F-22的战术技术 zz

Vesper_Lynd

　　F22猛禽，是目前美国战术空军最为骄傲的隐身战斗机。他的出现曾经于前苏联TU22一样震惊了世界。这种战斗机却包含了很多不被人知晓的奥秘。
　　首先，隐身技术手段欠缺。在爱德华兹我是分组负责那里的隐身测试系统试验的官员。那里极少接受象我这样的亚洲人。特别是华人。但是，我还是凭借能力进入这里。在那里，经过17项严格测试的F22战斗机，总体归纳报告是：隐身系统性能不能超越现有抗击能力。当然这份219＃30A编号的报告是禁止拿出来的。国会一些高级要员。因为处于对于中国2种先进战斗机，以及俄国即将开发的隐身战斗机的，压制。在表决通过的时候，都是给予了很大的肯定。
　　而被誉为美国21世纪空军精品的F22战斗机，在进入皮茨堡空军试验中心，进行飞行对抗计算机演示试验中，出现了他的抗击反隐身探索能力不足，导致遭到中国，俄国新型大型远程预警机的探测以及监控。而且受到“7架以上”歼10战斗机的围攻。由于精确指导武器于隐身安全距离之间差距。导致它无法实现“安全打击”。从而失去了主要的领先优势。
　　在接下来的战术轰炸试验中，它基本上没有任何作用。弹仓内不能挂载美国空军现役的通用型航空导航炸弹。仅能携带常规mk82型炸弹。这是他成为仅有1种功能的单一战斗机。而这完全不符合美国空军的系列研制，系统开发的作风。
　　战争延迟。是他的另一个失误。在爱德华兹基地。举行的真实模拟空战对抗。F15E以4架为编队。再有/无大型预警机参与2种条件下，进行了分别对抗。虽然在无预警条件下，它以1：2取得胜利。但是其最终还是被后面增援的“敌机”将其“击落”。
　　再有预警机前提下。它根本没有任何还手的余地。遭到多枚中程导弹饱和打击。F22机载警戒告警系统。是埃希科萨公司较新的产品。资料显示他可以实现4－6目标全局域显示告警。但是实际情况是出现了前半端可以。而后面系统显示不明情况。导致2 枚中程导弹进入近程拦截圈。这里对于2次引导锝中程导弹来说。等于“巴黎不设防”。
     而中国目前采购了俄国的先进战术战斗机SU27系列。以及其自行研制的歼10。而且中国军方还在紧密研制他的范隐身战斗机。而且中国目前拥有伊尔76预警机，猎迷2预警机。以及他自己研制的预警2000。这些在加之中国近海350海里范围内的强大的有缘地面相控阵大型远程雷达。以及目前已经实现了空天激光＋合成孔径雷达。这些设备包容在一起。那么F22还能剩余多少生机？

　　进攻是最好的防御。单纯提高的被动防御而为此牺牲攻击性。这是武器设计的大忌。事实上在F22被拨去鲜活的宣传外衣以后，留下的只有给全体美国空军的痛！
     F—22电脑系统最重要的是它的软件设计能够把大量复杂的资料整理成简单、易懂、明确的信息。飞行员不必读取许多仪表、显示器的数据与文字显示，来决定战术行动。这些都是由电脑软件取代了其次是隐形手段的综合使用。有几种基本方式可以达成“偷偷接近”敌方而不被发现。一是传统的利用视线死角、云层、阳光等等；另外是借重隐形技术；第三当然是综合使用两者。F—22显然是要采取第三种方式。所谓隐形就是要在雷达、肉眼、红外线与声音四方面都使敌人极难以观察到F—22。第三是使用新型的发动机。F—22使用2个F119—PW—100涡轮扇发动机，在使用后燃器时每个推力可达156Kn（350001b），即使不用后燃器推力也在F－15与F－16战斗机发动机有后燃的111．2－129Kn（25000－29000Ib）推力范围之上。装备这种发动机可作无后燃超音速巡航，F—22维持在Mach1．4以上的巡航速率，这有助于增加作战航程、缩短前往交战空域的时间，也有助于迅速撤离战场。第四是F—22内载与外挂武器具有巨大的杀伤力。
　　F—22无疑是目前美国空战的王牌，但也有2个主要方面的潜在问题值得研究。首先，少量精确制导武器的威力是颇为局限的，而且也是有懈可击的。其次，不论F—22如何先进，它与任何其它飞机具有一样的弱点，当它停在地面上的时候，一颗手榴弹就能够摧毁它。如果机场安全不保，它就会随之毁灭.
