主角光環:預警機_風聞
老和山下的小学僧-老和山下的小学僧官方账号-科学普渡众生,此谓“科普”2020-07-30 22:48
選擇題:空戰時,如果隱身飛機和預警機只能二選一,該怎麼選?
這是一道送命題,得從長計議,長到從麥克斯韋開始議。當年他老人家寫下的4個方程,不僅讓他坐穩了物理學史上第三把交椅,也為電磁波劃下了一條不可逾越的邊界。
電子對抗的核心是折騰電磁波,正經點説,就是以無線電為基礎的雷達技術和通信技術。儘管這哥倆發展神速,但剝開一看,150年前的麥克斯韋牢籠至今依然沒有絲毫鬆動的跡象。
電磁波的天花板
姑且把電子對抗分為電磁波部分和數學競賽部分,有點類似於硬件和軟件,前者指電磁波的收發,後者指信號的處理。
那麼,本僧有兩個觀點:其一,現階段的電子對抗主要集中在數學競賽部分,或者可以理解為加密和破解;其二,信號處理需要海量的計算,這活靠算盤是不行的,因此雷達和通信的發展,很大程度上是計算機帶動的。
拋開計算機的因素,今天的雷達和半個世紀前並沒有本質區別,原先的天花板一樣沒少,而其中一塊天花板就導致了預警機的誕生。
雖然美國YouGov機構的調查顯示美國仍有2%的人不相信地球是圓的,但本僧傾向於認為地球是圓的,於是,我們就有了一個尷尬的公式:
看到數學不要慌,這也就初中水平,式中H是雷達高度,h是目標高度。假設雷達高度30米,目標高度30米,按照公式,雷達探測距離只有45千米。
這個“45千米”是物理定律,和科技水平無關。多解釋一下,雷達探測距離計算其實蠻複雜的,參數眾多,咱這公式只是針對地球曲率影響的簡化版。
如果説誰家軍艦能鎖定幾百公里外的目標,不用説,一定是天上飛得老高的目標。但實際上,除了阿三這種標題黨,大部分巡航導彈寧可犧牲射程也不會飛那麼高。所以有段時間,飛機導彈是越飛越低,雷達是越架越高。
對比一下咱們的052D與美帝的伯克級:
一句話,站得高看得遠!
那為什麼咱不把雷達架高一點?雷達太重,架高了影響艦體穩定性和抗風浪能力。那為什麼咱不把雷達做小一點?雷達太小了,功率就跟不上。
有時候吧,綜合實力就藏在這些細節裏。得了,傳統雷達還是別和美帝較量了,趕緊想別的轍吧!
如果只是遠程預警的話(只發現不鎖定),辦法倒是有幾個。
這種波長超過幾十米的雷達波,能利用電離層的反射,搜索幾千公里外的目標,也能利用海水導電的特性,沿着海平面向前爬行,搜索幾百公里外的目標,前者稱天波雷達,後者稱地波雷達。
除了天地波,還有一種利用大氣層不均勻導致微波折射的原理,實現上百公里探測的大氣波導雷達。箇中代表就是我國的366雷達,已經大量裝備054護衞艦和052驅逐艦。
這哥仨統稱超視距雷達。
很可惜,根據物理定律,波長要是長了,雷達天線的尺寸就小不了,這塊天花板給預警機帶來了無盡煩惱。
蘇聯的超視距雷達DUGA-3
先不管天線尺寸的事,這種長波一旦在大氣層裏拐了幾個彎再反射回來,不但精度感人,干擾因素還特多,太陽活動劇烈一點,風浪大一點,天氣差一點,都會受影響。
總的來説,超視距雷達不但講究天時地利,而且只能預警,至少很難鎖定飛行小目標。這萬一人家挑個太陽黑子爆發的時候進攻,你就只能請求暫停了。
以空制海與超低空突防
帳算到這兒,咱心裏有數了。單靠軍艦上的雷達,很難攻擊40公里外的超低空目標,就這點能耐還出去嘚瑟,遇到硬茬基本就是找抽。
所以,現代海戰的原則就是“以空制海”,即用飛機打軍艦,常規套路都是超低空突防。
舉個例子:飛機先以30米高度飛到軍艦幾十公里處,然後迅速拉高,開雷達搜索目標,鎖定後發射反艦導彈,反艦導彈的飛行高度甚至能低到5米。雖然飛機爬高開雷達後肯定會被軍艦發現,反艦導彈飛向軍艦的同時,軍艦的防空導彈沒多久也就上路了,但這種對賭還是很划算的,因為飛機還能躲,軍艦隻能靠防,而且,飛機才多少錢,軍艦得多少錢?
