全球防衛誌 257 期(2006年1月)

空戰型態的演變與飛機設計的關係

From Kitty Hawk to F/A-22, the Fighter Designs and Development for Air Combat
作者:大饅頭

       不過,受到越南空戰的教訓,1970年代以後出現了許多新型空對空飛彈,這些飛彈的可靠性就要遠高於這些初期飛彈,這使得飛彈時代的空戰樣貌再度發生改變。

 1950~:能量運動性理論

        韓國上空的空戰,似乎指出高速是空戰唯一的致勝之道,但假如這樣分析,那空戰結果應該是傾向共軍方面才對,怎麼會是聯合國軍隊大勝呢?而且1950年代的空軍人員,基本上多半經過1930年代與1940年代空戰概念及經驗的洗禮,也不認為高速是聯合國軍空戰獲勝的唯一要素,至少太平洋戰爭中,他們都吃過日本戰機的虧。那到底是哪些要素,可以導致空戰纏鬥的勝利?John Bloyd分析韓戰與二次大戰的空中戰鬥後,提出了一個理論:能量運動性。

        這個理論的基礎其實是很簡單的物理觀念:在地球上最穩定的狀態是在地表面,要離開地表面飛行就要有能量,而要飛得越快、飛得越高、轉得越快越小,就需要越多的能量;所以,我們希望飛機的運動性高,我們就必須注意到飛機的能量狀態,能量剩餘越多者,就越容易進行飛行員所需要的、超過敵機的機動動作。而不論是飛得快、飛得高、亦或轉得快,都只是高能量狀態的一種表象而已。

        就飛行員的訓練來說,這就是要大家熟悉如何減低阻力與重力的影響,以節省能量,並從推力、升力、重力中提取能量,增加能量的運用效率;而就飛機設計來說,這就是要設計師設計一個在空軍要求的主要作戰狀態下,升力與推力盡量高、阻力與重量盡量低的飛機,並且要依照飛機本身的特性,選擇是偏重迴旋性能,還是垂直運動面性能。

        以二次大戰設計的飛機為例的話,Bf-109屬於偏重高馬力與低阻力,零戰屬於偏重高升力與低阻力,以獲得高剩餘能量,配合不同的戰術,都成為一代名機;雙翼機升力雖高,但高阻力降低了剩餘能量,所以空戰中就沒有希望。而韓戰中的幾種噴射機中,流星敗在阻力太大,MiG-15則是控制面的高速控制效能不佳,笨重的F-86雖然升力低而重量高,卻能活用低阻力勝過流星,運用重力加速俯衝、以及依靠比較有效的高速控制增加能量運用的效率,成為最大的贏家。

        越戰時代的飛機便更明顯,相對於北越用的MiG-17/19/21,美國空軍的F-105擁有重量、阻力、部份還有推力方面的優勢,可是升力(以翼負荷數值代表,數值越小則升力越大。)方面卻居於很大的劣勢,丟下炸彈後爬升或加速都還不錯,可是迴旋比不過人家,需要升力高但阻力也高的F-100護航;美國海軍的F-4/8在阻力方面比較大,可是升力比較高,就比較適合與北越飛機糾纏。結論符合越戰的狀況,證明了這個理論的有效性。

        而如果只是這樣口頭形容的話,這個理論並沒有多大意義;能量運動性理論真正的用處,在於提供設計單位一個標準的定量化比較方式,以畫出一張不同剩餘能量狀態下的飛行包絡線圖。要比較各種飛機的運動性,只要把兩架飛機的飛行包絡線圖疊在一起,就可以知道各在那個範圍佔多大優勢,讓飛行員知道各該在那種狀況下去應付敵機。如果沒有辦法畫出能量包絡線,那還可以藉由推重比與翼負荷兩組數值,作為能量狀態定量推測的基準。

        雖然這套理論主要是比較總能量的高低,不容易定量比較能量運用效率的好壞、即靈活性,迴旋半徑、攻角等細節性數據也不完全能從這個理論的結果表示出來,不過這些因素算是輔助性參數,也偏向於戰術運用上飛行員的應用。因此能量運動性理論,依然是目前最有效、也最基本的飛機運動性評估基準;而在1970年代後的戰鬥機設計,也都是依據能量運動性理論而進行設計。

