“猛禽”搭档 F-15 2040C 升级方案初露端倪

温杰   2016-05-07 20:29:52


文/温杰


2010年7月26日,美国空军第433武器测试中队的F-15C与F-22升空,准备进行战术测试


2015年9月14日至16日,美国空军协会在马里兰州的国家港湾举行了2015年度航空航天会议与技术展览会,来自美国国防部、美国空军和各大承包商的高层官员聚焦航空航天、网络空间和空中力量的发展,广泛讨论了从装备研发到人工智能等诸多值得关注的问题。期间,波音公司首次公开展示的“F-15 2040C”升级方案更是引起了与会者的热议。

在此次会议上,波音公司针对美国空军第五代战斗机装备数量不足的现状,提出进一步延长F-15C战斗机服役时间的可行性建议,尝试通过增加外挂武器数量、改装机载探测设备和扩大作战半径等改进措施,全面提升其作战效能和生存能力,进一步挖掘空中打击潜力,充当起F-22战斗机的空中搭档,有效地弥补因“猛禽”数量有限而导致的美国空军战力短缺。

满足战术需求

目前,美国空军装备有213架F-15C,平均服役时间已经超过了30年。按照惯例,美国空军的大多数作战飞机都有一个明确的退役时间,即使只是计划的时间,但是F-15C则是一个特例。迄今为止,美国空军仍未确定其退役时间,或许因为这种空中优势战斗机仍然具备一定的发展潜力。

根据最初计划,该机原本应由F-22全面替代,但是昂贵的采购成本让时任国防部长罗伯特·盖茨在2009年痛下决心,结束了F-22的生产,最终仅仅装备了187架,远远少于美国空军期望的350架。因此,F-15C机队有可能持续服役更长时间,估计会一直使用到“第六代”战斗机开始研制或初期装备的时间。从目前来看,下一代空中优势战斗机在2030年前不会投产,因此美国空军至少在2040年前仍然缺乏足够数量的空中优势战斗机,不得不继续使用F-15C机队。

显然,美国空军高层官员不会将这种局面称为空中优势能力的“缺口”,但是明显地存在短缺。早在十年前,美国空军计划通过F-22与F-35的高低搭配来承担所有的空中优势任务,但后者作为一种多用途平台,也用于压制/摧毁敌方防空系统和执行近距支援任务,只配备了有限的空对空武器,并未发展成为一种纯空中优势战斗机。

为此,美国空军参谋长马克·威尔士将军在此次会议上表示,现役F-22数量有限的局面已经迫使空战司令部开始关注F-15C的一项长期服役计划。多年前,当F-22采购计划被迫削减时,美国空军就决定有必要用其它型号战斗机来弥补由此产生的空缺。近期,这种短缺有可能为F-15C升级打开空间。

从使用寿命来看,波音公司已经通过耐久性试验得出结论:F-15C得益于精心设计的总体结构,至少还可以安全飞行20年。就现役“鹰”来说,一部分飞行时数较低的平台通过日常维护就足以保证使用到2040年,而那些频繁使用的平台有可能需要更换一些新的结构部件,如垂尾或机翼。

然而,实际情况并非波音公司认为的那样简单。到目前为止,耐久性试验表明,至少有一部分F-15C需要更换新的纵梁、翼梁和机翼,可能导致服役寿命延长计划(SLEP)需要高额的改装经费,预计将达到数十亿美元。

对此,美国空军空战司令部司令赫伯特·卡莱尔将军认为这是一个进退两难的选择。价格不菲的升级成本,让美国空军近年来在年度预算上已经捉襟见肘的局面变得更加雪上加霜。

提出改进方案

针对美国空军反复考虑未来作战需求的情况,波音公司正在制订一个F-15C机队的升级选项,不仅可以继续保持安全飞行,还能够应对日益变化的威胁环境。几年前,波音公司曾经自行投资实施了“沉默鹰”(Silent Eagle)计划,重点是将保形油箱改进为武器舱、采用外倾双垂尾和增加吸波涂层,目的是降低F-15的雷达反射截面积。

遗憾的是,该计划未能赢得以色列空军和韩国空军等潜在用户的青睐,但其中一些先进技术并未束之高阁,而是作为“菜单式”选项,用于发展一种称之为“先进F-15”(Advaned F-15)概念,逐步将争夺空中优势的F-15C发展成为具备第4+代标准的多用途战斗机,并取得了立竿见影的效果。

2011年12月,沙特阿拉伯与美国政府签署了一项价值290亿美元的武器采购合同,其中一个重要方面是引进84架全新的F-15SA型战斗机,并将现役70架F-15S升级为SA标准。该机的主要特点是首次采用了电传飞控系统,换装AN/AGP-63(V)3型有源相控阵雷达和数字式电子战设备,并加装了红外搜索与跟踪系统和保形油箱。2013年2月20日,首架F-15SA首飞,原定在2014年1月交付沙特空军,但是由于电传飞控系统需要进一步完善,交付进度有所推迟。

