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我歼20如何弥补感知盲区?用与F35相同方式优于苏57

2018-08-01

  作为我国第一款自主研发制造的第五代隐身战斗机,歼-20自诞生之日起就引得了无数目光的关注。而有关这一型隐身战机上林林总总的各类天线设备的未解之谜话题,也总是能引发无数的相关爱好者的参与和热议。而在这些不断被我们发掘出的神秘设备有关的话题之中,当属歼-20到底有没有装备如俄罗斯苏-57战机身上那种用于补盲的侧视雷达最为引人关注。实际上,在许多人对歼-20身上各种设备的解读和猜测时,十有八九都会把位于该机机头部位的某个疑似长条形天线的设备标注为侧视雷达。那么问题来了,歼-20战机上真的装备了侧视雷达这种设备吗?

(歼-20上这个设备,实际上并不是大多数人认为的侧视雷达)

  其实有关侧视雷达这个概念,早就不算新鲜了,虽然大多数人接触到这个概念还是受到了苏-57战机上所使用的N036B侧视雷达的影响。不过必须澄清的是,最早采用侧视雷达设计的隐身飞机并不是苏-57战机,而是美国的B-2隐身轰炸机。在该型飞机上由于采用的独特的飞翼型结构,因此并没有传统意义上的机头用于安装搜索雷达。在B-2隐身轰炸机上,设计师大胆的采用了在其机身侧面各安装了1部APQ-181型相控阵雷达的方式,赋予了该机有效方位角搜索角度远超于传统军用飞机的搜索能力。除了B-2隐身轰炸机外,美国的F-22隐身战斗机也曾经有过在其机头两侧加装侧视雷达的计划,不过最终因为成本问题而不了了之。

(安装在B-2隐身轰炸机机身两侧的APQ-181侧视相控阵雷达)

  而在苏-57战机上所采用的侧视雷达,其主要用途也是弥补主搜索雷达无法估计的机身两侧与尾部方向。这款被称为N036B的侧视雷达工作在X频段,采用了先进的有源相控阵天线阵列(AESA),并以分布式布置的方式安装在苏-57战机的机头两侧与机尾尾椎之中,为该机提供了近乎360°的周视视野。不过由于安装空间有限的原因,N036B雷达的天线孔径被设计的仅有50*30cm的大小,每面天线所集成的T/R组件也才350个左右,以上这些因素都对此型号的有效探测距离造成了十分严重的影响。根据估计,N036B侧视雷达对典型战斗机目标的有效截获距离不会超过100KM,远远低于机头主搜索雷达的作用范围。不过,如果单纯考虑到是为战机进行“补盲”与增强360°范围内的态势感知能力的话,苏-57战机上N036B测试雷达那稍小的有效作用范围也是可以勉强接受的。

(苏-57所采用的N036B侧视雷达由于空间所限,作用距离十分有限)

  中国的歼-20战机和其他第五代战斗机一样,有对360°范围内态势感知能力与主雷达无法顾及的其他方向上“补盲”的强烈需求,不过歼-20并未选择用侧视雷达进行“补盲”,而是采用了率先在美国F-35战机上投入使用的分布式光电孔径系统(EODAS)与头盔显示器(HMDS)的组合。由于这套系统中运用了先进的高分辨率凝视红外成像技术,因此其相比侧视雷达具有着体积更小、分辨率更高、更难以被干扰以及战场隐蔽性更好的优势,显而易见,这些优势决定了EODAS+HMDS的组合更加适合对隐身有着严苛要求的第五代战斗机。同样是对于战机态势感知能力的增强与“补盲”,歼-20与F-35这种EODAS+HMDS模式在智能雷达蒙皮没有实际成熟之前,是远优于侧视雷达的。

(当前条件下实际“补盲”效能远胜于侧视雷达的分布式光电+头显组合)

  既然歼-20战机并没有采用侧视雷达,那它机头那个疑似长条形天线的设备到底是什么用途呢?答案是大气数据传感器。我们在各类飞机上十分常见的空速管就是大气数据传感器,其主要用途是为飞机提供诸如空速、攻角、总压与静压等大气数据信息,而飞行员与飞行控制系统乃至发动机控制系统都必须在工作过程中以这些实时更新的数据为参考,才能比较明了的了解飞机所处的状态与数据。

(传统飞行器上大量采用空速管的就属于大气数据传感器的一部分)

  不过很显然,在重视隐身的第五代隐身战机上,这些造型奇特的大气数据传感器不可避免的会对战机的整体隐身性能造成很比较大的负面影响。为此,一种可以完美契合隐身战机蒙皮的嵌入式大体数据传感器就被工程师们所发明了出来。这种嵌入式系统可以在不依靠传统空速管与静压管的前提下,通过十分敏感的压力传感器阵列对战机表明的压力变化分布进行精确的测量,并以此计算出战机的各种大气数据,为战机的飞行安全提供了坚实的保障。而在诸如B-2、F-22、F-35等很多重视隐身设计的飞行器上,均采用了这种有利于战机整体隐身的嵌入式大体数据传感器取代了传统的空速管传感器。

(F-35与歼-20机头都安装有嵌入式大气传感器与备份空速管)

  有这些珠玉在前的使用案例作为参考,我们的歼-20战机自然也是紧跟潮流。因此,在歼-20量产型那细腻的机身蒙皮上,除了一套用于提供系统备份的辅助式空速管外,我们再也找不到其他传统大气传感器存在的痕迹。而在此型战机上一直被误以为是侧视雷达的这个长条形设备,实际上就是一套完美契合了战机蒙皮的嵌入式大气数据传感器系统。在已经确认了歼-20采用的是EODAS+HMDS这种相比雷达更加先进的态势感知和“补盲”手段的组合后,所谓侧视雷达的说法,很显然是难以站得住脚的。(作者署名:利刃/QG)

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