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鳳凰之眼-淺析臺灣地區F-16BLOCK20戰鬥機升級計劃

近日,美國和臺灣地區達成了升級的F-16BLOCK20型戰鬥機的合同,根據合同,臺灣地區現有的F-16升級主要包括在機載有源相控陣雷達、火控系統和武器方面,升級後的F-16BLOCK20的作戰能力有了比較明顯的提高。

筆者註意到這次沒有涉及到發動機,顯現臺灣地區的F-16BLOCK20型戰鬥機的升級主要集中在空戰及超視距能力上面,對地攻擊能力並沒有得到增加,甚至還有所下降,是不是節省經費用於采購F-16C?外界不得而知。

上世紀90年代初,臺灣地區從美國采購了150架F-16BLOCK20型戰鬥機,它是在F-16BLOCK15的機體上,采用砘中期性能延壽型號的航空電子系統,包括機載模塊式任務計算機-MMC,機載雷達配備的APG-66V-3型雷達與APG-66雷達相比,它主要改進了信號、數據處理系統,提高了工作距離,對於RCS=5的目標,最大可以提供大約90公裏的探測距離,並且增加了對地攻擊能力,特別是具備了發射AIM-7M“麻雀“空空導彈的能力,本世紀初,美國同意向臺灣地區出售AIM-120空空導彈之後,AN、APG-66V-3雷達也添加了發射該導彈的能力,從APG-66發-3的性能來看,除了探測距離稍遜於大陸蘇-27SK的NO01E雷達外,後者對於RCS=3的目標最大探測距離可以達到100公裏,在信號、數據處理能力、電子戰及多用途能力則占用一定的優勢,所以如果蘇-27和F-16BLOCK20進行超視距攔射的話,那麽誰勝誰負,結果未知。
不過在2005年之前,臺灣地區空軍一大的優勢就是它裝備了E-2T空中預警機,而大陸蘇-27SK只能利用地面指揮引導雷達進行引導,這樣空戰的時候,F-16BLOCK20保持在低空,利用地球典率和地面雜波做掩護,可以避開蘇-27SK的指揮引導的探測,還是可以做到先發制人的,但是在此後,隨著蘇-27SK可以得到大陸空中預警機的空戰信息支援,這樣兩者勝負的天平就可向對方傾斜,另外蘇-27SK也進行了雷達升級,包括采用新的火控計算機、低噪聲接收機等設備,雷達性能得到改善,具備發射R-77E主動雷達制導空空導彈的能力,同時大陸在機載雷達、火控系統也進步明顯,從公開的資料來看,大陸出口到巴基斯坦的KLJ-7型機載火控雷達,對於戰鬥機大小的目標可以提供130公裏左右的探測距離,考慮該雷達配備的JF-17屬於輕型戰鬥機,雷達孔徑較小,而雷達的探測距離很大程度上是功率*孔徑決定的,那麽可以得知KLJ-7的機載雷達的功率密度較大,以較大的功率得到較大的探測距離,這樣大陸殲-10、殲-11戰鬥機采用了同樣的雷達,由於它們的天線孔徑更大,相應的功率*孔徑也更大,探測距離相應的更遠,另外KLJ-7也具備了合也孔徑成像等高精度對地工作模式,這表明KLJ-7的信號、數據處理能力大為增強,可以有效的濾除地面雜波的幹擾。這此都清楚的表明大陸在機載雷達領域進步明顯。在主要戰術技術指標明顯優於APG-66V-3。所以臺灣地區有“2005危機“之說,也就是說2005年之後,兩岸空戰勝負的天平開始向大陸傾斜.
