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这点美军也认!雷达反射面积相差3.3倍!为何歼20仍能轻松战胜F35

2024-03-15军事

今天我们来聊个很有意思的话题。也就是文章题目里写的那样,歼-20的正向雷达反射面积是F-35的约3.3倍,为何包括美军方在内,大家都认为歼-20能够轻松战胜F-35呢?

F-35是由美国洛马公司设计及生产的单座单发隐身多用途战斗机,也是到目前为止被全球最多国家引进的第五代隐形战斗机。根据公开资料显示,F-35的正向RCS为0.0015㎡,隐身能力已经超过了F-22A。歼-20的相关数据没有公开,国外通过制作歼-20高精度模型推算出其正向RCS在0.001~0.005㎡之间。按照料敌从宽的原则,我们姑且认为歼-20的正向RCS为0.005㎡,那么可以看到歼-20的正向RCS是F-35的约3.3倍。

PS:考虑到歼-20属于重型五代机,而且还安装有鸭翼,能做到几乎接近F-35的正向隐身水平其实已经非常厉害。

所以在正向RCS相差3.3倍的情况下,为什么歼-20能轻松战胜F-35呢?笔者总结了一下,大致有两方面原因。

第一个原因是歼-20本身素质过硬,能够在与F-35的一对一空中对抗中轻松获胜。 航电全面升级后的歼-20甚至能在与F-35的超视距空战中实现先敌发现和先敌开火。

这其中的关键就是歼-20的雷达(1475型雷达)的综合性能大幅优于F-35的APG-81雷达,尤其是对超视距空战至关重要的「最大探测距离」和「最大跟踪距离」这两项关键指标大幅领先于后者。

关于歼-20的雷达性能,【顾诵芬文集】里【我国战斗机发展战略研究】一文给出了我国四代机研制时军方给出的性能要求,其中提到我军四代机雷达的目标探测距离约为200公里,比三代机的雷达提高了一倍,可以同时跟踪20个目标。

歼-20于2008年立项,2011年首飞,其配套的雷达研制早于2008年。此时我国氮化镓雷达还未全面突破,因此可以确定早期版本歼-20的雷达还是砷化镓材质,技术与当时全球顶尖水准相当。按杨伟院士主编的【美国第四代战斗机——F-22猛禽】的说法,歼-20的雷达「在探测距离、跟踪能力等主要方面与国外最先进水平基本相当」和「完全是可以与F-35的APG-81雷达、F-22的APG -77雷达相匹敌」。

歼-20原型机

我们可以这样认为,在总体技术水准上,歼-20的1475型雷达与F-22的APG-77雷达以及F-35的APG-81雷达相当。同时凭借天线尺寸上的优势,歼-20的1475型雷达在「最大探测距离」和「最大跟踪距离」两项关键数据上则要超过F-35的APG-81雷达。

根据公开资料,APG-77对1㎡的空中目标的探测距离为232公里,换算对5㎡的空中目标的探测距离为346公里,在有确切数据的机载火控雷达中排名第一。APG-81雷达对1㎡空中目标的探测距离约170公里。在「最大探测距离」和「最大跟踪距离」两项关键数据,歼-20分别是F-35的约1.365倍。

那么歼-20和F-35能够在多远的距离上发现对方呢?这里我们代入两个雷达探测距离方面的简单定律:一个是「RCS每减少一个数量级(10倍),被雷达发现距离减少约43.7%」。 另一个是「其他因素不变的情况下,雷达有效探测距离和目标的RCS的四次方根呈正比关系」。 由此可以大致推算出,在仅依靠自身雷达的情况下,歼-20和F-35相向飞行,歼-20能够在45.82公里处发现F-35,F-35能够在45.36公里处发现歼-20。可以看到,歼-20在正向RCS比F-35高出半个数量级的不利情况下,凭借雷达口径上的优势,做到了与F-35同时发现对方。

