3月11日,巴基斯坦购买的首批6架歼-10CE战斗机正式交付。巴方为其举行了极其隆重的服役仪式,巴基斯坦总理亲临现场并兴致勃勃亲自坐进了驾驶舱感受了一番,巴空军甚至为歼-10CE制作了宣传视频。巴方对歼-10CE的高度重视让人以为这才是巴空军的第一款四代半战机(实际上是第二款)。而巴方之所以如此重视歼-10CE,主要还是因为巴空军第一款四代半战机“枭龙Bock3”无法压制印度的阵风战斗机,而歼-10CE能。今天我们就来数据化分析下为什么只有歼-10CE才能有效压制阵风。
枭龙Block3并不能有效压制印度阵风
枭龙Block3大家其实非常熟悉,是成飞在枭龙Block2的基础上通过更换KLJ-7A有源相控阵雷达等一系列先进航电设备推出的一款四代半战斗机。凭借KLJ-7A有源相控阵雷达和PL-15E中远程空空导弹,有效压制四代及以下的战斗机还是没有问题的。
但是由于主打高性价比,因此枭龙Block3也只是具备四代半战机的基本特质而已。在面对阵风这样相对更高档的中型四代半战机时,枭龙Block3只能说不会“毫无还手之力”,但是要想压制甚至是战胜阵风,两者的战损交换比就会比较高,这对于经济实力明显弱了印度好几筹的巴基斯坦而言绝非好事。阵风优于枭龙Block3的地方比较多,比如阵风的多用途作战能力,以及其媲美F-22A和F-35的电子战设备等,为了行文简洁,今天我们只简单比较一下两者最基本也是最核心的超视距空战性能。
首先我们来看下双方的中远程空空导弹。巴空军为歼-10CE配备了中国生产的PL-15E中远程空空导弹。根据去年珠海航展的资料,这款导弹的最大射程“仅”145公里。这个射程不仅没有传说中的200公里远,甚至还要比流星导弹的150公里近一些。有网友怀疑PL-15E可能并不是传说中的双脉冲中远程空空导弹,毕竟出口型武器有缩水也是各国的常规操作。
携带PL-15的巴空军歼10CE
其实,PL-15E还真是双脉冲中远程空空导弹,中国并没有在这一块进行简化,毕竟为了出口而重新研制一款导弹真的没有必要。事实上,这个145公里只是PL-15E多达7档的最大攻击距离中的一档而已,并非其真正的极限,这一点在某所的一篇论文里有过阐述。从这篇论文里我们可以看到,PL-15E是支持通过双向数据链设置调节脉冲间隔的。而通过调整脉冲间隔不仅可以实现降低导弹的最大速度、增加导弹的最大攻击距离,还能够提高导弹的末端攻击速度,保证PL-15E在接敌时依然拥有足够的能量,从而大幅提升对高机动性目标的杀伤概率(言外之意就是PL-15E拥有比传统中远程空空导弹更大的不可逃逸范围)。
PL-15E拥有比传统中远程空空导弹更大的不可逃逸范围
很显然,珠海航展上给出的145公里这个数据其实是PL-15E在双脉冲间隔为0,对无机动目标的有效杀伤几率是100%的前提下的最大射程。也就是说随着双脉冲间隔的调整,PL-15E的最大射程是会增加的,甚至适当调低杀伤概率,PL-15E的最大射程也会增加。
我们需要注意的是,该论文里给出的模拟弹要比PL-15E更小一些。比如其弹体长度为3650毫米,比PL-15E短346毫米;弹径是180毫米,比PL-15E细23毫米;弹重180公斤,比PL-15E轻了30公斤,除去多出来的壳体重量,余下多出来的可都是火箭固体燃料啊。而即便在这样的条件下,模拟弹在双脉冲间隔为30秒时的最大射程也依然达到了182公里。很显然,更大更重的PL-15E的最大射程达到200公里问题不大,甚至在适当调低杀伤概率和规划弹道的前提下,PL-15E的最大射程还能够再增加。
仿真参数设定
不仅如此,PL-15E还有一个绝招,那就是在大机群超视距空战中,当歼-10CE发射了一轮导弹之后,敌我双方战机距离大幅缩短,这个时候歼-10CE的飞行员便可以通过调整脉冲间隔的方式来获得更灵活的弹道和导弹更强的末端机动能力,从而大幅提升对敌机的杀伤概率。
