猎杀南联盟上空的“夜鹰”
编者按:1999年3月27日夜间,南联盟防空部队首次击落世界第一种隐身战机F-117A,打破了隐身飞机不可击落的神话。然而令人遗憾的是,虽然事件过去了20多年,公开报道的资料普遍带有猜测的成分,无法令人信服地了解F-117A被击落的真实原因。本文根据俄罗斯国家奖获得者、退役中将亚历山大·格里戈里耶维奇·卢赞博士发表在2021年3月期《空天领域》上的“俄专家协助击落F-117A隐身战机”一文编写,希望以此还原当年的历史真相。文中观点仅代表原作者,仅供读者参考!
在美国军事史上,空袭兵器始终占据主导地位,决定着战争和军事冲突的进程和结果。因此,美军航空兵在越南遭受的重大损失是美国人停止军事行动,并撤离这个国家的决定性因素之一。美军飞机在越南的损失确实非常明显,仅在1972年,即越南战争的最后一年,就有421架美军飞机被苏联制造的S-75防空导弹系统摧毁,其中包括51架B-52“同温层堡垒”。
为此,美国人处心积虑,想方设法减少战斗行动中的飞机损失。方法之一是令其攻击机广泛使用电子战装备,干扰对方防空体系中的地空导弹系统。还是在越南,由于美军航空兵采用了电子战装备,导致越南人民军击落一架美机消耗的S-75防空导弹系统导弹数量显著增加,有时甚至无法击落美机。
美国研究“隐身”技术
然而,这还不足以显著减少损失的飞机数量。因此,美国专家在进一步完善电子战装备的同时,决定研发后来称为“隐身”的低可探测性飞机制造技术。这项技术既包括在设计隐身飞机时,广泛使用对照射飞机的雷达波具有较低反射系数的复合材料,也包括经过特殊设计的、可大大降低向照射雷达方向反射无线电波的飞机蒙皮形状和外观。
如果说复合材料的研发进展相当顺利,那么在寻找合适的隐身飞机蒙皮形状和外观方面则遇到了相当大的困难,原因在于缺少用于指导研发的理论基础。
1962年,苏联科学家П. Я. 乌菲姆采夫撰写的《衍射物理理论中的边缘波方法》一书出版后,这个方向上的隐身技术工作才取得决定性的进展。这部专著恰好为在研技术提供了理论基础,书中讲到,物体对雷达电磁波的反射强度和物体的尺寸大小无关,而和边缘布局有比例关系。乌菲姆采夫阐述了如何计算飞机表面和边缘的雷达反射面。从他的理论中可以得出结论,即使一个很大的飞机,仍然可以被设计成能够“隐身”。乌菲姆采夫实际上也成为隐身飞机建造理论的创立者,这一点美国研发人员并不否认。
第一个采用“隐身”技术制造的量产低可探测性飞机是美国研制的战斗轰炸机(准确地说是攻击机)F-117A“夜鹰”。“夜鹰”的出现,将隐身与精确打击相结合,奠定了现代空中力量的基调。该机于1981年首次试飞,2008年全部退役,总共生产了59架。
根据研发人员和美空军司令部的规划,F-117A隐身战机首先用于高精度攻击,摧毁由防空系统严密防护、其它空袭兵器难以攻克的特别重要目标,包括指挥所、战略要地及重要工业设施。此外,还用于对防空兵器掩护区域进行战术无线电电子侦察。通常,F-117A自主、单独执行任务,且主要在夜间行动。由于飞行的隐蔽性,“夜鹰”总能完美地执行规定的任务。
在很长一段时间里,关于这架隐身飞机的信息都是保密的。对于F-117A来说,真正重要的是它奇特的外形。机身外形线条基本上都是围绕隐身性能设计的,在空气动力学和隐身性能上找到统一。该机整体采用三角形飞翼布局,整机呈楔形,由多个小平面“拼合”而成,整架飞机完全是一种由平板组成的多面体。雷达反射波仅仅集中于其机身表面和转折处水平面内的几个窄波束内,由于波束很窄,两个波束之间的“微弱信号与背景信号难以区分,使敌方接收不到连续的信号,从而难以确定接收到的是一个真实目标的信号,还是一种瞬变噪声信号。”
“隐身”技术研发和隐身飞机制造都是非常“烧”钱的活动。正如现在所知道的,美国为此耗费了65亿多美元(根据1990年汇率),一架量产F-117A战机的造价超过1.11亿美元:它是世界上最昂贵的战斗机之一。
“夜鹰”在美军的战斗行动中,得到相当广泛的应用。例如,在1991年美军入侵伊拉克的“沙漠风暴”行动中,“夜鹰”执行了1 200多架次的飞行任务,向包括底格里斯河和幼发拉底河桥在内,不能通过其它空袭兵器摧毁的特别重要的目标,投掷了超过2 000吨的激光制导炸弹。在上述战斗行动中,没有一架F-117A被击落,尽管媒体曾一度报道,有2架“夜鹰”分别被米格-25和苏-27截击机击落,1架“夜鹰”被“大黄蜂”AKM防空导弹系统击落。
美国人自己声称,包括1991年和1998年海湾战争在内的几次局部战争和冲突中,F-117A均身先士卒,起着“撬开大门”的重要作用,没有1架“夜鹰”战机被击落,甚至没有被敌方地面防空武器和航空兵火力损伤。这多半合乎实际。因此,媒体对F-117A高效能和生命力的论断也被外界普遍接受,美国人自己将“隐身”技术和制造隐身飞机的事实视为美国对世界其他国家和地区的科技优势。美国人认为,“隐身”技术是通向未来的突破口,基于该技术制造的F-117A是世界上最完美的飞机,保证能够隐蔽地突破敌方任何防空系统,并高精度地杀伤被掩护的重要目标。
