陣風式戰鬥機

陣風式戰鬥機

作為一款法國獨立研發的先進戰機,經過改良後的批次號稱屬於三代半戰機,雖然成名已久,但在出口上“陣風”戰機卻一再折戟。在性能上,“陣風”戰鬥機的機載電子系統是目前歐洲最先進的,其RBE-2火控雷達是歐洲第一種機載多功能電子掃描相控陣雷達,其性能遠優於“颱風”和“鷹獅”的雷達。這種雷達在對空狀態可發現跟蹤數十個目標,可自動跟蹤8個目標並能同時攻擊其中4個目標,而且還具有很強大的對地攻擊模式,這是“颱風”和“鷹獅”的雷達所望塵莫及的。

基本介紹

  • 中文名稱:陣風式戰鬥機
  • 英文名稱:Wind jet
  • 研製時間:1979年10月
  • 服役時間:1998年
  • 定型時間:1990年
  • 國家:法國
  • 服役部隊:法國空軍
"陣風"在研製過程中不斷引進新技術,其功能比原計畫有了很大擴展,不僅有很強的空戰能力,還有一定的對地攻擊能力,現在正在向"全面的多任務型"戰鬥機發展。
法國達索公司"陣風"戰鬥機的研製起始於80年代初,雖然政府制訂的多年採購計畫一再被延遲,但飛機的研製工作一直沒有停頓。由於在研製進程中不斷地引進新技術,所以飛機的性能和功能也不斷地被提高和擴展。現在法國政府終於下達了首批採購計畫,第一批生產型也已在進行使用試飛中,很快將交付用戶。而新出廠的"陣風"與原計畫相比已完全不能同日而語了,它與目前現一代戰鬥機的性能"代溝"也越來越大了。特別令人注目的是,法國國防部已經在著手對"陣風"的繼續改進的發展計畫,並打破了該機一直由法國自己承擔研製和生產的傳統,正在向"全球"招標。
"陣風"戰鬥機與歐洲戰鬥機"颱風"和瑞典/英宇航公司正在發展的JAS-39"鷹獅"並稱為歐洲"三雄",它們被認為是三代半戰鬥機。因為它們雖然沒有採用像F-22"猛禽"第四代戰鬥機的技術,如外形設計隱身技術、推力矢量技術、超音速巡航技術等,但比起現在服役的第三代戰鬥機又採用了大量的現代技術,因而其綜合作戰性能有了很大提高,而且有相當大的進一步發展潛力。如由於飛控系統和結構材料技術的進展,這一代戰鬥機都設計成靜不穩定布局,不僅減小了飛機的尺寸和重量,同時使飛機的"機敏性"大大增加了。當前的戰鬥機空戰思想已從傳統的近距格鬥向從遠、中程飛彈交戰和近距格鬥並存方向轉移,因而這些三代半戰鬥機都十分注重增強飛彈作戰效能,機載的雷達和武器系統都要求能在儘可能遠的距離內發現目標,還要求能先發制人發射武器將對方擊落。
在這種攻擊中,除了飛彈本身的跟蹤和擊毀能力外,還取決於母機本身的動能,能量越大,發射的飛彈可以飛得更遠、作戰也更有效。同時飛行員必須尋求一個"最大的不能逃離區",即敵機在這個距離內無論做怎樣的機動,它都幾乎不可能逃脫。由於要求母機能在儘可能高的速度下發射飛彈,所以像"陣風"這一代戰鬥機要比現一代戰鬥機有更好的加速性、爬升性和超音速飛行性能。另外,由於飛彈的最大發射距離還不僅取決於母機的能量,同時也取決於敵我雙機之間的接近率。對於攻擊一個正在逃離的敵機的飛彈最大射程總是要小於攻擊一個正在迎頭飛來敵機的射程,因此飛行員在發射飛彈時還必須考慮到能儘可能快地、用儘可能小的能量損失逃離敵機,以免遭到敵機發射的飛彈的反擊。這就要求"陣風"這一代戰鬥機還要具有很高的瞬態和定常轉彎率和機動性,即傑出的敏捷性。要求三代半戰鬥機有很好的敏捷性的另一個原因是,因為大家都意識到,在未來的空戰中即使裝有很先進的空空飛彈,近距格鬥還是難以避免。