 1974-2000:穿音速高G迴旋

        經過越南空戰的洗禮,美國空軍確認了穿音速區域(約0.8~1.2馬赫)是最可能發生空戰、也最有利於空戰的環境,更快則阻力過大而撐不久,過慢則能量偏低有危險,所以應該將飛機機動性設計重點置於這個速度範圍中,即使犧牲高速性能與低速性能也在所不惜;美國海軍與陸戰隊基於航艦短場起降的需求,比較不敢犧牲低速性能以成就穿音速區域的機動性,但對高速性能就更不在乎了。

        不過,速度既然已經固定,那提升機動性的意義,可以說只等於提升迴旋性,因此從F-15起、特別是F-16以後的戰鬥機,設計重點就擺在穿音速高迴旋能力上。而影響迴旋率與迴旋半徑的主要變因,在速度及負荷因數=G值,速度既已固定,想提高迴旋能力的唯一法門,就是要能作高G運動了。不過,人類的抗G能力有其生理上的極限,沒有輔助設備下,乘坐方式的合理空戰限度大約是6~7G,超過時便有暈迷或受永久傷害的可能。所以F-16設計之初,就把座椅改為後傾30度,加上新設計的抗G衣,使得F-16的駕駛員可抵抗高達9G,再以飛控軟體設定飛機的動作極限,避免超G產生的危害。

        而高G迴旋動作也不免產生一個問題,那就是高攻角飛行。攻角是氣流與機翼軸線的夾角,通常是攻角越高則升力與阻力均越高,直到翼面氣流產生亂流為止,這個到達亂流的攻角為臨界攻角。由於提高迴旋性需要提高作為迴旋向心力的升力,這除了主翼設計要改採後掠角較低、面積較大、類似三角翼的翼形以外,飛行中不免也要靠拉高攻角來增加升力;而且迴旋本來就是與氣流方向夾一個角度的飛行方式,迴旋率與夾角成正比,亦即與攻角也成正比。

        越戰時代的飛機,迴旋率多半已經到達受臨界攻角影響的地步,否則就是臨界攻角很高但升力不大的大後掠角三角翼,這意味著用傳統設計方式,除了又重又貴還難修的VG翼以外,在迴旋率上已經很難突破。F-15利用特別設計的翼前緣與翼剖面,加上大翼面積中等後掠角(45度)主翼,在增加很多阻力的代價下拉高了攻角限,而阻力則依賴推力克服。但推力這麼大的飛機很少,不能每種都這樣設計吧?

        這問題的解答就出現在F-16/18上。當年諾斯洛普公司將T-38改造為F-5A/B時,為了安裝翼前緣襟翼的制動器,在主翼內側安裝了一個後掠角比較高的整流罩,稱為翼前緣延伸板(LErX)。沒想到LErX安裝之後,整架飛機的飛行性能大幅提升,特別是高攻角性能。後來的研究中發現,這是因為LErX高後掠角產生的外洗氣流會形成渦流,流過主翼上方,影響主翼氣流,設計得好的話可以讓臨界攻角從15~20度增加為20~30度;而如果渦流夠強且位置夠高,還可以影響垂直尾翼,增加穩定性,更減低高攻角時方向控制的問題。這樣的話,不用學F-15也可以增大臨界攻角了。

        不過渦流與主翼之間的交互關係相當的複雜,因此一開始設計就打算利用LErX渦流的F-16/18LErX前緣形狀便經過不少修正,而呈現複雜的形狀。F/A-18雖然曾號稱攻角限達86度,但在若干失事後只好進行修改,把攻角限制在比較實用的35~45度以下,這都是因為渦流不易掌控。

        而不論是活用渦流、增大翼面積、或是改變翼剖面,只要是高攻角飛行,都會產生額外的阻力,這就需要高推力來彌補,所以也強調飛機的推力重量比,並採用次音速到穿音速階段推力最大又省油的旁通渦輪扇引擎,與複雜的可變斂散比噴嘴。

