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对低可探测特征(Low observability，LO)打击机的探讨

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http://www.cctvdream.com.cn/bbs/ ... id=71653&page=1

   2012年美国海军和空军的高层官员在某一本公开出版物上原则性的宣称美国海军和美国空军对空海一体战（AirSea Battle）的接受和支持,这很容易让人回忆起上个世纪70年代末美国空军勉强的接受了美国陆军主导的空地一体战（Airland combat）.从最悲观的角度考察,这显示出美国空军和美国海军放弃了通过技术优势把一场与中国的全面的高强度常规对抗局限在“海上,和中国的领土之外”的理想.

PS：若干美国军队和政府人员担心包括“全面打击中国境内目标,以常规的精确制导武器猎杀发射之前的DF-31A和094”的常规作战会过渡刺激中国政府,和降低政策的弹性,他们认为中国不如冷战中的苏联一般成熟冷静,而会冲动的动员战略核武器升级冲突到不必要的等级.所以,一个“把战争局限于第一岛链和中国领土之外的——局限于海上的作战政策”被提出,并且把猎杀中国的094弹道导弹核潜艇作为一个需要讨论的问题,而不是一项确定的政策.


   美国空军没有合适的战术武器应对新时代的挑战.具备超音速巡航能力的F-22在亚洲战场的能力被距离和敌方的技术优势中和.回顾F-22的发展历史,F-22在亚洲战场的虚弱是明显的事实.

   作为F-22缘起的先进战术战斗机 （Advanced Tactical Fighter ATF）项目在1985年以后成为真正的下一代空中优势战斗机项目.促成此的原因有三个:

1.苏联的Su-27和Mig-29原型机在1982年被发现,美国空军判断苏联的新战斗机可以与F-15和F/A-18相提并论.

2.美国空军同时判断苏联的下一代战斗机将超越美国空军已经装备的第三代战斗机.美国空军脑补苏联可以以1:1的形式用Su-27/Mig-29替代过时的机队,并且把先进的战斗机装备在海军航空兵（Soviet Naval Aviation SNA）.届时,美国空军在格陵兰-冰岛-挪威（Greenland-Iceland-Norway GIN）一线会遭遇不亚于在欧洲的中部战线(Inner German Border,IGB)的压力.









在苏27出现之前，苏联用于对抗美国航母的海军航空兵和远程航空兵SNA/LRA都没有能参与护航的远程战斗机，美国海军的战斗机只需要对付没有机动性能，但是飞行半径很远的轰炸机和侦察机（攻击路径引导者，pathfinder）







3.苏联的预警机（Airborne Warning and Control System AWACS）逐渐成为现实:美国空军的计划是利用F-117猎杀苏联的浅近纵深地面引导拦截（GCI）节点以摧毁苏联的远程航空兵（LRA）和前线航空兵（SFA）通过空中走廊对IGB进行空中打击的努力.这个计划的效率在苏联装备预警机以后遭遇严峻的挑战.




F-22的设计特征体现对三个原因的回应:

1,战场尺度是400nm（740公里）.北约所关心的典型距离是从德国的拉姆施泰因空军基地（Ramstein AFB）到波兰的什普罗塔瓦空军基地（Szrprotawa AFB）.这个距离大概是330nm（611公里）.F-22某种典型空中作战的超音速巡航能力是在“1.5马赫巡航41分钟”.



2,F-22通过高空>60000ft(18000米)和超音速巡航能力获得中和中短程防空导弹和高射炮的动态射界.

3,F-22被优化为在X波段具有最有效的低可探测特征,尽量提高在S波段的低可探测特征---尽管至今没有任何进气道被证明对S波段和更长的操作波长免疫.这些设计用于应对苏联S-300防空系统的侦测雷达和未来预警机的雷达的操作频率.

4,F-22没有被要求具有F-15E/F-16XL的航程和双重任务能力.这架飞机被设计为在浅近纵深猎杀苏联的预警机和--如果未来有需要---以自由落体炸弹猎杀苏联的S-300防空系统的侦测雷达和地面GCI，从而为F-15E/F-111执行空中遮蔽 (Air interdiction,AI) 或者战场空中遮蔽（battlefield air interdiction，BAI）任务建立安全通道.美国空军对F-22猎杀预警机的能力如此重视和信任,是因为空地一体战最终选择了E-8,而不是“沉默之蓝”（Tacit Blue）





“沉默之蓝”（Tacit Blue）最初被设计在30000ft（9千米）以250节（463KM/H）的速度巡航,并且用侧视的低可截获(LPI)雷达去看苏联两梯队进攻模式的纵深.美国空军依靠F-22获得猎杀预警机和浅近GCI的能力以后,对地侦测和监视系统平台面临的空中压力骤然下降，不再需要这种隐身设计的平台.




   但是面对亚洲战场,F-22缺乏航程.无论以0.9马赫巡航或者1.5马赫巡航,来自关岛的F-22至少需要2次空中加油刚刚可以把台湾或者南中国海纳入作战距离.无论是0.9马赫或者1.5马赫的巡航速度都只能让部署在关岛的72架（一个飞行联队）的F-22保持6架F-22A的7*24小时的战斗空中巡逻任务(Combat Air Patrol or CAP)，这个联队的平均日出动效率下降到0.8-1架次/机。




   F-22相对保守的低可探测特征设计是和可制造性和机动能力的妥协.这是在“海弗蓝”（have blue）和“深倾”（senior trend)时代,美国空军所能获得最好的设计.但是任何非无垂尾设计和非雷达吸波结构(RAS)的飞机在L波段的AESA和UHF AESA的功率和操作频率照射中,都是脆弱的低可探测特征设计.中国空军已经开始大量部署具有L波段的AESA的预警机和地基AESA.空海一体战可能需要B-2扫荡UHF 雷达为F-22建立安全通道去猎杀预警机.最悲观的观点是：很多年前E-3使用的S波段的APY-1/2在没有电子压制的环境中对B-2的侦测能力将在F-22的未来投下巨大的阴影.






