導的對空飛彈提供中繼制導。

海基反隱身由052D/DL驅逐艦和055驅逐艦負責。052D/DL裝備的346A型AESA雷達,以及055驅逐艦裝備的346B型AESA雷達同樣采用了單元級數位陣列氮化鎵自適應有源陣列,並同樣具備能量反隱身技術,因此對於隱身目標擁有不俗的探測和跟蹤能力。

此外,052D/DL驅逐艦還裝備有晾衣架(052D)和「蒼蠅拍」(052DL)米波雷達用於在主雷達未開機時的對空警戒。米波雷達雖然精度較低,但是對隱身目標探測距離更遠,而且能夠實作長時間開機,確保不會留下探測空缺。

美軍現在能夠對F-35進行反隱身支持的暫時只有E-2D預警機和伯克3型驅逐艦。前者安裝了UHF波段的AN/APY-9型AESA雷達,這是一款與空警-500類似的采用了數位陣列的氮化鎵AESA雷達,具備不俗的反隱身能力,並且美國宣傳已經解決了UHF波段的定位精度問題,具備透過Link-16數據鏈引導己方發射的防空飛彈打擊隱形目標的能力。

伯克3型驅逐艦安裝了AN/SPY-6(V)1型AESA雷達,這同樣是一款采用了數位陣列的氮化鎵AESA雷達。雖然是傳統的S波段,不過憑借超強的發射功率(大力出奇跡)也能在較遠距離上發現F-35這樣的高隱身目標。

我們建立的這套反隱身體系基本覆蓋了整個第二島鏈。相比之下,美軍的反隱身體系缺乏地面支撐,覆蓋範圍上也要遜色不少。

而且更關鍵的,未來殲-20與F-35(包括F-22)的對抗可以肯定將全部發生在第二島鏈內的空域。我們已經建立起覆蓋整個第二島鏈的遠端精確打擊力量,戰時美國位於第二島鏈內的所有軍事基地和水面艦艇都將成為打擊目標。屆時能夠對殲-20構成威脅的E-2D預警機和伯克3驅逐艦將不得不遠離第二島鏈海域以躲避打擊。這意味著戰時殲-20將獨享反隱身體系的支撐,而F-35將不得不孤身對抗擁有反隱身體系支撐的殲-20。

正是基於上面兩個原因,這才有了殲-20能夠完虐F-35的結論。並且這個結論連美軍自己也不得不承認。