        F-16還採用了一個成功的設計:俯仰軸先天不穩定性設計,控制構型載具(CCV)的第一步。基本上,具有先天穩定性的飛機會比較容易駕駛,因為先天穩定意味的就是飛機可以自然穩定而容易操縱,但缺點就是,這種飛機在飛行員想進行任何機動時,會傾向於恢復原本的飛行狀態、保持自然穩定,迴旋性能自然受損。過去飛機通常將升力中心設計在重心後方一點點,當飛機碰到陣風機鼻上仰、攻角增加時,升力增大將會使得機尾上仰、機鼻下俯,因而回到原來的姿勢;可是在迴旋時,這就必須要更大的控制力才能讓機鼻持續上仰,浪費能量。

        不穩定的設計在升力增大時將使得機鼻更加上仰,傾向於增大飛行員的機動動作,即使在升力與推力相同的情況下,也可以擁有比較好的運動性,缺點就是你必須以人工方式控制動作,否則整架飛機會因此失控墜毀。F-16便是使用電腦全權線傳飛控(FBW)技術,由電腦負責控制飛機飛行的穩定,其升力中心位在重心前的距離,相當於主翼弦長(機翼與機身相連處最前與最後一點之間的長度)的5%,通常簡稱為不穩定性5%

        而控制構型載具這個詞的意義,也就是說這個載具的設計,是以增強載具的可控制性為前提的設計。F-16採用的縱軸先天不穩定,只不過是個開始,隨後開始許多相關研究,如直接升力控制、直接側向力控制、解耦動作等等,在不修改或小幅修改飛機氣動力構型的前提下,以飛控電腦軟硬體修改大幅增加飛機的可用升力與機首指向能力,使得飛機的氣動力性能沒有重大改變、空戰能力卻可以前後判若兩機。

        這種設計概念,首先有利於多用途戰機的設計,可以依照任務改變飛行特性,避免過去戰鬥機投彈不穩、攻擊機運動性不佳,必須針對特定任務設計特定飛機的問題;進步到一定程度以後,這甚至可以提升飛機的運動性,使得纏鬥性能升級,讓新飛機的氣動力設計效率極大化、及延長舊飛機的有效服役時間。

        除此之外,減低工作負擔、增加狀況警覺,對於高G意識不清時的空戰也具有重要意義,因此如抬頭顯示器(HUD)、多功能顯示器(MFD)、氣泡式座艙罩、HOTAS等便利設備也一個個冒了出來。在這些自動化設備裝上戰鬥機後,飛行員工作負荷大幅降低,就有了更多時間去思考戰術,因此空戰戰術原則不變、執行上則變得更具流動性與靈活性,讓飛行員可藉以扭轉劣勢。1990年代在伊拉克與前南斯拉夫領空中的許多空戰,MiG-29A等於是被美國F-15/16飛行員當靶在打,原因就出在MiG-29A沒有HUDMFD,空戰戰術呆板,又不能瞭解上空的戰術情態,常常以自動射擊模式緊盯著前面忽隱忽現的敵機時,被其他飛機從後面一發解決,死了都當個糊塗鬼。

        不過隨著戰場資訊化程度提高,武器也越來越聰明後,持續高G迴轉的戰術卻因人類生理極限的難以改變,而陷入了困境。

 1983-2005:機首指向率及瞬時運動性

        隨著AIM-9L全向位紅外線導向飛彈的服役、與1982年在福島戰爭與中東的空戰,還有當時美軍進行的若干空戰研究,發現到了一個問題:由於敵我識別的問題,除非在良好的空戰管制網路下運作,否則視距外飛彈基本上只能在視距內進行目視識別後才能發射,而且這種視距外飛彈還必需要在飛彈射出後,以發射母機雷達持續照明敵機,這就限制了發射母機不便進行迴避動作。

        而一架攜帶先進高機動性對頭紅外線飛彈的MiG-21之類舊型機,可以在幾乎同時識別我機,然後馬上發射飛彈逃亡,因為紅外線飛彈可以射後不理,不限制該機的運動。結果,當敵機被我方視距外飛彈打下後,我機也會因來不及進行迴避飛彈的動作,宣告被擊落,交換比幾乎相同!