E-3预警机使用APY-1/2多次展示了侦测B-2/F-117的能力.B-2对抗预警机最简单的方式是飞的更高（机体遮蔽了背部的进气道，阻止了仰视的雷达的探测）.但是F-22因为进气道的几何设计位置,不能使用相同的方式.F-117/A-12/F-22的战场低可探测性需要电子战协作.





   依赖B-2的唯一的问题是,在没有获得任何预警的情况中,B-2没有可能在最初48小时投入台湾海峡的战场（如果美国空军可以利用韩国乌山和日本冲绳的空军基地,F-22A的作战效率会大大提高.通常认为,F-22可以在24小时从某处转场到前沿部署基地支援台湾战区,B-2可能要花费48-72小时:但是B-2没有前沿部署基地可以利用）.48小时的战术表征是PLA可以以20节航速的登陆舰队运送至少4波登陆部队于台湾的滩头---这大概是超过8个师的兵力（在100nm（185公里）的台湾海峡以20节的速度使用071和081进行往返登陆.每10个小时可以把滩头兵力增加一倍.按照中国军队建造12条071和8条081的计划,一次投送2个满编的师将不是一个问题.）.

   如果美国空军不能使用位于嘉手纳的基地--PLA可以选择用一枚DF-21请日本政府把美国空军踢出去或者用40枚CEP=16ft（5米）携带子弹药的DF-21覆盖嘉手纳空军基地的停机区和彻底切断跑道，把F-15E/F-22全部请入加固机堡坐以待毙,在现代侦测-打击体系的支援下,仅仅打击停机区迫使美国空军把战斗机保存在需要更长任务准备时间的加固机堡,就可以迫使一个机场的出动率（sort generation rate）下降17%.使用诸如WDU-42和BLU-166子弹药在跑道造成直径超过70ft（21米）具有地下空洞和地面翘曲的弹坑可以迫使机场的出动率（sort generation rate）下降50%.这是对出动率（sort generation rate）累计效果大于60%的打击.这些弹坑不是在45分钟到2小时内通过铺设钢板就可以修复的.

    F-22从关岛到台湾需要至少2次空中加油.最近的空中加油区需要前出的F/A-18E提供保卫,这是一个巨大的空中辐射区，F-22的低可探测性/超低可探测性（LO/VLO）技术将因为战术事态的原因成为乌有. 所以最悲观的前景是使用APG-82等级AESA雷达的J-10B/J-20前出打击空中加油区的F-22。

F-22的作战半径并不远





   在设计F-22的年代,美国空军没有计划遭遇一个具有部署比苏联部署的中短程防空导弹更多的S-300水准的远程防空导弹和整体式防空系统（IADS）的国家.按照最乐观的估计,F-22使用自由落体炸弹猎杀HQ-9/SA-10D/E（S-300PS/S-300PM）的射程大致相当于后者对F-22的侦测距离（让一架在X波段的RCS<0.00125m^2的F-22去丢RCS<0.1m^2的巡航导弹或者其他远程精确制导武器，而让后者在40miles（64公里）以外被HQ-9打爆将是一件很有娱乐效果的事情。在美国空军拿出RCS可以和F-22达到一样水准的精确制导武器之前,丢自由落体炸弹的F-22将是降低对手反应时间的唯一方式.）






   美国空军没有预期中国可以以一年下水7条中华神盾驱逐舰的速度在10年内部署72条中华神盾驱逐舰，以在中国沿海建立密不透风的大功率C波段AESA.海军对SPY-1D(V)的预期是在>150km的距离通过S波段通过抓进气道的辐射的方式探测F-22.这显然是一个具有悲剧性的前兆. 依赖被动低可探测性特征的设计和战术在亚洲战场有遭遇失败的危机.

   F-22和B-2在升级前缺乏基于数字射频存储器(Digital Radiofrequency Memory,DRFM)的波形篡改措施(waveform doctoring measure，WDM)能力.当然美国空军为未来设计的F-35相对于现在的F-22唯一的优势是基于RFDM的WDM能力.唯一的疑问是,美国海军和美国空军在冷战中保持的压倒性电子战优势在长于获得和抄袭西方技术的中国军队面前是不是依然坚不可摧?

   空海一体战的提出和原则性的被接受,从最悲观的角度观察,是美国军队下一代武器系统投资在亚洲战区效能的破产.没有无人空战系统（UCAS）配合的F-35/F/A-18E/F/F-22缺乏在未来对抗超过800架第三代和300架第四代中国空军机队的能力---假设中国可以以每年96架的采购速度采购第三代和未来的第四代战斗机,预想中的伟大机队大概在J-20完成形成初始战斗力（IOC）3年内成为现实:那将是天空中除了太阳以外最伟大的力量，不过可惜她不属于美国。




   美国海军对无人机（UAV）给予极高的期望.如果说美国海军从孟加拉湾待机的CSG动员UCAS去打击中国国土以内的DF-31A ICBM是对未来的美好憧憬和对A-12的恋恋不忘,那么美国海军在全球鹰（Global Hawk）“战场机载通信系统”(Battlefield Airborne Communications Nod，BACN)/“广域海洋侦测系统”(Broad Area Maritime Surveillance，BAMS)的投资,和以X-47B验证“无人空战系统”（Unmanned Combat Air Systems，UCAS）则是对近未来广域高威胁环境---比如台湾和南中国海---的回应.