　　F22是美军最新一代战斗机，虽说现在还没有成建制服役，但引来的动静不小。有人把F22归结为低可见度、超音速巡航、战场信息技术和高机动性。有人争论说，F22的机动性不好，不如SU27／37，甚至J10。正好5.1放假，本人也就来聊聊，纯粹的技术探讨。
　　首先澄清一个误区，很多人以为现代空战还是类似于越南上空的“狗斗”。相互咬尾，然后在2000米内用cannon解决问题。实际上，这种战斗在假定的台湾海峡空战中很少真正出现，因为中距空空导弹的出现，加上全向红外导弹，使得双方真的冲到面对面的机会不多，大多会被导弹击毁。只有双方对头过后，才谈的上进入缠斗。但是由于双方都是多层次的多机，冲过头的飞机会被另外的战机用导弹击落。所以说，在正面冲突中进入缠斗的飞机会有，但是数量上不是起到对争夺制空权的绝对作用。
　　F22正好是在上述情形下有最大的优势，就是利中距饱和攻击，之后，做个超音速转弯，在后面的飞机掩护下迅速脱离。回家。
　　大机群作战，协调和对战场的感知问题很重要，作为作战体系，SA（situationawareness）就是F22的另外一个重点。F22的SA是另外一个优势。F22利用小区广播技术，可以实时和其他F22、预警机，在F22上自动集成所收集到的信息。并且机上电脑会对目标进行智能评估，谁是已经被同伴锁定、攻击，谁是最有威胁，总之老美在这方面的越南经验使得他们研究的很细致。有的网友说，打掉预警机，是个好主意是这些空中老大们斗躲在战斗机的后面，而且一般会有一架战斗机护航。所以，我们的飞机冲过去打，根本不现实。你能冲过去，就说明你已经消灭了几乎所有的战斗机，这样等于没有起到使敌机群制盲的作用。还有一种方法是远程空空导弹，400公里的射程，会导致制导方面比较容易被干扰，这种技术很不成熟，况且应对这种威胁，老美使用的是高能激光进行自卫，这就是为什么在747机头上安装激光的本质原因了。没有预警机的情况下，F22会利用自身的信息优势，和系统上的优势，分享来自其他F22（主要是后面，在我方射程之外的）和其他基站的，比如F18的，军舰的，地面雷达的等等信息。至于说全波段干扰，我只能说出这个主意的网友没有学过物理学吧。
　　进入缠斗，是F22最不希望的一种情形。并非F22不适合缠斗，只是因为它的最大优势不在这里。实际上，由于老美在矢量推力（老美在90年代中期就给以色列的F15／16装上了轴对称矢量推力，来验证效果）、推进机体的一体化、自适应控制系统使得F22的机动性，敏捷性（简单的说敏捷性是机动性的导数）有了飞跃。F22的60度仰角是在可以控制的情况下，可以横滚，可以用来机头指向，更重要的是那是在典型对空作战的挂载下。而SU27的所谓110度，是在没有挂载、油箱半油，而且是不可控制的眼镜蛇机动中表现出来的，几乎不能说明任何实际意义。因为眼镜蛇是SU27的一种气动外形带来固有反应，一旦动作开始不能中途退出、改变。实际上SU27的仰角仅仅在27度左右，它的确是一种机动性比较好的大型战斗机，但是也仅仅是在第三代中比较好而已。至于三面翼，有人说它可以构成一个类似的柔性面，估计这也只是一种想象。这种布局加上矢量推力，看上去操纵面多，实际上对高度静不安定飞机而言是一种浪费，对于老式战斗机也许还有用处。
　　实际上老美也承认即便是F22，在进距离对抗装有全向红外导弹和瞄准头盔的J7的时候，不会有太大优势。不是机动性不好，只是因为对于可以做40G的导弹而言，任何有人驾驶的飞机的机动性都是枉然。老美正在积极研制无人战斗机，到时候，进入缠斗的仅仅是一个会飞的服务器。