在F-15SA项目的基础上,波音公司针对本国空军的需求提出了一项“F-15 2040C”方案,暗指改进后的“鹰”战斗机可能服役到2040年之后才会退役。与当初的“沉默鹰”不同,2040C方案完全改变了设计思路,不再局限于将各种武器配置在武器舱内的隐身考虑,而是充分发挥保形油箱的功用,进一步增大F-15C的作战半径,从而使洛马公司的F-35A相形见绌。

目前,美国空军的F-15E“攻击鹰”已经广泛配备了保形油箱,因此2040C方案可以简单易行地沿用这种构型,在此基础上通过配备新的武器挂架,最大限度地提高F-15C携带武器的能力。就武器外挂来看,2040C方案有两个方式可供选择,使所携带的空空导弹总数从目前的8枚增加到16枚。

其中一个选项是在每侧保形油箱上加装新型一体化挂架,可以在前、后位置分别增加1枚AIM-120C中距空空导弹,共计8枚空空导弹;同时在机翼下采用新型复合挂架,左、右挂架分别增加2个外挂点,共计8枚空空导弹。另一个选项是仍然保留每个保形油箱挂载2枚空空导弹的设计,但是在机翼内侧采用新型复合挂架,共计8个外挂点,又在机翼外侧采用两联装武器挂架,共计4个外挂点。

从波音公司公布的想像图来看,2040C方案将只携带2枚AIM-9X近距格斗导弹,其余10个外挂点全部携带AIM-120C中距空空导弹,将升级后的F-15C打造成一个名副其实的“空中武器库”。

波音公司认为,升级后的F-15C应该更多地扮演战术支援角色。虽然F-22承担突破防空系统的任务,但新的作战概念要求“猛禽”将数据传输给F-15C,让后者在一个安全距离内作战,有效地利用所携带的大量机载武器来摧毁敌机。从理论上讲,由此产生的效果与为F-22增加更多的导弹基本相同,但是却不会牺牲它的隐身性能。具体的战术设想是“猛禽”作为一种隐身战斗机,可以在前面突入防空系统,为全副武装的F-15C发现目标。此时,F-22将扮演一名目光敏锐的“侦察员”,而F-15C将成为沉默无语的“狙击手”。


2040C方案的第二种武器外挂方案


沙特空军的F-15SA多用途战斗机“杀气”十足


F-15C战斗机携带Talon HATE吊舱的想像图



洛马公司针对四代机升级研制的“军团”多功能吊舱

实现数据共享

这对“搭档”要想实现这一战术想定,不仅依赖于F-15C增加中距空空导弹的数量,更重要的是需要加装新型通信设备,目前,美国空军在第五代战斗机装备数量有限和第四代战斗机服役时间延长的背景下,明显感觉到战场数据融合不畅带来的种种限制,无法充分发挥“猛禽”的信息优势,也不能有效地增强“鹰”和“战隼”的生存能力。

为此,美国空军高层在近期多次呼吁,强调破解“五代到四代”数据共享难题的迫切性。目前,美国空军正在致力于制订一项计划,力求尽快在F-22与F-15C之间建立起一个有效的数据传输途径。波音公司正在研制一种称之为Talon HATE的吊舱,可以帮助两种战斗机的飞行员们在依旧无需打破无线电静默的情况下保持沟通。

Talon HATE计划的吊舱挂载在F-15C的腹部。这种吊舱可以有效地改进不同空战平台之间的通信和信息共享能力。目前,该吊舱还处在样机阶段,在2015年秋天已经开始飞行试验。它长约5.2米,重约816千克。这种吊舱的主要功能是接收F-22通过内部飞行数据链(IFDL)传输的战场态势信息,经过“翻译”后传输给F-15C,并通过16号数据链或“多功能信息分发系统-联合战术无线电系统”(MIDS-JTRS,简称MIDS-J)将数据传输给其它战斗机、情报飞机等作战平台,反之亦然。此外还集成了卫星通信链和空对地数据链。

可见,在一场战役中,携带Talon HATE吊舱的F-15C主要承担数据中继的角色。这种吊舱可以融合来自多个领域的实时信息,从而为战场态势感知产生了一幅改进的通用战术图像。当空优战斗机以混合编队方式进行突防时,F-22可以突破防御并削弱其探测能力,同时可以为后面的其它战斗机提供空中目标的识别和瞄准数据。这种数据融合方式将使F-22扬长避短,不再受限于武器舱的载弹量,可以充分发挥F-15C携带武器数量更多的优势,起到了增强空中打击效能的作用。

实际上,Talon HATE吊舱只是临时充当F-15C与F-22有效搭档的“探路者”。美国空军只计划采购几个吊舱,临时满足当前的迫切需求。目前,美国空军已经提出了一项“多域自适应处理系统”(MAPS)计划,可以适应于更加广泛的平台,超越网关的限制,更好地满足“五代到四代”的通信需求。

增强态势感知

为了更好地与五代机实现协同作战,波音公司在2040C方案中还为F-15C升级提供了一些其它选项。其中之一是在Talon HATE吊舱前部加装红外搜索与瞄准(IRST)传感器,从而使F-15C可以在无需启动雷达的情况下探测到远距离的隐身目标,不仅避免了过早地泄露自身的踪迹,还能将目标数据传输给前面的F-22,弥补“猛禽”在原始设计方面的不足。