在接下来的超视距空战中,歼-20和F-35几乎是同时锁定对方并发射中距弹,这个时候决定空战胜利的就是谁能率先结束导弹的中继制导阶段。一般来说,战斗机火控雷达的跟踪距离为探测距离的80%,即歼-20和F-35均能在约36公里外锁定对方并发射导弹。

F-35使用的F3R版本的AIM-120D中程空空导弹,采用传统的PD导引头,对传统战斗机的锁定距离为20公里,不过对歼-20这样的高度隐身目标的正向锁定距离仅5公里左右。

F-35发射AIM-120D导弹

歼-20使用的我国最先进的PL-15中远程空空导弹,12年才开始研制的PL-15采用了氮化镓材质的AESA导引头,据推测其对F-35这样的高度隐身目标的正向锁定距离不小于10公里。

由于36公里处于PL-15和AIM-120D的动力射程阶段,两款导弹速度不会衰减,都能达到设计的最大值约4马赫,歼-20和F-35的飞行速度均假定为0.9马赫。可以简单算出PL-15和AIM-120D只需要21.6秒就能与对方相遇(命中)或交错(未命中)。可以看到,五代机之间的超视距空战远比非隐身战机更加凶险,与19世纪西方的排队枪毙战术有一拼。

五代机之间的超视距空战堪称是排队枪毙

PL-15对F-35的正向锁定距离约10公里,因此在15.6秒后PL-15就能锁定F-35,然后歼-20就能立刻转身撤离或者为第二次攻击做准备。

AIM-120D对歼-20的正向锁定距离约5公里,也就是需要18.6秒才能锁定歼-20,但这个时候留给F-35撤离的时间只有3秒。由于这个阶段依然处于PL-15的动力射程阶段,也就是俗称的「不可逃逸阶段」。直白点说就是F-35仅依靠自身的速度和机动性根本无法摆脱PL-15,F-35飞行员只能祈求电子战系统能够起作用,或者是PL-15突然出问题。也就是说,如果F-35飞行员选择和歼-20和一对一进行超视距空战,依靠导弹性能上的优势,歼-20基本上完胜F-35。

当然,F-35飞行员的选择不止于此。 如果F-35飞行员胆小一点,他可以在被PL-15锁定后甚至是被歼-20付让雷达锁定后就直接转身逃跑,不过这个时候情况和上面提到的并无多大区别, 「你追我逃死路一条」!

如果F-35飞行员胆大一点,可以在雷达发现歼-20之后和歼-20拼机动性绕圈圈,一方面可以借机摆脱歼-20的雷达锁定,另一方面说不定还能够绕到歼-20背后来个反杀。不过F-35的是当前五代机里机动性最差的(机动性介于F-16和F-18之间)。和五代机里机动性尤其是超音速机动性最好的歼-20比绕圈圈,F-35死路一条。

歼20是五代机里机动性最强的

如果F-35飞行员再胆大点,可以在雷达发现歼-20之后立刻发射AIM-120D导弹,虽然此时由于导弹导引头,命中率不高,但却可以打断歼-20发射导弹的动作,然后F-35飞行员打开加力全速逼近和歼-20进行近距格斗。不过和歼-20比拼近距格斗,只能说F-35飞行员勇气可嘉。

发射格斗弹的F-35

而且歼-20已经升级更先进的氮化镓AESA雷达。 在2022年11月10日第14届珠海航展举行的「庆祝人民空军成立73周年记者见面会」上,空军歼-20飞行员李伟鹏少校在会上表示,此次参加珠海航展的歼-20已经全部换装国产发动机,战机的航电版本也完成了全面升级。官方首次承认歼-20已经全面升级为氮化镓相控阵雷达。

相比之下,F-35升级氮化镓AESA雷达却是遥遥无期。 美军原本计划在2026年生产的F-35 Block 4版本上使用氮化镓材质的APG-85雷达。但是2023年12月美国审计总署发布的一份报告称,Block 4成本已增至165亿美元(原计划106亿美元),且预计到2029年才能完成开发。

