DCS——空战理论篇

2020年03月13日 255点热度 1人点赞 0条评论

总结了DCS World中空战相关的内容,持续更新……

绪论

先引用维基百科对空战的定义:

空战是利用军用飞机和其它飞行器进行的航空作战。

现代空战主要分别超视距空战(Beyond Visual Range,简称BVR)和视距内空战(Within Visual Range,简称WVR)两种。其中超视距空战是指交战双发无法目视发现敌方,只能依赖其他电子设备探测目标并指引中、远程空空导弹去攻击目标;视距内空战也称为近距离格斗或者狗斗(Dog Fight),是指交战双方可以看见敌方的战斗机,通过机炮或者近程空空导弹来进行攻击。

在导弹诞生以前,空战都是近距离狗斗,使用飞机上搭载的机炮击落对手。尤其是在一战时期,空战更是被认为是”空中骑士“之间的竞技对决。战争双方飞行员在空战中,始终坚持骑士原则,交战双方准备开始空战前要互相绕个圈子,或者抖动翅膀,表示对对方的尊敬。然后像以前的骑士一样开始对冲,发动进攻。双方空中战机对决,一方战机被摧毁,飞行员跳伞,胜利一方则不打跳伞飞行员。

在当代,超视距空战已经成为了主流,现在战斗机都采用射完导弹就跑的战术以避免陷入狗斗。虽然美国空军装备的F-35A型保留了机炮,但是像我国的J-20、美国海军陆战队装备的的F-35B型和美国海军装备的F-35C型都没有装备机炮(这一做法至今有争议,美国曾在越战期间崇尚“导弹万能论”,因此早期的F-4鬼怪战斗机也不装备机炮,但那个时期的导弹性能不佳,导致美军飞行员射完导弹后只能朝北越飞行员骂街,因此到了后来的F-4E型上又把机炮装回来了)毕竟谁也说不准,如果隐身飞机交战,互相没法在超视距上发现目标,那就又回到了传统的狗斗。

为了方便说明,下文都用美国的F-15和苏联的Su-27进行举例,两者均为非常典型的三代机。

能量机动理论

能量机动理论是美国空军约翰·伯伊德上校和数学家托马斯·克里斯蒂共同提出的,空战的核心就是动能和重力势能的相互转化问题,谁能在空战中更快地转换能量,谁就能获胜。在此模型的基础上推导出了一个评价战斗机机动性的简洁、优美的数学表示,公式如下:

$$SEP=V\left(\frac{T-D}{W}\right)$$

其中$SEP$代表飞机的单位剩余功率,$V$代表飞机的速度,$T$为飞机受到的推力,$D$为飞机受到的阻力,$W$为飞机的重量。飞机的各种性能如爬升率、盘旋性能、升限等都与单位剩余功率$SEP$有关。简而言之,拥有更大$SEP$的飞机在空战中就越占有优势,因此要增大$SEP$就需要增大推力$T$,减少阻力$D$,减轻飞机的重量$W$,即提高飞机的推重比$\frac{T}{W}$和升阻比$\frac{L}{D}$。

F-15和F-16就是这一理论下的经典产物,其中F-15配备的两具F100-PW-100涡轮风扇发动机,每具军用推力为64.9kN,后燃推力为106.4KN,推重比为7.8,将力大砖飞的理念贯彻到底。

F-16在具有大推力的同时,其外形设计也是空气动力学的杰作。F-16采用翼身融合技术,机身与主翼平滑过渡,降低了飞机的重量,增大了机身的容积,减小了雷达反射面积和空气阻力,提高了升阻比,机身前部装有边条翼,用以拉出涡流,进一步提高升力。采用静不稳定设计+电传飞控,使得F-16异常灵活,具有出色的机动能力。

雷达系统

在战争中,发现敌人通常是最首要的,否则连自己是怎么死的都不知道。在古代有专门的斥候,在现代战争中,更是有“发现即摧毁”这一经典名言。只有率先发现敌人,才好制定相应的策略去展开进攻和防御。而对于现代飞机而言,发现敌方飞行器就需要依靠各种电子传感器了。