一來飛彈攻擊不可能百分之百奏效,特別隨著電子技術的進展和飛機性能的提高,戰鬥機的反飛彈攻擊技術也在不斷提高,只要飛彈攻擊失敗,現代戰鬥機的飛行速度都很快,雙方將會很快進入格鬥狀態。第二個原因,儘管現代電子識別系統已經有了很快的發展,但是還很難十分準確地進行敵我識別,特別在多機空戰態勢下,很難肯定所面對的是敵機還是我機,或是中立方飛機。在這種情況下,只有繼續靠近用目視或其他方法識別,一旦確定是敵機,必將有一方被擊落。
"陣風"戰鬥機的提出最早是在70年代末,當時法國打算用一種戰鬥機來替代法國空軍和海軍正在使用的各種戰鬥機。當時法國也參加了由英國、德國、義大利和西班牙共同聯合的"歐洲戰鬥機"計畫啟動工作,但是相互分歧很大。儘管在1983年,5個國家的空軍部門都同意了"歐洲戰鬥機"作為新一代戰鬥機的目標大綱,但達索公司認為法國與其他四個國家對下一代戰鬥機目標的看法相差甚大。
分歧之一是,其餘四國希望把飛機的遠程截擊作為主要任務,因為它們所要替換的機種是"狂風"、F-4"鬼怪"、F-104"星"等,所以飛機的重量被設定在10噸以上,而達索公司希望不要超過9噸。法國認為飛機更輕、更小,成本也更容易控制,今後出口也更容易。法國還是唯一一個希望該機能有一種海軍派生型的國家。1985年7月,法國決定退出"歐洲戰鬥機"聯合組(餘下的四個國家最後研製出了"颱風")。在此以前,達索公司已於1983年開始啟動"先進試驗戰鬥機"(ACX)計畫。這就是"陣風"的最初方案。該機於1984年3月正式設計,第二年年底首架原型機出廠,半年以後(1986年7月)就首飛成功。
與其餘四國的"歐洲戰鬥機"的設計思想相比,"陣風"體現了許多獨特的設計思想。
最明顯的一點,雖然這兩種飛機在氣動上都採用了前翼加三角機翼的鴨式布局,但"颱風"採用的是基於前翼與機翼相距較遠的"遠距耦合"鴨式布局,據稱其主要好處是可以降低飛機的超音速飛行阻力,而"陣風"則採用了前翼與機翼相距很近的"近距耦合"鴨式布局。達索公司認為,它們對這種布局已經積累了豐富的經驗。早在"陣風"戰鬥機計畫之前,公司就自籌資金將"幻影"2000擴大為一種雙髮型"幻影"4000。實際上這個飛機成為"陣風"的一個"技術驗證機",在"幻影"4000上採用了許多以後在"陣風"上被採用的新技術,除了新材料(硼複合材料、石墨樹脂材料)之外就是"近距耦合"鴨式布局。正是由於有了"幻影"4000的實用考驗,達索公司認為他們在"近距耦合"布局上占有領先地位。達索公司認為,與機翼靠得很近的可以全動偏轉的前翼將會對機翼的空氣動力產生很強的有利干擾,從而能改善飛機的低速、大迎角飛行特性,這對飛機在航空母艦上的使用特別有利。"近距耦合"可使前翼位置更向後設定(離機翼更近),這對雙座戰鬥機來說,可以很好地改善后座駕駛員在遂行空對地任務時的視野。
進氣道的設計是"陣風"與"颱風"第二個最大的不同,儘管兩者都是雙局,但"颱風"採用了腹部進氣,兩台發動機進氣流沒有完全獨自分開,而"陣風"是採用機身兩側半埋式進氣口,每台發動機的進氣流完全獨立。達索公司認為,雙發飛機必須是"真正的"雙發,不允許出現因為一台發動機故障影響到另一台發動機的性能。獨立的進氣道可以保證每一台發動機在所有情況下都有完整的工況。依達索公司的觀點,腹部進氣還是有很大的風險,儘管現代發動機的可靠性已大大提高了。"半埋式"進氣道也十分有利於減少前向雷達反射特徵。