最新的情况是,美国审计总署在另一份报告中表示由于美国政府对F-35 Block 4 的管理不善,导致无法准确预计F-35 Block 4 的成本增长和延误趋势。简单来说,F-35升级氮化镓AESA雷达还遥遥无期。

根据公开文献,GaN理论上可以做到10倍于GaAs的最大输出功率提升,当然考虑到雷达输入功率增幅限制和散热系统限制,实际上不会有10倍那么高。参考我国推出的外贸型LKF601E雷达升级氮化镓的效果,其最大输出功率提升了约3.1倍。根据雷达方程,雷达功率增加一倍,作用距离增加20%。那么我们可以简单认为升级氮化镓AESA雷达后的歼-20对F-35的正向探测距离增加了60%,即从45.82公里增加到73.31公里,最大跟踪距离增加到58.64公里。已经能够在超视距空战中做到对F-35的先敌发现、先敌锁定和先敌发射。

那么歼-20与F-35的战损比能达到多少呢?央视7套的【军事制高点】节目为我们给出了其中一种答案,歼-20与F-35的战损比能够达到1:4甚至是1:6。

第二个原因,歼-20不仅在一对一的单挑中轻松战胜F-35,在体系支撑下的空战中同样能够完胜F-35。

现代化空战早已经脱离了的一对一单挑,而是进化到体系化支撑下的空战。这其中一个很重要的原因就是现代化战斗机其实是「近视眼」。受限于机体尺寸以及供电能力,即便是最先进的五代机,其雷达的探测距离和范围也无法与陆基防空雷达、水面舰艇和预警机相比。

真要凭借战斗机自己的雷达在茫茫天空中搜索目标,大概率会出现睁眼瞎的窘况。因此在现实中,战斗机通常会在地面雷达或者是预警机的指挥下参与空战,即便是西方大肆吹嘘的「自由空战」,也需要在地面雷达或者预警机的指挥下到达指定空域后才能实现。

战斗机雷达其实是近视眼

对于隐身战机之间的空战而言,体系的作用还要更大。 比如,先由反隐身雷达提前搜索确立隐身目标的方位,让己方隐身战机使用雷达的凝视模式在一个小区域内搜索,对隐身目标的探测距离能够拓展到之前的数倍之多。而当反隐身雷达的精度足够高时,己方隐身战机甚至甚至能够在不开雷达的全静默模式下直接发射导弹,然后由己方反隐身雷达引导导弹对敌方隐身战机发动远程攻击。

这样的案例并不罕见。美国太平洋空军司令肯尼斯·威尔斯巴赫在2022年接受采访时曾经透露,中国的歼-20在东海上空与美国空军的F-35进行过交锋。据说当时歼-20突然从F-35的后面出现,使用通用频道向F-35表明自己的身份,并要求F-35A离开我方防空识别区。而F-35飞行员直到此时才通过目视的方式发现歼-20的存在。很显然,歼-20是在己方反隐身体系的支持下,采用了全程静默模式成功逼近F-35。如果是在战时,F-35已经被击落了。

至于是地面反隐身雷达、水面舰艇还是预警机为歼-20提供的情报支持,威尔斯巴赫在采访中提到了中国空军的空警-500预警机,称它的预警和控制能力在远程空对空杀伤链中发挥着关键作用。暗示是空警-500为歼-20提供的情报支持。如果真的是空警-500,那这就很有意思了,因为这意味着F-35的低截获雷达告警装置对空警-500是无效的。

第二个例子正好反过来。在官媒2月份的一档节目中,空军王海大队飞行员王磊分享了歼-20与外军的一次较量。当时王海大队6架歼20组成三个编队按照计划飞往指定空域集结。但在集结过程中,外军军机(可以肯定是美军)趁机进入相关空域对歼-20发起挑衅。面对突发状况,地面指挥所果断下令6架歼-20分三个方向高速向外军军机逼近包抄。外军军机感受到了来自歼-20的威胁后掉头逃跑。