　　另外F22的电传有智能重构的自适应的功能，加上关键部位的装甲，使得系统有足够的冗余。有很大的被弹强度，相比之下，SU系列就差远了。不是说我们的飞机不能带伤返回，只是说美国人的更好。实际上美国人正是研究了那些带伤返回的现象，才开发的自适应控制。你命中它，可能只是系统性能下降，但会让飞行员向往常一样驾驶，而不是一下掉下来。
　　说到各种气动技术，各种可能性，老美其实都早于苏联人进行了验证，X29验证了前掠翼技术、F15MST验证了三面翼和推进控制一体化技术，以及矢量推力。X31验证了鸭翼技术和矢量推力整合。早在90年代中期，以色列的F15就有轴对称矢量推力，实际上很多技术只是老美作为技术储备，并以此位基础，进一步成熟化，并非是俄罗斯领先。
　　说到J10，确实是一大飞跃，是我们走向自主设计、研制战斗机的飞跃。这种飞跃是自己比自己，实际上J10和只是比台湾的F16略强，基本上和mirage2000差不太多。实际上，战斗机的技术涉及到很多分支领域，是国家综合技术实力的体现，设计是一回事，制造是另外一回事。比如发动机一直是弱项，其实上主要是自动控制和材料工艺。早在90年代早期，美国GE的E88节能核心机的涡轮前温度就达到1550K，这是俄罗斯现在的发动机都做不到的。这涉及到C／C复合材料，陶瓷材料，金属间化合物，气膜冷却等技术，而目前。俄罗斯还停留在使用高温合金。
　　事实上，F22确实是普通意义上最好的战斗机，拿SU37和J10和它直接比较没有意义。

Vesper_Lynd

中国试飞员分析美F22停飞事件：战机存3大缺陷



　　徐勇凌，空军试飞专家，功勋试飞员，国内仅有的几位国际试飞员之一。为中国空军歼-10等成功装备的研制做出过杰出贡献。荣立数次战功，曾经参加过三代战机导弹靶试，机载雷达测试等工作。
　　关于F-22，近年来话题不断。它的首飞、它于2005年底开始装备、它持续不断的战术技术试飞、它在航展上的精彩亮相、当然还有它在亚太的频频露脸。F-22已经成为一张战略纸牌，被美国人反复使用。
　　然而，作为一款曾吸引无数眼球、超重量级的四代战机，美国的F-22还没有参加任何一场战争，这是令人感到蹊跷的一件事。正当人们为其没有参加新一轮的利比亚空袭感到困惑的时候，又传来一个更加令人匪夷所思的消息，集当今世界最高军事技术于一身的F-22，居然因为氧气系统问题停飞了，而且还是无限期的。
　　其实，早在2008年我就对F-22这款战机发表了自己的看法。我认为，高成本的F-22“忽悠”了美国空军。究其原因，F-22的出笼是当时国际战略格局决定的，而当1991年苏联解体后，F-22其实已经失去了存在价值。当时历史条件下对该机一味求高求精的功能定位，已经不能适应时局变化。但在当时，美国人已经为此型号投入了巨额资金，下马已经不可能，加之F-15/16等三代战机日益老旧，军机换代的迫切压力，使得F-22项目得以延续。此时飞机战技指标已经确立，重新更改顶层设计等于推翻初始方案，其成本更加难以承受，可以说F-22项目的继续是美国的无奈之举。美国人唯一能做的就是减少飞机采购数量，不足的份额由简化版四代机F-35替代。
　　技术含量过高导致系统整合优化难度加大
　　F-22隐形战机研发中所遇到的问题，并非美国的个案，其实在世界军用航空装备领域，一种新型号的顶层设计始终是最大的难题。作战需求导向是没有错的，问题是对于战争的解读总是落后于战争发展的走向。
　　即使是技术预测没有错误，为了实现这种技术需求，在设计上也是颇费周折。技战术指标的预期是一回事，技术实现的结果是另一回事。再加上各种技术、经费和使用要求的限制，对于团队而言，要设计出满足各种需求的新型战机，其困难不仅仅是技术上的。
　　从一开始，美国军方对F-22就提出了很高的要求：该机要采用全隐身与气动综合布局、持续的超音速巡航能力、过失速机动、短距起降、先进的机载设备和火控系统与综合航空电子系统。