為了達到以武拒統的目的,臺灣地區本世紀以來也在極力加強空戰,包括對E-2T進行升級,將其提高到E-2C-2000的水平,配備LINK-16數據鏈,可以與F-16BLOCK20形成聯合網絡作戰系統,而F-16BLOCK20的升級也被提上日程,從美方公布的清單來看,F-16BLOCK20此次升級核心內容就是配備機載有源相控陣雷達,以提高其超視距能力,與此前戰鬥機配備的機械掃描雷達相比,有源相控陣雷達具備更好的功率*功率乘積,同時由於是天線陣面直接輻射電磁 而不象機械掃描雷達或者無源相控陣那樣需要經過波導、功率分配器等多個環節,因此損耗較小,另外它采用的是電子掃描,波束指向迅速、快捷,精度高,可以迅速的改變波束指向,配合多波束能力,可以對付多個目標或者同時執行多種任務。
進入新世紀,作戰飛機進入主動雷達制導空空導彈時代,這個時候有源相控陣雷達就更加重要,以至有人說過“只有配備了有源相控陣才充分發揮出主動雷達制導空空導彈的作用“,我們知道主動雷達制導空空導彈具備發射後不用管的能力,並且可以同時攻擊多個目標,因此發射包線比起以前的半主動雷達制導空空導彈更大,一般作戰飛機多目標攻擊的程序是戰鬥機先在外部指揮引導下進入戰區,用速度搜索模式確定有無目標,然後利用邊搜索邊跟蹤模式(TWS)探測空域內的目標,對截獲的目標進行探測、識別和跟蹤,然後輸入到火控進行相關數據的解算,從這個過程中我們就發現它對於雷達的跟蹤和立體空間搜索能力要求較高,而決定雷達這些性能的就是平均功率高,象APG-66這樣的雷達,雖然峰值也可以達厔KW級,但是平均功率較小,在數百瓦左右,也就是說機械掃描雷達雖然可以憑借峰值得到較大的探測距離,但是並不能持續太長時間,因此在跟蹤和立體空間搜索的時候只能使用平均功率,這樣就限制它的探測距離,它的天線孔徑在700毫米左右,一般可以布置大約1000個左右的收發模塊,以目前的技術水平,每個模塊功率大約是10W,效率是30%,  工作比是10%,那麽它的峰值是3KW,平均功率是1KW,比一般機械掃描雷達要高的多,另外一樣是數據掃描速率,雖然機械掃描雷達也有TWS模式,我們也能看到某某雷達可以同時跟蹤多少個目標,同時打擊多個目標的介紹,但是受限於機械掃描的速度和精度,這樣的能力只局限在較小的角度範圍內,實戰意義有限,而有源相控陣卻可以憑借電子掃描在更大範圍內的實現多目標交戰與攻擊,所以進入新世紀後,作戰飛機的機載雷達的發展趨勢就是相控陣化。
不過有源相控陣雷達雖然性能優良優越,但是受限於收發模塊的技術水平和效率,對飛機的電力及冷卻系統提出了更高的要求,以F-16BLOCK60為例,它雖然采用了F-16BLOCK52的60KV發電機,但是緊急發電能力同5K發V提高到7KV,冷卻系統方面,除將原來的13KW風冷環境 控制系統的功率增加到20KW外,還增加了一個13KW的液冷環境控制系統來解決APG-80這樣的發熱大戶的冷卻問題,這樣也造成無法用APG-80直接改進現有F-16機隊,所以美國諾格公司和雷神兩家公司分別發展SABR和RACR兩種雷達,這兩種雷達是根據F-16現有的供電及冷卻系統發展的,從這個要求可以推測相比較APG-80,它們要麽降低了功率,要麽減少了收發模塊,以降低陣面的發熱量,來適應能力較低的冷卻系統,結果就是探測性能可能不如APG-80,根據相關資料:後者對於RCS=1的目標,可以提供大約110-130公裏左右的探測距離,但是憑借其較大的平均功率,在TWS等指標下超過一般的機械掃描雷達,因此F-16BLOCK20經過這樣升級後,可以更好的發揮出AIM-120的射程,因此在超視距空戰方面應該可以壓制大陸目前配備機械掃描雷達的作戰飛機.
