Tactical Orientation and Technical Characteristics of J16 Multipurpose Fighter

文/銀河

2017年7月30日上午9時,中國在內蒙古朱日和訓練基地舉行了慶祝中國人民解放軍建軍90週年沙場閱兵,萬餘名陸軍官兵及百餘架陸海空軍作戰飛機接受了中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席的檢閱,向全國人民及全世界展現了中國人民解放軍革命性、整體性改革重塑之後的全新陣容及實力。在空中受閱梯隊中,除了人們關注的國產第五代殲20戰鬥機以3機編隊外,緊隨其後的殲16也首次採用了5機編隊接受檢閱,這是這種國產新型多用途戰鬥機的首次露面,標誌着已經逐步形成了作戰能力,完成了由試驗裝備向作戰裝備的過渡。

在中國空軍"空天一體、攻防兼備"的戰略轉型期,殲16的批量入役將會徹底解決中國空軍長期以來存在的"防禦有餘而攻擊不足"的問題,將成爲未來中國空軍乃至海軍航空兵最主要的遠程對地(海)打擊力量。儘管空中作戰形式已經進入了五代機的"隱形"時代,殲16這種第四代改進型高性能多用途戰鬥機仍然可以在很多場合發揮重要的作用,在某些條件下使用起來甚至比四代機更爲方便,更有效率。因此,在目前四代機已經投入使用並且規模逐步擴大的情況下,很多國家仍然在進行四代機的持續改進工作。殲16是中國空軍考慮了未來作戰任務和需求後發展的、能夠配合五代機作戰的重要機型,也是中國空軍實現"攻出去"戰略的主要裝備之一。

海空悍將  ——殲16多用途戰鬥機的定位與技術特點

題圖:掛載兩款新型空空導彈的殲16戰鬥機

爲什麼要發展殲16

長期以來,中國空軍的主要精力都放到了國土防空方面,一系列裝備也全都是爲滿足國土防空(特別是近程制空)作戰而設計的,先後研製了殲5、殲6、殲7、殲8等制空戰鬥機。但實際上,中國空軍並沒有完全放棄戰術對地打擊能力,1965年就在殲6的基礎上研製了專用的對地攻擊機強5(同期裝備的轟5也主要用於戰術對地攻擊,而作戰範圍更大的轟6已經不屬於戰術級別,本文不加討論),可以在近岸範圍內(一般在300千米左右)執行對地打擊任務。當時的各型殲擊機也可以攜帶傳統炸彈和火箭彈執行對地打擊任務,也說是說在20世紀80年代之前,中國空軍的近距離空中打擊能力並不像人們想象的那樣弱,只是在作戰能力方面與西方同類戰機存在巨大的差距,而且在作戰方式方面與二戰期間的對地打擊模式沒有什麼大的改變。進入80年代後,隨着中國與西方關係的改善,中國空軍也開始考慮提高對地打擊能力,分別與意大利和法國合作進行了兩種強5的現代化改進計劃 ,旨在使強5這種技術並不先進的對地攻擊機具備現代對地打擊能力並更好地適應現代作戰環境。

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中國空軍的強5編隊

與意大利合作的強5改型稱爲強5M,機載航電系統是意大利與巴西合作研製的所採用的系統,包括全新的超高頻和甚高頻電臺、利頓慣性導航系統、平面顯示器、"塔康"信標導航系統和航向參考系統、全新的電子對抗設備及雷達告警接收機,增加了四個箔條彈/曳光彈投射裝置,用於欺騙和誤導來襲的紅外及主/被動空空導彈,另有同導航/攻擊系統集成在一起的機載飛控計算機。機頭安裝一部EL/M-20001B測距雷達,可以對20千米範圍內的地面(海面)目標進行精確測距,誤差可以控制在10米左右,與導航/攻擊系統配合使用可以極大地提高常規對地打擊武器(普通炸彈和火箭彈)的命中精度,顯著提高其近距空中支援和戰場遮斷能力。強5M於1986年8月開始改裝,1988年8月總裝完成,8月30日第一架樣機首飛成功。試飛表明,改裝全新航電系統後,強5的導航精度相對強-5提高了近70倍,單機作戰效能相當於改裝前的8倍。

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中國和意大利合作改進的強5M攻擊機

與法國湯姆遜公司合作發展的改進型稱爲強5K,其航電系統與強5M類似,包括LISS91慣性導航系統、VE110平視顯示器、TMV630激光測距機、平面顯示器、電視攝像機、無線電高度表、全向雷達告警系統、中央計算機、電子對抗設備及箔條/曳光彈投射裝置等。強5K原型機於1988年9月17日首飛,試飛表明其導航精度高於強5M,每小時飛行誤差只有900米,瞄準誤差不大於2毫弧度,機載光電探測系統可以更好保證常規攻擊武器的打擊效果,整體作戰效能高於強5M,中國空軍實際上也更滿意強-5K的改進方案。

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中國和法國合作改進的強5K攻擊機

由於機體平臺設計的侷限和精確制導武器缺乏等原因,無論是強5K還是強5M的精確打擊能力仍然非常有限,同時其載彈能力和作戰範圍也沒有因爲改進而有所提高(早期型號的強5最大載彈量只有1.5噸,最大航程只有2000千米,而後期最新改進型在這兩個方面也只提高到了2.5噸和2300千米),其用武之地仍然限制在近岸範圍,對於中國空軍的遠程戰術對地打擊能力並沒有什麼實際性的幫助。後來,由於政治因素及改裝費用過大等原因,這兩種強5現代化改進計劃都沒有繼續下去,不過也帶動了強5的現代化改裝工作的進行。通過換裝國產、導航計算機和數據傳輸系統等,中國不久推出了強5D型,使其導航/攻擊精度有了較大的提高。

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正在起飛的強5D攻擊機

1991年爆發的海灣戰爭是繼1982年英阿馬島海戰後第一場顛覆傳統作戰模式的現代化局部戰爭,以美國爲首的多國聯軍對伊拉克發起了強大的空中打擊行動,使人們看到了空軍在現代高技術戰爭中所發揮的重要作用。美國空軍在戰爭中對伊拉克大量地面目標進行了"外科手術式"的精確攻擊,所使用的武器包括"寶石路"系列激光制導炸彈,"小牛"空地導彈,AGM-130、AGM-88"哈姆"反輻射導彈,AGM-142"瞪眼"空地導彈和"斯拉姆"空地導彈等精確制導武器和防區外發射武器。傳統炸彈的使用量雖然達到了總量的40%,但大多是由轟炸機攜帶對伊拉克地面面狀目標進行"地毯式"轟炸,目的主要還是用於摧毀敵方心理防線和實施震懾,而火箭彈基本上已經銷聲匿跡。隨着空中裝備性能的提升,單機打擊範圍也由傳統的近距空中支援擴展到淺縱深遮斷,現代條件下的戰術對地打擊無論從技術上還是從作戰模式上都已悄然發生了根本性變化。

世界安全形勢的變化和日益惡化的臺海局勢促使中國空軍必須跟上世界發展趨勢,努力提升自已的戰術對地打擊能力,才能滿足未來可能出現的對臺作戰的需要。在這個迫切需求的牽引下,20世紀90年代末,中國空軍在強5D型的基礎上發展了作戰能力更強的E/F型,除使用更先進的國產導航/通信和機載計算機系統取代老式設備外,機載武器也由傳統炸彈、火箭彈發展到激光制導炸彈,具備了對地面點目標實施精確打擊的能力,對地打擊效能有了新的提高,可惜,這兩型機批量服役並形成作戰能力已經是2005年。而且由於強5平臺自身的缺陷,這兩型機的作戰範圍和彈藥攜帶能力都極爲有限,尤其在改進了大量現代航電系統和激光制導炸彈後,其有效作戰範圍實際上還有了減小。可以說,中國空軍希望獲得的現代戰術對地打擊能力並沒有因爲強5E/F的出現而有所改觀。