        在研究中,一方面確立可射後不理的視距外飛彈(後來的AMRAAM)及有效敵我識別手段的重要性,另一方面則指出,如果有任何一方可以儘快將機首指向敵方以發射飛彈、然後儘快轉向加速離開的話,就可以佔有生存性上的優勢。由於飛彈與機砲不同,射後不理飛彈只要大致對準敵機就可以發射脫離,機砲卻要持續精確瞄準,前者偏重瞬時迴旋與機鼻指向改變率,後者偏重穩定的持續迴旋;因此,現在對於迴旋率的追求,從持續迴旋變成瞬時迴旋。

        雖然同樣追求迴旋率的設計準則都很類似,1970年代設計的飛機改一下飛控軟體後照樣適用;但追求瞬時迴旋性能時,對於最大升力的渴求超過對升阻比的渴求,同時要求更高的攻角限、更強的俯仰控制能力、與更強的減速能力(這是因為速度與迴旋率成反比)。

        所以,大面積三角翼設計又開始流行,以提供最高的瞬時升力與加減速能力;水平尾翼逐漸增大,擴大高攻角的控制能力;先天不穩定性從F-16Su-275%一路提升,經過Su-35/3715~20%,到目前最高的EF2000,號稱超過30%,抬頭力矩高得幾乎壓不下機鼻;前翼則可以同時產生渦流、增大高攻角主翼升力、擴增非傳統控制動作的可能性,又可以在機鼻方向產生升力與上仰力矩,更成為當時風靡一時的流行設計。

        而且,具有優良減速能力,除了可以很快降到低速進行高迴旋率動作之外,還可以因為速度的改變,導致高速的飛彈來不及轉彎、甚至尋標器脫鎖,而成功迴避飛彈的追擊,這使得低速纏鬥成為另一個選項,特別是缺乏高速性能但有良好低速高攻角性能的F/A-18飛行員,會更偏好這種空戰模式。不過速度掉得太低的話,在接下來的空戰中又很容易因為能量太低而吃鱉,所以又必須同時擁有強大的加速性能,盡快回復先前損失的能量,這時需要的除了大推力引擎,還需要低阻力設計。

        1989Su-27在巴黎航空展中,表演攻角達120度的包加契夫眼鏡蛇動作,震驚世界航空界,就是因為這個動作象徵該機具有極高的機首指向能力,即使後來知道這其實是一種接近失控的動作,也不改其震撼力,因為這符合當時流行的空戰思想:瞬時機首指向。否則,這種不能自由控制、又會造成高速減速的動作,機砲根本無法瞄準,能量也會大量喪失,速度更是低到不像話,完全不符合前幾個時代的空戰概念,所以蘇聯方面也不當這動作有甚用處。

        最極端的研究,便是美國的X-31CCV概念進一步發展的失速後控制研究。既然人類的生理極限無法改變,那要提高迴旋能力與機首指向能力,當然就要盡量減低速度、並同時保持飛機姿態在可控狀態下,如此一來瞬時迴旋率就可以從每秒20~30度,提升到100度以上!

        但這時飛機絕對是處在極低速或極高攻角的失速狀態下,除了使用可靠的向量噴嘴提供控制力以外,氣動力面的控制效能在失速前、即將失速的過渡區、以及失速後效應完全不同又無法忽視,那飛控該怎麼處理,特別是單一向量噴嘴無法處理的高攻角滾轉控制?這就是實驗目的。

        X-31實驗的結果,證實一對一機砲空戰中,運用失速後控制的技術是相當成功的,不管是與F-15/16/18打都是佔絕對優勢;與F/A-18對戰時,甚至可以從原本1:2.4的劣勢,轉為32:1的優勢!因此同時期研發或改良的戰鬥機,Su-27MiG-29系列就都製造了向量噴嘴的衍生型,表演佛羅洛夫法輪與雙法輪等零半徑迴旋動作;F-22EF2000RafaleJAS-39F/A-18E/F也都進行過攻角100度以上、150kt以下的高攻角低速控制實驗,均號稱「無攻角限」,並研究過向量噴嘴安裝問題。

        不過,MiG-29R-73配合頭盔瞄準器進行的高偏向角射擊,在若干與F-16纏鬥的演習中,從4:6劣勢轉為9:1優勢,使得很多人開始懷疑失速後動作的意義。因為不需要高機首指向率,飛彈照樣可以做到高指向飛彈發射的話,與其設計新飛機,那修改舊機航電並換新飛彈不就好了?