當年阿根廷用這招把英國最先進的驅逐艦送入海底,被奉為海戰經典,從中我們也能看到某大國的無奈。早幾年南海島礁被佔,很多憤青叫囂去南海抽猴子,咱好歹也是五大流氓,抽不過美帝,還能抽不過猴子?你還別説,那地方咱戰鬥機夠不着,而猴版蘇30也不是吃素的。阿根廷能把帶着帝國餘輝的大陰帝國抽得臉上無光,咱們那會的052也不見得扛得住。
F35訓練利用山谷躲避雷達
這事兒在陸地上更加沒譜!像丘陵山地這種複雜地形,到處是雷達盲區,雜波又多,光靠地面雷達指揮的話,空戰基本上就得靠肉眼打了。
根據公式,要看400公里外的超低空飛行目標,至少得把雷達搬到8500米高。啥也別説了,上飛機吧!
於是,就有了預警機。
航母的主角光環
很多吃瓜羣眾對航母有一種迷之自信,其實吧,如果沒有預警機罩着,航母出海跟瞎子差不多,遲早得餵魚。判斷一個航母的戰鬥力,就不得不看她的預警機。
除了美帝之外,所有人用的都是預警直升機,這貨在滯空時間、飛行高度、雷達性能方面無法和美帝同日而語。看着這麼醜的造型,本僧已經不想多費口舌了。
英國EH-101型預警直升機
俄羅斯卡-31預警直升機
三哥比較奔放,早期航母一直都是裸奔,反正不影響“航母大國”的稱號。後來去毛子那才知道需要預警機,然後就很豪放的買了一堆卡-31。
兔子最近主動曝光了一款用於遼寧艦的直-18J預警直升機,別的不説,就這造型至少甩英國人三條街,戰力號稱超過法國戴高樂號。
説實在的,大家都是直升機,就別五十步笑百步了,這貨也就臨時應個急,沒必要分個誰高誰低的,數據都懶得羅列了。
地球上真正靠譜的艦載預警機,就美帝一根獨苗:E-2鷹眼預警機。
毫不誇張的説,E-2預警機才是美帝航母全球溜達的根本保障,而別人家的航母都只能在門口溜達。沒得説,美帝世界霸主的又一例證。
最新款的E-2D,相比之前的ABC三款,可謂是脱胎換骨,頂配中的頂配,這廝有多牛呢?很多人關注的是550公里的對空搜索距離,這其實不算重要,包括滯空時間、巡航速度等等,都是細枝末節。
千萬別忘了,預警機不僅僅是一架飛翔的雷達站,空中指揮所才是它的本職工作,通過數據鏈將指揮系統、情報系統和武器系統融為一體,是整個空戰最重要的結點!
舉個例子,E-2D能同時讓40架戰鬥機變身導彈發射架,戰機再也不用冒險爬升開雷達,而是全程無線電靜默,只需超低空濛頭趕路,把導彈送到射程內,發射完掉頭就跑。
無論是軍艦還是戰機,都不用你們開雷達,只管發射導彈就是了,E-2D可以在大後方引導導彈鎖定目標。這種“A射B導”的武林絕學,就問你怕不怕?
我兔的艦載預警機傳言好些年了,因為是摸着美帝過來的,所以這長相嘛,簡直就是一個模子刻出來的。
這是最近網傳的疑似空警-600:
同樣角度拍的美帝E-2:
不過這也不奇怪,E-2出來都60年了,結構和氣動佈局都沒怎麼大改,可見這設計是非常完善的,空警600難免會走上同一條路。至於性能咋樣,咱肯定不知道,從這幾年雷達和數據鏈技術的進展看,相信應該是夠用的。
一旦空警600服役,第二家有能力滿世界溜達的航母就誕生了。孤獨的美帝終於有伴了,沒得説,他老人家自然是歡迎的。
話説回來,艦載預警機很難造嗎?