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可掛載激光制導炸彈執行精確對地攻擊任務的強5E/F攻擊機

對航空裝備問題,中國空軍早有認識,但解決起來卻異常困難。早期發展的新型強6攻擊機由於技術原因而下馬,保留下來的是技術相對簡單的雙座殲轟7戰鬥轟炸機,這種空中平臺的性能有了相當大的提高,最大起飛重量達到28噸,最大航程超過3500千米,最大作戰半徑可達1500千米,最大載彈量增加到5噸以上,2臺大推力渦扇發動機(即進口的"斯貝"MK202)也爲其提供了更好的飛行性能和空中機動性,所有技戰術性能都較強5有了質的飛躍。可以說,殲轟7的出現解決了中國長期缺乏高性能空中戰術打擊平臺的問題,但仍沒有受到中國空軍的青睞,原因是缺少足夠先進、完善的航電系統和精確制導打擊武器,以致其作戰模式實際上與強5並沒有本質的區別,適應現代空地作戰的能力仍然非常有限。在這種情況下,中國空軍只得從俄羅斯引進功能更爲完善、作戰能力更強的蘇30MKK而放棄了殲轟7。殲轟-7則被中國海軍航空兵選中爲空艦導彈的攜載平臺(對機載航電系統的技術要求要比空軍低得多),這與最初的研製初衷已經有了根本性的變化。

蘇30MKK是俄羅斯在蘇30MK遠程截擊機基礎上發展的,具備對空/對地打擊能力、起飛重量超過30噸的雙座多用途戰鬥機,在保證基本的對空作戰能力的同時,全面提升了對地打擊能力。爲了保證更大的航程和載彈能力,蘇30MKK的機內油箱和部分油路進行了重新設計,機頭左側加裝了可收放式空中加油裝置,機內最大載油量減少到9000千克,最大載彈量增加到8000千克,最大航程達3500千米(一次空中加油後可增加到5000千米),外掛2噸彈藥時的最大作戰半徑可達1300千米以上。同時,爲了保證重型對地攻擊武器的攜帶,其機身、機翼下的6個掛點進行了結構加強,可以滿足同時掛載多枚重型對地打擊彈藥的要求。

蘇30MKK的最大變化在於其航電系統,機載雷達換成了具備對空/對地功能的N001VE型(中國海軍購入的蘇30MKK2則換裝了性能更好的N011PH型,使用了全新的平板縫隙天線),該型雷達仍然採用了極具蘇式"傳統"的倒卡天線,對空能力整合了蘇30MK的部分功能,提高了雷達波束的控制能力和下視、下射能力,新增加的信息處理通道和火控計算機使其擁有了使用主動中距空空導彈的能力,可同時跟蹤10個空中目標並打擊其中2個高威脅目標,這是當時中國空軍引進的蘇27SK制空戰鬥機所不具備的。在對地功能方面,整合了蘇24M的SUV-P空地火控系統,增加了對地/對海探測、識別能力,配合增強的導航系統(在原基礎上增加了GPS定位系統)具備了地形跟蹤能力,可以保證長時間低空大速度飛行的要求。N001VE雷達的地形測繪能力較弱,但具備真波束地圖測繪、多普勒波束銳化功能,可以對大、中型地面目標進行識別、探測和定位。同時,蘇30MKK的機載電子戰系統也進行了升級,翼尖掛裝了L005M電子戰吊艙,可以對空中和地面的搜索、火控以及制導雷達信號進行偵察、干擾和壓制,具有一定的對地面雷達信號進行測向、測距的功能,可引導、支持反輻射導彈的作戰。

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中國空軍引進的蘇30MKK多用途戰鬥機,少見的掛載了6枚Kh-31P反輻射導彈

在機載武器方面,中國空軍隨蘇30MKK同時引進了千餘枚(總價值近5億美元)射程30千米的Kh-29L/T激光、電視制導空地導彈,射程100千米的Kh-59M電視制導中程空地導彈,射程70千米的Kh-31P反輻射導彈以及500千克的KAB-500L/KR和1500千克的KAB-1500L/L-F激光、電視制導炸彈(相當於美國空軍的"寶石路"Ⅲ激光制導炸彈)等一系不同用途、性能的精確制導攻擊彈藥,這使中國空軍首次具備了現代視距外精確打擊能力,使中國空軍的戰術對地打擊能力一次向前推進了30年,基本上達到了西方國家20世紀80年代末的先進水平。更重要的是,雖然作戰性能有了大幅提升,但蘇30MKK的價格並沒有因此而大幅提高,單機價格只比單座蘇27SK增加了不到1000萬美元,可以說整體性價比是相當高的。從2000年開始,中國空軍分兩批以3500萬美元的單機價格快速引進了76架蘇30MKK(後期中國海軍航空兵也引進了24架改進型蘇30MK2),所有戰機在2004年全部交付,並且只用了2年左右時間就全部形成了作戰能力。蘇30MKK的引進和裝備極大地提高了應對臺海危機和區域拒止的能力,中國空軍用短短5年時間就完成了現代戰術對地打擊力量的升級。

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蘇30MKK戰鬥機及其可掛載的空空、空地武器在地面進行展示

對中國空軍來說,蘇30MKK的引進不僅填補了現代戰術空地打擊能力的空白,而且其強化的雷達系統和主動中距空空導彈也使其成爲了當時中國空軍對空作戰能力最強的戰鬥機。也正是由於這個原因,蘇30MKK裝備以後,中國空軍的對空作戰訓練佔了很大的比例,這一局面直到2009年國產殲10A戰鬥機作戰能力逐步形成以及具備類似對空作戰能力的殲11B陸續裝備後纔有所改觀(這實際上也是後來中國海軍航空兵採購24架蘇30MK2型的主要原因,因爲相對於當時海航裝備的技術最先進的殲8D,蘇30MK2所有性能都具有壓倒性的優勢,即使在2012年殲11BH裝備後,蘇30MK2仍然時常擔負着空中巡邏及攔截作戰任務),其使用頻度遠遠高於早期引進的蘇27SK戰鬥機。

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中國海軍航空兵裝備的蘇30MK2戰鬥機

蘇30MKK/MK2比較均衡的多任務能力是吸引中國空軍的主要原因之一,特別是2005年後中國空軍的戰略開始轉變,着重強調"攻防兼備"的能力,這就要求空軍具備現代戰術對地攻擊能力的戰機數量要進一步增加,以提高"攻出去"的能力和實力,而已有的不足百架蘇30MKK顯然無法擔負起這個重任,數量缺口至少在200架以上。2005年,俄羅斯方面就開始向中國推銷改進型蘇30MK3,希望能繼續得到中國空軍的訂單。這種改型最主要的變化在於採用了全新的相控陣雷達和部分對地攻擊武器,其對空、對地、對海能力更強,但單機價格卻一下子增加到近5000萬美元。可以說,蘇30MK3只是增強了對空作戰能力,整體對地打擊能力並沒有大的提高,尤其是機載對地攻擊武器存在一些問題,在電子技術水平、抗干擾能力、全天候作戰能力以及命中精度等方面較西方同類型武器存在一定差距。而中國空軍可能要面對是西方一系列高性能對空探測系統和地空導彈系統,需要擁有射程更遠、精度更高、摧毀能力更強的攻擊武器,在這些方面,蘇30MK3顯然不像其宣傳得那樣好。

也就是在這個時期,經過不斷的努力,殲轟7的最新改進型殲轟7A於2005年完成研製,機上70%的子系統都進行了更新或升級,可以說除了機體平臺沒有什麼大的變化外,殲轟7A已經是一型全新設計的飛機了。