第三個與"颱風"設計有根本不同的是起落架。因為"陣風"兼有艦載機的任務,需在航空母艦上彈射起飛,所以要求起落架的結構特別牢固,如前起落架必須直接與機身相接,以便將載荷直接傳到飛機的主結構上。這種布局顯然會影響到腹部進氣道的流場,從而使結構設計更為複雜。
"陣風"戰鬥機一機多用的多用途能力的一個關鍵是它的機載電子系統基本上都是1985年以後發展的而且是目前最先進的設備。在系統綜合小組中特別加入了空軍/海軍的飛行員,並充分考慮了他們的使用要求。例如湯姆遜-CSF公司的電子掃描RBE2雷達,"前方扇形區光電子探測系統"和"多頻譜自保護系統"。
在"陣風"的駕駛艙內,採用了側桿雙桿(Hotas)操縱桿,有一個30——22-寬視野全息平顯用於飛行信息顯示,用於戰術態勢顯示的是一個20——20-的彩色液晶顯示屏,一邊還有一個127-127毫米的彩示顯示屏用於系統資源管理。現在達索公司的電子分部已經合併到湯姆遜-CSF公司中,但達索公司認為"陣風"的飛控系統仍將由公司自己承擔,因為該系統對飛機的安全性和操控性至關重要,決不會讓別人去完成。
達索公司對電傳操縱系統也有著長期的經驗,從60年代中期研製"幻影"的垂直起飛型(電傳被用於滾轉操縱)到後來的"幻影"Ⅲ/Ⅳ和"幻影"2000,後者成為歐洲第一種百分之百的電傳操縱飛機,現在有500多架在使用中,累計飛行上萬小時,但從來沒有因電傳操縱出過事。"陣風"裝的4通道(3個數字式,1個模擬式)飛控系統除了確保飛機的穩定性和操縱性之外,還確保飛行員無顧慮操縱,並根據飛機不同的外掛布局對無顧慮操縱的限止值自動進行調整。例如當飛機投放了副油箱之後,系統會自動調節限止值和飛行包線的邊界。一般來說對於氣動"乾淨"的"陣風",其迎角限制為28-,過載限制在9g,滾轉率限制為250-/秒~270-/秒;而對全掛載布局,其迎角限制為21-,過載為5.5g。滾轉率限制為150-/秒;對於各種布局的最小速度限制則都是185千米/小時。試飛表明,飛機即便在220千米/小時的抬頭姿態下仍有充分的滾轉操縱功率,機頭有明顯的低頭趨勢。到目前的所有試飛表明飛機從未進入過尾旋。
"陣風"上的飛控系統中採用的一套模擬式通道對空中加油十分有利,因為它對操縱輸入的反應不是太敏感。特別使達索公司感到自豪的是,"陣風"裝有一套獨特的"地形跟隨系統",不僅可在陸上使用,還可在海面上使用。在一次試飛中,一位美國飛行員在"陣風"的后座上親自參加了飛行,對該機的這套系統大加讚賞,認為系統簡直是"完美無缺",飛機在100米的高度上根據預定的航線飛行十分穩定,並隨地形自動轉變和傾側,包括一些急轉彎和90-的傾轉,全部飛行根據慣導和GPS自動導航,由於所用的輸入是一個無源被動式的數字式資料庫,因而隱蔽性很強。飛機在水面上時,這套系統自動被轉到"海面跟隨模式",高度只有15米,但飛行仍然十分平穩。
從F1主要空戰型到F3全面多用途型根據法國國防部要求,"陣風"能一機遂行"空中優勢""空中防禦""對地(面)攻擊""空中偵察"作戰等幾乎全部空中作戰任務,達索公司和國防部正在推行一個"三步走"的"陣風"發展計畫。目前正在生產的型號為F1。這是一種具有優異的空空作戰能力,併兼有一些有限的對地(面)攻擊能力的"陣風"。它的空軍型分為A(單座)和B(雙座)兩種,海軍型為"陣風"M。現在國防部已決定首批採購的13架"陣風"中,除了有3架專門用於"陣風"的發展改型研製外,餘下10架都是海軍的"陣風"M,準備配備到預計2001年中期投入使用的法國新航空母艦"戴高樂"號上(總共將部署30架)。