　　然而。1991年，随着苏联的解体，如此成本高昂的F-22飞机失去竞争对手，它的存在价值也遭到质疑。飞机的设计方案一改再该，随之而来的是飞机的订单被一再缩减，从800多架减少到600多架，后来到了276架，最终只有区区的179架。导致F-22订单一减再减的原因是多方面的。
　　首先，F-22的高性能远非制造商吹嘘的那样诱人。尽管美国人在飞机的设计和研制中几乎做到了精益求精，为了实现隐身效果与高机动性能的完美统一，在气动外形和局部构造设计上绞尽脑汁，在表面涂层的用料上几乎达到了不计成本的地步。为了达到高机动性能的目的，在发动机性能、矢量喷口设计、复合材料运用、翼身融合设计等方面下足了功夫，使飞机既能满足超音速巡航的要求，同时具备优良的大迎角机动性能。
　　然而要真正做到同时满足隐身和高机动两方面的要求谈何容易。比如为了达到隐身性能，F-22同时设计了全埋式隐身挂架和外置武器接口，这必然会增加飞机的结构重量，从而牺牲飞机的超音速和高机动性能。
　　其二，为了满足高机动性和飞行品质的要求，F-22的飞控系统设计过于复杂。飞发一体化(飞控和发动机交联)控制技术要求很高，这给飞控系统设计带来了极大的困难，尤其是飞控软件设计极其复杂，如此复杂的系统发生故障的概率也大大增加。1992年4月25日，YF-22试验机在低空通场复飞时，发生了人机耦合振荡，飞机坠毁在跑道上，原因就是飞控软件的设计缺陷。
　　在生产型F-22的试飞中又出现两起由于飞控系统故障导致的飞行事故，尤其是2004年12月20日的事故更是令人匪夷所思，在起飞过程中，飞机出现了飞行员预料之外的俯仰振荡现象，并迅速触地坠毁，事后技术人员依然把事故的原因归结为软件设计缺陷。
　　其三，F-22飞机的性价比不高。一架为战术打击而设计的飞机，每架飞机的研制和使用成本超过了2个亿，如此高昂的价格是否值得令人怀疑。可以说F-22如果大面积装备部队，最大的赢家不是美国空军，而是洛·马公司。
　　至此，美国空军陷入了两难境地，一方面F-22设计方案一改再改，因性能不尽如人意而饱受争议；另一方面，采购计划一再缩减，为了说服五角大楼和国会，美国空军费尽口舌。最终，美国空军和制造商都没有看到他们想要的结果。
　　2005年，F-22终于得以装备空军，但由于现代战机随着技术复杂程度的增加，其技术缺陷在试飞阶段并不能完全暴露，因此，在装备后进行技术更改与优化已成常态。直到2010年，F-22的系统试飞依然没有结束，去年11月份的事故就是在武器试验中发生的。
　　不低级的“低级错误”
　　在工程领域有一个有趣的概念，叫“低级错误”，所谓低级错误是指在较为成熟、技术含量不高的系统出现功能性、适应性方面的问题，但低级错误不低级，它往往发生在高技术含量的飞机上。这种低级错误发生的原因在于，由于对飞机作战性能提出了新的要求，会对传统的低端系统如机械、仪电、电气等系统提出更高的要求。
　　F-22为了实现超音速巡航，对飞机的高空性能有特殊要求，对氧气系统的相应更改与完善是必须的，这种看似不会引起重大失误的局部更改，由于不可能投入过多精力，非常有可能出现低级技术错误。
　　工程上的技术问题大致分为两类，一类是硬性故障或缺陷，这种问题一般在试飞阶段就会充分暴露，而技术上的措施总要经过反复试验确认无误后，才会最后装机。这类故障在研发阶段发生较多，对技术团队是一种严峻的考验，但处置起来一般比较干脆，行就是行，不行就是不行。
　　另一类是软性故障或缺陷，这类故障的特点是发生的概率较低，有些甚至达到千次级(一千次发生一次)甚至更低，这种缺陷大都是由于系统逻辑复杂，由于某些系统的隐形偶发故障，导致整个系统的失效和降级，也有可能是由于子系统间配合发生偶然的不协调。
