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歼10C和霹雳10首个“隐身”战果背后,不为人知的斗智斗勇

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发表于 6 天前 | 显示全部楼层 |阅读模式
上周末,在芒果TV国庆系列节目《我们站立的地方》中,首次公开了南部战区空军航空兵某旅“云岭红鹰”(通常也被军迷们称为“大红鹰”或“歼-10第一旅”)的歼-10C战机,使用空空导弹(根据报道画面可能是霹雳-10)击落入侵高空气球的事迹。

三代半打一个毫无自卫能力的“高慢小”难点何在,甚至还需要动用霹雳-10这种“大杀器”呢?
对于歼-10C这样的三代半战斗机来说,其机载有源相控阵雷达对常见的空中目标有着出色的探测能力,即使是雷达特征较小的巡航导弹、高空隐身无人机等目标也难以逃脱。但“高慢小”目标除了占了雷达特征的这个“小”之外,看上去无关紧要的“慢”,却成了机载雷达发现它的关键难点。
甭管是传统的平板缝隙天线,还是三代半以上战机普遍应用的相控阵天线,现代战机机载雷达探测目标都采用脉冲多普勒(PD)原理——根据雷达波发射的频率与运动目标反射雷达波的频率之间的频率差,可以测出目标与雷达的相对速度;而从雷达波发射到反射雷达波被接收的时间差,又可测出相对距离。

多普勒效应示意图
科普文章讲到多普勒效应的时候,经常提及火车鸣着汽笛驶来时,人们听到的汽笛声更尖锐的例子。同理,如果敌机迎头飞来,有着很高的相对速度,那么此时PD雷达使用更高重复频率的波形去搜索时,由于产生的频率差更大,往往有着非常好的探测效果,这就是机载雷达介绍中常见的高重频(HPRF)波形。
但空中情况瞬息万变,在敌机与我机之间呈现不同态势时,由于敌机并非正对着载机雷达波束飞,HPRF波形在距离上模糊的先天缺陷就较为明显了。所以PD雷达在对空探测时,还广泛应用频率较低、但能取得更加平衡的测速和测距性能的中重频(MPRF)波形。

由于MPRF频率低,旁瓣杂波电平也较低,所以在低空杂波环境中检测目标的能力也更好
无论是HPRF和MPRF,作为PD雷达在探测空中目标时最常用的波形,为了减少中低空空战等环境中杂波干扰的影响,在使用时通常会把低于某个速度阈值的回波作为杂波滤掉。而气球这种目标,本身回波特征就远远小于飞机、速度又极低(有时甚至只有几十千米/时),因此在机载雷达使用HPRF/MPRF波形搜索时,气球就会被淹没在主瓣杂波中而被滤掉。
这就要请出现代机载雷达的另一种工作波形——低重频(LPRF)波形了。LPRF波形在空战中有诸多不便之处,即使在非下视状态时,由于本身发射频率过低,导致经常检不出来其与目标反射波频率之间的频率差,换言之对目标的速度非常不敏感,基本无法用于计算目标的速度;再加上低空下视状态时极易受到地杂波影响(道理跟二代机上普遍装备的单脉冲雷达类似),这就使得在瞬息万变的现代空战中,机载雷达通常不会使用LPRF模式。

在冷战期间,苏联空军/防空军的一票老飞机打气球倒还挺利索
然而在打击“高慢小”的时候,机载雷达一来处于没有杂波干扰的上视环境,二来刚才说了,LPRF波形对目标速度不敏感,不存在慢速目标会被滤掉的问题,所以反而成了现代战机雷达打气球时的首选模式:对于有源相控阵雷达来说,在LPRF波形下,使用简单的脉冲延时法测距,就像用一部超算玩扫雷一样简单。
自从2016年西南方向空飘气球报告增多以来,南部战区空军某空防基地组织过多次模拟训练,即使使用歼-10A/S的平板缝隙天线PD雷达,LPRF波形下对气球靶标也有十几二十千米的发现距离,足以让飞行员好整以暇准备后续动作。虽然在实际任务中遭遇的气球型号不一,其RCS有时比训练中使用的靶标要小,但随着歼-10C的换装,其性能更强的有源相控阵雷达对气球的发现距离只会更远。

根据芒果台视频报道的内容,歼-10C是在30千米距离上发现气球的,不出意料之外的话,这也应该是“用超算玩扫雷”的成果
雷达形成稳定跟踪之后,接下来还得目视查证这到底是个啥并报告(万一真是自家哪个科研单位未经报批乱放的,这也不是没有先例),所以飞行员需要继续接近,形成目视条件。不然根据霹雳-12的出口型SD-10的数据,只要气球没跑到25000米以上,理论上说如果歼-10C挂了中距弹,这时候就完全可以打了。

飞行员都得有个好眼神,当年我军打蒋军高空气球的时候,老一代飞行员们更是得纯靠肉眼发现目标
这时候就需要飞行员向地面描述目标特征了,虽然咱们也没在高空目睹过,但想想也知道,那种无动力科研用浮空器,和有动力无人气球(读作无人侦察飞艇)的飞行特征肯定是大不一样的。地面指挥员确定了这玩意儿该打,飞行员确认了能打,那就打呗!
此时目标毕竟比本机高几公里,要放在当年空空导弹不靠谱的时候,那就得先俯冲增速再冒险跃升打炮了,整不好就容易发动机停车啥的,也是相当危险。不过现在时代变了,咱们有先进的第四代空空导弹霹雳-10了!

可见射击高度确实非常之高,发射后压坡度脱离是防止被气球爆炸后残片波及的标准动作
高空打弹本身没啥,这都是导弹定型试验要做的科目。但垂直大离轴射击,则并非导弹定型所必需的——毕竟谁家格斗弹研制的时候也没说用来打这个。之所以这次如此顺利的完成,除了霹雳-10性能过硬之外,和近几年空军在实战化训练中琢磨的另一件事儿也有很大的关系。
通常说到格斗弹大离轴射击,大家一般想到的都是在水平方位上,敌机朝着3点或者9点钟方向远去的时候,飞行员微微一笑转过脑袋,在头瞄或者头显的指引下,随着格斗弹导引头锁定声响起,翼下一弹绝尘而去......然而每年“金头盔”的时候,总有飞行员在近距格斗时,已经拉杆到底、过载拼到极限、还是没咬上在垂直方向呈大离轴姿态的“敌”机,最多是在导引头勉强锁住时强行射击,往往被判定未中。

毕竟即使是越肩发射啥的,那也都是有一定概率打不着的
很多就差这一枪而铩羽而归的飞行员在赛后就提出了疑问,如果是实战,这时候发射的导弹到底能不能打中?几年前,空军专门组织了一次针对性实弹战术研练,在其中多项关于空空导弹实际使用边界效能的课题中,格斗弹垂直大离轴射击赫然在列。

消耗了多枚实弹和多种各型号的靶机之后,得出的结论是,在导引头跟踪临界点上射击,R-73和霹雳-8B均有一定命中概率,这对之后“金头盔”的打分判定产生了积极影响
对于参加过多次“金头盔”的“云岭红鹰”来说,飞行员把这项成果在霹雳-10的首次实战中自信地用起来,也是顺理成章的事儿。“台上一分钟,台下十年功”,“云岭红鹰”的高空一击,只是空军航空兵近年来实战化训练引出的一个微小的成果。

尽管事儿确实不大,但也确实激励着部队对现有装备性能的挖掘,想在战场上多一分战胜强敌的希望,不先把手里的装备用到极限是不行的

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