要説難,也不算難。起飛的時候彈射一下,降落的時候別散架,剩下的和普通預警機差不多。
E-2降落瞬間,機身被拉出褶皺
既然不難,為啥沒人造呢?
其實,歐萌合力整一架預警機的能力還是有的,但,整出來幹嘛呢?要知道,歐萌連戰略轟炸機都扔了,現在全世界保留了轟炸機的國家只有中美俄。
再説個題外話,很多軍事裝備的十大排名都是扯淡,因為玩家一隻手就數得過來,洲際導彈、反導、核潛艇這種大件就不説了,即便像重型魚雷、遠程反艦導彈、遠程空空導彈這些小件,玩家也是屈指可數。哎,這打仗的門檻是越來越高了。
所以,本僧拍大腿保證,只要空警600能上天,全球數一數二絕對沒問題(反正只有兩個玩家)。
醜八怪大集合
相比稀罕的艦載預警機,陸地起降的預警機就多了不少,估摸有二十幾家在使用。
俄羅斯A-100預警機:
英國 “獵迷”預警機:
以色列“費爾康”預警機:
瑞典“愛立眼”預警機:
澳大利亞“楔尾”預警機:
但凡是工業國,只要解決了地面雜波問題,多少還是有些能力把雷達搬上飛機的。70年代我國的空警一號預警機,就是因為搞不定地面雜波,下馬了,直到30年後的空警200才算入門。
啥是地面雜波?説起來也簡單,早期的雷達都是從地面往天上看,雷達波遇到目標反射,這當然沒問題。但預警機的雷達是從天上往地面看,這個時候,還有什麼目標是比地球更大的呢?地球可沒什麼隱身功能,雷達波照到地面後就會反射,所以,低空小目標的反射信號就會淹沒在地球這個大目標的反射信號裏。
那怎麼解決呢?多普勒雷達是個大話題,改明兒再説。
其實,當年就算空警一號成功了,也只是一個飛翔的雷達站而已,很難像E-2那樣成為體系化作戰的一環。為啥這麼説呢?因為空警一號缺乏數據鏈通信技術,即便發現目標了,也只能通過打電話的方式通知防空陣地,這簡直就是放羊娃送雞毛信的翻版啊!
好在這幾年兔子是長進了不少,尤其是2001年南海撞機之後,一架美帝現役EP-3電子偵察機落到兔子手裏,捅破了很多窗户紙。
當今世界,真正玩得起體系化作戰的只有美帝,正在往這個方向奔的是我兔。所以咱主要看看中美的預警機,其他配角都略過吧。
聽説大盤子領先美帝一代了?
我兔的空警2000:
美帝的E-3望樓:
從平台上説,空警2000用的是毛子伊爾76運輸機,這顯然不是長久之計。
第一,從毛子那提貨代價可不低;第二,毛子貨走的是粗獷路線,兔子走的是美帝的精緻路線,伊爾76很難讓大盤子發揮出最佳戰力,而且未來提升空間也不大。
美帝E-3用的是波音客機,要多少有多少,想怎麼改就怎麼改,這讓人給羨慕的!兔子在大飛機上的劣勢顯露無疑。
所以,兔子出了大型的空警2000之後,反而又折騰出一款中型的空警500,用的是自家運-9運輸機。
空警2000出了4架就歇了,這種情況是典型的“還沒到位”。
空警500卻跟孵小雞似的不停下崽,據説最近又把生產線擠滿了,這種情況是典型的“到位了”。
按照網上説法,空警500雖然個頭小了一大半,性能卻更為先進,首次採用的數字陣列相控陣雷達,憑着電子產品的後發優勢,號稱能吊打美帝的古董貨!
