浅析美军隐身战斗机的内置弹舱

2020-09-21 08:35:27 兵器知识 2020年9期

廖江清

F-22A主弹舱最多可以挂载6枚AIM-120C-7中距空空导弹

隐身战机为了实现隐身、超音速巡航、超机动等最重要的性能指标,所有机载武器弹药都必须设置在机体内部,以保证战机拥有非常干净的气动外形。内置弹舱是隐身战机的重要标志之一,没有内置弹舱,要称为隐身战机就往往底气不足。不过,隐身战机要设置内置弹舱并不简单,可以说非常有技术难度。

隐身战机拥有和三代机(西方标准是四代机) 基本一致的机体大小、重量,但与此同时隐身战机还需要在这种条件下在机体内部挤出不小的空间设置内置弹舱,内置弹舱的布置位置还会受到S 型进气道、起落架等各种结构的影响,而机内载油量又不能少,以保证基本的作战半径,各种机械、电子设备也一件不能落,而且起飞重量又不能大幅度增加。所以,对于隐身战斗机来说,在机体内部设置内置弹舱就是“螺蛳壳里做道场”。

内置弹舱除了在空间尺寸、位置上受限于很多机体条件,它本身在功能使用上也有较高的设计技术难度,内置弹舱需要在超音速情况下保持正常开启关闭能力,能够在各种飞行状态下正常发射导弹,确保弹药与飞机正常分离,这些对于任何一个国家的航空工业来说,都不是轻而易举的事情。

下面就来谈谈美空军F-22A、F-35这两款隐身战斗机内置弹舱设计上的那些事。

F-22A主弹舱离地间隙过低,挂载弹药不方便

F-22A隐身战机的内置弹舱

主弹舱

F-22A的主弹舱并不大,在F-35、苏-57、歼-20这几款战机中,它的主弹舱最小。不仅如此,F-22A的机内载油量、作战半径也是这4款隐身战机中最小的,这主要是它采用双发布局,同时机体设计非常紧凑所导致。

F-22A主弹舱长3.9米,宽2米,深度约为0.4米,中间有固定机体结构分隔开来,不能连通使用。

执行空战任务时,F-22A主弹舱最多可以挂载6枚AIM-120C-7中距空空导弹,使用LAU-142/A垂直弹射挂架进行挂载。

雷锡恩公司特別为F-22A研发了缩小弹翼面积的AIM-120C中距空空导弹。缩小弹翼面积加上交错挂载的方式,使F-22A才得以在主弹舱挂载6枚中距空空导弹。如果是老旧的AIM-120A/B,那F-22A主弹舱只能挂载4枚。这个经典案例也成为如今外界讨论歼-20能否挂载6枚中距空空导弹的最重要论据。

“游隼”中距空空导弹

AIM-260超远程空空导弹想像图

F-22A侧弹舱,注意挂载的是AIM-9M近距空空导弹,还不是最新的AIM-9X

随着空空导弹的更新换代,未来F-22A有望使用一些新型空空导弹,进一步提升空战能力。例如AIM-260空空导弹,其弹体长度、重量和AIM-120系列基本相同,但射程大幅提升。还有长度、重量只有AIM-120系列导弹一半,但射程却与之接近的“游隼”中距空空导弹,能够让F-22A在主弹舱尺寸不变的情况下,将空空导弹的挂载量增加一倍。虽然这些指标惊人的空空导弹在目前看来有画饼的嫌疑,但的确可以令F-22A的空战武器多样化起来。

执行空地任务时,F-22A主弹舱最多可以挂载2枚1000磅(454千克)的GBU-32“联合直接攻击弹药”以及2枚AIM-120C-7中距空空导弹。由于GBU-32体积重量大,对于F-22A来说,它的地面挂载、空中使用都比较麻烦。投放GBU-32后,F-22A的机内燃油会自动向前倾斜以保持战机重心稳定。

F-22A挂载JDAM制导炸弹, 由LAU-147炸弹挂架挂载

F-22A主弹舱挂载的GBU-39“小直径炸弹”(SDB)以及AIM-120C-7中距空空导弹

在2014年9月23日夜间,F-22A执行了首次实战任务。当晚美空军出动了4架F-22A对叙利亚境内的ISIS目标进行空地打击,当时使用的就是GBU-32。

执行空地任务时,F-22A主弹舱也可以挂载8枚重250磅(113千克)的GBU-39“小直径炸弹”(SDB)以及2枚AIM-120C-7中距空空导弹,或2枚风偏修正弹药撒布器以及2枚AIM-120C-7。

