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马路天使“鹰狮”

作者: | 发布时间:2022-11-07 12:36:02 | 浏览次数:

提起JAS.39“鹰狮”,大家都知道,它是瑞典萨伯公司研制的新型战斗机,也可以说是他们的最新力作,代表着萨伯战斗机发展的最高峰。至于该机的技术性能水平如何?国际上比较认同的看法是,“鹰狮”只是一种介于第三代和第四代之间的“三代半”战斗机,而瑞典人则依然认为JAS.39是世界上第一种第四代战斗机。瑞典人何以这样自信,有“马路天使”之誉的“鹰狮”究竟有何亮点或者说独门功夫,看过此文后也许就能找到答案了。

力主自行研制

20世纪70年代,Saab-37“雷”战斗机作为瑞典的前线作战飞机,开始进入瑞典空军服役。接着,瑞典空军考虑到“雷”战斗机的后继机型,开始关注下一代战斗机的发展途径。当时,瑞典空军曾经考虑过引进美国的F-16或F/A-18战斗机,但改装一架国外生产的战斗机来适应本国的防空网络系统并非易事,甚至有可能陷入麻烦之中。此时,萨伯公司经过数十年的努力,已经证实了自行制造一流战斗机的能力,而且如果自己干,完全可以为本国空军量身定做。

起初,这个项目的代号为JAS-NY,进入前期设计阶段后就改为了2100系列设计方案。从1979年10月起,该系列提出了多达15个设计方案。尽管当时美国和苏联的新式战斗机大多采用双垂尾,但萨伯公司经过一系列的深入研究和论证,表明双垂尾的优越性只体现在双发飞机上,对于后机身相对细长的单发飞机来说,没有实际性的好处。而像F-16的腹部进气道设计,并不十分适合于轻型战斗机,因为这样会使前起落架过于靠后,影响起降操纵性能,同时还可能会产生外来物损伤、限制机身的中部空间、严重的发动机进气畸变等一系列问题。

1980年12月,萨伯公司经过系列的筛选和评定,最后留下了三个方案。是2102方案,带有后掠翼和边条翼,在后机身上装有安定面和减速板;二是2105方案,带有两侧进气道、鸭翼和三角翼;三是2107方案,带有更大的机翼后掠角加安定面、边条翼和背部进气道,减速板安装在机翼上表面。设计人员通过进一步的分析和比较后发现,2102方案的机身过于狭窄,安装必要的机载设备后,会使中部机身变得太厚。从攻击作战角度看,这是有利的,但这也会导致无法有效地减小它的阻力,影响超声速性能。结果,该方案由第一退居第三。

相比之下,较理想的是2107方案,因为它有充足的机内空间,机身下外挂点可携带各型武器。有一点不足是发动机与进气道安装在后机身上部,对前机身的布局产生了影响,并使驾驶舱安装位置过低、过宽,这对将来改装成教练型带来了困难。此外,尽管2107方案的总体性能良好,但萨伯公司考虑更多的是在大迎角和侧滑角条件下,如果机头抬得过高,就有可能出现缺乏足够的发动机进气,这一点成为最致命的缺点,最终导致2107方案被放弃。

2105方案沿用了萨伯公司研究已久的鸭翼技术,但所使用的鸭翼与主机翼都采用了主动控制技术,以满足高机动性的要求。2105方案成为了最后的胜利者。1981年7月3日,专门为新型号组成的JAS工业集团,在2105的基础上提出了全套设计方案。虽然,采用两侧进气的飞机,在高速机动时不会产生进气限制,但降低了滑跑过程中吸入杂物的可能性。

当年9月,瑞典空军接受了这个多用途战斗机的设计方案,次年2月政府向国会提交了申请预算的报告。至此,瑞典放弃了购买国外战机的念头,决定以自行研制来代替讲口。1982年6月,瑞典国会将投入研制的飞机正式命名为JAS.39,瑞典空军在年底将其命名为“鹰狮”。这个寓意深远的名字源白干希腊神话中的一种半狮半鹫的怪兽,头、翼似鹫,身躯似狮,肩负守护金矿或宝藏的重任,从中可以看出JAS 39战斗机将会在瑞典国土防御中扮演一个非常重要的角色。

鸭式布局的经典

20年前,作为世界上第一种采用鸭式布局的战斗机,“鹰狮”刚一亮相就引起各国的极大关注。自从上世纪60年代以来,鸭式布局技术尽管充分显露出提高战斗机机动性能的巨大潜力,然而这种固定式鸭翼的作用仍然局限在产生有利于机翼增升的涡系,并不能起到直接操纵飞机的作用。直到20世纪70年代初期,当主动控制技术开始从理论研究走向型号应用后,美国、法国、英国、德国和以色列等国纷纷大力推进本国的鸭式布局研究,并陆续推出了许多设计方案,其中法国的“阵风”、英国的EAP验证机和以色列的“狮”原型机等在20年前相继首飞,但都没有及时地投入生产和装备部队,只有JAS 39率先出世,并成为鸭式布局战斗机的经典之作。