在機載雷達航電系統方面,殲轟7A摒棄了早期型所使用的只具有對海功能及有限對空功能的232H單脈衝雷達,換裝了一部口徑達750毫米的多功能脈衝多普勒雷達,採用了全新的平板縫隙天線,在主要功能方面以對地(海)爲主,着重加強了地形規避、遠距離真實波束測繪、近距離多普勒波束銳化模式測繪以及高精度合成孔徑成像能力,對地面大型目標的探測距離超過300千米,目標跟蹤和識別距離視目標大小不同在60到190千米左右。在對空探測方面,殲轟7A的這種雷達可以探測、跟蹤70千米外3平方米的空中目標(與主流三代制空戰鬥機相當),但出於作戰需要和降低成本的考慮,該雷達的對空功能進行了簡化,只保留了一定的下視能力和單目標搜索跟蹤能力,可使用中距空空導彈擔負一定的對空巡邏和作戰任務。爲了保證雷達高效運轉,機上配備了多部運算能力達4000萬次/秒的數字計算機,用於火控和數據處理,這對於保證殲轟7A在複雜環境下執行對地/海打擊任務和使用多種空地/艦導彈武器發揮了關鍵作用。就整體技術和功能而言,該型雷達已經十分接近國外20世紀 90年代中期的水平(如美國空軍F-15E上使用的AN/APG-70)。

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殲轟7A戰鬥轟炸機的機載火控雷達

由於作戰範圍大幅度增加,殲轟7A使用了全新的組合式導航、遠程通信和數據鏈系統,可以滿足遠距離(1000千米以上)飛行訓練及作戰的要求,提高了自主飛行作戰能力。綜合電子戰系統包括電子偵察、警戒和有源(無源)干擾壓制系統,可以在200千米範圍內對地(海)面雷達進行預警,並在100千米範圍內使用多波段有源電子戰設備進行干擾和壓制,提高作戰成功率及突防時的生存能力。爲了保證全天候作戰能力和部分機載武器的使用,殲轟7A還可以攜帶多種電子戰、光學/紅外探測設備及數據傳輸吊艙,以適應不同戰場環境及複雜氣象條件下的作戰任務。

作爲一種以現代對地戰術打擊爲主要使命的戰機,殲轟7A使用現代精確制導彈藥的能力是必不可少的。進入21世紀後,隨着中國國內軍事電子、工業製造能力的不斷進步,這個領域也從最初的"一片空白"變成了"百花齊放"。

首先,在10到20千米作戰範圍內,中國研製了500千克的"雷霆"系列激光制導炸彈和500千克的"雷石"6系列GPS制導炸彈。前者的作戰使用與引自俄羅斯的KAB-500L類似,但採用了第二代比例激光引導系統,在抗干擾能力、射程、命中精度方面更好,整體技術水平可與美國"寶石路"Ⅲ型激光制導炸彈相當,優於引進的KAB-500L。

隨着技術進步和作戰需求的變化,中國在空地武器的研製方面有了巨大進步,殲轟7A也可使用一系列新型空地精確制導武器,對地打擊能力得到了極大的提升。

與之配套使用的光電吊艙具有前視紅外探測系統、CCD攝像機和激光測距/照射系統,可以在晝夜全天候及複雜氣象條件下探測目標,並對目標實施激光照射。更爲重要的是,殲轟7A在使用激光制導炸彈時一般同時攜帶炸彈和吊艙,可獨立完成對目標的搜索、跟蹤、照射和攻擊,作戰方式更接近美、歐等西方國家,不同於俄羅斯一般採用的攻擊、照射平臺分開佈置協同使用的方式(強5E和強5F採用的就是這種方式)。

除激光制導炸彈外,殲轟7A還整合了新一代衛星制導炸彈"雷石"6、KD88空地導彈和"鷹擊"91反雷達導彈,擁有了前所未有的遠程對地打擊能力和反雷達作戰能力。近幾年,隨着空軍作戰需求的變化,殲轟7A還增加了一系列新型攻擊彈藥和吊艙,像500千克防區外攻擊彈藥、散佈器(射程40到80千米)、小質量GPS制導彈藥;新型300千克反雷達導彈(射程100千米 )、新型400千克中程空地導彈(射程60千米)、新型多波段有源干擾和電子偵察吊艙等,極大地豐富了攻擊彈藥的種類,對地打擊能力進一步加強。

海空悍將  ——殲16多用途戰鬥機的定位與技術特點

掛載防區外布撒器和KD88空地導彈的殲轟7A

除此之外,殲轟7A還使用了性能更好、更爲穩定的國產渦扇9發動機,在保證大修時間和壽命的前提下,發動機的加力推力增加到9500千克,而油耗則有所下降,戰機的整體飛行性能和機動性較早期型號有了一定的提升。應該指出的是,渦扇9的生產能力已達到100臺/年以上的規模,完全可以滿足大批量生產的需要,不會再出現早期型號因發動機供應問題而影響整體生產及部隊作戰使用的問題。

正是由於作戰能力得到全面提升的殲轟7A的出現,使中國空軍在新一代戰術對地打擊裝備方面有了一種新的選擇。從2008年開始批量裝備殲轟7A起,空軍目前已經裝備了至少100架(中國海軍航空兵也裝備了同等數量),與引進的近百架蘇30MKK一同構成了亞洲規模最大、實力最強的戰術空中打擊力量。蘇30MKK因航電設備落後及攻擊彈藥技術水平不高、種類單一的問題也使其整體作戰能力受到了極大的限制。雖然俄羅斯自已稱其作戰能力與美國空軍的F15E相當,但就對地打擊能力和作戰效能來說兩者還是存在較大差距的。而相對於引進的蘇30MKK平臺,殲轟7A除了平臺自身飛行性能不太理想外(主要體現在飛行性能、機動性及防空作戰能力方面),在機載航電系統和機載攻擊彈藥方面已全面超出,而且採購、使用成本更低。

海空悍將  ——殲16多用途戰鬥機的定位與技術特點

殲轟7A戰鬥機目前是中國空軍重要的遠程打擊力量之一

不過,對於中國空軍來說, 在提出"空天一體、攻防兼備"的新戰略後,對具備現代戰術對地打擊能力的裝備數量有了更大的需求,目前僅僅200多架蘇30MKK和殲轟7A的規模顯然達不到"攻"出去的戰略目標。根據世界空軍強國的標準,衡量一國空軍是否具有"攻"出去的能力,依據之一就是其具備對地打擊能力的戰機數量在整個空軍裝備中的比例達到40%以上,部分國家甚至接近60%。根據國外軍事媒體的報道,中國空軍現階段一共裝備有約1700架戰鬥機,扣除約400架殲7系列後,四代機和二代改型機約爲1300架左右,這樣具備較強對地打擊能力的蘇30MKK和殲轟7A只佔了約15%,遠低於一般40%的標準。即使算上近幾年強化了對地打擊功能的殲10A/B/C型制空戰鬥機數量(總數量應該在200架以上),這個比例也只有28%。何況殲10這種中型機由於平臺自身的限制,其作戰距離、掛載能力方面並不理想,與蘇30MKK和殲轟7A有着很大差距,只能進行一些近距離空中支援作戰,對於提高中國空軍的中、遠程戰術打擊能力幫助不大。

從中國空軍的作戰使命和任務需要來看,至少要保有500架以上的具備現代戰術對地打擊能力的作戰飛機,才能基本上保證戰時"攻"出去的能力並實現既定的作戰目的,目前看到少有近300架的數量缺口。解決的辦法只能是增加像蘇30MKK、殲轟7A這類裝備的數量,但這又會出現另一個問題,就是較多的數量會在一定程度上壓縮防空作戰飛機的數量。畢竟與對地打擊能力相比,擁有更爲強大的制空能力仍是未來中國空軍最爲首要的任務,而要保證這兩個領域都得到提升就需要增加兩型飛機的生產總量,但這對於目前中國國防費用是一個沉重的負擔。