侧弹舱

F-22A隐身战机在两侧进气道外侧设置了侧弹舱,可以各容纳一枚AIM-9“响尾蛇”格斗弹。

F-22A发射AIM-9格斗弹时,导弹是头部向外倾斜,导弹尾部还在侧弹舱内,所以侧弹舱后部设置有挡焰板对后方蒙皮进行保护。

干扰弹弹舱

干扰弹投放舱其实也算是F-22A内置弹舱的一部分,投放的是箔条弹/红外干扰弹。它设置在侧弹舱后方,主起落架舱前,容易被外界忽略。

如果把干扰弹投放器也算是F-22A内置弹舱一部分的话,那么F-22A的内置机炮也就更有理由算是内置弹舱、内置武器弹药的一部分了。

F-22A在机体右侧装备了一门M61“火神”6管20毫米加特林机炮,整套机炮系统完全内埋在机体内,使用时才打开小舱门进行射击,避免对整机隐身性能带来影响。

对F-22A内置弹舱、内置武器弹药的解析,不难发现该机作为全球隐身战斗机的开山鼻祖,在弹舱设计、机载弹药使用能力上并不完美。如果对比其它隐身战机,就会发现F-22A主弹舱能够使用的机载武器弹药比较有限,这主要是因为F-22A的主弹舱实在太小,先天上限制了其弹药多样化。

掛载在LAU-141/A滑轨上的 AIM-9“响尾蛇”格斗弹

F-22A的内置机炮

同时由于F-22A起落架比较短,机体离地高度有限,对地勤人员给主弹舱装载弹药特别是大型弹药带来诸多不便。这些设计缺点,在后面F-35的设计上得到纠正改进,其它国家隐身战机也或多或少吸取了F-22A的这些教训,所以F-22A也是为全体隐身战机充当了开路先锋,交了学费。而后来者们在这些方面的表现就要完美得多,下面的主角——F-35便是如此。

F-35隐身战机的内置弹舱

尽管F-35不能说是F-22A的继任者、尽管F-35是一款单发机而不是F-22A那种双发机、尽管F-35的设计定位并不是F-22A那种高端、完美的隐身战机,但在内置弹舱设计上,F-35实现了对F-22A的全方位超越,更加先进、更加科学、更加合理,也更具潜力,是F-35设计上的一大亮点。

主弹舱

F-35的主弹舱设计和F-22A、歼-20、苏-57都有所不同,虽然它和F-22A、歼-20一样,都是在机腹进气道下方并排布置两个独立弹舱,但两个独立弹舱相距较远,和F-22A、歼-20两个弹舱紧紧挨着的设计截然不同。而且F-35两个独立弹舱不是平行布置的,而是随着两侧进气道呈现外倾设计,和机体中轴线有一定的夹角,这主要和它追求主弹舱设计尺寸最大化有关。

F-22A主干扰弹投放舱及释放干扰弹

值得注意的是,F-35系列中F-35A、F-35B、F-35C三款型号的主弹舱设计不是一模一样的。其中F-35A、F-35C的主弹舱尺寸基本一致,是F-35系列中最大的,每侧弹舱具备了同时挂载一枚2000磅(907千克)GBU-31“联合直接攻击弹药”和一枚AIM-120中距空空导弹的能力。

而F-35B由于在机头后方设置了大型升力风扇,两翼根处设置了腋下平衡喷管,占据了较大的机内空间,不仅压缩了燃油舱,减少了机内载油量,还使F-35B两个独立主弹舱的长度比F-35A、F-35C短了一些,挂弹能力也受到不小的影响,每侧弹舱只能挂载一枚1000磅(454千克)的GBU-32“联合直接攻击弹药”和一枚AIM-120中距空空导弹。

在执行空战任务时,F-35最多可以在两侧主弹舱内挂载4枚AIM-120。如果采用外挂方式,最多可以外挂8枚AIM-120中距空空导弹以及两枚AIM-9X格斗弹。

F-35系列三种型号的武器配置

前段时间,洛马公司宣称F-35还能多外挂2枚AIM-120,估计是在最内侧挂点用三联挂架替换双联挂架实现的。这样一来,F-35外挂AIM-120的数量将达到10枚。其实如果给4个挂点都用上三联挂架,那么F-35理论上可以外挂12枚AIM-120。