未来，全球鹰将用于搭载“战场机载通信系统”(Battlefield Airborne Communications Nod，BACN)



以及作为“广域海洋侦测系统”(Broad Area Maritime Surveillance，BAMS)的一部分



美国海军正在以X-47B验证“无人空战系统”（Unmanned Combat Air Systems，UCAS）



    美国海军的研究表明,UAV的应用严重的依赖GPS提供的导航和授时(position navigation and timing,PNT)服务.一部分的UAV被设计为在丢失GPS信号的时候自动返航,这无疑为有GPS干扰设备协同作业的攻击路径引导者（pathfinder）.追踪UAV的载体CSG提供巨大的"技术机会".其他的UAV在丢失GPS信号的情况中,甚至不能起飞和降落.美国海军的研究指望以更精确的地形匹配或者INS支持机载预编程地图去解决对GPS的严重依赖.

RQ-170因为遭受干扰而被伊朗俘获



被怀疑可能用于干扰RQ-170的俄罗斯停车场电子战干扰设备




    UAV的效率依赖通讯.战术载人飞机的飞行员可以对状况作出实时判断,但是设想中的自主目标循迹(Automatic Targeting Cueing，ATC)仅仅是美好的设想.UAV必须把战术信息传递回其他载人平台进行分析.这导致三个挑战.第一个挑战是对UAV反应速度的压力.统计表明训练有素的飞行员对战术事态的反应时间是200毫秒.在最乐观的环境中,有卫星通讯（Satellite Communications，SATCOM）支持的UAV通信的通信传播延迟是600毫秒以上.打击地面目标或者摧毁敌防空（DEAD）的ATC或许是近未来的可能,但是空战ATC的发展无法预测.

    复杂的战术环境给UAV的挑战来自通讯中继和SATCOM.美国海军期望以UCAS作为前出侦测/浅近纵深打击平台,通过Global Hawk BACN的中继接力将信息发送给E-2C/D.E-2C/D再将信息发射给通信卫星.这个操作概念的优点之一是UCAS可以以很低的辐射信号对准Global Hawk BACN从而给对手的侦测平台制造巨大的LPI压力.10-20GHz HF的窄带通讯让对手侦测旁瓣的几率在物理上成为不可能.对手的侦测平台的唯一机会是把平台纳入LPI通讯的视线(Line of Sight,LOS). Global Hawk BACN可以把信号中继给被F/A-18E/F严密保护的E-2C/D,后者将信号发射给卫星.这样的通讯可以让卫星远远的远离对手的任何主动干扰设备会,同时组止对手经由信号中继侦测E-2C/D或者CSG的位置.



CSG生存的最佳方式是辐射控制（EMCON）,哪怕会迎面撞上pathfinder.一旦CSG被明确的标定,CSG被陆基攻击机中和是时间问题.



    美国空军以Global Hawk搭载STACOM天线直接将信号发射给诸如国际通信卫星（Intelsat）的方式不适合高威胁环境.Global Hawk可以支持至少3个每一个可以支持36Mbps的Ku波段转发器.很可惜,一个等效全向辐射功率(equivalent isotropically radiated power,EIRP)为1MW的干扰设备把主瓣对准通信链路可以把转发器的效率降低50%,5MW的系统可以把转发器的效率降低95%.一个10MW的系统只需要把通讯链路纳入其旁瓣,可以把转发器的效率降低50%.


    第三个挑战是对通讯带宽的自然压力.美国海军最感兴趣的UAV侦测模式是焦点/广域(SPOT/WAS)合成孔径雷达/逆合成孔径雷达（SAR/ISAR）,光学/红外（EO/IR)和多光谱符合成像（hyperspectral imaging，HSI)模式.SPOT 被描述为2-3km的方形侦测范围和0.1-1米的分辨率.WAS模式被描述为3000-4000km^2/小时的侦测速度和1.5-2米的分辨率.这样的分辨率足以提供对高价值目标（HUV）的识别.美国海军一直希望Block 40以后的Global Hawk BAMS具备以AESA的对空侦测能力:10秒内完成90度方位角的扫描,对RCS=3m^2的截获距离大于230千米或者在E-2C/D PDS的指向指导下,以边扫描边跟踪（TWS）模式追踪10个目标,最远作用距离>300千米.假设15%的错码"开销"(overhead), SPOT/WAS模式大致需要5-10Mbps的峰值带宽,HSI模式对带宽的要求是大于500Mbps.对SAR/EO/IR信息做10:1的压缩可以把对峰值带宽的要求降低到0.5-1Mbps而不需要为信息质量下降付出代价.进一步的20:1压缩可能得不偿失.无论如何,在良好作业环境中,BAMS满足美国海军的广域对海侦测和识别(detection and identification)要求.一般认为,对电子/信号情报（ELINT/SIGINT)收集的峰值带宽要求是20Mbps.这个表明单个BACN的Ku波段转发器需要在不受到干扰的情况中支持ELINT/SIGINT作业.










   美国海军认为亚音速,高载荷（payload）和远航程的UAV的唯一生存机会是LO.没有任何服役或者被讨论中的UAV被设计为具有高G能力的平台.LO是被寄希望展开前沿部署的UCAS的唯一生存机会.与美国空军的F-22不同,UCAS的飞翼无垂尾设计和巨大空间以及载荷提供的填充雷达吸波结构RAS提供对抗C/S/L-band/UHF 雷达的技术机会.翼展50米的B-2A被描述为在L/S-band具有RCS是<0.02m^2~<0.1m^2(40度方位角,雷达LOS垂直机翼)和在VHF具有RCS是0.01m^2(最小),0.1m^2(迎头)或者1-10m^2(40度方位角,雷达LOS垂直机翼).考虑UCAS的表面工艺不可能为追求完美而放弃海洋适应性,体积只有B-2的25%的UCAS的RCS大致是B-2的10%.

