耳聰目明展神威

新年伊始，我國第四代戰機殲20首飛成功，讓國人興奮不已。不過許多人發現，該機沒有裝備包含紅外搜索系統(IRST)的“鼓包”整流罩，對比俄羅斯T-50的IRST“鼓包”，有人不禁懷疑殲－20是否裝備輔助觀測系統。不過筆者認為，這實際是個“好兆頭”——意味著殲－20裝備的可能是分布式綜合光電系統，而這些也在官方航空報刊上透露出相關信息。

分布式綜合光電系統

殲20未裝備“鼓包”紅外搜索與探測系統，恰恰表明了殲－20對隱身性的重視程度。第四代戰機最大的特點就是隱身性，主要用波束控制法來降低飛機的雷達散射面積(RCS)，相關控制措施包括；飛機的主要邊緣平行，將雷達反射波束控制在少數幾個固定方向，使其他方向的反射波很弱，令敵方雷達接收到閃爍的信號而不易識別；盡量消除飛機外表的突出物、鼓包等，雖然這些不是主要反射源，但當飛機外形采用隱身措施降低RCS時，這些細微之處的影響就不容忽視。此外，還要把飛機表面縫隙設計成鋸齒形，使鋸齒邊緣平行于飛機的主要邊緣，盡可能把反射雷達波納入到幾個主要反射波束中，盡可能減少戰機的RCS。

隱身性要求給安裝IRST造成諸多麻煩。紅外線的波長較短，方向性較好，因此很難像微波那樣在蒙皮下面就可以得到全方位的覆蓋能力，所以需要在多個方向布置紅外器件窗口，力求獲得全方位的圖像。特別是最重要的正前方，戰斗機需要在機頭安裝雷達，占據了大部分機頭空間，所以IRST在第三代戰斗機上一般安裝在機頭偏后位置，加上紅外線無法透過蒙皮來探測目標，因此其紅外器件要突出于機體，這也就形成了常見的座艙前“鼓包”。但這樣布局毫無疑問會增加飛機RCS，增大飛行阻力，不能滿足隱身飛機的要求。

目前國外采用分布式光電系統的戰機只有F－35，根據有關資料，其分布式綜合光電系統由兩部分組成：光電瞄準系統(EOST)和光電分布式孔徑傳感器系統(EODAS)，其中EODAS擁有6個光電傳感器，分別安裝在機身的6個特定部位，采用先進信號編碼來搜集360度范圍內的綜合戰場信息，通過后臺數據融合，可以為飛行員提供一個“球形視野”，因此具有導航、導彈告警和紅外搜索與跟蹤功能，具備較強的態勢感知能力，可以為飛行員提供更高的信息靈敏度，實現夜間近距編隊飛行，也可在復雜氣象條件下執行作戰任務。惟一遺憾的是，目前EODAS的探測精度還無法滿足對地攻擊的要求，因此F-35還裝備了EOST，是F-35的專司對地攻擊的被動紅外探測手段，集成了前視紅外成像、紅外搜索和跟蹤、激光指示瞄準等功能，相當于將傳統的光電雷達、前視紅外成像吊艙和目標指示瞄準吊艙的功能融合為一體，這就省去了以往攜帶傳統的傳感器設備艙，吊艙的空間和掛點。另外，EOST位于機頭下，其設備艙采用類似于寶石形狀的復雜平面，這樣可以散射雷達電波，降低對飛機RCS的影響。在探測功能方面，EOST可以提供窄視場、高分辨率成像，具備自動紅外搜索和跟蹤、激光測距、激光點跟蹤等功能，對防區外目標能進行精確探測和識別，提供遠距離導彈告警、激光定位和瞄準能力，從而可以引導激光制導武器精確打擊目標。

分布式綜合光電系統其本身結構相對簡單，一個基本的紅外傳感器系統往往只包括紅外探測器陣列及一些簡單的電路，無需結構復雜、價格昂貴的瞄準與穩定機構和掃描機構，從而降低了單個器件的重量和體積，同時可以用整套系統替代原先的多種設備，從而有效簡化航電系統的結構，提高可靠性，還便于器件布置，因上突出蒙皮較少，對飛機RCS影響也相對較小。

但分布式綜合光電系統實現起來并不容易。首先，探鋇4器件在固定平面安裝，因此基本上每個器件的視野限制在90度以下，保持對戰機空域的覆蓋至少需要4個器件，考慮到視野重疊和系統冗余度，就需要6個，戰斗機想找到合適的位置安裝令人頭疼。其次，每個器件各需線號線路等，增加了飛機結構的復雜程度，也不像光電吊艙那樣可以在不需要的時候取下，因此增加了飛機的重量和成本。