        而且低速高攻角動作的能量太低,又非常容易發生空間迷向問題,這些都嚴重違背飛行員的習慣,也不利於戰場動態掌握。所以,相關的研究在西方只留下軟體成果,還設定了攻角限度以免飛行員發生空間迷向,僅限特定狀況下開啟,向量噴嘴計劃也一個個的取消。至此,高機首指向率空戰發展也到了尾聲。

 2005~:超音速、匿蹤、網路中心化的空戰

        美國ATF計劃成果-YF-22/23-的出現,意味著期待已久的、真正超音速空戰的時代來臨。這是因為這兩架飛機的設計,不僅是可以超音速持續飛行(1.5~1.8馬赫巡航),而且在超音速時依然具有強大的剩餘能量,大到可以進行超音速持續迴旋(1.8馬赫時6G),從韓戰以來一直停在穿音速區域的空戰機動速度區,現在終於又可以向上提升,高速空戰的法則復活了!

        或許有人會懷疑,空對空飛彈的最高速度至少2.5馬赫,有些還到4馬赫,你在1.5~1.8馬赫纏鬥有甚用?可是空對空飛彈的燃料極少,只能燃燒數秒至數十秒,在有效射程末段的飛行速度僅略高於音速,追擊數十年來都只能在穿音速空戰的飛機是很有用,可是要追擊這種高速目標,有效射程減低1/3以上;相對的,超音速巡航機發射的飛彈一開始就有比較高的初速,有效射程又可以增加1/3以上,武器射程的差距出現,這比作低速小半徑迴旋更能保證甩下高機動性飛彈。機砲攻擊時狀況就更嚴苛,因為你根本不可能尾追超音速機動中的敵機,馬上就會被敵機拋下。

        YF-22/23的設計也不是不能進行低速纏鬥,雖然沒有LErX或前翼之類設計,讓人懷疑他們的高攻角飛行能力,但他們的先天不穩定性推測在20~30%F-22還有向量噴嘴、與X-31計劃帶來的機首指向能力強化技術,機首指向能力與低速纏鬥能力超過現在所有戰機,飛行員的說法是他們怎麼轉都比F-16小且快,還不會失控;而可以低速纏鬥的敵機,卻因超音速時不像F/A-22阻力那麼小,而不能進行高速纏鬥,纏鬥的勝負之數顯然可知。

        而且高速空戰的機動動作,可以不需要在極接近人類生理極限下進行,飛行員可保狀態警覺性與腦袋清明,使用更複雜機靈的戰術,剋制已因高G眼睛發黑腦袋發暈的敵機駕駛員。

        除此之外,1980年代空中預警管制機(AWACS)與聯合戰術資料鏈系統(JTIDS)逐漸普及後,空中目標即時觀測網與即時資料傳輸網的運用條件漸趨成熟,飛行任務編隊可以透過這個網路進行資料與目標交換,使得編隊的規模越變越大,而且視距外敵我識別的問題,也可以藉由AWACS人力進行專門詢答處理得以減輕。到了這個地步,空戰已經從一次大戰時代,飛行員一放上天就只能放牛吃草任他們亂打的時代,完全轉變成類似陸戰的系統管理與戰線維持的時代;而空戰的勝負再也不是靠單機性能或個人戰術,而是仰賴集體的指揮與火力發揮。

        1991年波灣戰爭中,伊拉克領空幾乎全在美軍監視之下,從伊拉克機場起飛的飛機都在剛起飛便遭到追蹤,幾乎不用擔心敵我識別的問題,可以盡情發揮視距外空戰的優勢,因此AIM-7一洗越戰中的污名,成為最重要的空對空飛彈;而伊拉克空軍,除了高速到無法追擊(巡航速度2.4馬赫!)的MiG-25、以及一起飛就開始逃往伊朗的機群以外,都無法逃脫美軍的「天網」。這證明了美國空戰組織的優越,以及超音速巡航的優點。