   美国海军认为主动空中电子攻击是压制J-20这样的第四代战斗机,下一代IADS(SA-10/21/HQ-9)和中华神盾驱逐舰的有效手段---假如美国海军没有足够多的目标数据让UCAS直接去丢铁炸弹做DEAD,并且美国海军可以让主动电子攻击平台在高威胁环境活够久.很可惜,任何主动电子攻击和LO是巨大的矛盾.EA-18G在执行主动电子攻击的时候,把高价值的飞机和飞行员置于危险之中.UCAS可以成为一个更安全的选择.可是,一个典型的EA-18G的电子攻击吊舱（EW pod）是2000pds,需要37KVA电源驱动的资产.37KVA的电源相当于Global Hawk现在可以给机载设备提供的所有电源的150%.另一方面,巨大的Global Hawk相比EA-18G是一个狭窄的电子平台:缺乏小心设计的电磁兼容可能会让Global Hawk在迷惑任何敌人之前,彻底干扰设备载其他电子设备,比如GPS,然后一路引领pathfinder一路冲向CSG的HUV.






   在渴望和限制中挣扎的美国海军对UCAS的期望是执行前出详查,浅近纵深打击,DEAD和SIGINT/ELINT---被动而不是主动电子战任务,为F-35打开安全通道.美国海军对Global Hawk的期望是通讯中继和广域海洋/空中侦测---如果Global Hawk最终展示出在CVN部署和起降的能力.美国海军期待的最好前景是F-35/F/A-18E/F/E-2C/D-SAG-UCAS/Global Hawk联合海空作业,美国海军相信这个作业可以应付并且战胜最严峻的挑战:无论有没有美国空军的支援---他们可能刚刚被东京踢出嘉手拿,无论中国有没有第四代的J-20.




   一个典型的剧情被描述为:CSG被部署在台湾以东650nm（1200公里）的菲律宾海,它大概位于台湾-关岛连线的中点.这个距离足以中和除DF-21 ASBM以外PLA的任何反CSG作业.F/A-18E/F和F-35在距离CSG 500-600nm（926-1111公里）的远方执行进攻性空优作战(Offensive Counter Air ，OCA）和CAP,建立支持F-22空中加油的安全区和E-3/EC-135主动作业安全区.数个沉默的由伯克三或者DDG-1000组成的水面打击群（SAG）-E-2C/D-F-35静默防空区被建立在台湾和CSG之间.所有的通讯中继由Global Hawk完成,经由E-2/D或者水面平台转发给通讯卫星,后者分发信息给关岛/CSG/夏威夷.美国海军的打击火力来自总共1200个垂直发射装置（VLS）的一部分,UCAS和F-35.美国空军在他们可以行动的时候提供F-22/B-1B/B-2支援.

   UAV在这个剧情中发挥重大作用.前出的F-35和UCAS活动于台湾海峡上空,他们利用LPI对空高频GHZ窄带通讯经由位于台湾东岸以东50nm（90公里）以外,>55000ft（16700米）高度部署的BACN中继.BACN对水面平台的中继转发距离是170nm（310公里）,对55000ft（16700米）的其他中继平台的转发距离是256nm（470公里）.BACN的空中中继只需要9 inch（220毫米）的抛物面天线,远远小于Global Hawk的标准48 inch（1.2米）SATCOM天线. 前者是一个10W的LPI RF辐射源,由200w的电源驱动.后者是经由3个Ku波段转发器的可以支持最高100Mbps的天线系统.这个系统需要3.7KW的电源---Global Hawk的机载设备电源支持是25KVA.美国海军大概会考虑在最恶劣的情况中停止使用E-2C/D或者水面平台做通行中继和卫星转发,而完全依赖飞翔的Global Hawk在偏离CSG轴线的地区以3次中继把通讯传达到距离台湾东岸以东至少550nm（1018公里）以外的地点,然后转发给通信卫星.后者在中国的任何干扰设备或者电子侦察系统的LOS以外转发信息给关岛/CSG/夏威夷.来自CSG的信息会被中继BACN向CSG以东传递至少500nm（926公里）,然后上载给卫星.大致估算,在最恶劣的情况中,美国海军准备以至少6个BACN,至少一个卫星和大量可能不会被使用的水面打击群SAG/空中E-2C/D中继完成前沿和CSG的信息交换.

用于战场通讯节点(Battlefield Airborne Communications Nod, BACN)测试的飞机







   UCAS/F-35对BACN中继平台的LPI对空高频GHZ窄带通讯是美国海军最关心的可能泄露信号破坏EMCON和战术LO的位置.这个20GHz的LPI 阵列天线(Phased array,PA)需要以最小的辐射功率获得最远227nm（420公里）的通讯距离以把台湾东岸以东50nm（90公里）外的BACN纳入通讯距离.如果美国海军可以解决227nm（420公里）外的LPI PA天线以主瓣对准BACN的的挑战,美国海军会选择高阶编码,干涉源的空间对消和时空自适应处理(time-space adaptive processing, TSAP)降低PA的辐射功率.美国海军指望248mW的发射功率在经过42dB的大气损耗,10dB的雨季损耗,2dB的瞄准误差损耗和6dB的冗余以后,可以在227nm（420公里）外被BACN截获和转发.美国海军同时指望LPI PA可以支持8Mbps的峰值速率在80MHZ的带宽做调频传输.这个带宽可以支持SPOT/WAS SAR/ISAR/EO/IR,但是不能支持最理想的SIGINT/ELINT和HSI作业.它与被对方的ELINT截获相比,是一个次要的问题.

   UCAS对SSN/SSGN的情报支持作业是一个挑战.这样的LPI PA天线对准接近海平面的接受天线的能力被质疑.GPS的接受功率是-160dbW.海平面接受平台接受LPI PA的中继的功率在斜距12nm以外低于-160dbW,在94nm以外低于-180dbW.