分布式綜合光電系統有兩大技術難點：大面積紅外焦平面陣列和信號，數據處理系統。戰斗機要對目標進行識別和跟蹤，需要較高的靈敏度和空間分辨率，以保證足夠的探測距離和采樣率，這些都意味著要產生大量的待處理信號，從中抽取有用的信息，對信息處理與存儲的要求很高，因此必須采用高速大容量的信息處理機。傳統IRST的處理能力則比較有限，比如蘇27戰斗機采用的OEPS-27系統配備兩個CPU，無法滿足數據運算，而F-35航電系統采用以光纖為傳輸介質的綜合射頻處理系統，可迅速完成相關數據的交換和處理。

隱身戰機的必要求

我國從上世紀60年代就開始研制機載紅外搜索與跟蹤系統，最初安裝在殲－6上，采用單元硫化鉛器件，探測距離較近，抗干擾能力差，沒有投入實用。進入80年代，我國開始研制新一代機載IRST系統，采用線對銻化銦陣器件，對作戰飛機的尾追探測距離可以達到40公里左右，迎頭則為15公里。在此基礎上，新一代機載IRST系統在新世紀處研制成功，目前已批量生產，替代了殲-11B上原俄羅斯系統，提高了我國空軍作戰能力的自主性。

由于我國現役機載IRST系統仍舊需要突出機體來實現對全向空域的覆蓋，所以無法滿足強調隱身性的殲-20需要，更新一代綜合光電系統的研制由此展開。從官方資料來看，該系統類似F-35的分布式光電系統，考慮到殲-20是未來我國空軍奪取制空權的主力，筆者認其性能應該和17-35的EODAS相近，也就是采用多個光學器件來實現全向的空中覆蓋，實現探測、警戒、導彈逼近系統等綜合功能?？紤]到控制飛機重量以及對飛機RCS-的影響，殲-20可能不會裝備F-35攜帶的EOST。

第四代隱形戰斗機首先要對外形進行波束控制設計，然后才考慮飛機表面的突出物消除問題。殲-20的外形隱身設計水平已較高，傳統向外突出的光電系統“鼓包”已經成為主要散射源。另外，殲-20的航電系統架構應該實現了綜合射頻概念的“寶石臺”系統，相關綜合處理系統也在2010年珠海航展有所展出，外觀和資料顯示，與F-35的綜合處理系統相近，采用多個通用數據、信號處理模塊，具備強大的信息處理能力，這也是殲-20采用分布式綜合光電系統的物質基礎。由于分布式光電系統有大量未經處理的中間數據需要傳遞，因此可以推測殲-20航電系統的傳輸介質應該以光纖為主。相比之下，一向被“神話”的F-22戰斗機受限于研制時的技術水平，沒能采用分布式綜合光電系統，而T-50則繼續采用第三代戰機的轉塔式光電系統，不得不讓外界對T-50航電系統的信息處理能力持保留態度，該轉塔系統還明顯增加了飛機的RCS，加上T-50沒有經過遮蔽處理的進氣道、采用金屬風擋的座艙，都使T-50的隱身性能大打折扣。

筆者認為，我國殲20配備分布式綜合光電系統，主要考慮在于隱身飛機空戰中，雷達的效能明顯下降，光電系統的作用顯著增強。雷達探測距離與目標RCS的四次方根呈正比，也就是說，目標RCS下降十分之一，雷達探測距離降低一半左右。海外媒體推測殲20的RCS在0.01-0.05平方米，略高于F-22，而目前機載火控雷達對RCS等于5平方米的目標，探測距離大約在100～200公里，那么殲-20的RCS低于其百分之一，機載火控雷達探測距離至少下降到原先四分之一。此外，電子戰系統不斷進步，盡管現代機載有源相控陣雷達普遍采用了低截獲模式和猝發探測模式，可迅速完成對目標的探測與識別，但現代電子支援系統對于機載雷達的探測能力也在不斷提高，使得開啟雷達一方先暴露的可能性更大。但對于戰斗機來說，不開雷達就意味著難以掌握戰場空情信息，只能更加依賴外部信息支援系統，而支援系統無法保證對戰場所有目標都能做到有效探測，特別是在對方也有隱身飛機的時候。隱身飛機與外部信息情報支援系統進行信息交換并不可靠——隱身飛機的數據鏈一般方向性較好，但使用范圍受到限制，這樣就有可能造成敵方戰斗機避開我方信息系統的探測，逼近我方戰斗機后突然襲擊。因此未來隱身戰機很需要另一種探測手段，以便在雷達不開機的情況下維持周圍空情掌握，光電系統屬于被動探測系統，不發射電磁渡，隱蔽性好，成為不二選擇。