        F/A-22的航電系統則更進一步,不僅可以接受AWACS提供的資料與指揮、進行組織化空戰,同型機之間也可以互相交換資料,因此編隊中只要少數一兩架飛機開啟雷達,其他接收資料的飛機保持隱密作戰,使得敵方無法警覺到攻擊者將會從哪個方向過來。F/A-22更號稱其雷達、被動預警裝置、敵我識別裝置、以及接收友軍情報即時換算敵軍方位的精確度,都已經到達可供AIM-120射控的程度,因此戰術顯示器上可以呈現全周天的精確戰術情報,偵測死角幾乎不存在,反倒是F/A-22可以輕易的利用敵人的偵測死角進行攻擊,纏鬥也幾乎不必要。

        不過超音速巡航與網路化空戰系統,並非F/A-22所獨享的優勢,EF2000也有完全相同而略遜的能力,其他如F-14/15RafaleJAS-39F/A-18E/FF-2Su-35等機,也可以藉由某些方式獲取一項或兩項能力,頂多換換航電與引擎、持續開後燃器狂燒油而已。而且像F/A-18E/F,擁有高達12枚的AIM-120掛載能力,堪稱當今戰鬥機視距外空對空飛彈攜帶數量之王,在組織化的網路空戰中,這架飛機才是能搞大規模空中屠殺的劊子手!真正讓F/A-22成為空中霸主的獨有優勢,還是匿蹤科技。

        筆者在本刊172~175期、以及181期中,曾經對匿蹤科技進行過一些基本概念介紹。由於匿蹤科技與反匿蹤科技從當時到現在都還沒有突破性的進展(廣告上倒是頗有進展,到處都看得到宣稱可以破除匿蹤技術的系統,但通常鎖定不了目標。),所以狀況也還是相同,沒有從技術上破解匿蹤以鎖定匿蹤飛機的方法,只有像1999年塞爾維亞上空的狀況,利用計劃人員的惰性,把每次都飛同樣航道的飛機、遲早暴露身分的傢伙摸下來這招。但這種招數只適用於本土防空,而且是要確保同一個據點自己還有目標沒被人家炸完的苦肉計,不適用於高流動性的空戰。

        至於F/A-22的匿蹤性有多高呢?其正面RCS在早期宣稱是F-117的兩倍、-30dB等級,相當於乒乓球;不過後來一直精進,目前據稱已經相當於蒼蠅或雨滴,到達-50dB等級,僅略大於B-2A。相對於目前其他戰機最多剛到-20dB等級,F/A-22還是佔了一大截優勢,被偵測距離至少是其他飛機的1/7以內,有著F-15無法在8公里外鎖定F/A-22的傳言,更不用說天上那堆比F/A-22還顯眼的雲。不過減低RCS的代價也頗驚人,F/A-22對外公佈的空重資料是14365kg,可是實際的空重比這個高得多,甚至有到19ton級的說法;武器攜帶量僅限於機腹彈艙,航程與火力也都不怎麼高。

        但就是加上了匿蹤性,敵機幾乎看不到F/A-22,才使得F/A-22得以成為無敵的空中霸主。它可以掌握整個戰場方圓數百公里內的所有在航機與無線電源的精確座標及動態,與友機透過資料鏈協商採用專家系統建議的第幾號戰術,大搖大擺的以超音速巡航發射射程被加成後的AIM-120,接著輕鬆迴避防空系統、及殘餘敵機的雷達與光學系統搜索範圍,從雲下或肉眼難及的高空偷繞到敵機群後方,殺個片甲不留後回基地,從頭到尾敵機都不知道自己是怎麼死的。

        即使面對的是未來可能出現、可在比較遠距離偵測到F/A-22的系統,超音速巡航與超機動性,照樣可以保證F/A-22的生存性。所以F/A-22的駕駛員說:如果沒有超音速巡航與超音速機動能力的話,F/A-22的生存性不過與F-117相當。

        而在戰術上,現在的F/A-22已經沒有在真實空戰的場合中,保持目視編隊的必要,因此計劃採用的戰術隊形,將會是互相間隔數十公里、極為疏散的網狀隊形,彼此之間以資料鏈互相交換資料與協調戰術進行。而單機戰術將更強調匿蹤與與能量保持,務求不靠纏鬥解決敵機。