在雷达发明以前,战斗机索敌都是依靠目视,因此飞行员需要练就鹰眼一般的视力。得益于电磁波沿直线传播、传播速度快、距离远、信号衰减弱的特点,二战时早期雷达就被美国和英国装在军舰和陆地上用于探测水面和空中目标,到了后期美国更是在F6F地狱猫战斗机上搭载了夜战专用的雷达。早期的雷达只具有探测和搜索功能,且不具有敌我识别系统,容易误伤友军(美军传统艺能)。后来随着电子技术的进步,雷达和计算机共同构成了火控系统,不仅可以用来搜索和探测,还可以指引导弹发射和计算机炮的瞄准点。

根据雷达的原理大体可以分为脉冲多普勒雷达合成孔径雷达相控阵雷达等(其实相控阵雷达算多普勒雷达的高阶版本)像F-15C装备的AN/APG-63和Su-27装备的N001雷达都属于脉冲多普勒雷达,主要由天线、发射机、接收机、伺服系统、数字信号处理机、雷达数据处理机和数据总线等组成,战斗机的雷达通常都装在机头处以获得最佳的视角。原理大致为:由发射机发出电磁信号,敌方飞机反射回来的信号被接收机捕获,根据往返的时间差和多普勒效应可以计算出对方的运动方向、相对距离、相对高度以及相对速度等,下面为脉冲多普勒雷达原理的一个简单介绍。

雷达的扫描空间是一个扇形区域,在水平方向和垂直方向均有角度限制。以美机为例,雷达水平扫描范围的单位是角度,垂直扫描范围的单位是千英尺,雷达从左往右或从右往左扫描一次称为1 Bar,飞行员可以通过按键调整雷达的扫描频率、水平扫描范围和垂直扫描范围,根据上述参数以及交战的环境不同,雷达还具有不同种类的工作模式。

目前游戏中仅有F-15C型,包含有如下几种模式:远距离搜索模式(Long Range Search,简称LRS)、单目标跟踪模式(Single Target Track,简称STT)、边扫描边跟踪模式(Track While Scan)、干扰引导模式(Home On Jam,简称HOJ)、垂直扫描模式(Vertical Scan AACQ,简称VS)、轴线瞄准模式(Bore Sight AACQ,简称BORE)、机炮自动锁定模式(Auto Guns AACQ,简称GUN)和泛指模式(Flood)。

Su-27包含如下几种模式:扫描模式(Scan)、边扫描边跟踪模式(TWS)、单目标跟踪模式(STT)、光电搜索跟踪模式(Scan-IRST)、垂直扫描模式(Vertical Scan)、轴线瞄准模式(BORE)、头盔瞄准具模式(HELMET)和导弹引导头模式(Fi0-Longitudinal Aiming)。

以上几乎能涵盖所有美机和苏机的雷达工作模式,不同的机型仅在细节上有所不同。下面以F-15C的雷达工作模式为例进行详细介绍,也可以去Youtube看英文教程。由于目前DCS World中F-15C航电的模拟程度比较低,因此如果想看更加真实的BVR操作,可以去看B站foxwxl的教程,他使用的是Falcon BMS中的F-16来进行讲解,整个视频长达3个多小时,相当硬核难啃,不建议新人观看,容易劝退,地址链接:BVR上集BVR下集

美机的雷达显示面板均使用B-scope显示,而苏机的雷达面板大多使用Polar/PPI显示,两者的区别如图所示。Polar/PPI为现实世界的垂直投影,比较直观易于理解,而B-scope是将Polar/PPI进行变换后得到的,将扇形底部的点拉伸成一条直线后即可得到B-scope显示。

B-scope的优点是便于快速读出目标的距离、相同距离的目标显示在同一水平线上,其缺点是由于进行了空间变换,目标的相对位置会发生扭曲和畸变,Polar/PPI的优缺点和B-scope正好相反。

远距离搜索模式(LRS)