　　由于此类故障的发生需要各种条件的契合，发生概率非常低，而且故障后的重现非常困难，这就给工程技术人员找清故障原因，并加以处理带来了很大的麻烦。这类故障是技术团队最讨厌的一类故障。而有意思的是这类故障总是发生在技术要求较高，系统逻辑较为复杂的系统上。因此，看似像是悖论的“高技术系统发生低级错误”的事情经常发生。
　　F-22氧气系统故障分析
　　首先我们要知道F-22发生了什么问题。一个氧气系统方面的缺陷导致F-22的全面无限期停飞，显然不是小问题。那么，一架技术如此先进的军机怎么会被一个小小的“缺氧”问题击倒的呢？还是让我们先来了解一下军用飞行中的用氧问题。
　　作为在高空高速条件下飞行的现代军机，飞行员生命保障系统就像太空飞船的生命系统一样，是较为复杂的系统，飞机要为飞行员提供温度、压力、辐射程度、氧环境都较为舒适的环境，氧气系统是飞行员生命保障系统的一个分系统。氧气系统由传感器、控制器及蓄氧供氧等系统组成，看似简单，其实极为复杂。由于对系统工作指标和稳定度有很高的要求，氧气系统的可靠性必须很高。在中空，氧气系统提供飞行员适当含量和压力的氧气，而高空，则要给飞行员供应纯氧，目的是保证飞行员有足够的氧气吸入量，还要保证飞行员在高空不发生减压症。
　　飞机的氧气系统是如此的重要，如果一旦发生故障后果不堪设想。缺氧所导致的生理现象比人们想象的严重得多，它可能直接导致飞行员能力降低，甚至失去行为能力。
　　曾经有过缺氧体验的飞行员这样形容当时的感觉：难过得连死的念头都有，恨不得立刻弹射离开座舱。由于缺氧导致的意识模糊甚至晕厥，会直接导致坠机事故的发生，而高空减压症则是“非一过性生理问题”，会对飞行员的生理产生长期的影响，有些甚至造成终身生理缺陷。
　　那么F-22的氧气系统到底发生了什么呢？尽管没有确切的问题报告，但从专业的角度，我可以做一个判断和分析。
　　首先，F-22的氧问题缺陷一定是一种软性故障，否则，此类故障一定会在研制试飞阶段得到解决。这一故障曾经发生过，很可能作为偶发故障处理了，所谓偶发故障是非机理性故障，可能是系统的偶然破损或失效，此类故障在工程上一般不作设计缺陷处理，只需更换系统即可。
　　但显然飞机技术团队对这一问题的判断发生了偏离，由于故障发生概率极低，甚至没有再次发生，迷惑了他们。而最近，类似的故障一定再次发生了，而且从再次发生的故障中，技术团队发现了隐性的设计缺陷，而这种缺陷甚至难以定位，但后果非常严重。
　　由于这种隐性故障一时很难定位，作为工程上的偏离处理，短时间内可以采用避免进入某种飞行状态来处理，如限制F-22的飞行高度。但这毕竟不是长久之计，由于工程上的故障发生规律，氧气系统故障发生的几率越来越频繁，已经到了不可回避的地步，此时唯一可以采取的措施就是无限期停飞。
　　从已经发生的情况看，氧气系统发生的问题不是局部子系统的问题，而是系统间协调工作的问题。如果是子系统问题，尽管难度较大，但定位容易，处置起来周期不会超过一个月。美国军方此次痛下决心长期停飞，一定是遇到了难以确认、排除的故障。那么是氧气系统的哪些功能出现了问题呢，我认为很可能是氧气系统的高空部分出现了问题，有可能是氧气压力不足，也有可能是间歇性供氧，也有可能是供氧不稳定。之所以要采取停飞的措施，是因为高空飞行一旦发生氧气系统工作的不协调，飞行员可能短时间难以察觉，而一旦察觉已经无可挽回了。
　　F-22的缺氧症何时治愈？
　　对于氧气系统这样的纯专业技术系统发生的问题，用概念思维进行判断猜测是不行的。有些专家认为，F-22的问题只是氧气问题，不是什么大不了的，很快就会恢复飞行，我认为问题没有如此简单，当然这要看飞机到底发生了什么问题。