        近年來,美國空軍以F/A-22F-15/16進行大量空戰,不管本來狀況是F/A-22佔優勢還是居絕對劣勢,結果是一面倒的由F/A-22獲勝,據稱在成功的擊落第一架F/A-22時,F-15/16已經損失了380架!而且即使是設定在已遭鎖定又敵眾我寡的情況下,F/A-22也是一個加速或迴旋,就可成功反咬敵機;但具有匿蹤優勢下,這種情形幾乎不會發生,大部分敵機都死得莫名其妙。

        因此在F-35A上,美國空軍不再把纏鬥性能列為第一優先,這固然是因為便宜更重要,但也是因為平手纏鬥的機會不高之故,能先視先射及匿蹤潛進、獲得不對稱優勢,才是重點。其實二次大戰以來,75~80%的飛機都是死在不及發現敵機,為何非要針對那20%狀況去強化不可?

 無人戰機空戰及太空戰機空戰

        F/A-22確定成為這一世代空中霸主的同時,美國已經開始進行有關下一世代空戰概念的研究。目前已知的研究方向偏向兩路:無人機(UAV)超視距空戰,及大氣層邊緣巡航戰機空戰。

        UAV攜帶武器投擲的作戰,可以回溯至1950年代末的反潛兵器:澳大利亞的Ikara、及法國的Malafon,越戰中美國也曾經試驗過多種UAV投擲武器,相關研究因無法突破多機運用時的相互干擾問題、及美蘇限武談判而叫停。但在冷戰結束後,因空戰網路趨於成熟而可克服干擾問題,加上偵察UAV得到極高評價,重新開始研究,並於2001年末的阿富汗戰爭首次試用成功。

        在上述成功的鼓舞後,美國目前進行X-45/47跨軍種匿蹤戰鬥UAVJ-UCAS)的研發,這兩種UAV的體型與F/A-18E/F等級的雙引擎戰機相當,但是只用1具發動機減低耗油量,預估較小的X-45C作戰半徑1,300哩、較大的X-47B作戰半徑3,500哩,這數字25倍於現有的同大小戰鬥機。預計於2007年開始測試,2009年進入第二階段測試。理論上UAV不受到駕駛員的生理限制,比較不怕死,且迴旋時也不怕超G;但纏鬥時雙方機群的動態極為複雜紊亂,搖控時需即時傳輸極大量資料,資料鏈會承受不了資料流量,將亂成一團。所以美軍現在對J-UCAS的空戰構想,以視距外空戰互丟飛彈為主,不強求纏鬥能力,把重點置於持續飛行時間與作戰半徑。

        或許有人認為,要UAV視距外空戰,何不由有人機丟長程飛彈來得直接?確實,UAV射飛彈的敵我識別是個大問題,但UAV可以安裝目標搜索雷達,在比較遠的距離提供戰場環境資訊,等於拉長搖控母機的有效偵測距離,並減低搖控母機遭到直接攻擊的機率;而且J-UCAS作戰半徑超過千海浬,這距離並非任何長程對空飛彈可以企及,匿蹤性能又超過目前的任何飛機,可以做的事情多了。複雜的自動纏鬥空戰程式撰寫目前可能還有困難,可是簡單的視距外空戰戰術程式並不是那麼困難,這使得UAV進行視距外空戰是比較容易的事情。

        不過美軍並不認為可以長期依賴匿蹤科技,1960年代美國就已經測試太空戰機的概念,從1980年代就已經開始研究25馬赫大氣層邊緣飛行的極超音速飛機技術,大多數都是實驗機、多用途運輸載具、或救生載具,不過實驗成功後,具有空戰能力的戰鬥機勢將出現。理論上,這些大氣層邊緣、甚至是大氣層外飛行的傢伙,速度遠超過各種防空飛彈,又可以進行機動,對它們而言,現在的戰鬥機與地面目標,幾乎都是同類型的低速目標,攻擊起來差別不大。至於未來的空戰,大氣層內的有人戰機還會是主力嗎?亦或是將由無人戰機與太空載具,取代現在大氣層內有人戰機的地位?現階段誰也不能預知,只能拭目以待。

 

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