LRS是超视距交战中最主要的模式之一,在该模式下雷达最大可以同时跟踪16个目标,友机显示为圆圈,敌机显示为矩形。

雷达的搜索距离可以设置为10、20、40、80或160海里,显示在雷达屏幕的右上角(图中显示40海里,即当前的每个网格边长为10海里,则图中两个敌机和我们的距离分别为31海里和35海里)。雷达的水平扫描范围可以在正负30度和正负60度两种扇形内调整(图中底边的两个圆圈),调整雷达的垂直扫描范围可以控制当前雷达扫描的相对高度,显示为最左侧的两个圆圈+数字(图中为20、41,表示雷达当前扫描的垂直范围是相对本机高度的2000-4100英尺之间)。

屏幕的左下角显示飞机的地速(图中显示为G 590,代表地速为590节),屏幕的右下角显示飞机的空速(图中显示为T 602,代表空速为602节)。

地速的上方代表当前雷达的工作评率,其中高脉冲重复频率(High PRF)探测距离长,适合探测远距离高接近率的目标;中脉冲重复频率(Medium PRF)的探测距离短,适合探测近距离低接近率的目标;还可以选择交叉模式,即High PRF和Medium PRF互相切换(图中显示为2 HI,代表High PRF)。

LRS模式下无法发射制导武器,只能用来探测和发现目标。飞行员可以通过移动屏幕中间的TDC游标,套住敌机的矩形符号,再按下锁定进入STT模式。

单目标跟踪模式(STT)

锁定目标后,雷达就会切换至STT模式(可以看到屏幕左下角的STT符号)。此时雷达所有的能量都集中在一个目标上且可以获取更加精确的信息,包括屏幕左上角敌机的空速、相对角度和航向(图中显示空速为400节,位于我左侧20度,航向76)、屏幕左侧的敌机高度(图中显示29-9,表示29900英尺)、屏幕右侧的接近率(图中为824节)、屏幕右下角敌机方位角和距离(图中显示方位角为095,距离为24海里)该模式下只能攻击一个目标,且雷达屏幕上不会再显示其他目标的信息,即丢失了战场态势。在该模式下可以发射制导武器,但由于雷达波束的能量全部集中到敌机上,被锁定的目标会收到雷达锁定警告(哔哔哔地开始响,告诉你别人随时可以发射了)。

屏幕底部中央左侧会显示敌机的雷达反射信号,由各国的情报和间谍部门负责采集并存储到飞机的存储器中(图中显示Su17信号),系统根据雷达的反射回波来判断飞机的种类,但并不能保证100%正确。

屏幕底部中央右侧会显示当前导弹的种类和导弹预计命中的时间(图中为M26SEC,M代表AIM-120,T代表AIM-7,S代表AIM-9,26SEC代表若此时发射导弹将于26秒后命中目标)。

屏幕中央还有一个方位角误差指示圆(ASE),圆越大,允许的方位角误差越大,命中目标的可能性就越大。反正目标越靠近圆的中央,命中的可能性就越高。

屏幕最右侧会显示当前导弹对于无机动目标的最大射程(Rpi)、对于可机动目标的最大射程(Rtr)和最小射程(Rmin),右侧箭头表示敌机当前的距离(和右下角的24海里对应)。

同时,上述信息还会显示在飞行员的HUD上,使得锁定后飞行员不用再低头查看雷达面板,如图:

边扫描边跟踪模式(TWS)

TWS模式是经常用到的一个模式(屏幕左下角会显示TWS字样),切换到该模式后可以同时跟踪多个目标,且不会丢失战场态势,仍然可以查看其它目标的信息。如图中所示,可以指定一个首要目标(PDT)和多个次要目标(SDT)。首要目标的信息同STT模式一样显示在屏幕的边缘,次要目标显示为空心矩形和当前高度,未锁定的目标显示为实心矩形和当前高度。

在该模式下可以同时发射多枚AIM-120,导弹会按照你锁定的顺序攻击多个不同的目标,由于TWS模式下雷达发射的能量远低于STT模式,因此不会触发敌机的雷达锁定告警,只有在AIM-120接近目标后打开主动雷达导引装置才会触发敌机警报(这个涉及导弹的制导原理,放在后面讲)。TWS模式下雷达需要重点关注多个目标,因此获取的目标信息并不是实时准确的,其命中率远没有STT模式高。