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   2012年美国海军和空军的高层官员在某一本公开出版物上原则性的宣称美国海军和美国空军对空海一体战（AirSea Battle）的接受和支持,这很容易让人回忆起上个世纪70年代末美国空军勉强的接受了美国陆军主导的空地一体战（Airland combat）.从最悲观的角度考察,这显示出美国空军和美国海军放弃了通过技术优势把一场与中国的全面的高强度常规对抗局限在“海上,和中国的领土之外”的理想.

PS：若干美国军队和政府人员担心包括“全面打击中国境内目标,以常规的精确制导武器猎杀发射之前的DF-31A和094”的常规作战会过渡刺激中国政府,和降低政策的弹性,他们认为中国不如冷战中的苏联一般成熟冷静,而会冲动的动员战略核武器升级冲突到不必要的等级.所以,一个“把战争局限于第一岛链和中国领土之外的——局限于海上的作战政策”被提出,并且把猎杀中国的094弹道导弹核潜艇作为一个需要讨论的问题,而不是一项确定的政策.


   美国空军没有合适的战术武器应对新时代的挑战.具备超音速巡航能力的F-22在亚洲战场的能力被距离和敌方的技术优势中和.回顾F-22的发展历史,F-22在亚洲战场的虚弱是明显的事实.

   作为F-22缘起的先进战术战斗机 （Advanced Tactical Fighter ATF）项目在1985年以后成为真正的下一代空中优势战斗机项目.促成此的原因有三个:

1.苏联的Su-27和Mig-29原型机在1982年被发现,美国空军判断苏联的新战斗机可以与F-15和F/A-18相提并论.

2.美国空军同时判断苏联的下一代战斗机将超越美国空军已经装备的第三代战斗机.美国空军脑补苏联可以以1:1的形式用Su-27/Mig-29替代过时的机队,并且把先进的战斗机装备在海军航空兵（Soviet Naval Aviation SNA）.届时,美国空军在格陵兰-冰岛-挪威（Greenland-Iceland-Norway GIN）一线会遭遇不亚于在欧洲的中部战线(Inner German Border,IGB)的压力.









在苏27出现之前，苏联用于对抗美国航母的海军航空兵和远程航空兵SNA/LRA都没有能参与护航的远程战斗机，美国海军的战斗机只需要对付没有机动性能，但是飞行半径很远的轰炸机和侦察机（攻击路径引导者，pathfinder）







3.苏联的预警机（Airborne Warning and Control System AWACS）逐渐成为现实:美国空军的计划是利用F-117猎杀苏联的浅近纵深地面引导拦截（GCI）节点以摧毁苏联的远程航空兵（LRA）和前线航空兵（SFA）通过空中走廊对IGB进行空中打击的努力.这个计划的效率在苏联装备预警机以后遭遇严峻的挑战.




F-22的设计特征体现对三个原因的回应:

1,战场尺度是400nm（740公里）.北约所关心的典型距离是从德国的拉姆施泰因空军基地（Ramstein AFB）到波兰的什普罗塔瓦空军基地（Szrprotawa AFB）.这个距离大概是330nm（611公里）.F-22某种典型空中作战的超音速巡航能力是在“1.5马赫巡航41分钟”.



2,F-22通过高空>60000ft(18000米)和超音速巡航能力获得中和中短程防空导弹和高射炮的动态射界.

3,F-22被优化为在X波段具有最有效的低可探测特征,尽量提高在S波段的低可探测特征---尽管至今没有任何进气道被证明对S波段和更长的操作波长免疫.这些设计用于应对苏联S-300防空系统的侦测雷达和未来预警机的雷达的操作频率.

4,F-22没有被要求具有F-15E/F-16XL的航程和双重任务能力.这架飞机被设计为在浅近纵深猎杀苏联的预警机和--如果未来有需要---以自由落体炸弹猎杀苏联的S-300防空系统的侦测雷达和地面GCI，从而为F-15E/F-111执行空中遮蔽 (Air interdiction,AI) 或者战场空中遮蔽（battlefield air interdiction，BAI）任务建立安全通道.美国空军对F-22猎杀预警机的能力如此重视和信任,是因为空地一体战最终选择了E-8,而不是“沉默之蓝”（Tacit Blue）





“沉默之蓝”（Tacit Blue）最初被设计在30000ft（9千米）以250节（463KM/H）的速度巡航,并且用侧视的低可截获(LPI)雷达去看苏联两梯队进攻模式的纵深.美国空军依靠F-22获得猎杀预警机和浅近GCI的能力以后,对地侦测和监视系统平台面临的空中压力骤然下降，不再需要这种隐身设计的平台.




   但是面对亚洲战场,F-22缺乏航程.无论以0.9马赫巡航或者1.5马赫巡航,来自关岛的F-22至少需要2次空中加油刚刚可以把台湾或者南中国海纳入作战距离.无论是0.9马赫或者1.5马赫的巡航速度都只能让部署在关岛的72架（一个飞行联队）的F-22保持6架F-22A的7*24小时的战斗空中巡逻任务(Combat Air Patrol or CAP)，这个联队的平均日出动效率下降到0.8-1架次/机。




   F-22相对保守的低可探测特征设计是和可制造性和机动能力的妥协.这是在“海弗蓝”（have blue）和“深倾”（senior trend)时代,美国空军所能获得最好的设计.但是任何非无垂尾设计和非雷达吸波结构(RAS)的飞机在L波段的AESA和UHF AESA的功率和操作频率照射中,都是脆弱的低可探测特征设计.中国空军已经开始大量部署具有L波段的AESA的预警机和地基AESA.空海一体战可能需要B-2扫荡UHF 雷达为F-22建立安全通道去猎杀预警机.最悲观的观点是：很多年前E-3使用的S波段的APY-1/2在没有电子压制的环境中对B-2的侦测能力将在F-22的未来投下巨大的阴影.