很显然,本该在外军雷达上隐身的歼-20被外军发现并被成功定位。其中一个比较靠谱的原因就是外军使用了能够有效探测隐身目标的手段(比如E-2D预警机)发现了歼-20,并引导外军军机进入歼-20集结空域进行挑衅。

不过在体系化的反隐身能力方面,中国要比美国更强。 目前全球范围内只有中国拥有了体系化的反隐身能力,组建起了陆海空反隐身雷达网络。

在陆地上,我们广泛装备的609型情报雷达(YLC-8E的自用型号)、610型雷达(S波段610A和L波段610B)和JY-26型警戒雷达等为代表的多款不同类型反隐身陆基雷达已经完成了「海岸线以外X百公里的探测覆盖区」。

609反隐身雷达

610A反隐身雷达

610B反隐身雷达

某型米波反隐身雷达阵列

其中在山东部署的JY-26A型警戒雷达曾经在2013年成功探测并跟踪到在韩国附近活动的美军F22隐身战机。

JY-26A型反隐身警戒雷达

空基反隐身则主要由空警-500负责。空警-500的雷达虽然是传统的S波段,但是采用了单元级数字阵列氮化镓自适应有源阵列,拥有先进的「能量反隐身」的新技术。这项技术的核心是通过大幅增加发射功率和驻波时间,提高了发射能量和回波能量,从而增加了对隐身目标的探测距离。而且S波段比VHF波段的探测和跟踪精度更高,可满足对主动/半主动雷达制导的对空导弹的制导要求。

因此空警-500在拥有媲美VHF波段的反隐身能力的同时,还具备了火控级别的制导能力,能够提供完整的A导B射能力,可以直接为各种主动/半主动雷达制导的对空导弹提供中继制导。

海基反隐身由052D/DL驱逐舰和055驱逐舰负责。052D/DL装备的346A型AESA雷达,以及055驱逐舰装备的346B型AESA雷达同样采用了单元级数字阵列氮化镓自适应有源阵列,并同样具备能量反隐身技术,因此对于隐身目标拥有不俗的探测和跟踪能力。

此外,052D/DL驱逐舰还装备有晾衣架(052D)和「苍蝇拍」(052DL)米波雷达用于在主雷达未开机时的对空警戒。米波雷达虽然精度较低,但是对隐身目标探测距离更远,而且能够实现长时间开机,确保不会留下探测空缺。

美军现在能够对F-35进行反隐身支持的暂时只有E-2D预警机和伯克3型驱逐舰。前者安装了UHF波段的AN/APY-9型AESA雷达,这是一款与空警-500类似的采用了数字阵列的氮化镓AESA雷达,具备不俗的反隐身能力,并且美国宣传已经解决了UHF波段的定位精度问题,具备通过Link-16数据链引导己方发射的防空导弹打击隐形目标的能力。

伯克3型驱逐舰安装了AN/SPY-6(V)1型AESA雷达,这同样是一款采用了数字阵列的氮化镓AESA雷达。虽然是传统的S波段,不过凭借超强的发射功率(大力出奇迹)也能在较远距离上发现F-35这样的高隐身目标。

我们建立的这套反隐身体系基本覆盖了整个第二岛链。相比之下,美军的反隐身体系缺乏地面支撑,覆盖范围上也要逊色不少。

而且更关键的,未来歼-20与F-35(包括F-22)的对抗可以肯定将全部发生在第二岛链内的空域。我们已经建立起覆盖整个第二岛链的远程精确打击力量,战时美国位于第二岛链内的所有军事基地和水面舰艇都将成为打击目标。届时能够对歼-20构成威胁的E-2D预警机和伯克3驱逐舰将不得不远离第二岛链海域以躲避打击。这意味着战时歼-20将独享反隐身体系的支撑,而F-35将不得不孤身对抗拥有反隐身体系支撑的歼-20。

正是基于上面两个原因,这才有了歼-20能够完虐F-35的结论。并且这个结论连美军自己也不得不承认。