干扰导引模式(HOJ)

当对方开启电子干扰(ECM)的时候,会在雷达屏幕上显示一串垂直的空心矩形,在这种情况下如果使用游标进行锁定,会有一条实线垂直穿过空心矩形,告知你敌机电子干扰发射源所在的方位角。在这种模式下不建议发射导弹,因为无法获取目标准确的信息,导弹的命中率极低。

当距离足够近以后(通常为15到23海里之间),雷达便能够从干扰信号中过滤掉杂波,获得敌机准确的回波能量从而进行跟踪,这种现象叫“烧穿”。当烧穿敌机的电子干扰后,便会自动跳转到STT模式。

垂直扫描模式(VS)

该模式用于近距离格斗,雷达扫描水平宽2.5度,垂直高度从2到55度之间的区域,最大锁定距离为10海里,按下锁定键后会进入STT模式。

轴线瞄准模式(AACQ)

该模式用于近距离格斗,敌机只要进入前方的窄圆锥范围内便会自动锁定目标,最大锁定距离为10海里,自动锁定后会进入STT模式。

机炮自动锁定模式

该模式用于近距离格斗,武器为20毫米M61机炮,雷达扫描水平宽60度(左右各30度),垂直方向20度,最大锁定距离为10海里,按下锁定键后会跳转到 STT 模式。

泛指模式(FLOOD)

该模式用于AIM-7M的近距离格斗,雷达波束被限制在一个12度的圆锥范围内,最大锁定距离为10海里。该模式下机载雷达不会真正锁定目标,而是依靠导弹自身的导引装置进行锁定。

光电系统

“su-27 IRST”的图片搜索结果

据说是因为苏联空空导弹自带的红外导引头性能非常差,所以该系统在苏系战斗机上独有。这里以Su-27为例,Su-27的OEPS-27光电系统由OLS-27光电搜索跟踪系统(IRST)和Shchel-3UM头盔瞄准具组成,由TS-100数字计算机进行控制,OLS-27的传感器安装在驾驶舱风挡的正前方。

该系统是一套被动系统,它本身不向外发射信号,只被动接受敌机发出的红外信号,因此锁定时不会触发敌机的雷达锁定告警,可以实现“静默”攻击。但在这种模式下,只能发射红外制导的导弹。顺带插一句,Su-27的头盔瞄准具可以通过转动头部,将头盔上的圆环套住目标即可锁定发射。

美国最新装备的F-35头盔显示系统(Helmet Mounted Display System,简称HMDS)是头盔瞄准具的进阶版本,光头盔就价值40万美元,能将飞机的各种数据集成到头盔里,配合光电分布式孔径系统(Electro-Optical Distributed Aperture System,简称EODAS)甚至可以让飞行员看穿机身,拥有更好的视野。

数据链

由于机载雷达的体积和功率限制,因此飞机自带的雷达探测距离有限,早期飞机只能通过自己的雷达发现目标,无法实现信息共享,大大降低了飞行器的态势感知能力和作战效率,因此数据链(Data Link)的概念被提出。数据链系统现在已经得到了广泛的应用,不同作战平台之间的数据可以经过专有的加密链路实现共享。

可能是由于保密原因,DCS中的F-15C没有做数据链相关的功能(但是F-16和F-18能接受F-15提供的数据链信息),因此这里以Su-27的数据链为例。

如图所示,即便Su-27本身不开启机载雷达,依旧可以通过数据链,从空域内的我方战斗机、预警机或者卫星提供的信息获取敌机的具体方位、距离、速度和高度信息。

上图为F-16的数据链,其中绿色图标显示为友军,红色图标显示为敌军。

机炮

机炮,也称作航炮,是指口径大于20mm、能够连续发射的武器(小于20mm的只能叫机枪)通常来说,机炮的口径越大,威力也就越大,但是重量会增加、射速和备弹量会降低,尤其是在转瞬即逝的空战中,能够在与敌机交汇的零点几秒中拉出一条弹幕则显得尤为重要。