E-3预警机使用APY-1/2多次展示了侦测B-2/F-117的能力.B-2对抗预警机最简单的方式是飞的更高（机体遮蔽了背部的进气道，阻止了仰视的雷达的探测）.但是F-22因为进气道的几何设计位置,不能使用相同的方式.F-117/A-12/F-22的战场低可探测性需要电子战协作.





   依赖B-2的唯一的问题是,在没有获得任何预警的情况中,B-2没有可能在最初48小时投入台湾海峡的战场（如果美国空军可以利用韩国乌山和日本冲绳的空军基地,F-22A的作战效率会大大提高.通常认为,F-22可以在24小时从某处转场到前沿部署基地支援台湾战区,B-2可能要花费48-72小时:但是B-2没有前沿部署基地可以利用）.48小时的战术表征是PLA可以以20节航速的登陆舰队运送至少4波登陆部队于台湾的滩头---这大概是超过8个师的兵力（在100nm（185公里）的台湾海峡以20节的速度使用071和081进行往返登陆.每10个小时可以把滩头兵力增加一倍.按照中国军队建造12条071和8条081的计划,一次投送2个满编的师将不是一个问题.）.

   如果美国空军不能使用位于嘉手纳的基地--PLA可以选择用一枚DF-21请日本政府把美国空军踢出去或者用40枚CEP=16ft（5米）携带子弹药的DF-21覆盖嘉手纳空军基地的停机区和彻底切断跑道，把F-15E/F-22全部请入加固机堡坐以待毙,在现代侦测-打击体系的支援下,仅仅打击停机区迫使美国空军把战斗机保存在需要更长任务准备时间的加固机堡,就可以迫使一个机场的出动率（sort generation rate）下降17%.使用诸如WDU-42和BLU-166子弹药在跑道造成直径超过70ft（21米）具有地下空洞和地面翘曲的弹坑可以迫使机场的出动率（sort generation rate）下降50%.这是对出动率（sort generation rate）累计效果大于60%的打击.这些弹坑不是在45分钟到2小时内通过铺设钢板就可以修复的.

    F-22从关岛到台湾需要至少2次空中加油.最近的空中加油区需要前出的F/A-18E提供保卫,这是一个巨大的空中辐射区，F-22的低可探测性/超低可探测性（LO/VLO）技术将因为战术事态的原因成为乌有. 所以最悲观的前景是使用APG-82等级AESA雷达的J-10B/J-20前出打击空中加油区的F-22。

F-22的作战半径并不远





   在设计F-22的年代,美国空军没有计划遭遇一个具有部署比苏联部署的中短程防空导弹更多的S-300水准的远程防空导弹和整体式防空系统（IADS）的国家.按照最乐观的估计,F-22使用自由落体炸弹猎杀HQ-9/SA-10D/E（S-300PS/S-300PM）的射程大致相当于后者对F-22的侦测距离（让一架在X波段的RCS<0.00125m^2的F-22去丢RCS<0.1m^2的巡航导弹或者其他远程精确制导武器，而让后者在40miles（64公里）以外被HQ-9打爆将是一件很有娱乐效果的事情。在美国空军拿出RCS可以和F-22达到一样水准的精确制导武器之前,丢自由落体炸弹的F-22将是降低对手反应时间的唯一方式.）






   美国空军没有预期中国可以以一年下水7条中华神盾驱逐舰的速度在10年内部署72条中华神盾驱逐舰，以在中国沿海建立密不透风的大功率C波段AESA.海军对SPY-1D(V)的预期是在>150km的距离通过S波段通过抓进气道的辐射的方式探测F-22.这显然是一个具有悲剧性的前兆. 依赖被动低可探测性特征的设计和战术在亚洲战场有遭遇失败的危机.

   F-22和B-2在升级前缺乏基于数字射频存储器(Digital Radiofrequency Memory,DRFM)的波形篡改措施(waveform doctoring measure，WDM)能力.当然美国空军为未来设计的F-35相对于现在的F-22唯一的优势是基于RFDM的WDM能力.唯一的疑问是,美国海军和美国空军在冷战中保持的压倒性电子战优势在长于获得和抄袭西方技术的中国军队面前是不是依然坚不可摧?

   空海一体战的提出和原则性的被接受,从最悲观的角度观察,是美国军队下一代武器系统投资在亚洲战区效能的破产.没有无人空战系统（UCAS）配合的F-35/F/A-18E/F/F-22缺乏在未来对抗超过800架第三代和300架第四代中国空军机队的能力---假设中国可以以每年96架的采购速度采购第三代和未来的第四代战斗机,预想中的伟大机队大概在J-20完成形成初始战斗力（IOC）3年内成为现实:那将是天空中除了太阳以外最伟大的力量，不过可惜她不属于美国。




   美国海军对无人机（UAV）给予极高的期望.如果说美国海军从孟加拉湾待机的CSG动员UCAS去打击中国国土以内的DF-31A ICBM是对未来的美好憧憬和对A-12的恋恋不忘,那么美国海军在全球鹰（Global Hawk）“战场机载通信系统”(Battlefield Airborne Communications Nod，BACN)/“广域海洋侦测系统”(Broad Area Maritime Surveillance，BAMS)的投资,和以X-47B验证“无人空战系统”（Unmanned Combat Air Systems，UCAS）则是对近未来广域高威胁环境---比如台湾和南中国海---的回应.