目前,波音公司并未透露IRST传感器具体技术方案,但不可避免地面临竞争对手的挑战。洛马公司和诺格公司都在发展各自的吊舱式传感器系统,正在积极参与四代机升级的竞争。其中,洛马公司在2015年6月30日试飞了一种“军团”(Legion)多功能吊舱,正在将第五代战斗机的瞄准和跟踪能力赋予第四代战斗机。而诺格公司在此前也对外展示了最新研制的“开放吊舱”(Open⁃Pod),不仅能探测、跟踪和瞄准各种目标,还可以作为通信设备使用,旨在增强F-15C在雷达不开机时的作战能力。

在2040C方案出台前,美国空军为了弥补F-15C火控系统过于老旧的弱点,已经授予波音公司和雷锡恩公司一项小批量改装合同,以每年大约12架的速度,为一部分现役F-15C换装APG-63(V)3有源相控阵雷达,从而大幅度提升空对空和空对地打击能力。每部雷达的改装费用超过500万美元。

与韩国空军F-15K战斗机上配备的APG-63(V)1机械扫描雷达相比,这种电子扫描雷达的探测和跟踪距离显著增大,能快速改变频率和重新改变波束,大幅度提高了快速扫描和多目标跟踪能力,可以充分发挥AIM-120C超视距空空导弹的攻击能力,并且可以在更大范围内制导多枚空空导弹,同时攻击多个目标。

同时,该型雷达可以利用一部分T/R(发射/接收)模块完成空对空搜索与跟踪,让另一部分T/R模块执行空对面任务,具备对地面移动目标跟踪、海面搜索/跟踪的功能,即使在山脉、海岸线和城市等严重的杂乱回波环境中,同样可以清楚地识别地面或海面目标,提供全天候的精确对地攻击能力,并且在发射武器时能够一直为飞行员提供全面的态势感知信息。

值得注意的是,F-15C还可以充分借助于APG-63(V)3雷达的先进性能,提高自身的生存能力。该雷达可以充分发挥有源相控阵的技术优势,随机改变雷达信号的各种参数特征,自动控制发射功率,有效地降低被敌方探测截获的概率。

另一方面,它还具有电子对抗能力,可以将全部T/R模块的功率集中起来,在一个较窄的波段内对敌方雷达实施强烈干扰,甚至可以通过“牵引”技术,持续地实施欺骗干扰。

提高生存能力

从2040C改进方案来看,F-15C依然保留原有的总体构型,缺乏五代机的低可探测性,在面对日益强大的电子探测手段时仍然心有余悸。无奈之下,美国空军只好另辟蹊径,借助于当前发展迅速的电子干扰技术,为F-15C打造一副“电子盾牌”,力求扬长避短,以便在瞬息万变的空战环境下进一步提高生存能力。

2015年9月30日,美国空军正式授予波音公司一份价值40亿美元的合同,开始为F-15C和F-15E改装一个“鹰”无源/有源告警与生存能力系统(EPAWSS),替代目前使用的战术电子战系统(TEWS)。作为EPAWSS项目的主承包商,波音公司将改装合同授予BAE系统公司,由后者负责研制和生产EP⁃AWSS,包括飞行试验在内将花费大约5年时间。最终,EP⁃AWSS将在2020年初装备到F-15C和F-15E上,而这个时间也将成为实施2040C方案各项改进措施的一个目标节点。

EPAWSS是一种覆盖频率宽的全向有源干扰系统,将原来4个独立的部件——数字式雷达告警接收机、数字式干扰发射机、干扰对消系统和综合对抗布撒器集成一体,显著增强了态势感知、主动防御和电子对抗能力。作战使用时,EPAWSS可以很好地与APG-63(V)3雷达协同工作,不会产生相互干扰。按照设计,F-15C将在每侧尾梁上安装2个电子对抗布撒器。

为避开敌方雷达的探测或跟踪,F-15C可利用EPAWSS响应速度快的特点,对敌方雷达实施持续干扰,将雷达信号淹没在干扰噪声之中。其中,干扰对消系统针对雷达波照射所产生的散射回波,可以实时调整干扰信号的幅度和相位,发出振幅相等、相位相差180°的对消波,从而对消掉散射回波的大部分能量,有效降低F-15C的雷达反射截面积。

目前,美国空军还没对“2040C”升级方案发表任何评论,但波音公司对此表示乐观,认为当F-15C从2020年开始陆续进入航空站接受翻修维护时将安装EPAWSS电子战套件,此时美国空军将会不失时机地列入升级所需资金。波音公司负责F-15计划的副总裁迈克·吉本斯表示,F-15C携带两倍数量的导弹并不在当前计划之列,但是他们知道这是空军感兴趣的事情之一。


F-15C战斗机将利用EPAWSS提高防御能力


F-15C战斗机正在陆续改装AN/APG-63(V)3有源相控阵雷达

[编辑/行健]

上一篇回2016年1月第1期目录 下一篇 (方向键翻页,回车键返回目录)加入书签

© 2016 毕业论文网 > “猛禽”搭档 F-15 2040C 升级方案初露端倪