美帝E-3畢竟有些年頭了,大盤子裏裝的還是那種傳統的旋轉式機械掃描雷達,從參數上看,E-3大盤子確實已經落後一代了。
單純從雷達上看,美帝已經把傳統雷達的潛力挖得差不多了。而新型雷達大家起步沒那麼懸殊,美帝除了反導和機載,其他方面沒那麼大需求,所以也就那麼回事。
小盆友激動了,難道真能吊打美帝?可惜,美帝電子戰能力依然是一絕,即便雷達差點也很難一下子跌落霸主寶座。要知道,只有在欺負發育不全的小流氓時,預警機才能憑着參數大殺四方,如果是大流氓對決,比的就是穩定性、抗干擾、通信容量……這些性能,咱都是不知道的,也不可能知道。所以,兔子和美帝到底誰抽誰,咱就不評論了。
其實吧,美帝作為進攻性的海洋國家,你説他在本土折騰預警機有多大意義?上面是加拿大,鐵打的小弟,下面是拉美,鐵打的農業國,所以更多心思花在了航母艦載預警機上。
雖然中美空戰的可能性微乎其微……呃,最近風聲有點緊,這麼説吧,中美大規模空戰的可能性微乎其微……還不夠保險,這麼説吧,中美大規模持續空戰的可能性微乎其微!可一旦交手,不太可能是航母對航母,最大概率還是空警500對上E-2D,不説兩者孰強孰弱,至少是沒有代差了。
取上將首級
預警機在後面像燈塔一樣照耀前方,讓戰鬥機和軍艦變身導彈發射架,着實可惡!作為盡責的大流氓,不可能不對它動腦筋,那麼課題來了,如何擊落一架預警機?
航母作為海上霸主,出門都帶一圈小弟,預警機作為空中霸主,當然也是馬仔成羣。每次美帝空中出擊,前面戰鬥機打先鋒,中間電子戰飛機做掩護,最後才是預警機壓陣,距離少説400公里開外,打預警機無異於萬軍之中取上將首級。
咱們對空戰要有個概念,雖然很多空空導彈都號稱有上百公里射程,但實戰中,40公里外搞下一架飛機就可以吹牛了,400公里基本只能想想了。海灣戰爭時期,無敵的美帝戰機發射導彈的平均距離也只有10海里(18.5公里)。
大致繪個示意圖,數字出入較大,別較真。
別説預警機有幫手,即便是一個光桿司令,要打下來也不容易。
看看當年我們是怎麼打U2偵察機的。U2一旦被火控鎖定,立馬掉頭就跑,等導彈追過去,只能燻尾氣,無奈的很。這活兒只能靠埋伏,在U2飛行路線上提前佈置防空導彈,預警雷達先偷偷捕獲目標,等距離夠近了才轉火控鎖定開火。
這飛行路線是咋知道的?嘿嘿,據説咱們這邊比老蔣還要早知道飛行路線(論潛伏的重要性)。當然,現在兔子的預警雷達已經把沿海圍得和鐵桶一樣,潛不潛伏倒也不重要了。
但問題是,U2是因為深入大陸才被埋伏的,而預警機遠遠躲在幾百公里外,雷達又特別靈,一發現風吹草動立馬往回跑,幾乎無解。
北京軍事博物館展出U-2飛機殘骸
儘管這事難是難了點,可戳瞎敵人眼睛一直是大家不懈的追求,努力的時間長了,總還是能找到點辦法的。
第一個辦法:隱身飛機。
這涉及到另一個話題:預警機能發現隱身飛機嗎?這是個大話題,改明兒再説。
説點個人想法,僅供參考的那種。
穩住別慌,G是天線增益,相當於雷達信號強度,A是天線有效孔徑,可簡單理解為天線物理尺寸,λ是雷達波長。
假設波長3釐米的火控雷達天線大小是1平米,那麼預警機上的UHF米波雷達要達到同樣的增益,天線大小得是1000多平米。
這對路基雷達當然不算事,兔子的路基反隱身雷達多次發現400公里外的F22,早被石錘了。這裏為山寨兔吹個牛,這種雷達是兔子先折騰,美帝再山寨的,為啥呢?因為美帝先有的隱身飛機。