随着主动控制技术的逐渐成熟,萨伯公司敏锐地意识到这种技术在改善和提高飞行性能的潜力,及时地将全动式鸭翼应用到JAS_39战斗机的设计中。从JAS.39战斗机的气动布局中可以看出,机翼采用了切尖三角翼,带有前缘襟翼和前缘锯齿,后缘有内、外侧升降副翼,以改善短距起降性能。由于鸭翼和机翼之间的耦合作用十分敏感,如何仔细地权衡这些几何参数和相对位置,保证优异的总体性能,成为萨伯公司在JAS.39战斗机研制中必须仔细考虑的关键。

设计人员通过反复推敲,将JAS.39战斗机的机翼和前翼的前缘后掠角分别确定为45度和43度。全动式鸭翼安装在发动机进气道外侧上部,正好处在机翼前上方,并具有一定上反角,这会导致鸭翼涡与机翼的有利干扰在大迎角时有所削弱,这主要是在一定程度上考虑到了操纵控制的作用。为此,设计人员在机头前部设计了两个小型边条,可以在大迎角状态下产生涡流,改善飞行控制能力。

在保持萨伯战斗机短距降落的性能特点上,“鹰狮”与前辈“雷”式战斗机有所不同,并未采用推力反向器,而是利用鸭翼转动90度来起到减速板的作用。值得一提的是,瑞典空军的飞行员在“鹰狮”飞行模拟器中,曾经模拟实施了降落在航空母舰上的整个过程。令人无法置信的是,JAS.39战斗机凭借着优异的短距起降性能,甚至可以在无需辅助拦阻钩的状态下成功着舰。在舰上起降且能如此,在马路上起降就更不在话下了,“马路天使”的美誉实至名归。

“鹰狮”的顺利问世,在很大程度上依赖于主动控制技术的发展,采用了放宽静稳定度设计,但也为此付出了“学费”。萨伯公司在设计JAS 39时就考虑采用三余度电传操纵系统,并首先利用一架经过改装的Saab-37战斗机来评估新技术的性能。同时,“鹰狮”还采用了一个模拟式的备份系统,可以在电传操纵系统出现故障时自动接通控制,提供一种简单可靠的操纵能力。电传操纵系统能自动地补偿静稳定度,不仅可以改善“鹰狮”的机动性能,还有利于适应作战中出现的结构

损伤。例如,如果飞行员在训练或空战中遭遇副翼失效的情况时,可以采用差动控制鸭翼来控制飞机,从而确保安全返回机场。

然而,由于缺乏必要的实践经验,萨伯公司在电传操纵系统研制方面难免疏忽,先后导致了两次令人瞠目结舌的坠毁事故,险些让“鹰狮”胎死腹中。1989年2月2日,当首架JAS.39原型机完成试飞任务后准备着陆时,产生了飞行员诱发振荡,突然坠毁在跑道上。1993年8月l 8日,第一架“鹰狮”生产型在一次飞行表演中意外坠毁。调查结果表明,这是由飞控系统的不平衡造成的。正是在接受了多次教训后,萨伯公司重新修改了飞控软件,终于再一次打造出了经典之作。

升级机载设备

作为瑞典空军的新一代空战平台,首批JAS.39A/B战斗机采用了PS-05/A多模式脉冲多普勒雷达,体积只有“雷”式战斗机配备PS-46/A雷达的60%,但处理速度却提高了3倍。这种雷达可以在所有高度上以及更远的距离内探测目标,可以分别执行空对空、空对地和海面监视等任务,并显著改进了对付电子干扰的能力。

随着技术的不断升级,JAS 39C/D战斗机改装了新型PS-05/A Mk3 JURA雷达,探测距离增加到130~160千米。这种雷达采用了新型D-96A高速处理器,大大增加了数据处理能力。在此基础上,雷达增加了新的工作模式,可以同时跟踪20个以上的目标。

PS-05/A Mk3雷达还增加了多普勒锐化的动目标指示(MTI)功能,包括地面动目标指示(GMTI)和海面动目标指示(sMTI),另外还具有合成孔径雷达(sAR)工作模式、探照灯式和DBS测绘模式。近距作战模式包括自动截获模式、瞄准模式、平视显示器搜索、广角搜索和垂直搜索等。出口型主要根据不同用户需求调整软件,以便适应各国地理环境。