同時,這兩型機的目前性能並不能滿足未來中國空軍中遠程戰術對地打擊的要求,蘇30MKK的整體技術水平只相當於西方20世紀80年代末的水平,其機載航電系統和機載武器相對於西方差距更大,某種程度上可說已經不太適應現代信息化條件下戰場環境。而且,一型軍用飛機往往服役5年左右就需要進行一次現代化升級,但蘇30MKK由於是引進的機型,雖然已經服役了15年以上,但至今只是對機載通信和部分掛載管理系統進行了有限的升級改進,以便更好地兼容國內數字化戰術通信、指揮體系並掛載部分國內的電子戰和光學導航/指示吊艙,增強其對戰場環境的適應性。如果要對其進行全面的現代化升級(換裝更爲先進的全套雷達、航電系統和國產機載導彈武器),那麼在沒有原始設計圖紙及相關詳細結構數據的情況下存在較大的困難,即使中國擁有這個技術和經濟能力也罷。

海空悍將  ——殲16多用途戰鬥機的定位與技術特點

進行空中突擊演習的蘇30MKK和殲轟7A在地面滑行

還有一個更重要的是機體壽命問題。據俄方相關資料稱,蘇27SK的機體壽命約爲2500小時,蘇30MKK則增加到3500小時,如果以每年飛行200小時計算(某些裝備蘇30MKK的種子部隊年飛行時間超過250小時),中國空軍引進的蘇30MKK可以使用18年左右,通過延壽可以增加到20年。這也就是說,中國空軍的近百架蘇30MKK可能在2020年到2025年就要逐步退役,目前來看,最多也就還有7年左右的時間就要完成在中國空軍的歷史使命。

對殲轟7A來說,受到研製年代戰術使用思想的限制,其戰鬥轟炸機的身份與現代多用途戰鬥機有着很大的不同,某種程度上還是一種低機動性的對地攻擊機,在多任務能力方面(特別是在防空能力方面)表現得並不理想,目前中國空軍顯然也沒有裝備更多數量的計劃。同時,殲轟7A也面臨着與蘇30MKK一樣的使有壽命問題,其機體結構壽命也是2500小時左右,通過延壽可以增加到3000小時。也就是說,目前裝備的這批殲轟7A也會在2025年左右開始逐步退役。如此看來,到025年,中國空軍至少要有100到150架新一代中遠程戰術打擊平臺來彌補實力空缺,否則中遠程戰術對地打擊能力將會受到極大影響。

海空悍將  ——殲16多用途戰鬥機的定位與技術特點

進行地面維保的殲轟7A戰鬥轟炸機

從未來中國空軍對地打擊範圍和平衡防空及對地兩種機型裝備數量的矛盾來看,裝備新一代具備較強對空、對地功能的多用途戰鬥機最爲理想的。該型機可以通過掛載不同武器勝任現代防空與對地打擊作戰,可以解決爲滿足兩種不同作戰功能而需要保持很大機羣規模的問題,這實際上也是現在及未來各國戰機的主要發展方向。

綜合以上多方面需求和所存在的問題看,中國空軍確實需要一種性能比蘇30MKK和殲轟7A更先進、作戰能力更強、可適應未來更復雜戰場環境和任務需求的新一代多用途戰鬥機,而殲16就是在這個大背景下研製的一種全新的改型四代機。憑藉更爲優異的平臺性能(機動性強)和多任務能力(可執行專用防空和對地任務),殲16戰勝了功能相對單一、機動性也較差的殲轟7B,獲得了中國空軍的認可,爲其進入中國空軍服役鋪平了道路。

殲16與低配型五代機

在中國空軍第五代隱身戰鬥機殲20已經服役且已進入小批量生產的情況下(年產量會在15到20架),繼續發展、裝備殲16這種不具備隱身能力的四代改型機是否還有必要是人們關注的一個問題。人們普遍認爲發展一型與美國F-35類似的低配型五代機來擔負對地打擊任務將會比殲16更符合未來戰場的要求,但這種類似美國空軍的高低搭配模式是否適合中國空軍呢?答案顯然是否定的。

殲16的主要用途是對地打擊,其防空、對地任務的比例在4比6左右,除了不具備隱身能力外,其空戰能力(包括機動性、雷達探測能力、機載導彈攜帶能力)並不比五代機差多少,可以全面壓制目前在役的各型四代機或部分四代改型機,最重要的是,中國空軍低配型五代機的發展還很不明朗,至少目前連相關的原型機或驗證機(目前只有瀋陽飛機公司的FC-31這種企業自研型號存在,中國空軍並沒有參與其研製)都還沒有出現,按殲20從原型機出現到服役經歷了8年多的時間來看,低配型五代機在2025年之前服役的可能性極小。將中國空軍未來10年的對地打擊能力全部寄希望於這種低配型五代機並不是一個明智的想法。

從美國所謂的低配型五代機F-35的發展情況來看(相對於F-22,其技術標準並不低),由於有防空能力優異的F-22的存在,F-35的主要使命被定位在對地打擊兼顧一定的防空能力,憑藉着優異的隱身能力對敵方地面目標實施精確打擊,其自身的防空作戰能力雖不像F-22那樣優秀,但仍然可以憑藉先進的綜合信息感知能力有效壓制四代機。這在美國空軍的裝備體系中可能非常適合,沒有什麼大的問題,但對中國空軍而言就會涉及到這種低配型五代機的定位問題,到底是側重防空還是對地打擊。

海空悍將  ——殲16多用途戰鬥機的定位與技術特點

美國空軍F-35A隱身戰鬥機雙機編隊

低配型五代機存在的最大意義就是擁有超過高端四代機的成本優勢,可以憑藉數量來彌補性能上存在的部分劣勢,形成類似四代機的"高低搭配"模式,以提高整體裝備的作戰效果,降低使用和採購成本。

但從目前世界低端五代機的採購成本看,這方面的優勢並不明顯。以美國F-35爲例,其單機採購價格即使在生產總量已達3000架以上時也超過了1.2億美元(2017年美國空軍採購的F-35A不包括發動機的價格已經達到7800萬美元,而F-35B和F-35C則達到了8200萬美元,其F135發動機的價格約爲2200到2400萬美元,整體價格已經超過了1億美元。美國銷售給盟國的F-35整體價格更是高達1.5到1.7美元左右),空軍低成本與高性能只是相對而言的。F-35的裝備數量之所以如此龐大,一方面是由於有大量四代機需要替換,另一方面是由於其高端五代機F22的裝備數量嚴重不足。由於美國空軍對冷戰後的空中威脅判斷失誤,F-22在生產了185架後於2011停產並關閉了生產線,而美國空軍最初預計裝備數量在500架以上。

隨着中國殲20和俄羅斯T-50的陸續出現,美國空軍感受到了前所未有了壓力,僅僅依靠180多架F-22根本無法形成對中、俄兩國的空中優勢。同時,由於F-22的研製年代較早,其結構、航電、武器等按今天的標準衡量已不是最先進的水平,即使對其進行現代化改進也會受到架構、空間等方面的限制,信息化能力更無法達到F-35的水平。因此,在高端五代機數量嚴重不足且重啓生產的可能性非常渺茫的情況下,生產足夠數量的F-35來補充這個"空缺"是最經濟、最有效的辦法,可以利用"機海戰術"形成絕對數量優勢來抵消高端五代機的性能優勢。目前看來,美國的F-35也確實起到了這個作用。

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F-35A對於美國空軍維持隱身戰機的裝備規模意義重大

儘管中國空軍對低配型五代機有需求,但其裝備數量不會達到F-35那樣大的規模,同時其整體性能必須對F-35有直接對抗的能力而不是形成對四代機的優勢,因此各種先進技術和設備的應用也決定了其生產成本不會很低。目前,無論從中國空軍的作戰需求還是從有效應對各類空中威脅的需要看,殲20的生產數量不會很少,未來10年數量達到500架都是比較保守的估計。這樣,單機的價格也可能不會比低配型五代機高太多,其所謂的成本優勢並不明顯。如果爲了刻意降低成生而減弱性能,就實現不了對抗F-35的目的,這種低配型五代機也就根本沒有了存在的意義和價值。如此看來,裝備殲20(及其改型)可能更符合中國空軍的作戰要求,在整體作戰效能、採購成本、後勤維護方面也會比裝備兩型四代機更有優勢。