未来，全球鹰将用于搭载“战场机载通信系统”(Battlefield Airborne Communications Nod，BACN)



以及作为“广域海洋侦测系统”(Broad Area Maritime Surveillance，BAMS)的一部分



美国海军正在以X-47B验证“无人空战系统”（Unmanned Combat Air Systems，UCAS）



    美国海军的研究表明,UAV的应用严重的依赖GPS提供的导航和授时(position navigation and timing,PNT)服务.一部分的UAV被设计为在丢失GPS信号的时候自动返航,这无疑为有GPS干扰设备协同作业的攻击路径引导者（pathfinder）.追踪UAV的载体CSG提供巨大的"技术机会".其他的UAV在丢失GPS信号的情况中,甚至不能起飞和降落.美国海军的研究指望以更精确的地形匹配或者INS支持机载预编程地图去解决对GPS的严重依赖.

RQ-170因为遭受干扰而被伊朗俘获



被怀疑可能用于干扰RQ-170的俄罗斯停车场电子战干扰设备




    UAV的效率依赖通讯.战术载人飞机的飞行员可以对状况作出实时判断,但是设想中的自主目标循迹(Automatic Targeting Cueing，ATC)仅仅是美好的设想.UAV必须把战术信息传递回其他载人平台进行分析.这导致三个挑战.第一个挑战是对UAV反应速度的压力.统计表明训练有素的飞行员对战术事态的反应时间是200毫秒.在最乐观的环境中,有卫星通讯（Satellite Communications，SATCOM）支持的UAV通信的通信传播延迟是600毫秒以上.打击地面目标或者摧毁敌防空（DEAD）的ATC或许是近未来的可能,但是空战ATC的发展无法预测.

    复杂的战术环境给UAV的挑战来自通讯中继和SATCOM.美国海军期望以UCAS作为前出侦测/浅近纵深打击平台,通过Global Hawk BACN的中继接力将信息发送给E-2C/D.E-2C/D再将信息发射给通信卫星.这个操作概念的优点之一是UCAS可以以很低的辐射信号对准Global Hawk BACN从而给对手的侦测平台制造巨大的LPI压力.10-20GHz HF的窄带通讯让对手侦测旁瓣的几率在物理上成为不可能.对手的侦测平台的唯一机会是把平台纳入LPI通讯的视线(Line of Sight,LOS). Global Hawk BACN可以把信号中继给被F/A-18E/F严密保护的E-2C/D,后者将信号发射给卫星.这样的通讯可以让卫星远远的远离对手的任何主动干扰设备会,同时组止对手经由信号中继侦测E-2C/D或者CSG的位置.



CSG生存的最佳方式是辐射控制（EMCON）,哪怕会迎面撞上pathfinder.一旦CSG被明确的标定,CSG被陆基攻击机中和是时间问题.



    美国空军以Global Hawk搭载STACOM天线直接将信号发射给诸如国际通信卫星（Intelsat）的方式不适合高威胁环境.Global Hawk可以支持至少3个每一个可以支持36Mbps的Ku波段转发器.很可惜,一个等效全向辐射功率(equivalent isotropically radiated power,EIRP)为1MW的干扰设备把主瓣对准通信链路可以把转发器的效率降低50%,5MW的系统可以把转发器的效率降低95%.一个10MW的系统只需要把通讯链路纳入其旁瓣,可以把转发器的效率降低50%.


    第三个挑战是对通讯带宽的自然压力.美国海军最感兴趣的UAV侦测模式是焦点/广域(SPOT/WAS)合成孔径雷达/逆合成孔径雷达（SAR/ISAR）,光学/红外（EO/IR)和多光谱符合成像（hyperspectral imaging，HSI)模式.SPOT 被描述为2-3km的方形侦测范围和0.1-1米的分辨率.WAS模式被描述为3000-4000km^2/小时的侦测速度和1.5-2米的分辨率.这样的分辨率足以提供对高价值目标（HUV）的识别.美国海军一直希望Block 40以后的Global Hawk BAMS具备以AESA的对空侦测能力:10秒内完成90度方位角的扫描,对RCS=3m^2的截获距离大于230千米或者在E-2C/D PDS的指向指导下,以边扫描边跟踪（TWS）模式追踪10个目标,最远作用距离>300千米.假设15%的错码"开销"(overhead), SPOT/WAS模式大致需要5-10Mbps的峰值带宽,HSI模式对带宽的要求是大于500Mbps.对SAR/EO/IR信息做10:1的压缩可以把对峰值带宽的要求降低到0.5-1Mbps而不需要为信息质量下降付出代价.进一步的20:1压缩可能得不偿失.无论如何,在良好作业环境中,BAMS满足美国海军的广域对海侦测和识别(detection and identification)要求.一般认为,对电子/信号情报（ELINT/SIGINT)收集的峰值带宽要求是20Mbps.这个表明单个BACN的Ku波段转发器需要在不受到干扰的情况中支持ELINT/SIGINT作业.










   美国海军认为亚音速,高载荷（payload）和远航程的UAV的唯一生存机会是LO.没有任何服役或者被讨论中的UAV被设计为具有高G能力的平台.LO是被寄希望展开前沿部署的UCAS的唯一生存机会.与美国空军的F-22不同,UCAS的飞翼无垂尾设计和巨大空间以及载荷提供的填充雷达吸波结构RAS提供对抗C/S/L-band/UHF 雷达的技术机会.翼展50米的B-2A被描述为在L/S-band具有RCS是<0.02m^2~<0.1m^2(40度方位角,雷达LOS垂直机翼)和在VHF具有RCS是0.01m^2(最小),0.1m^2(迎头)或者1-10m^2(40度方位角,雷达LOS垂直机翼).考虑UCAS的表面工艺不可能为追求完美而放弃海洋适应性,体积只有B-2的25%的UCAS的RCS大致是B-2的10%.