在早期标准型的基础上,现役的JAS.39C/D战斗机进行了多处改进,完全符合北约的互操作标准。例如,座舱内安装了大屏幕彩色综合显示器、新的计算软件、机载氧气发生系统和新型通信设备,加强了机翼结构和武器挂架,可以携带更多的武器,并增加了空中加油能力。此外,根据任务需要,该机今后还可以携带模块化侦察吊舱和Litening目标截获/指示吊舱。

与标准型所采用的三台单色多功能显示器相比,JAS.39C/D战斗机在座舱中改装了三台多功能彩色液晶显示器。同时,拆除了所有的机械备用仪表,其作用由一台多功能显示器来代替。这些显示器极大地改善了人机界面,可以很好地显示各种空战数据,有利于飞行员更加便捷地管理各种战术信息,及时掌握关键任务数据,显著增强了态势感知能力。

瑞典空军还非常看重“鹰狮”的空中侦察能力,专门订购了9个SPK39侦察吊舱,正式装备于快速反应部队使用的IAS.39C/D战斗机上。作为模块化侦察吊舱(MRP)的MRP-II衍生型,这种吊舱不仅更新了侦察/光学CA-270双波段照相机,还增加了红外行扫描装置和远程侧视成像能力。同时,吊舱自身将装有CDL数据链,以实时传输图像。吊舱的电子设备通过一条数据总线与机上系统综合,因此能够全自动工作。

面对瞬息万变的空战环境,“鹰狮”战斗机更加强调自我防御能力。它的右侧机翼下武器挂架可以加装BOQ-X300型干扰吊舱,能够以欺骗方式、噪声方式或多普勒方式工作。同时,该机配有电子支援措施(ESM)系统,通过一条专用数据总线与EWS-39系统综合,可以控制机载综合对抗投放器,以协调整个电子对抗行动。

尽管总体尺寸相对较小,但萨伯公司仍然为JAS.39战斗机设计了7个外挂点,以携带制导武器为主,从而确保最大作战效能。除了已经拄载了AIM,120、“天空闪光”和“响尾蛇”等型号的空空导弹外,JAS.39C/D型将进一步加装IRIS-T红外格斗导弹和欧洲合作研制的“流星”导弹。根据作战任务的需要,该机可以分别携带RBS-15反舰导弹和RB-75空面导弹,并能挂载DWS.39型布撒器。此外,“鹰狮”在腹部偏左位置安装了一门“毛瑟”BK-27型27毫米机炮。

战术信息系统

根据瑞典政府制订的“空军2000”发展规划,瑞典空军要求JAN.39战斗机必须装备战术信息数据链系统(TIDLS),利用数据链实现战斗机之间的战术数据的实时交换,并且能与StriC国家指挥和控制系统之间实现信息的实时传输。从数据链技术的发展来看,瑞典空军很早就立足于本国实际情况,认识到战斗机飞行员在未来空战中必须能利用一切可能的战术数据来获得态势感知的优势。为此,瑞典空军早在上世纪60年代中期就在Saab-35战斗机上秘密地装备了一种国家防御数据链网络的初始型号,这在数据链作战系统的研制和发展方面处于世界领先地位。

此后,瑞典空军在Saab-37战斗机所用数据链的基础上,从上世纪80年代开始继续发展出TIDLS,最后顺理成章地应用于JAS.39战斗机上。TIDLS作用距离达到500千米,具有很高的抗干扰能力,允许“鹰狮”在作战中利用其它飞机的传感器或者由其它防御系统所提供的瞄准数据,将截获的数据融合并显示在战斗机的多功能显示器上。借助这一手段,“鹰狮”可以作为侦察机在敌火力圈外侦察目标区的图像,然后将图像中继传输给攻击机队,执行攻击任务的飞行员可通过清晰的图像知道前方的战场态势。当飞机停放在地面时,数据链路也可以保持通畅,允许处于待命的飞行员随时掌握作战环境的各种态势。

TIDLS还能向已关闭雷达的其它飞机发送其雷达收集的或其它信息源发送的目标数据,尽管雷达已经关机,但数据链能够连续提供战区内所有情况的详细信息。这样,第二架“鹰狮”战斗机无需打开雷达,不易被敌方飞机发现,因此具备了战术优势。一架“鹰狮”战斗机可以通过雷达感知到其伙伴中的4个,允许一架单独的战斗机攻击一个目标,而其它战斗机利用相应数据实现“隐身”攻击。

根据瑞典空军“网络中心战”的战术思想,萨伯公司在研制“鹰狮”战斗机过程中,充分考虑其从各种战术平台获得实时数据的能力。通过空空和空地的数据链传输,瑞典空军在战斗机之间、战斗机与预警机之间、战斗机与地面指挥部之间连成“大网”,通过共享信息资源,凸显出了信息优势。

此外,TIDLS还允许多架战斗机通过几部战斗机上的雷达实现三角测量,从而迅速和准确地锁定一个目标的跟踪;或者允许一架战斗机干扰一个目标,而其它战斗机进行攻击;或者允许多架战斗机协作,利用不同雷达的频率来“烧穿”干扰发射机。