在二战时期,战斗机通常都是多门机枪+多门机炮的配置。例如德国的Fw 190 A-6战斗机,配备有2门7.92mm MG 17机枪和4门20mm MG 151机炮。在当时,机炮/机炮有多种安装方式,最常见的就是装载在机翼上(俗称翼炮),但由于偏离飞行员的瞄准轴线,需要调整武器交汇点,弹药投送效率低。

另一种常见的方式是装载在机身的中轴线上(俗称轴炮),相比翼炮,轴炮便于飞行员的瞄准,弹药投送效率高。但是但为了避免射出的子弹打中飞机的螺旋桨,通常需要安装射击协调器,增加了额外的重量。

还有一种方式就是安装机炮吊舱,通常是为了弥补火力不足,但是会影响气动外形。

早期的空战中,飞行员都使用简易的机械式或反射式瞄具,试想一下激烈的空战中,双方都以几百公里的速度高速运动,飞行员只能依靠经验去预判机炮的瞄准点,是多么高难度的事情。

现代飞机通常只装备一门机炮,像美国的F-15装备有1门M61火神 20mm六管机炮,备弹940发,射速为4000-6000发每分钟;苏联的Su-27装备有1门GSh-30-1 30mm单管机炮,备弹150发,射速为1500-1800发每分钟。

现代飞机的机炮瞄准方式一般有两种:不带雷达锁定和带雷达锁定,我们以Su-27为例。下图为Su-27的机炮漏斗线模式(Gun Funnel Mode),首先需要输入敌机的翼展长度,在该模式下火控计算机会计算出机炮弹道,飞行员操纵飞机将目标机翼的两端和漏斗线的两端对齐,此时扣动扳机即可命中。在该模式下,雷达不锁定敌机,无法获取敌机的距离、速度大小和方向等信息,命中率较低,因此该模式只在雷达无法锁定敌机的情况下使用。

如果想要提高命中率,则需要切换到前置角计算光学瞄准具模式(Lead Computed Optical Sight Mode)。打开雷达锁定敌机,此时雷达会测算敌机的距离和速度矢量,火控计算机负责预判目标的运动轨迹然后计算出最佳瞄准点。如下图所示,只要将带圆圈的十字准心套上敌机然后扣动扳机,即可命中,在该模式下机炮的命中率极高。

下图为F-15的机炮瞄准提示环。

空空导弹

总有人说,螺旋桨时代的机炮格斗才是空战的浪漫。进入喷气飞机+导弹时代后,动动手指、按按按钮、操作一下电子面板,就能将对手解决。说好的骑士对决?说好的竞技格斗呢?对不起,我也想开挂。

结构

空空导弹的结构大相径庭,从前往后分别是:导引头、飞行控制系统、引信、战斗部、固体燃料、火箭发动机、尾舵,价格从几十万美元到几百万美元不等。

射程

不像电影和其它游戏中描述的那样,现实中的导弹没有无限动力,近程空空导弹发动机工作时间仅为2-3秒,即便是远程空空导弹发动机工作时间也不过十几秒。导弹在发射后依靠固体火箭发动机的强大推力加速到2-5马赫,剩下全程依靠惯性飞行。学过牛顿定律的都知道,由于导弹在空气中会受到摩擦阻力,因此导弹的整体能量一直是在减小的(总能量=动能+重力势能),下图为游戏中不同导弹在30000英尺、0.9马赫时发射的v-t图。

一般来说导弹有以下几个射程,分别是:Rmin、Rtr、Rpi、Ropt和Raero,它们是根据飞机自身以及目标的状态信息(包括高度、速度、姿态和航向等)实时计算出来的。