在执行空地打击任务时,F-35在两侧主弹舱内挂载弹药的数量、种类要比空战挂载模式更多,也比F-22A强大得多。

需要注意的是,不仅是F-35A、F-35B、F-35C三款战机之间可使用的机载弹药存在差异,不同国家购买的型号可使用的机载弹药也有不同。例如英国订购的F-35B就计划使用AIM-132“阿斯拉姆”格斗弹、“宝石路”ⅣGPS/激光制导炸弹的能力。以色列的F-35I(F-35A的以色列版本)被美国赋予更高的自主权,允许它加装以色列自己的电子、通信设备,预计也很可能增加使用以色列国产机载弹药的能力。

和F-22A不同,F-35系列隐身战机都没有多余的空间设置侧弹舱,不过其应对之道,就是在翼下使用SUU-96隐身挂架+LAU-151导弹滑轨挂载AIM-9X格斗弹。

据悉,目前洛马公司正努力把格斗弹整合进F-35的主弹舱中,虽然这会影响其它弹药的挂载能力,但是却可以彻底消除外挂格斗弹对隐身性能的破坏。

F-35隐身战机主弹舱

F-35B掛载机腹隐身航炮吊舱

有趣的是,F-35系列隐身战机中,只有F-35A在机体左侧、进气道上方内置了一门4管25毫米GAU-12/A加特林机炮。而F-35B、F-35C都没有内置机炮,需要时只能挂载隐身机炮吊舱满足作战需求。

箭头所指为F-35的干扰弹弹舱,箭头左侧为拖曳式雷达诱饵舱

干扰弹弹舱

F-35在右侧独立主弹舱后面设置了一个干扰弹舱。资料显示,F-35配备了多种型号的红外干扰弹,其中最先进的当属MJU-66B型红外干扰弹,不过它的单价高达3000美元。红外干扰弹打起来都是“天女散花”一般,这种开销连财大气粗的美军都无法承受。在日常训练时,F-35通常只使用更便宜的MJU-61B型红外干扰弹。

值得注意的是,其它战机干扰弹投放系统除了会投放红外干扰弹,还会打出箔条干扰弹,以实现对雷达制导空空导弹的干扰,但F-35似乎并没有配备箔条干扰弹。有分析认为,F-35这样做的理由是:如果来袭的雷达制导空空导弹能够锁定自己,就说明这款导弹的能力非常强悍,那么箔条干扰弹就基本不可能发挥什么作用了。

AN/ALE-70拖曳式雷达诱饵示意图

不过,对于隐身战机来说,箔条干扰弹虽然可能用处不大,但是并非一定没用,连F-22A都没有放弃。F-35敢于放弃装备箔条干扰弹的最重要原因,主要是它还装备了F-22A所没有的拖曳式雷达诱饵。

拖曳式雷达诱饵舱

拖曳式雷达诱饵舱是F-35的一大亮点,也是目前其它隐身战机都没有的。F-35在干扰弹弹舱后方串了设置了拖曳式雷达诱饵舱,由于位置隐蔽,加上宣传报道图片少,拖曳式雷达诱饵舱的存在显得相当低调。但实际上,它的出现,令F-35拥有比其它隐身战机更胜一筹的自卫能力,也是F-35敢于取消箔条干扰弹的关键因素。

F-35的雷达诱饵舱可以存放4枚英国BAE公司研制的AN/ALE-70拖曳式雷达诱饵,这是目前全球最先进的一款拖曳式雷达诱饵,是F-18E/F、EA-18G、F-16等战机上使用的AN/ALE-55拖曳式雷达诱饵的改进型号。

F-35离地高度加大,极大方便了地勤人员挂载弹药

单枚AN/ALE-70拖曳式雷达诱饵的价格高达5万美元,比传统箔条干扰弹贵得多。当然,它的干扰效果也好得多。在高危地区作战时,F-35会打开拖曳式雷达诱饵舱,用光纤缓缓将诱饵释放出来。该诱饵最终会被拖曳在机尾后约100米的距离上,对有威胁的雷达进行干扰压制,使其无法锁定母机,或者是使已锁定的雷达脱锁,丢失目标。当这两个手段失效,对方发射导弹来袭时,AN/ALE-70则会通过阻塞或模拟母机雷达信号特征等方式,主动引诱导弹击中自己,保全母机。

比起在内置弹舱设计上保持中规中矩,甚至有点偏于保守的F-22A,F-35在内置弹舱总体设计上要更加大胆、更具前瞻性,这让它的内置武器弹药挂载能力更加强大,机载弹药种类比F-22A丰富得多。特意加长的起落架,令F-35离地高度更高,极大方便了地勤人员挂载弹药。