除了TIDLS之外,瑞典空军的

JAS 39C/D战斗机还加装了新型的通信与数据链39(cDL一39)数据交换系统,也称为战术无线系统(TARAS)。该系统应用两部专用电台进行通信和一部Ra-90数字跳频电台进行数据链交换。据最新消息,瑞典空军已经计划将现役JAS 39机队缩减到100架,到时将全部为C/D型。从装备使用着眼,JAS.39D双座型战斗机的主要目的已经不是只考虑到作战训练的需要,而是充分利用双人驾驶的优势,首先将承担起压制或摧毁敌方防空系统的任务。

更进一步将其发展成具有完善的数据链系统,用作传感器平台的指挥与控制飞机,即一种“迷你型AWACS”平台。后座上的空中战术员可作为现场战斗指挥员,掌握战斗、管理战斗机数据链提供的信息,支援联合作战机群。瑞典空军还设想,随着无人战斗机的迅速发展,具备信息优势的JAS 39D战斗机,在未来还可用于引导和控制无人战斗机的作战使用。

打造“超级鹰狮”

从“鹰狮”发展壮大的历程中可以看出,萨伯公司立足于自身的技术优势,及时地抓住了本国空军装备更新的时机,通过不懈地努力,最终研制生产出令世界刮目相看的新一代战斗机。此后,为了保持瑞典空军现役装备的性能水平,同时着眼于拓展海外市场需要,萨伯公司从2002年起就开始着手考虑“鹰狮”战斗机的未来发展,初步制订了“鹰狮2010”计划,当时称为“超级鹰狮”,目前称为“下一代鹰狮”。

萨伯公司曾经展示了一张“下一代鹰狮”的发展构想图,可以看到机上装有保形油箱、B02D拖曳式诱饵、IRIS-T红外格斗导弹和“流星”超视距导弹。在JAS 39C/D型基础上,“下一代鹰狮”将在机身两侧加装保形油箱,并在机身后部加装尾锥,利用内部空间携带更多燃油,据介绍将比C/D型增加38%,从而实现增大航程、提高续航能力的作战需要。同时,萨伯公司还在其机身下设计了2个外挂点,从而将外挂点总数增加到10个,有效增加了作战能力。这样,“下一代鹰狮”战斗机的最大起飞重量将明显增加,萨伯公司决定为其换装一种全新的动力装置,在反复评估了多种新型动力装置方案后,初步选择了美国GE公司的F414发动机,希望借助高推重比发动机的优异性能来助推“下一代鹰狮”横空出世。

最值得关注的是,“下一代鹰狮”将大幅度提升雷达系统性能。最初,萨伯公司还局限于本国雷达技术的发展现状,计划先换装一种Ps-05/AMk4 GREAT型雷达。这种衍生型雷达只是改进了部分硬件,但大幅度修改了数据处理软件,主要增强了抗干扰能力,增加了电子对抗功能,同时增加了雷达的作用距离,以满足未来制导“流星”超视距导弹的需要。此外,该雷达还改进了高分辨率SAR模式,并增加了敌我识别(IFF)模式。

然而,考虑到“下一代鹰狮”在国际市场上的竞争力,萨伯公司已经决定直接采用有源电子扫描阵列(AESA)雷达,将从2008年开始进行有关的验证工作。目前,萨伯公司正在评估几种AESA雷达的技术性能,包括爱立信公司的NORA型、美国雷神公司的APG-79型和欧洲正在研制的型号。其中,NORA型的意思是“不仅只是雷达”,主要因为该雷达还能够执行其它任务。例如,对位于其工作频率范围(I~J频段)内的敌方雷达进行无源电子侦察和有源电子干扰,将有助于赢得空战先机。雷达还增强了空对地功能,包括先进的SAR模式和对地面/海上目标的跟踪。

此外,萨伯公司正在考虑进一步增强“鹰狮”的自卫能力。一方面是在翼尖的导弹发射架上挂装BO2D拖曳式射频诱饵,并增加激光告警系统(LWS)和导弹逼近告警系统(MAWS),另一方面正在为“下一代鹰狮”研制一种全新的模块式综合防御信息系统(MIDIS)来替代EWS-39电子战系统。

从商业角度来看,萨伯公司已经看好了各国战斗机的换代需求,尽管近年来在波兰、智利和奥地利等国空军的新型战斗机招标中落败,但已经通过租赁和销售等方式获得了南非、捷克、匈牙利和泰国的订单。目前,萨伯公司正在参与印度、巴西和中东地区等国家的战斗机竞争,为此全力打造“下一代鹰狮”,力求在世界战斗机市场分得一杯羹。

责任编辑:思空

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