在自身性能方面,殲20的研製目的就是抵消F-22的巨大威脅,減輕甚至消除其對中國空防所帶來的巨大壓力。由於研製時間較晚,殲20在機載航電和信息化能力方面也是最先進的,這些都直接決定了其整體作戰能力、特別是防空作戰能力是非常強悍的。

低配型五代機的防空能力受設計、結構和成本的限制而不會有很高的要求(主要體現在雷達口徑和探測能力,空空導彈的攜帶數量和戰場信息感知能力等),這對於防空作戰仍然非常重要的中國空軍來說並沒有大的吸引力。而在對地打擊能力方面,殲20雖然是一種防空型戰鬥機,但其彈艙的空間是目前各國五代機中最大的,完全可以攜帶一些精確制導武器實施對地打擊,也就是說低配型五代機能擔負的作戰任務殲20同樣可以完成,而且完成的效果會更好,效率會更高。可以說,以中國空軍未來面對的空中威脅看,低配型五代機要想在性能和成本上找到一個可以接受的平衡點是比較困難的,在某種程度上這對中國航空工業研製、生產能力的考驗要比殲20更大,至少在目前,我們在解決這個平衡的問題上尚沒有太好的辦法。

未來,中國周邊將會出現至少300-500架的F-22、F-35(包括其A/B/C各型)這兩種隱身五代機,中國空軍需要用五機代對其形成局部數量和全面性能優勢,才能保證對周邊空域的有效控制並達成戰略意圖和目的,目前顯然只有殲20才能實現這一目的。而在防空壓力並不大的情況下,殲20也可以攜帶對地彈藥執行一些"隱蔽式的"踹門任務,在這種情況下,低配型五代機在中國空軍中實際上已經沒有存在的空間。

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隨着殲20的交付使用,中國空軍進入了五代機時代,這是在中國周邊五代機數量不斷增加的情況下建立自己空中優勢的根本所在。

而對於殲16來說,由於採用了大量的先進航電和武器系統,因而其生產成本確實會有較大的增加,但肯定不會超過低配型五代機,大批量生產的資金壓力並不大,而且其整體結構和使用特點與殲11、殲11B/BS和蘇30MKK較爲類似,更爲利於快速形成作戰能力。在擁有龐大數量殲20的支持下,殲16的防空作戰壓力會大幅減輕,特別是其不具備隱身能力這一缺陷在某些戰場環境下並不是一個致命的缺陷。例如在執行一些中、低強度的局部戰爭或非軍事作戰任務時,憑藉着本身強大而完善的探測、指揮體系,完全可以壓制中國周邊各型四代和四代改型機,甚至可以在這些體系的支持下對五代機構成一定的威脅。而在執行對地打擊任務時,殲16更可憑藉更大的載彈能力、航程和先進的航電、武器系統,在某些作戰環境下表現出更強的作戰能力和更高的作戰效率,但使用成本卻可以控制在一個較低的水平。而五代機在執行這些類似任務時則會表現得比較尷尬,像美國空軍F-22的首次實戰是發生在服役近10年後的2014年9月23日,當時利用500磅(約250千克)的SDB小直徑炸彈攻擊了位於敘利亞境內的IS一處地面建築,在沒有地面和空中威脅的情況下,出動F22執行這類打擊任務確實有些"殺雞用牛刀"的感覺,實際上是完全沒有必要的。

這也就是說在殲16和低配型五代機的選擇上,中國空軍顯然青睞於更有優勢的殲16,意在使其擔負未來對地打擊任務並與具備隱身能力的五代機殲20形成"高低搭配"模式。只要平衡好殲20與殲16這兩種戰機的裝備比例 ,就不會對目前比較有限的裝備採購費構成太大的壓力,而中國空軍卻會由於這兩種重型戰鬥機的裝備而在防空能力和對地打擊能力方面全面的提升,"空天一體、空防兼備"的戰略也將會真正得以實現。

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殲16對於中國空軍未來保持強大的遠程對地打擊能力至關重要,其最終裝備數量也將非常可觀。

殲16是蘇30MKK的國產仿製型嗎?

早在2010年前後,國外媒體就盛傳中國瀋陽飛機公司正在研製一種新型雙座多用途戰鬥機,並且很可能與仿製蘇27SK的模式一樣在仿製引進的蘇30MKK。2011年,被認爲是殲16原型機的首架1601號樣機完成首飛,隨後,該型機的發展一直是神龍見首不見尾,直到2015年後,人們纔在國內軍事媒體和網絡上出現的照片中發現這種雙座戰鬥機已經出現在中國空軍作戰部隊中,並且塗有與蘇30MKK類似的淺藍色塗裝,說明殲16在2015年已完成了研製並定型。在2016年國內媒體公佈的照片中,人們可以清晰地看到飛機進氣道上標註着0207的字樣,一般來說這個數字表示着是02批第7架機,也就是說殲16已經開始小批量生產,到2016年已經有近20架交付部隊使用。根據瀋陽飛機公司的生產能力,殲16完全可以保證年產10到15架,目前中國空軍的裝備數量可能已經增加到40架以上,達到了一個標準航空旅的規模。2017年7月30日,在慶祝中國人民解放軍建軍90週年閱兵上,殲16首次以多機編隊的形式公開展示,標誌着這種新型多用途戰鬥機已經基本形成了作戰能力。

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爬升狀態的殲16戰鬥機

殲16研製之初,人們最關注的就是它是否是蘇30MKK的基礎上進行的改進仿製,隨着近期國內外媒體披露信息的逐步增多,我們有了一定的依據對其各方面特點和性能進行分析,殲16到底是蘇30MKK的簡單仿製型還是一種全新研製的新一代多用途戰鬥機,也許會有一個比較準確的答案。

機體結構設計

僅僅從外觀上看,殲16與蘇30MKK確實非常相似,都是串列雙座、雙發、雙垂尾佈局,沒有一定的軍事常識很難分辨出兩者有什麼不同,但仔細觀察機體結構設計上的細節,還是可以發現存在有一些區別的。首先,殲16的雷達罩沒有蘇30MKK的空速管,說明其雷達已經進行了更新,雷達類型和工作體制已經完全不同。其次,殲16機翼內側增加了一對掛點,每個機翼有4個掛點,而蘇30MKK只有3個掛點。最後,殲16垂直尾翼的翼尖爲斜切式,而蘇30MKK爲平直梯形,這三處是兩者在外觀上最主要的區別所在。也就是說,兩者在外觀上雖然區別不大,但從整體結構的繼承性和延續性上說,殲16更符合殲11BS的結構特點。畢竟蘇30MKK的結構設計資料我們是沒有的,如果單純參考其設計研製殲16,並不能保證達到中國空軍更爲苛刻的技術要求。而殲11BS屬於中國完全獨立研製、生產的雙座戰鬥/教練機,其結構特點和不足早已爲中國掌握,即使對主體結構設計進行一些改進也完全沒有困難。

有關媒體報道稱,殲16的起飛重量和載彈能力都超過蘇30MKK,說明其機體結構已經進行了有針對性的加強,而結構強度的加強也在一定程度上解決了蘇30MKK在不同速度、載荷條件下可使用過載偏低的問題,而大過載機動飛行能力會得到加強,這是"依葫蘆畫瓢"的仿製根本無法做到的。