海軍型的外觀與空軍型的最大差別是前起落架較長,因而飛機在停放時呈抬頭姿態,這是用來增加飛機的甲板起飛迎角。"陣風"M是法國海軍中第一種採用彈射起飛的戰鬥機,但彈射掛鈎裝在前起落架上而不是在後機身。據稱這有利於彈射校正、增加彈射速度和無需甲板人員在飛機下操作。海軍型的機身比空軍型略長些並有著陸鉤,但機翼不能摺疊,以保持與空軍型最大的通用性。
法國國防部還簽訂了第二批48架"陣風"採購契約,預計在2004年開始交付,這批型號稱為F2。這種型號的電子設備將進一步得到改進,對地攻擊能力將進一步增強。48架訂貨中空軍有21架雙座型、12架單座型,餘下15架為海軍型。
第三步就是準備在2007年以前投入使用的"陣風"F3,稱之為完全多功能型。目前關於F3的研製經費還未最後批准。國防部和達索公司的主要精力放在對F2型的改進上。這項改進計畫目前正由國防部向"全球"軍用飛機製造商招標,預計今年春天可正式簽訂正式全尺寸發展契約,2003年交付使用。與以前"陣風"發展計畫有所不同,"陣風"F2的改進將從一開始就對方案完成精確定義,以後不再作改動,這將大大節省研製時間和成本。法國國防部對"陣風"的總的採購量仍將是原定的294架(234架空軍,60架海軍),但具體採購計畫還要取決於經費和型號的發展進度逐階段進行。
目前"陣風"所用的動力是兩台由斯奈克瑪公司研製和生產的M88-2發動機,推重比為8.5,淨推力和加力推力分別為50千牛和75千牛。這種發動機的第一台生產型於1996年初出廠,同年年低交付使用。該發動機採用了許多現代技術,如單晶高壓渦輪葉片、粉末冶金盤和全許可權數字式發動機控制系統,在整個飛行包線上使用不受限制。斯奈克瑪公司還在對M88-2進行改進,目的是進一步增加它的使用壽命和減少油耗,大大減少其使用成本,以及改進其低空突防飛行任務的持續性。改進項目包括引入三維高壓壓縮機和渦輪葉片,改進整體渦輪轉子級高壓渦輪的熱塗層,以及採用更先進的燃燒室冷卻通道。整個改進計畫將於2001年完成,並用於政府訂購的48架"陣風"F2上。斯奈克瑪公司還在為"陣風"F3研製M88-3增推型發動機,推重比將達到9.5。該發動機將有一個流量更大的新的低壓壓縮機,一個新的可調靜子導流片級,使發動機可在很寬的使用範圍內處於最佳工作狀態,減少油耗和提供更大的使用靈活性,以適應"陣風"全面多用途的要求。研究人員同時也在研究在M88-3上增裝推力矢量噴管系統的可行性。
"陣風"上共有14個掛點("陣風"海軍型為13個),其中5個用於加掛副油箱和重型武器,總的外掛能力在9噸以上,所有型號的"陣風"上都有一門30毫米機炮,發射火力為每分鐘2500發。"陣風"的主要空空飛彈為馬特拉-BAe動力公司的"米卡",它裝有AD4A主動電磁尋的頭,現正在研製紅外尋的頭。這種飛彈是真正的發射後不管飛彈,並已裝備在法國空軍的"幻影"2000-5等戰鬥機上。"米卡"有4種發射模式:1.遠程(60千米以上),多目標攔截(包括慣性制導、飛行中瞄準數據更新、紅外或電磁終端制導);2.中程,多目標攔截;3.近程格鬥;4.自防禦。海軍型除可掛載空軍型的各種武器外,還可掛"魔術"2和"米卡"雷達制導空空飛彈。在空地(面)任務中,2005年以後將掛反跑道武器和Scalp遠程火力圈外發射巡航飛彈,加上A2SM制導炸彈。到2006年"陣風"M還可能掛ANF反艦飛彈和ASMP-A中程核飛彈。這些飛彈還都在研製中,也在向"全球"飛彈商招標。而且它們都可用於空軍型中,從而賦予F2和F3批次的"陣風"有較強的空地攻擊能力。