不過這樣的改進會增加作戰飛機的空重,並且這次F-16的升級不涉及到發動機的改進,這樣就會降低F-16的推重比,從而影響其機動性能,不過此次F-16BLOCK20升級項目一個重要的內容就是配備JHMCS頭盔顯示與瞄準系統和AIM-9X,後者采用了紅外成像制導系統,和JHMCS配合,具備大離軸攻擊能力,特別是制導系統的靈敏度較高,可以支持發射後鎖定的模式,進一步提高導彈的攻擊距離,增強飛機的近距格鬥能力,因此就空戰能力來說,經過改進後的F-16BLCOK20已經和最新的F-16C相差無幾,但是對地攻擊來說,前者就要明顯低於後者,F-16BLOCK20使用F-100-PW-220發動機,加力推力為100千牛級,而F-16C使用F-100-PW-229或者F-110-GE-129發動機,推力在130千牛級左右,因此前者的最大起飛重量在16噸左右,而後者的最大起飛量在19噸左右,加上F-16BLOCK20改進後的空重增加,進一步降低了載荷的能力,所以其載荷-航程能力比F-16C進一步降低,舉一個例子:F-16BLOCK20配備兩個2200升副油箱後,載彈量只有1噸左右,只能掛2枚AIM-9L響尾蛇空空導彈和2枚227公斤的MK82炸彈,對地能力相當的低,如果想增加載彈,就必須減少載油,那麽航程和作戰半徑相慶的就要減少產,顧此失彼,而F-16C在掛載兩個同樣的副油箱的後,載彈量還有3噸左右,可以掛載MK84這樣的500公斤以的重型對地攻擊武器,其對地攻擊能力顯然要強於前者,因此筆者認為臺灣地區空軍此次沒有升級F-16BLOCK20的發動機,可能想把經費節省下來,為以後采購F-16C做為準備。
盡管F-16BLOCK20經過升級後空戰能力大為增強,但是隨著大陸機載相控陣雷達的成熟,是否繼續在空戰中擁有優勢,仍然是個未知之數,從海外資料來看,大陸殲-10B型戰鬥機可能已經配備機載相控陣雷達,大陸相關廠所從上世紀90年代開始有源相控陣雷達的研制,已經研制成功機載有源相控陣預警雷達,目前主要技術水平已經達到或者接近世界先進水平,根據大陸公開發行的軍用電子元器件手冊一書,大陸也研制成功了用於機載有源相控陣火控雷達的X波段收發模塊,它的功率在10W左右,與發達國家水平相當,這樣大陸機載有源相控陣火控雷達的主要戰術技術指標已經可以與國外產品相抗衡,可以更好的支持PL-12型主動雷達制導空空導彈的超視距攔射,另外大陸全軍綜合數據鏈的建設也已經鋪開,為主要作戰飛機、預警機和空中加油機加裝相關的終端和顯示系統的工作也在進行之中,這樣就可以形成較為嚴密的空中聯合網絡作戰系統,所以對於大陸空軍來說在近期應該對現役作戰飛機進行升級,配備有源相控陣雷達,以應對周邊國家和地區配備第三代作戰飛機最新改進型和三代半戰鬥帶來的挑戰.
不過根本上來講,大陸已經研制成功具備隱身能力的第四代作戰飛機,它的出現對於提高大陸空軍的空戰能力是革命性的,也就是無論第三代及三代半作戰飛機如何改進,都無法與第四代作戰飛機相抗衡,最簡單的例子,AIM-120對三代作戰飛機的探測距離在20公裏左右,對於第四代作戰飛機可能只有數公裏,機載雷達的探測距離也大為下降,這樣就大大降低了AIM-120的發射包線,而第四代作戰飛機由於探測能力強、具備超音速巡航能力,主動雷達制導空空導彈的發射包線進一步擴大,因此可以比較容易的對第三代和三代半作戰飛機形成優勢。

因此對於臺灣地區空軍來說,F-16BLOCK20的改進提高了其空戰能力,但是對於兩岸的軍力對比來說,並沒有根本的改變。

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