衆所周知,航空材料技術的快速發展對於提高航空器的飛行性能發揮着重作用,殲16在這方面也有了很大的進步。受到相關材料技術發展的限制,蘇30MKK(蘇27SK也基本相同)的主要材料仍爲傳統的鋁合金,只使用了不到7%的鈦合金材料以致其空機重量達到了17.7噸。而中國在研製殲11B時,針對其存在的這個不足,大量提高了碳纖維複合材料、鈦合金、鋁鋰合金等新材料的應用比例(根據國內有關資料顯示,殲11B鈦合金的應用比例約爲15%,鋁鋰合金約爲9%,碳纖維複合材料約爲12%),終使殲11B的整體結構重量由蘇27SK的16.3噸減少了約24%,減重效果非常明顯。不過,由於當時對殲11B的整體結構數據及試驗測試掌握不夠深入,導致早期生產的飛機並未因新型材料的使用而使整體性能有所提高,這個問題至到其雙座型BS出現後纔得到真正的解決。這從另一個側面說明,中國在複合材料的應用能力方面已經有了很大的成就,完全可以利用這方面的優勢進一步發揮蘇27SK這個大型空中作戰平臺的潛力。

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試飛中的殲11B戰鬥機,其複合材料的應用比例較低。

從殲16出廠試飛的照片中可以明顯看出,其垂直尾翼、水平尾翼、機翼和進氣道側壁均呈與普通鋁合金材料完全不同的淡綠色,這實際上就是複合材料的基本特徵。採用大量減重措施並且更新了幾乎全部航電雷達系統後,殲16完全可以將空機重量控制在16.5噸左右,對於提高其機動性和載重能力都起到了巨大的作用。

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試飛中的殲16,可見其機身複合材料的應用比例非常大。

在總體結構設計上,殲16與蘇30MKK相差不大,但除了氣動佈局相近外,其機身結構80%的部分都進行了修改或重新設計,全機90%的系統進行了更新或改進,兩者已經是完全不同的產品。中國更多地依靠研製、生產殲11BS積累的經驗發展了外形與其類似的殲16,因此仿製蘇30MKK一說是完全站不住腳的。

動力裝置

從殲16的照片可以清晰地看到,其發動機的外部特徵與殲11B使用的渦扇10A基本相同,因此兩者使用的應該是相同的發動機。

渦扇10(一般也稱其爲"太行"發動機)是中國在20世紀80年代初以引進的CFM-56民用發動機爲基礎研製的(其核心機就是軍用型F101發動機,改進型裝備在美國B1B戰略轟炸機上),是一種13噸級大推力小涵道比渦扇發動機,最初的裝機對象是正在研製的第四代戰鬥機殲10,對於長期使用蘇(俄)制渦噴發動機的中國空軍來說這在技術上這是一次巨大的飛躍。不過,渦扇10的整個研製過程卻是一波三折,雖然其原型機早在90年代初就已完成,90年代末就開始裝機測試,但是由於當時技術基礎薄弱,特別是部分關鍵材料方面的問題,導致渦扇10的技戰術性能非常不穩定,出現了一系列諸如葉片斷裂、加速性能差、喘振、高壓件溫度異常等問題,嚴重影響了原計劃的裝機和使用時間。由於研製進度的拖後以及技術的不穩定,渦扇10的裝機對象殲10最終選擇了推力只有12.5噸但整體性能更爲穩定、可靠的俄製AL-31FN發動機,在一定性度上也使殲10的性能有了一定的下降。早期生產的渦扇10在殲11B上的使用情況也不穩定,暴露出了很多技術問題,在21世紀初的很長一段時間內嚴重影響了殲11B的生產和作戰使用,(以致這批殲11B不得不再次使用俄製AL-31F來應急)。

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經過20多年的不斷努力,中國第一種大推力渦扇發動機渦扇10A終於成熟,已經大量裝備在殲11B戰鬥機上,而其改進的更大推力型也將裝備在殲16上,爲其提供了充足的動力。

針對渦扇10存在的問題,中國投入了大量精力進行改進和完善,通過參考俄製AL-31的成熟結構、設計以及提高質量管理水平、改進製造工藝、使用新型葉片材料等措施開始研製渦扇10A,大幅度提高了整機的可靠性、穩定性,喘振餘度和抗畸變能力。2005年,渦扇10A進行了耐久性壽命測試,受試發動機連續運轉了40天約960小時沒有出現技術故障,順利通過了測試。2012年後,渦扇10A開始批量生產,裝備在當時正在建造的殲11B、BS等戰鬥機上。

據國外有關媒體報道,渦扇10A的最大推力爲8.6噸,加力推力爲13.2噸,空機重量1.77噸,推重比爲7.4(如果按俄羅斯標準可以達到8.1),用國產模擬數字控制系統取代了俄製AL-31F使用的機械液壓+模擬混合控制系統,保證了發動機具有更爲優化的控制規律和更高的控制精度,發動機的翻修壽命爲800小時,使用壽命爲1700小時,整體性能超過了引進的俄製AL-31F。

國內官方報道稱,渦扇10A在2012年開始批量生產後,其生產、裝備數量已經超過了400臺,廣泛使用在殲11B、殲11BS上。在5年多數萬小時的使用過程中渦扇10A從未因自身設計、性能原因而發生過飛行安全事故,表明其技術性能已經進入了成熟期。在最近幾年中國空軍舉行的多次對抗演習中,裝備渦扇10A的殲11B/BS表現出色,充分證明其對戰鬥機整體性能的提升是非常明顯的,殲11這種重型作戰平臺的性能優勢得到了充分的發揮。中國通過近30年的努力終於擁有了自己穩定可靠的大推力渦扇發動機,在這種情況下,殲16選擇其作爲動力應該是完全恰當的。

渦扇10A這種大推力、高推重比發動機的使用使殲16擁有了比蘇30MKK更好的空中機動性。衡量一種戰鬥機空中機動性好壞的條件很多也很複雜,但普遍認同高推重比對於高機動性的重要意義。在正常起飛重量條件下(機內滿油無掛彈),蘇27SK的正常推重比約爲0.98,作戰推重比約爲1.13(機內半油加4枚中距彈、2枚近距彈,下同);蘇30MKK同等條件下約爲0.95和1.07;而採用渦扇10A的殲16則分別爲1.03和1.2。

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試飛中的殲16第03架原型機

雖然採用的是雙座設計且機身結構重量也有所增加,但2臺大推力渦扇10A仍然賦予了殲16與標準四代制空戰鬥機相同甚至略有超出的機動性。同時,在全新的四餘度數字電傳操縱系統的支持下,殲16的垂直機動性和水平機動性都要好於蘇27和殲11系列 戰鬥機,在近距空中格鬥和中距超視距攔截佔位、擺脫方面都將有更好的表現,爲保證其強大的對空作戰能力具有決定性的意義。

此外,強大的推力還使殲16的最大起飛重量較蘇30MKK有了一定增加,這一方面可以增加整機的最大載彈量,另一方面也可以提高滿油狀態下外掛武器的能力,無論從哪個方面說,殲16都可以保證在同等條件下擁有比蘇30MKK更強的作戰能力。

殲16的後續生產型上其很可能會換裝目前國內最先進的渦扇10B發動機(也許目前正在生產的第三批殲16就已經開始應用)。根據國內有關媒體的報道, 2016年初,採用全權限數字控制系統的新一代發動機完成研製,這就是在A型基礎上發展的增推型渦扇10B。通過提高發動機進氣效率、換裝新型高溫葉片、改進風扇結構等措施,渦扇10B的最大推力增加到8.8噸,加力推力增加到14.2到14.5噸,整體推重比也增加到8.2,在翻修時間和總壽命上也有一定的延長。同時,B型首次採用了國產全權限數字控制系統取代了A型的機械液壓控制系統,充分發揮發動機的性能潛力,增加發動機的可靠性和可維護性,同時還可以實現武器、飛行、推進系統的綜合一體化控制,從而大大提高飛機的整體性能、作戰效能和生存能力。

就整體技術水平和性能而言,渦扇10B已經達到了與俄AL-31FM1、美F-100PW-229等第四代大推力渦扇發動機相當的水平(當然在整體壽命方面還有較大差距),這無論對於中國的航空發動機來說,還是提升中國空軍整體作戰實力來說都是具有里程碑意義的。除了殲16外,有人發現第五代殲20也開始爲換裝渦扇10B進行測試工作,而對發動機可靠性有着更高要求的單發殲10C也在進行着類似的測試工作,這說明渦扇10B的裝備高峯期即將到來,困擾中國戰鬥機發展的動力問題將由此得到比較徹底的解決。