達索公司目前正在集中力量研製F2改進型和F3全面多功能型的各種先進技術。首先將進一步改進"自動地形跟隨"系統,使飛機在飛行同時能對空進行掃描,探測是否有潛在威脅。達索公司認為,這種獨特的性能將賦予"陣風"真正具有全面的空空/空地(面)能力,而目前的現役戰鬥機和不久將投入服役的新戰鬥機的這方面能力都難以和"陣風"相比。另一方面將進一步擴展多功能雷達功能,使其有更大的靈活性,例如在一個地面目標被診斷和跟蹤的同時,還可緊緊咬住空中目標。達索研究人員說,在"陣風"上把許多多功能的感測器用於典型的作戰任務中,首先它把所有的信息資料彙編到任務計畫系統中,並能顯示在飛機的中心顯示屏上,然後通過數據鏈把機外的信息資料(包括其他飛機或預警機上的)提供給機上的戰術態勢顯示屏上。這套系統非常類似於一套"多功能信息分配系統"(MIDS)。多功能"陣風"還將裝一套"頻譜防禦輔助子系統"(DASS),它能夠在370千米以遠捕捉到敵雷達,並能給以定位和作出識別。該系統還同時提供雷射和紅外飛彈發射探測器和數字式固態干擾器。"陣風"所裝的"前扇區光電子系統"的特點是有一個寬角紅外感測器和一個長焦距CCD攝像機。這個紅外探測器不僅探測距離遠而且識別能力強,一旦探測到一個目標,攝像機立刻跟蹤拍攝,並立即顯示在顯示屏上,這種顯示方法比直接用紅外顯示更精確。"陣風"現在裝的RBE2雷達或數據鏈信息系統能在戰術顯示屏上同時顯示8個目標,經改進後將能同時顯示40個目標,並能給出應"首先予以擊落"的8個優先目標,然後通過雷達-飛彈數據鏈和搜尋及邊掃描邊跟蹤雷達模式同時發射4枚飛彈。這種雷達的空地模式還在研製之中。
"陣風"F3的另一個改進是"話音觸發"系統。塞克斯坦公司已經研製快兩年了。這種系統現儲存有250條辭彙,研製人員還在不斷擴展,目的是能容納除了"發射"指令和一些特別專用指令以外的所有任務指令。塞克斯坦公司還在為"陣風"研製Top系列的先進瞄準系統(Topsight)的盔瞄準/顯示器,用於對目標的探測和快速診斷。達索公司的研究人員還在評估在飛機上增裝衛星通信息系統的可行性。開闢隱身新途徑達索公司也通過各種途徑改進"陣風"的隱身特性,例如控制飛機的飛行軌跡,使自身的姿態與敵機的夾角儘可能的小,此外就是利用無源地形跟隨系統提高隱蔽性。目前研究人員已經對隱身帶來的作戰優點與由此帶來的成本增加進行了評估,認為先進的隱身技術,如將外形設計成尖角或複合曲線,不會使成本有太大的增加。評估還發現,像F-22所使用的更全面的隱身技術也不是很適合於"陣風"的多任務使用的要求,也沒有經過百分之百作戰使用的驗證。目前還在研究通過使用"繭包"技術減小雷達截面,和使用一些主動的雷達截面減小方法。"繭包"概念是基於把掛架上的外掛物隱藏在雷達吸收或折波罩內,在武器發射前將防護罩打開或扔掉。這種防護罩很可能被設計成將武器與飛機的機翼融為一體,以減小甚至消除掛架的雷達反射波。另外,研究人員還在探索,隨著"陣風"通信能力的大大擴展,今後用它作為直接指揮無人機和其他無人飛行器作戰的平台。

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