印度为阵风购买的是流星冲压式中远程空空导弹,这也是目前较为顶尖的远程空空导弹,其最大射程达到了150公里,而且动力阶段射程大,几乎能够覆盖整个最大射程。相较于采用固体火箭发动机的传统中距空空导弹,采用冲压发动机的流星导弹的动力飞行时间要长很多(在15000米高度其动力飞行时间可以长达1~2分钟),这保证了流星导弹在高弹道飞行时能够全程保持3马赫以上的速度,能够显著缩短载机对导弹进行中距制导的时间,真正做到了在有效打击对手的同时还能很好的保存自己。
最后,超长的发动机工作时间也让流星导弹的不可逃逸区比传统中距弹要远2~3倍。根据相关论文仿真模拟显示,载机在15000米高度1.30马赫时发射流星导弹,采用平飞弹道,助推结束时导弹的速度为2.45马赫;冲压发动机启动并工作116秒后,导弹飞行了100公里,此时速度为2.80马赫,燃料剩余25%,预计冲压发动机还能工作35~40秒,导弹加速至2.90~2.95马赫,动力段飞行距离达135公里,覆盖了其最大射程的90%。
当然流星导弹也不是没有缺点的。首先,冲压式发动机需要大气中的氧气参与燃烧,其飞行高度没有传统中距导弹高,再加上外置进气道,导致流行导弹的飞行阻力远大于传统中距弹。这意味着流星导弹在无动力阶段的速度损失过快,无法像传统空空导弹那样通过采用高抛弹道的方式来增加最大射程,因此采用冲压发动机的空空导弹的最大射程相比传统中距弹存在劣势,这也是流星导弹在现有尺寸下最大射程只有150公里的重要原因。
此外,冲压发动机对进气流场要求较为苛刻。冲压发动机开始工作后,导弹如果实施大迎角爬升、急转等动作,冲压发动机将有可能出现喘震乃至停车,导致全弹失去动力进而攻击失败。也就是说,目标战机只要在与流星导弹交汇时进行高G急转,大概率就能甩掉流星导弹。当然,这非常考验飞行员的胆量和技术,因为一旦出现些许失误就会被流星导弹命中。也因此,即使流星导弹存在这一缺陷,也依然被很多国家青睐。
最后,流星导弹还有一个比较大的缺陷,那就是近端盲区非常大。这口锅需要冲压式发动机来背。流星导弹的冲压式发动机相较于传统中距弹的火箭发动机的最大推力要低很多,大致只有美制AIM-120C导弹的30%~40%。也因此流星导弹的加速性能很一般,加速到4马赫需要30秒,近端盲区高达40公里。简单来说,就是流星导弹无法有效对付距离在40公里以内的空中目标。法国给出的解决方案就是为阵风装备了最大射程在50~70公里的米卡中距导弹,这是一款兼具了中距弹和格斗弹特点的导弹,正好可以弥补流星导弹近端盲区偏大的缺点。印度的阵风自然也装备了米卡导弹。
同时挂载流星导弹和米卡导弹(红外导引头)的阵风
当然,打击高机动目标时,采用固体火箭发动机的中距弹的最大射程会降低50%左右,但是PL-15E采用了双脉冲火箭发动机,可以通过调整双脉冲间隔时间降低导弹飞行速度,以及规划飞行弹道等措施,尽量推后发动机第二次点火时间,大幅增加PL-15E打击高机动性目标时的动力射程。据推算,在保证足够高的理论命中率的前提下,巴空军的PL-15E的最大动力射程能够达到150公里,而印空军的流星导弹由于冲压发动机的特性,其打击高机动想目标时的最大有效射程高达135公里。
枭龙Block3挂载PL-15示意图
我们再来看枭龙Block3和阵风的雷达
枭龙Block3装备的是KLJ-7A 有源相控阵雷达(AESA),重量仅为120公斤,安装有超过1000个T/R组件,对RCS=5㎡的空中目标最大探测距离为170公里。
据说KLJ-7A有源相控阵雷达保护盖打开就这样
印度的阵风安装的是RBE-2AA型有源相控阵雷达,该雷达共采用836个GaAs制T/R组件,较少的T/R组件导致整体雷达性能受限,相比世界主流机载有源相控阵雷达性能上依然存在一定差距。法国泰利斯公司宣传其对RCS=5㎡的空中目标最大探测距离为160公里。