Rmin是指导弹发射的最小距离,也称作安全距离,导弹只有在飞行一定的距离后引信才会解锁,否则爆炸的破片可能会伤及自身。

Rtr是指如果此时发射导弹,即便目标立刻掉头逃跑,导弹仍能命中目标,Rmin到Rtr的射程区间也称作不可逃逸区。

Rpi是指飞机保持当前的航向、俯仰角和速度下发射,导弹有可能命中目标的最大射程。

Ropt是指如果飞机处于最佳航向、最佳俯仰角和最佳速度下发射,导弹有可能命中目标的最大射程。

Raero是指最大气动射程,即Rmax,即假设目标静止不动,导弹状态良好,处于最佳发射条件,即导弹理想状态下最远的飞行距离。

对于绝大多数战斗机来说,通常只需要关注Rmin、Rtr和Rpi三个射程即可,因为Ropt和Raero均为理想状况下的射程,实战中的参考价值不大。通常来说,当导弹处于有动力飞行阶段,即不可逃逸区内时,由于导弹的燃料还未耗尽,有足够的能量进行机动。且导弹的速度比战斗机快很多,其抗过载能力可以达30-60G,而飞行员可以承受的最大过载一般为9G,因此理论上在这个区域内的飞机不可能依靠简单的机动来摆脱导弹,除非使用诱饵弹、电子对抗等其他手段。而当导弹处于无动力飞行阶段,即仅依靠惯性飞行时,此时导弹的燃料耗尽,其能量一直在不断减少,只要飞行员沉着冷静、进行合理的机动规避,就能把导弹仅存的能量耗尽,在很大概率上能够摆脱导弹。

因此,盲目追求导弹的最大射程是没有意义的,导弹在最大射程处的能量几乎为零,命中率很低,只要对方飞行员不是傻子,都能躲开。如果想提高空空导弹的命中率,最好等敌机进入Rtr以后再开火。其次,由于不同高度下空气的密度是不同的,因此导弹的射程并非是个定值。高空的空气较稀薄,空气阻力较小,导弹能量损失的少,射程就远;低空的空气较稠密,空气阻力较大,导弹能量损失的多,射程就近。举个例子,苏联的R-27空空导弹,在高空最大射程有40公里以上,但在低空只有20公里。同时,飞机的速度也会影响导弹发射时的初始动能,因此在高空高速时发射能在最大程度上提高空空导弹的射程。

按照射程的远近,可以将导弹分为:近程空空导弹、中程空空导弹、远程空空导弹。通常来说,近程空空导弹的机动性强,中、远程空空导弹的机动性差。

  • 近程空空导弹也称作格斗弹,射程为20公里以内,比如:美国AIM-9、苏联R-73、中国PL-10
  • 中程空空导弹的射程为20-100公里,比如:美国AIM-120、美国AIM-7、苏联R-27、苏联R-77、中国PL-12
  • 远程空空导弹的射程在100公里以上,比如:美国AIM-54、苏联KS-172、中国PL-15、中国PL-21

下图为美军的AIM-54“不死鸟”导弹,最大射程约为180公里,由于其庞大的体积和重量,只能挂载在F-14“雄猫”战斗机上,且最多只能挂载6枚。

下图为美军的AIM-120 AMRAAM和AIM-9“响尾蛇”导弹,其不同子型号之间的性能差异较大。AIM-120C的最大射程约为105公里,AIM-120D型的最大射程约为160公里,AIM-9M的最大射程约为18公里,AIM-9X的射程约为35公里。

下图为苏联的R-27空空导弹,包含有7种子型号,例如R-27ER的最大射程为75公里,R-27ET的最大射程为70公里,R-27EM的最大射程为110公里,R-27EA的最大射程为130公里。