目前隱身飛機對紅外隱身考慮相對較少，噴氣式發動機把空氣加熱、膨脹后排出，因此尾噴口附近溫度較高，是紅外探測系統的主要目標。第四代作戰飛機具備超音速巡航能力，在長時間的飛行過程中，由于機體和空氣摩擦生熱，溫度升高，甚至陽光照射到機體表面也會增加紅外輻射強度。隱身涂料的原理就是把照射到本機的雷達波轉換成熱量，從而避免雷達波反射，但這個過程也會增加機體表面溫度。盡管隱身飛機也會采取一些紅外隱身措施，如用機翼或尾翼遮擋噴口、采用二元噴管等，但都沒有從根本上解決問題。而且對于戰斗機來說，隱身雖然是關鍵指標，但還要綜合其他性能考慮，比如采用s形噴口且在噴流噴出前摻入冷空氣，可以有效降低噴口和尾流溫度，但這樣會造成推力損失，增加飛機重量，從而降低機動性能。所以S形噴口只在機動性極差的F-117上采用，F-22采用了兼顧機動性的二元尾噴口，這為紅外探測系統提供了施展空間。實際上洛克希德公司也曾計劃在F-35綜合光電系統的基礎上，為F-22研制新型光電系統。

綜合光電系統空戰攻略

對于機載火控雷達和空空導彈來說，迎頭探測和發射可以施展其最大探測和攻擊距離，也就成為最佳的作戰模式，傳統超視距空戰一般都是引導飛機從前方正負30度范圍內攻擊。但在隱身戰機時代發生了變化，隱身飛機最注重的就是前向隱身，RCS最小的也是這個方向，這樣當隱身戰斗機進入迎頭攔射時，即使是利用長波雷達的引導，勉強發現對方，主要超視距空戰武器一主動雷達制導空空導彈也無法在較遠的距離上鎖定目標(目前主動雷達制導空空導彈對RCS等于5平方米的目標迎頭探測距離在20～30公里，對于隱身戰斗機會下降到6～10公里)，況且還要面臨缶敵方施放干擾的挑戰。

由于導彈直徑和空間所限，難以采用較大的天線和較大功率的發射機、電源，從而達到有利的孔徑功率之積來發現隱身飛機，這意味著隱身戰機需要長期對導彈進行引導，顯然非常容易暴露。

有觀點認為隱身戰機之間的空戰應該盡可能從側面進入，其依據就是隱身戰機的側面RCS要大于正面RCS，同時側面進人可以避開敵方雷達探測的最佳位置，甚至從敵機雷達探測區的外側“切入”，縮短敵機截獲和跟蹤時間，有利于達成隱蔽接敵的突然性。而采用側面“斜對頭”接敵，到達一定距離后再轉向，與目標形成交叉航向，這在戰術引導上也比較容易實現。但缺點在于接近目標側方時，由于徑向速度小，雷達探測存在著盲區，可能會丟失目標。

不過對于綜合光電系統來說，從側面探測目標，會發現目標機體暴露面積大，紅外輻射強度高，特別是尾噴口明顯暴露在綜合光電系統的視場中，從而提高了探測能力，因此隱身戰機有可能單純憑借光電系統掌握目標信息，然后隱蔽接近，使用紅外成像制導空空導彈發起攻擊。

不過光電系統也有缺點，就是無法得到目標的精確距離，從而難以控制武器投放，一般情況下會增加一個激光測距系統，測量到目標的距離，從而為火控系統提供精確的目標數據進行解算，但這樣會增加系統的重量和體積。所以對于隱身飛機來說，可能會利用機載有源相控陣雷達的猝發模式，獲得目標距離信息。從另一方面來看，如果隱身戰機裝有分布式綜合光電系統，那么就可以探測到靠近的目標，特別是對方發射的空空導彈，及時對飛行員告警，及時規避。

如果殲20真的配備分布式綜合光電系統，將會給殲-20帶來較大的戰術優勢，在不開啟雷達的情況下保持對周圍空情的掌握能力，從而提高作戰效能和生存能力，特別是可以在外部信息系統支援下從側面接近襲擊目標，及時對逼近的空中目標有效識別。相比而言，F-22在不開啟雷達時，只能憑借ALR-94電子支援系統探測目標，但如果我方不開啟雷達系統，顯然F-22就難以預警，這也是F-22未來計劃配備光電系統或側視陣列天線的原因。

結語

分布式綜合光電系統的配備，將會讓殲20擁有一雙銳利的“鷹眼”，作戰能力更加全面，生存能力更強，更好地適應更加復雜的戰場環境。該系統配備不僅僅是我國航空電子工業技術水平的提高，更是整個空戰思維的革新，足以構建起更完善高效的空戰體系。

土豆心理戰

趙紅星

1941年冬，數千噸土豆轉送到德軍駐挪威基地冷庫作為儲備糧。盟軍玩了一把“無中生有”——歐洲多家權威醫學報刊和電臺稱，近來沿海地區居民多患“形似感冒”的怪病，但危害“類似鼠疫”；完全是吃冷凍土豆所致。德國海軍士兵恐慌之下拒食冷凍土豆，一時軍心混亂。盟軍趁機調整護航行動，從德國“海狼”攻擊間隙中得到喘息。

(摘編自《科學之友》)