接下来,我们来模拟下枭龙Block3与阵风的超视距空战
从目前的公开信息来看,枭龙Block3并没有进行隐身处理,不过其本身是轻型战斗机,外形尺寸比较小,再加上采用的DSI进气道对发动机风扇有较好的遮挡作用,因此其正向RCS并不大。阵风有没有进行隐身处理目前尚有争议,这里为了方便比较,我们假定枭龙Block3和阵风的正向RCS都是1㎡。
而众所周知,在其他因素不变的情况下,我们可以简单认为雷达的有效探测距离和目标RCS的四次方根呈正比关系。换算下来,阵风对枭龙Block3的最大探测距离为107公里;枭龙Block3对阵风的最大探测距离为114公里。很显然,理论上枭龙Block3能够在114公里处率先发现阵风并抢先发射PL-15E,不过7公里的优势是在是非常不明显。因此我们简单认定枭龙3和阵风能够同时发现对方并同时发射导弹。
印度阵风基本碾压枭龙Block3
正如上面讲的那样,流星导弹由于发动机的优势,全程平均速度更快,因此阵风中继制导花费的时间要更短一些,可以率先完成对导弹的中继制导,然后加速撤离。而面对来袭的流星导弹,枭龙Block3要么选择继续对PL-15E进行中继制导以换个可能的同归于尽(之所以是可能,因为这时阵风已经完成中继制导,能够做高G机动躲避来袭的PL-15E),要么选择在与流星导弹交汇时进行高G急转机动以甩掉流星导弹。很显然,无论是哪一种选择,最后吃亏的都是枭龙Block3。即便是双方的空战拖入到近距格斗阶段,常规气动布局的枭龙Block3也同样不是采用鸭式气动布局的阵风的对手。
很显然,枭龙Block3无法有效压制印度的阵风战斗机,两者的超视距空战的交换比至少是2:1。也就说,印度现有的36架阵风能牵制住巴空军72架枭龙Block3,而巴空军只打算装备50架枭龙Block3。
为什么说歼-10CE能有效压制阵风?
原因其实很简答,那就是歼-10CE的雷达优势要更为明显,拥有超过700毫米的天线尺寸,1400个氮化镓T/R单元,推测其对RCS=5㎡的空中目标最大探测距离超过240公里,对阵风的探测距离高达160公里。
在正向RCS方面,歼-10CE虽然机体尺寸比枭龙Block3更大,还有鸭翼,但是歼-10CE的鸭翼和主翼外缘、内缘基本平行,而且座舱进行了镀膜,其雷达反射面积并不会高于后者。这里我们同样假定其正向RCS与阵风一样是1㎡。那么换算下来,阵风对歼-10CE的最大探测距离为107公里。
很显然,高达53公里的探测距离优势,不仅能够让歼-10CE在更远的距离上发现阵风,而且能够实现抢先发射。可以做到先敌发现、先敌发射乃至先敌命中。
此外,PL-15E还使用了最先进的大功率氮化镓相控阵雷达导引头,相比流星导弹的PD导引头,其平均发射功率提高了一个数量级,探测距离自然也就比流星导弹的PD导引头更远。这意味着巴空军的歼-10CE在与印空军的阵风战斗机对抗中,不仅能够先行发现阵风并抢先发射导弹,还能够比阵风更快完成对导弹的中继制导。并且大功率氮化镓相控阵雷达导引头的抗干扰能力也更强,能够有效对抗印度空军阵风战斗机强悍的电子干扰能力。
所以,这也解释了巴空军为什么一定要买歼-10CE,并且强调它的“超视距作战抢先发射能力”(first shot BVR capability),因为歼-10CE的超视距空战能力是真的强。不然以巴基斯坦空军极为挑剔的作风,肯定是不会选购歼-10CE的。
最后,歼-10CE还拥有其它优点,比如更强的机动性能,能够在与阵风的近距格斗中不落下风。还有就是歼-10CE拥有更大的载弹量、更大的航程和更为精密复杂的航电系统,让巴空军首次拥有其梦寐以求的对印度纵深目标进行打击的能力。