機載雷達探測系統與電子戰系統

殲16的雷達航電系統進行了全面的更新和升級,整個航電系統的架構也進行了重新設計,具有更好的可擴展性和未來升級性,相對於蘇30MKK可說已經形成了明顯的代差。

海空悍將  ——殲16多用途戰鬥機的定位與技術特點

蘇30MKK使用的N001V型雷達採用倒卡天線,除了體積、重量大這一特點外,整體性能已經明顯落後。

殲16的機載雷達採用了目前世界上最先進的X波段電子掃描有源相控陣雷達,相對於傳統的機械掃描脈衝多普勒雷達具有壓倒性的優勢。首先,有源相控陣雷達具有強大的抗電子干擾的能力,可以有效應對未來越來越複雜的電磁作戰環境。由於相控陣雷達固有體制的原因,其工作頻率帶寬可以覆蓋非常大的一個範圍,比傳統機掃脈衝多普勒雷達大出10倍以上,而且其毫秒級的跳頻能力可以有效對抗目前80%的電子干擾手段而不影響雷達的探測功能。其次,有源相控陣雷達具有更大的發射功率和更遠的探測距離及精度,具有更爲穩定的遠距離多目標探測與跟蹤能力。有源相控陣雷達的陣面由數百乃至上千個T/R模塊組成,雖然每個T/R模塊的發射功率都不大(採用砷化鎵的T/R模塊能達到8到10瓦,更爲先進的氮化鎵T/R模塊則可以高達20瓦),但整個雷達峯值發射功率可以高達8到25千瓦,比傳統機掃脈衝多普勒雷達高出8到10倍,因此相同條件下的探測距離也會相應提高70%到200%以上,遠遠超過傳統的機掃雷達。同時,雷達陣面上的幾百上千個有源模塊可以根據作戰需要全部用於單一作戰功能或同時用於多個不同類型的作戰功能(如一部分陣面用於對空探測,另一部分用於對地監控,同時還保留部分電子對抗及通信功能等),這是傳統機掃雷達完全不具備的。而且,有源相控陣雷達採用的是電子掃描方式,不存在機掃雷達轉動時的機械慣性和時間延遲,可以在毫秒級時間內改變波束指向,通過合理分配波束照射和駐留時間實現大範圍的多目標探測和跟蹤能力,不僅目標跟蹤精度高,目標穩定跟蹤數量也可以達到10到30個(批),打擊目標的數量最多也可以增加到8到10個,是傳統機掃雷達的3到5倍。最後,有源相控陣雷達還有更好的低可探測性和高可靠性。提高隱身能力已經是現在各國戰鬥機的硬性指標之一,特別是對於採用了非隱身設計的第四代戰鬥機來說,降低雷達反射面積是一件非常有意義的事情。傳統機掃雷達由於需要天線進行週期性的轉動來實現對空域(地面、海面)目標的探測,因而在敵方對空警戒雷達面前實際上就成爲了一個明顯的電磁波輻射源。而有源相控陣雷達採用的是電子掃描,不需要天線陣面進行機械轉動,而且還可以將雷達陣面的安裝角度進行合理設置(一般都採用向上傾斜佈置),以避開主要威脅方向雷達波束的探測。有源相控陣天線工作時沒有機械轉動, 敵方雷達只能在有源相控陣面正前方很小的空間角內收到反射波。

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殲16機頭雷達罩取消了空速管,其內部裝有1部有源相控陣雷達

殲16的研製正處於中國航空電子技術高速發展的時期,這期間,中國空軍一系列新型戰鬥機的研製和改進改型工作都先後展開,其中殲10的改進型殲10B於2008年末出現,第四代殲20則在2011年初完成首飛,殲10C則在2014年出現,它們的共同特點之一就是全部採用了新一代相控陣機載雷達,因此2011年底才推出的殲16當然會使用最先進的有源相控陣雷達,這實際上決定了殲16將會擁有與五代機類似的強大探測和多任務執行能力。

殲16的機頭雷達罩尺寸巨大,可以滿足安裝直徑達1米的雷達天線的要求,對於一型戰鬥機來說,這個尺寸的相控陣雷達天線將會帶來極爲強悍的探測能力。

中國相控陣雷達技術起步於20世紀90年代初,進入21世紀後實現了相關技術和製造能力的全面突破,首先攻克了硅硅雙極管材料T/R模塊的生產、製造技術,並以此爲基礎研製了346型艦載有源相控陣雷達。隨後,中國再次向性能更好的砷化鎵材料的生產與應用邁進,並在2008年前後完成了國產砷化鎵材料T/R模塊的生產和大規模工業應用。 由於材料自身特性的原因,砷化鎵材料T/R模塊在功率容量、密度、工作頻帶、輸出功率、信噪比、導熱/電性等方面有了質的提高,同等結構和T/R數量的情況下,雷達性能會提升5倍以上,是目前有源相控陣雷達最主要的製造材料。正是由於相關基礎研究和材料技術的進步,直接帶動了中國有源相控陣雷達的發展,最終實現了機載雷達由傳統機掃(跳過無源相控陣)向有源相控陣方向全面轉變。

從殲16的研製時間以及國內半導體材料的發展來看,其機載雷達應該是砷化鎵材料T/R模塊製造的有源相控陣雷達。不過,雷達的研製進度可能要稍慢於原型機的研製,因爲在殲16首架原型機的試飛照片上,其雷達罩仍然保留了與殲11BS相同的空速管,說明可能使用了與BS相同的機掃雷達先進行試飛工作,隨後出現的2號原型機上取消了空速管,表明雷達已經進行了更換(實際上殲20也存在類似的情況),開始進入全狀態試飛階段。

中國的機載有源相控陣雷達技術究竟發展到了一個什麼水平,一直以來外界知之甚少,無論是最早出現的殲10B,還是隨後出現的殲10C、殲20,其機載雷達更多的都是國外媒體的推測。但從2004年後,採用有源相控陣雷達的空警2000、空警200及空警500預警機的相關技術不斷更新,表明中國在有源相控陣雷達領域已經達到了很高的水平。

在2016年的珠海航展上,中國首次公開展示了爲新一代"梟龍"戰鬥機研製的輕型KLJ-7A有源相控陣雷達(目前已經開始了空中測試,預計將在2018年裝備爲巴基斯坦空軍生產的新一代"梟龍"戰鬥機)。絕大部分觀點認爲,該輕型雷達在技術上與2014年出現的、殲10C使用的有源相控陣雷達有着密切的技術淵源,而這個時間段與殲16的研製比較吻合,因此也可以認爲其技術應用方面與殲16的機載雷達基本相當。

海空悍將  ——殲16多用途戰鬥機的定位與技術特點

中國爲梟龍戰鬥機研製的KJL7A有源相控陣雷達,據稱其整體性能並不比西方同類型雷達差,遠好於印度空軍蘇30MKI使用的N001M無源相控陣雷達。

從航展上KLJ-7A有源相控陣雷達的性能說明可知,其雷達陣面約爲550毫米,安裝了約1000個採用瓦片封裝的T/R模塊,採用的是國內成熟的砷化鎵材料,雷達峯值發射功率可達12千瓦,平均發射功率不低於4千瓦。雷達對5平方米目標的迎頭探測距離可達170千米以上(如蘇30MKI大小目標),對1平方米目標也可達到近100千米(目前"梟龍"使用的KLJ-7機掃雷達只能達到105千米和80千米),可在更大的範圍內同時跟蹤15個目標並攻擊其中4個目標,具有完善的對地(海)功能,整套雷達的設備重量只有125千克,只比KLJ-7機掃雷達增加了5千克。可以說,在有源相控陣雷達的技術應用、生產能力和工藝水平方面,KLJ-7A已經證明了中國在這個領域的實力。