大塊頭的反隱身雷達打點折扣,上船擠一擠勉強也可以,但上飛機就有點頭大了。像中美這種都準備拿對方死磕的大流氓,預警機毫無疑問都會上反隱身的長波相控陣雷達,至於打了多少折扣,目前還沒有官方數據(誰要有數據誰就麻煩了)。
本僧冒着生命危險上山找老僧問了問,大夥都説不準,預警機的天線畢竟只有那麼大,物理規律擺在這,只聽説美帝那邊也手生得很。
不過還能動點小腦筋,比如,隱身飛機正面的雷達反射截面雖然很小,但你總不能正面對着兩個方向吧,只要兩架預警機拉開點距離,隱身飛機就不得不暴露一些側面,多少還是能增加點反射信號的。
那預警機到底能多遠距離發現隱身飛機?本僧能耐有限,只能分情況答題,爭取少扣點分。
先往大了估計,按路基雷達算,400公里(可能性不大)。如此的話,預警機可以從容指揮護航編隊,至少在200公里開外攔下隱身飛機,在預警機的加持下,管你是不是隱身,照樣摁到海里去。
打個對摺,200公里。這個距離仍在隱身飛機的攻擊範圍之外,但好在對方火控雷達也很難這麼遠鎖定隱身飛機,所以隱身飛機利用超音速巡航,卯足勁衝上去,再加上一發專門定製的遠程空空導彈,還是有可能趕在其他戰機攔截之前,弄下一架預警機的。
但是隱身飛機跑路時,必然是菊花對着敵人,隱身性能蕩然無存,估計也是凶多吉少。
再打對摺,100公里。那預警機就懸了,空空導彈對付這種機動性差的大目標,不可逃逸區至少大幾十公里。隱身飛機踩一腳地板油,開加力衝上去就甩導彈,誰也擋不住,就看最後預警機的電子干擾能不能戳瞎導彈的導引頭了。
相比單刀赴會的隱身飛機,射程達到400公里的超遠程空空導彈就輕鬆多了。
看這射程就知道這貨想幹啥了,和彈道導彈有點類似,先把空空導彈打到高空,飛到預警機附近再俯衝攻擊。這事兒聽着簡單,做起來難度賊大!
且不説這麼小的體格能不能撐那麼遠,單説制導吧,你打算如何鎖定預警機?
如果是戰鬥機跑去開雷達,那估計得穿過敵方戰鬥機羣,十條命都不夠來回。如果讓預警機幹這個活,肯定也得往前移,要知道,這可是主動往對方戰鬥機羣靠啊,萬一被對方預警機鎖定,那就不知道誰打誰了。地面或軍艦的火控雷達都在大後方,更加指望不上。
除非你有更好的制導方案,比如……衞星……這話就當我沒説。
雖然看起來形勢不太好,但兔子向來膽小不怕事,所以在戳瞎美帝這件事情上,真的是不遺餘力。
傳説中的霹靂21空空導彈,就是那種射程400公里的怪胎。和這個傳説搭配的是另一個關於雷達的傳説,據説目標是讓日韓和美帝航母的預警機無處遁形,起飛即鎖定,看架勢是打算把渤黃東南海的預警機都逼退了。
傳説只是傳説,回到現實。
在實戰中,從來沒有一架預警機被擊落,當然,其中一個重要原因是美帝從沒親自和大流氓動過手。在演習中,中美經常拿自己的隱身飛機去偷襲自家的預警機,演練各種戰法,就是不知道結果如何。
美帝有一個説法是大概犧牲50-100架戰鬥機才能擊落一架預警機,咱這邊也有一則小道消息,大意是犧牲了大量戰鬥機才在150公里處創造了一個一擊斃命的機會。
逃不出麥克斯韋的四指山
在現有的物理框架內,美帝正把軍事裝備推向極致,加上這幾年兔子又在後面猛踹了幾把,眼看着物理定律就快被榨乾了。
芯片再小下去就有量子效應了,能帶理論就不適用了,半導體就帶不動電磁學了,雷達在麥克斯韋方程組裏就算混到頭了。以前吧,美帝還能玩升級,不怕兔子追,眼下怕是不行了,除了雷達,熱機、化學能也都差不多趟到理論極限了。
但往前一看,能穿透整個地球的中微子雷達,連個影子都沒有;超導依然和煉丹術差不多,知其然不知其所以然;引力波開了一扇又一扇的門,就是不知道門裏面是啥……