   美国海军认为主动空中电子攻击是压制J-20这样的第四代战斗机,下一代IADS(SA-10/21/HQ-9)和中华神盾驱逐舰的有效手段---假如美国海军没有足够多的目标数据让UCAS直接去丢铁炸弹做DEAD,并且美国海军可以让主动电子攻击平台在高威胁环境活够久.很可惜,任何主动电子攻击和LO是巨大的矛盾.EA-18G在执行主动电子攻击的时候,把高价值的飞机和飞行员置于危险之中.UCAS可以成为一个更安全的选择.可是,一个典型的EA-18G的电子攻击吊舱（EW pod）是2000pds,需要37KVA电源驱动的资产.37KVA的电源相当于Global Hawk现在可以给机载设备提供的所有电源的150%.另一方面,巨大的Global Hawk相比EA-18G是一个狭窄的电子平台:缺乏小心设计的电磁兼容可能会让Global Hawk在迷惑任何敌人之前,彻底干扰设备载其他电子设备,比如GPS,然后一路引领pathfinder一路冲向CSG的HUV.






   在渴望和限制中挣扎的美国海军对UCAS的期望是执行前出详查,浅近纵深打击,DEAD和SIGINT/ELINT---被动而不是主动电子战任务,为F-35打开安全通道.美国海军对Global Hawk的期望是通讯中继和广域海洋/空中侦测---如果Global Hawk最终展示出在CVN部署和起降的能力.美国海军期待的最好前景是F-35/F/A-18E/F/E-2C/D-SAG-UCAS/Global Hawk联合海空作业,美国海军相信这个作业可以应付并且战胜最严峻的挑战:无论有没有美国空军的支援---他们可能刚刚被东京踢出嘉手拿,无论中国有没有第四代的J-20.




   一个典型的剧情被描述为:CSG被部署在台湾以东650nm（1200公里）的菲律宾海,它大概位于台湾-关岛连线的中点.这个距离足以中和除DF-21 ASBM以外PLA的任何反CSG作业.F/A-18E/F和F-35在距离CSG 500-600nm（926-1111公里）的远方执行进攻性空优作战(Offensive Counter Air ，OCA）和CAP,建立支持F-22空中加油的安全区和E-3/EC-135主动作业安全区.数个沉默的由伯克三或者DDG-1000组成的水面打击群（SAG）-E-2C/D-F-35静默防空区被建立在台湾和CSG之间.所有的通讯中继由Global Hawk完成,经由E-2/D或者水面平台转发给通讯卫星,后者分发信息给关岛/CSG/夏威夷.美国海军的打击火力来自总共1200个垂直发射装置（VLS）的一部分,UCAS和F-35.美国空军在他们可以行动的时候提供F-22/B-1B/B-2支援.

   UAV在这个剧情中发挥重大作用.前出的F-35和UCAS活动于台湾海峡上空,他们利用LPI对空高频GHZ窄带通讯经由位于台湾东岸以东50nm（90公里）以外,>55000ft（16700米）高度部署的BACN中继.BACN对水面平台的中继转发距离是170nm（310公里）,对55000ft（16700米）的其他中继平台的转发距离是256nm（470公里）.BACN的空中中继只需要9 inch（220毫米）的抛物面天线,远远小于Global Hawk的标准48 inch（1.2米）SATCOM天线. 前者是一个10W的LPI RF辐射源,由200w的电源驱动.后者是经由3个Ku波段转发器的可以支持最高100Mbps的天线系统.这个系统需要3.7KW的电源---Global Hawk的机载设备电源支持是25KVA.美国海军大概会考虑在最恶劣的情况中停止使用E-2C/D或者水面平台做通行中继和卫星转发,而完全依赖飞翔的Global Hawk在偏离CSG轴线的地区以3次中继把通讯传达到距离台湾东岸以东至少550nm（1018公里）以外的地点,然后转发给通信卫星.后者在中国的任何干扰设备或者电子侦察系统的LOS以外转发信息给关岛/CSG/夏威夷.来自CSG的信息会被中继BACN向CSG以东传递至少500nm（926公里）,然后上载给卫星.大致估算,在最恶劣的情况中,美国海军准备以至少6个BACN,至少一个卫星和大量可能不会被使用的水面打击群SAG/空中E-2C/D中继完成前沿和CSG的信息交换.

用于战场通讯节点(Battlefield Airborne Communications Nod, BACN)测试的飞机







   UCAS/F-35对BACN中继平台的LPI对空高频GHZ窄带通讯是美国海军最关心的可能泄露信号破坏EMCON和战术LO的位置.这个20GHz的LPI 阵列天线(Phased array,PA)需要以最小的辐射功率获得最远227nm（420公里）的通讯距离以把台湾东岸以东50nm（90公里）外的BACN纳入通讯距离.如果美国海军可以解决227nm（420公里）外的LPI PA天线以主瓣对准BACN的的挑战,美国海军会选择高阶编码,干涉源的空间对消和时空自适应处理(time-space adaptive processing, TSAP)降低PA的辐射功率.美国海军指望248mW的发射功率在经过42dB的大气损耗,10dB的雨季损耗,2dB的瞄准误差损耗和6dB的冗余以后,可以在227nm（420公里）外被BACN截获和转发.美国海军同时指望LPI PA可以支持8Mbps的峰值速率在80MHZ的带宽做调频传输.这个带宽可以支持SPOT/WAS SAR/ISAR/EO/IR,但是不能支持最理想的SIGINT/ELINT和HSI作业.它与被对方的ELINT截获相比,是一个次要的问题.

   UCAS对SSN/SSGN的情报支持作业是一个挑战.这样的LPI PA天线对准接近海平面的接受天线的能力被质疑.GPS的接受功率是-160dbW.海平面接受平台接受LPI PA的中继的功率在斜距12nm以外低于-160dbW,在94nm以外低于-180dbW.