　　美国人此次遇到了不小的麻烦。如果氧气系统问题只是由某个子系统的设计缺陷导致的，这样的问题不会遗留到今天。如果真是这样，即使是重新设计子系统，解决的周期也不会超过一个月。但F-22此次发生的显然不是简单的子系统问题，而很可能是系统协调配合上出现了问题。这样的问题处理起来就要对整个系统进行重新设计整合，这个技术处理过程不是短时间能够完成的，如果是设计上的顶层逻辑问题就更加复杂的。
　　首先，问题的定位确认颇费周折。一个直到现在才暴露的问题肯定不是一个简单逻辑问题，从工程上讲问题的定位是最困难的事情，因为发生概率很低，可供分析的故障信息较少，故障的判断需要靠经验和猜测。
　　其二、如果是设计缺陷或系统协调工作的问题，即使找到了问题所在，处理起来也很复杂，如需更改设计或者进行软件优化完善，技术处理的过程周期就不断，而技术处理完后技术验证的过程更加复杂，航空产品的技术考核、环境适应性考核、可靠性考核是极为严格的，其周期是不可控的，必须按照工程的要求全过程走完，系统验证考核后还要再次装机考核无误，才能恢复飞行。
　　从以上分析来看，F-22何时才能恢复飞行现在还难以预料。
　　F-22是美国人在三代机领域保持优势的基础上，继续保持空中大国地位的重要筹码，其状态对国际战略格局的影响不可小觑。从F-22所发生的技术问题，也给广大军迷上了一课：在技术高度发展的今天，军事准备尽管已经进入了太空、无人、隐身时代，但工程技术问题的规律依然存在，再先进的武器，遇到小沟小槛依然要摔跤，航空武器作为反复使用的高技术装备，其对技术、环境适应能力、战场适应能力以及可靠性都提出了很高的要求，从某种意义上讲，航空科技的技术难度丝毫不亚于太空技术，这就是俄罗斯人尽管可以再造一个太空站，却在苏－27系列飞机的技术升级上举步维艰的原因。
　　F-22停飞的启示
　　F-22战机从研发到装备坎坷不断，这从某种角度预示了四代战机未来发展的不确定性。技术的发展带来的不仅是装备作战效能的提升，由于装备价格的不断攀升，未来战争的成本将成倍增长，对未来战争的格局将会产生不可估量的影响。如果将高技术作为一种战略威慑，这种高成本的消耗隐而不发或许可以起到意想不到的效果，而真的要在战场上应用，带来的一系列问题很可能难以解决。
　　事物总是有其两重性，由上个世纪初肇始的空战时代，在可以预见的未来将会向太空发展。但高技术本身就是一种悖论，无论是其巨大的杀伤力所产生的人道主义后果，还是高成本对于战争投入方的压力，未来战争即使有在高尚的道德理由，给人类带来的终究是灾难。
　　西方军事强国在空军装备领域已经领先了几十年，但技术的压倒优势，并不意味着战场上的决定制胜权。而由高技术的导向作用，所引发的军事科技领域的竞争，对未来世界的安全不是良性推动，而是潜在的巨大威胁。
　　随着T-50和歼-20的首飞，四代机竞争的大幕已经彻底掀开，技术较量的结果，是在新的技术平台上形成一种不稳定的平衡，还是引发新一轮的敌对，还无可预期。无论如何，F-22所遇到的问题绝不是孤立的，它对想在航空装备领域有所追求的所有国家都是一种启示。
　　由F-22所发生的问题，联想到中国的空军装备、中国的航空工业和空中国防力量在未来的装备发展中，必然会遇到同样的问题，空中国防和空中力量的发展，同样需要国人的支持，尤其是在我们遇到困难和坎坷的时候。歼-20的首飞和近期的进一步调整试飞，得到国人的广泛关注，体现了国民对于航空和空军的支持，对于中国空军未来的发展和腾飞，这种支持是最大的力量源泉。

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