作爲一型外貿型雷達,受成本和載機空間等的限制,所應用的技術和要求的性能一般會有很多保留。而對於國產型號特別是殲16這樣的重型戰鬥機,這些方面的因素應不是首先要考慮的問題,因此裝備殲16(以及殲20)這種大型作戰平臺的有源相控陣雷達將會有着更爲令人期待的先進性能。

殲16的雷達罩直徑達到1.2米,內部可以安裝直徑不超過1米的雷達天線,(蘇30MKK的約爲930毫米),而從國內相關技術論文和製造工藝水平來看,直徑900毫米的陣面上至少可以安裝1800到2000個採用瓦片封裝的砷化鎵材料有源T/R模塊(工作在X波段),單模塊的額定功率可以達到6瓦,峯值功率可達8到10瓦,雷達平均發射功率可以實現7到8千瓦,峯值發射功率接近20千瓦。此外,該型雷達可能還採用了數字陣列技術,可以通過對信號的直接數字合成,完成雷達波束的掃描與接收,相對於此前使用的模擬技術,性能可以提高7到10倍。而且,在運算速度高達20億次/秒的數字計算機和數G級別的儲存器的支持下,雷達產生信號和數據處理能力也有了質的提高,這對於提高分辨率、增強圖像處理能力、目標篩選及多任務、多目標攻擊能力將發揮重要作用。

在雷達孔徑一定的條件下,增大發射功率是增加探測距離最爲有效的做法。根據國外類似雷達的探測能力分析,殲16的這種大直徑有源相控陣雷達應具有超過200千米的標準探測能力(1平方米目標);如果採用小範圍窄波束"凝視"探測(增加雷達波束駐留時間),其探測距離可以增加到300千米以上(3到5平方米目標);對於運輸機、轟炸機等大型目標可達到近400千米;對於低探測性目標(如隱身飛機、巡航導彈等低可探測性目標)具有50到100千米左右的探測能力。在多目標探測能力方面,該型雷達可以在更大的範圍內同時探測25個以上的目標,具備同時跟蹤打擊其中8到10個目標的能力。

在對地(海)功能方面,殲16裝備的這種雷達也體現出了很強的能力,像真實波束地形測繪、擴展地形測繪、多普勒波束銳化(地圖凍結)、高分辨率合成孔徑測繪、地形跟蹤、迴避、地面移動目標跟蹤等;在遠距離對海廣域探測、固定(移動)目標探測、多目標跟蹤等方面都有更爲優秀的表現。該雷達對大型地面目標的探測距離可達200千米以上,對大型水面艦艇目標可超過300千米,各項功能更爲完善,探測精度、目標分辨率也更高,非常有利於執行對地(海)打擊任務。

整體上看,殲16使用的這種大尺寸有源相控陣雷達在技術和性能上已經達到了國際20世紀90年代末、21世紀產的世界先進水平,在性能上已經完全可以有效對抗甚至壓制中國周邊目前所有采用相控陣雷達(無論是有源還是無源)的三代機或其改型。當然受制於基礎T/R製造材料性能的限制,其與採用氮化鎵材料發展的第四代有源相控陣雷達在頻率帶寬、發射功率、低噪音特性、低功耗等方面還是存在較大差距的(如APG-77和APG-81),大尺寸雷達陣面的優勢並沒有得到充分的發揮,而這個差距只能等待國內氮化鎵材料的技術發展實現突破後才能真正補齊。而在這個領域,從國內一些媒體的報道是在2014年後才基本上突破了晶體制造、基板設計、元件焊接等方面的技術瓶頸,並逐步開始實施工程應用。而到了2016年底,國內採用氮化鎵材料製造的T/R模塊已經具備了規模化生產能力,並且成品率也達到了85%以上,具備了發展氮化鎵有源相控陣雷達的能力和條件。

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殲16在裝備有源相控陣雷達之後,整體性能有了非常大的提升

據國外有關媒體推測,中國空軍第五代殲20的03批次生產型已經開始換裝全新的氮化鎵有源相控陣雷達,這將使中國在機載雷達領域位居世界前例,並且將進一步提升殲20的整體探測和信息感知能力。對於殲16來說,如果換裝這種類型雷達,其探測能力將會再次得到巨大的提高,在面對強電磁環境和對隱身目標作戰時將會帶來巨大的幫助。

裝備蘇30MKK的N001EV機掃雷達最大峯值功率只有4千瓦,平均功率剛剛達到1千瓦,雖然號稱具有超過200千米的迎頭探測能力,但這是對10平方米以上的大型目標而言的。如果是3平方米目標,探測距離將下降到100千米,1平方米目標則進一步下降到70千米,這種探測能力以現代標準來衡量已經相當落後了,與殲16所使用的有源相控陣雷達相比完全不在一個檔次。

殲16在風檔右側同樣安裝了一部光學探測系統(類似系統也應用在殲10B/C兩型戰鬥機上),即機載紅外搜索和跟蹤系統(IRST),雖然其設計結構與蘇30MKK上裝備的OEPS-31E-MK類似(該系統是裝備蘇27SK的OEPS-27的升級、改進型,提高了紅外元器件的靈敏度並改進了軟件算法和處理系統,但技術上應算第二代產品),但其內部系統進行了全面更新,屬於第四代IRST系統,技術上與歐洲幾種類似產品相當,但部分性能領先 。其探測器採用了靈敏度更高、抗干擾能力更強的第四代紅外凝視CCD陣列,使用了數理能力更快的計算機系統和軟件處理系統,迎頭探測能力超過100千米,後視探測能力超過150千米,可以實現在80千米範圍對目標的穩定跟蹤,可同時跟蹤8到10個空中目標,可顯示低分辨率目標圖像,具有更強的目標識別能力。同時,該探測系統還具有一定的導航和地形迴避功能,整體性能遠遠高於蘇30MKK上功能單一的OEPS-31E-MK系統。系統中還集成了第四代激光測距器,具有25千米的測距能力和3米的測距精度,既可對空也可對地,可以有效增強殲16被動探測目標的能力。該系統還採用了數字化處理技術和模塊化設計,極大地增強了整體可靠性和可維護性,無故障工作時間比OEPS-31E-MK增加了3倍,整體重量也由200千克減少到150千克。

當然,與殲20同時裝備光電分佈式孔徑(EODAS)和光電跟蹤瞄準(EOTS)這兩種第四代系統相比(前者主要用於對空作戰,後者則可取代常用的紅外搜索/激光指示吊艙而用於對地作戰),殲16使用的這套系統無論在技術上還是性能、功能上都較爲簡單,這也符合殲16這種四代改型機的研製定位和需求。畢竟,殲16即使使用EODAS或EOTS系統,所發揮的作用也與四代機有着很大的差距,整體使用效能並不理想,而且會進一步提高生產成本。

在電子戰系統方面,殲16除了有源相控陣雷達自身具備的電子對抗與干擾能力外,機上還裝備了新一代的綜合電偵察/對抗系統,包括遠程雷達告警與近程紫外告警系統,空空、空地信號收集/分析系統和多波段有源干擾系統及無源干擾系統。雖然該機沒有使用殲20上更爲先進的全向、全頻段主/被動電子監視與對抗系統,但憑藉大功率有源相控陣雷達和這套綜合電子戰系統,已經足以應對一般電磁環境下對空/對地作戰的電子偵察、壓制和干擾,極大地提高自身生存能力,這一點已經遠遠超過了蘇30MKK目前電子系統的性能。如果需要更強、更爲全面的電子戰能力(自衛或編隊干擾壓制),則可以通過掛載專用大功率干擾吊艙來實現,這方面由於蘇30MKK平臺性能(電力供應不足)的制約及掛載管理系統的缺陷(該系統獨立設置)還無法實現。

海空悍將  ——殲16多用途戰鬥機的定位與技術特點

中國空軍現役各型戰鬥機已經開始將通用電子戰吊艙作爲標配,這將有效的提升平臺的作戰能力,而殲16在這方面的能力更強。

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