下图为苏联的KS-172超远程空空导弹,最大射程可以达到400公里,专门用来攻击敌军的预警机,由于其庞大的体积和重量,最多只能挂载1~2枚。

下图为我国的PL-12导弹,最大射程约为100公里。

下图为我国J-20挂载的4枚PL-15和2枚PL-10,其中PL-10的最大射程约为20公里,PL-15的最大射程超过200公里。

制导方式

空空导弹的制导方式大致可以分为:主动雷达制导半主动雷达制导红外制导和复合制导。

  • 主动雷达制导:导弹自身搭载雷达,自己发射雷达信号并接收目标反射的回波,可以在一定程度上做到”射后不管“。但雷达体积一般比较大,普遍安装在中远程空空导弹上,比如:美国AIM-54、美国AIM-120、苏联R-77、中国PL-12、中国PL-15、中国PL-21
  • 半主动雷达制导:由战斗机发射雷达信号,导弹本身不搭载雷达,仅仅接收目标反射的回波,需要在命中目标前持续照射,无法做到”射后不管“,属于比较早期的制导方式,现在几乎被淘汰,比如:美国AIM-7、苏联R-27
  • 红外制导:属于被动制导,本身不发出信号,导弹捕获敌机发出的红外辐射跟踪目标,通常安装在近程空空导弹上,可以“射后不管”,比如:美国AIM-9、苏联R-73、中国PL-10

通常来说,中远程空空导弹都采用复合制导的方式,比如美国的AIM-120系列,飞行中段使用惯性+无线电指令制导,飞行末端使用主动雷达制导,在靠近目标约10海里时打开自身的弹载雷达去搜索和跟踪目标。

Fox代码是北约飞行员发射武器时所使用的无线电通讯简码,在电影中经常能听见,包含有如下4种:

  • Fox 1:发射半主动雷达制导导弹,比如AIM-7
  • Fox 2:发射红外制导导弹,比如AIM-9
  • Fox 3:发射主动雷达制导导弹,比如AIM-120和AIM-54
  • Fox 4:发射机炮,已经停用,现用”Guns Guns Guns“替代

通常来说,空空导弹都会采用近炸引信,使用高爆预制破片战斗部,不需要直接命中目标,只要导弹离目标足够近就会自动引爆,向四周发射无数的金属破片来毁伤飞机,因此不太可能像电影中那样与导弹擦肩而过却安然无恙。而且导弹的导引头只能捕获自身前半球的目标,不可能错失目标后又绕回来继续攻击,通常”脱锁“一定时间后就会自爆。

还有一点要指出的是,现代空空导弹不会像电影中那样追着目标屁股跑,因为那样一点也不节能,而是会使用前置追踪的策略,根据算法计算出最佳的拦截点(说白了就是预判你的走位),如下图:

反制措施

早期战斗机使用机炮进行战斗,因此唯一的反制措施便是机动,但在现代战斗机中,通常有如下反制措施:雷达告警系统、红外干扰弹、干扰箔条、电子干扰等。

雷达告警系统

雷达告警系统(Radar Warning System,简称RWS)几乎是现代飞机的标准配置,用来探测敌方雷达的照射,虽然每个国家的RWS都有不同的设计方式,但工作方式大同小异。

RWS是一个被动系统,它不向周围发散能量,根据安装在机身周围的传感器被动接收敌机的雷达信号,并与数据库中的信息进行比对和识别,可判断敌人雷达发射源的位置、雷达工作模式(对方是扫描模式还是锁定模式)以及敌我识别,如下图是美国F-15上的AN/ALR-56C告警接收器(Radar Warning Receiver,简称RWR)。

该系统可以探测左右各180度、上下各45度的范围,面板上最多能显示16个威胁。在告警面板中,用菱形表示主要威胁目标,用^符号表示空基雷达,用上半圆表示最新发现的威胁,用闪烁的圆表示探测到来袭的导弹,用M字母表示来袭的主动雷达制导导弹。该雷达告警面板并不能显示和威胁的距离,越靠近圆心不代表距离越近,只是代表威胁越大。

通常飞行员要背出下图的雷达信号符号表,结合这张表,可以看出上图所表示的29代表探测到MiG-29、Su-27或者Su-33的雷达信号,SD表示探测到山毛榉9S18M1的雷达信号。

你可能觉得这个有点难记和反人类?来,我们看看下图,这是毛子的”白桦“ SPO-15LM雷达告警系统的面板,是不是这样一比美帝的交互设计简直太人性化了?

该系统可以探测左右各180度、上下各30度的范围。首先看下方的6盏灯和字母(俄文),用来表示正在照射本机的雷达类型,包括:П表示机载雷达,3表示远程雷达,X表示中程雷达,H表示近程雷达,F表示早期预警系统,C表示机载预警系统。最外圈的8盏带有数字的黄灯表示主要威胁的方向,内侧的8盏绿灯表示次要威胁的方向,内圈的12盏黄灯表示主要威胁的雷达功率(用于推算威胁距离),飞机周围的红灯若长亮则表示你已经被对方锁定(同时会发出长音”哔~~~~~“)红灯若不停地闪烁则代表对方已经向你发射导弹(同时会发出短音”哔!哔!哔!哔!“)。飞机符号上的B和H字母表示威胁在你的上方还是下方,若同时亮起则代表威胁和你在差不多的高度。

干扰弹

当听到”哔!哔!哔!哔!“的声响,如果你还不做点什么,那你很快就要凉了。现代军用飞机上都会携带两种类型的干扰弹:红外干扰弹(Flare)和干扰箔条(Chaff)。我们以F-15C的多功能显示面板为例,如下图所示,右上角显示CHF 64和FLR 32,表示飞机还剩64组箔条和32组红外干扰弹。除此之外该面板可以查看机炮剩余数量、燃油剩余量、当前武器挂载情况、切换飞机模式(导航、对地、对空等)、选择武器配置和打开武器保险等,这里不过多阐述。

红外干扰弹在电影中很常见,也叫热焰弹。其原理就是通过投放大量的燃烧物(镁粉、硝化棉、聚四氟乙烯等)来干扰红外制导导弹正常工作,但是对于雷达制导的导弹无效,效果如下图所示(非常壮观,很适合在航展和MV中秀烟花)。早期的红外制导导弹非常容易被干扰,例如美国早期的AIM-9甚至会去追太阳,后期的改进型主要是增强抗干扰能力、过载能力、离轴发射角和射程等,美国宣称其新研制的AIM-9X已经具备图像识别功能,可以根据红外图像识别出飞机、干扰弹和太阳。

干扰箔条是由金属泊或金属丝构成,用来散射敌方的雷达信号,可以欺骗主动雷达制导和半主动雷达制导的导弹,但对红外制导导弹无效。

面对来袭的导弹,飞机通常都会设置好反制措施,按一定的数量和时间间隔来交替地投放热焰弹和干扰箔条,将对方导弹的命中率降到最低。

电子对抗

电子对抗(Electronic countermeasures,简称ECM的作用就是降低敌方雷达的跟踪和锁定距离,有些飞机自带电子干扰,如F-15就内置AN/ALQ-135电子干扰系统,该系统通过制造噪声从而欺骗和干扰敌方的雷达信号,工作在2-20GHz的波段,可以给飞机提供360度的覆盖保护,内置20个可编程处理器并行工作,可应付灵活多变的战场环境。

而有些飞机需要额外挂载电子吊舱,如Su-27在执行电子战任务时候需要在机翼最外侧挂架挂载SPS-171 “Sorbtsiya”主动电子吊舱,会使得Su-27少挂两枚R-73格斗弹。

机动规避

虽然导弹的速度和机动能力远高于飞机,但是正确的机动规避也可以降低敌方导弹的命中率。通常有如下几种方式:

  • 通过俯冲将导弹拉入低空,稠密的大气会迅速消耗导弹的能量
  • 做一些高过载的机动(前提是自己不要昏迷了)迫使导弹改变飞行路线消耗其能量
  • 利用地形的掩护,比如山地和建筑,利用地面杂波干扰导弹正常工作
  • 根据多普勒雷达的工作原理,它比较容易捕捉接近和远离的目标,将对方置于自己的3点钟或9点钟方向,尽可能保持距离不变

在实战中,通常是上述几种方式同时使用,打开电子干扰缩短敌方雷达的探测和锁定距离,一旦RWS检测到敌方发射导弹,一边机动规避一边投放热焰弹和箔条。如果你在敌方导弹的不可逃逸区之外,那么很大概率能躲掉;如果你在敌方导弹的不可逃逸区之内,方法同上,但同时要向神祈祷。如果实在躲不掉,还有最后一招——弹射跳伞。

附上一段视频,海湾战争时一个美军F-16飞行员连续规避6枚防空导弹。

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