1999年,以美国为首的北约部队武装入侵南联盟期间,美国人也开始使用F-117A,对包括贝尔格莱德和位于贝尔格莱德地区的多瑙河桥在内的许多极为重要的目标实施空袭。这些袭击不仅是出于军事需要,而且很可能带有向其他国家炫耀美国科技优势的傲慢心态。
猎“鹰”行动
在南联盟,美国人采用了之前已制定好的标准战术:连续数日,F-117A在夜间沿同一条航线自主飞行,保持无线电静默,使用激光制导的高精度武器(航空炸弹)进行突击。南联盟方面向俄罗斯寻求帮助,对抗使南联盟懊恼的F-117A战机。
该战机的攻击不仅造成了明显的损失,而且触犯了塞尔维亚人的自尊心,使用在南联盟军队服役、由俄罗斯(苏联)生产的防空兵器(当时已经过时)摧毁这架飞机,事关俄罗斯的威信。编制并形成对抗“隐身战机”建议的任务,由俄罗斯军事专家А. Г. 卢赞负责。应南联盟驻俄罗斯武官上校M. 彼得罗维奇的请求,工作即时展开,通过他,这些建议被传递给了执行者。南联盟拥有并能够执行这项任务的最合适的防空装备是“正方”防空导弹系统(“立方”防空导弹系统的出口型号),这是建议的基础。
实际上,上世纪70年代,В. Г. 库利科夫元帅担任苏联国防部第一副部长兼武装力量总参谋长期间,积极倡导进一步加强各军种的武器和军用技术装备建设,重视提高战役战术训练,在军界称为“库利科夫会战”。埃姆巴靶场曾多次组织“立方”防空导弹系统的作战试验演习。当时,不仅对无线电电子战装备,而且对无线电电子战装备的抗干扰方法进行了深入研究和开发,并展开演习训练。这些措施的及时性和有效性值得称道:俄罗斯(苏联)防空装备整体水平高于国外同类武器装备这一不争的事实,就是在这样的演习中奠定和发展起来的。
在前面提到的试验演习中,检验了新型“灵巧”干扰对配装半主动雷达导引头导弹的美国“霍克”防空导弹系统实施干扰的有效性。阿以战争期间,以色列广泛使用“霍克”防空导弹系统对抗阿拉伯国家飞机,研制干扰该系统的设备迫在眉睫。
“立方”防空导弹系统也装备有半主动雷达导引头的导弹。因此,类似于针对“霍克”防空导弹系统开展的试验工作,苏联不仅测试了“灵巧”干扰对“立方”防空导弹系统的干扰效能,而且还演练了对抗这种干扰的方法。因为美国人也可能制造这类干扰来对付配装半主动雷达导引头导弹的苏联防空导弹系统。
到演习时,苏联已为“立方”防空导弹系统研制了一款可保证对目标尾追射击的新型导弹3M9M3。这种情况就能够在“灵巧”干扰的背景下,研究和使用新的“立方”防空导弹系统战斗使用战术:利用“立方”防空导弹系统作战装备组建机动作战群,包括一部自行式侦察和制导装置1S91,一部自行式发射装置2P25(配装可尾追射击的3M9M3型导弹)。
机动作战群相对于空袭兵器的预测来袭方向向前推进8~10千米,并组织设伏;目标飞过伏击区后,尾追射击,以确保对防空导弹系统的干扰水平大幅降低,达到必要的目标杀伤效能。在埃姆巴试验靶场,该战术方法充分证实了其效能,完全出乎进攻方的预料。正是这一策略构成了在南联盟击落隐身飞机的既定建议的基础。
建议的实质在于:由米波雷达对F-117A隐身飞机进行侦察,并将侦察信息发送给“正方”防空导弹系统(“立方”防空导弹系统的出口型)。因为米波雷达对“隐身”技术不敏感,可保证在整个飞行轨迹上对飞机及时探测和持续监视。此外,美军“哈姆”反辐射导弹不能瞄准米波雷达,无法保证射击的稳定性。在南联盟,“正方”防空导弹团装备有P-18米波警戒雷达,担负这项任务。
米波雷达反隐身的奥秘:目前各种隐身战机大都能够实现在300~29 000兆赫兹范围的隐身,而米波雷达工作频段为30~300兆赫兹,波长为1~10米,恰好避开了隐身战机的隐身波段,这就是米波雷达能够探测到隐身战机的原因所在。经过大量的计算、仿真和测试分析,国际上比较公认的是,隐身飞机的有效反射面在米波段要比微波段大2~3个数量级,称之为米波雷达反隐身的频段优势。
“正方”防空导弹系统不应在迎击航路上向F-117A射击,因为在防空系统雷达工作频段内,隐身飞机在迎击航路上的有效反射面大约为0.1平方米,雷达很难发现有效反射面如此小的目标,更谈不上射击了。
防空系统应该在有效反射面为2~3平方米的追击航路上对F-117A射击,以保证击毁敌机。目标的探测视角不同,有效反射面可能从0.1平方米到2~3平方米之间变化,这就是“隐身技术”的一个特点。正是考虑到这个特点,将其作为提出建议的基础:由1~2个“正方”防空导弹连组成快速机动作战群,每个连除了自行式侦察与制导装置外,只携带一部载有2枚3M9M3导弹的自行式发射装置。
机动作战群沿F-117A预测飞行路线向前推进,实施视觉和无线电电子伪装后,组织设伏,并在追击航路上完成对飞机的射击任务。预计飞机要飞过时,自行式侦察与制导装置雷达处于战斗准备状态,但不向天空辐射电磁波(采用等效天线),以免过早暴露战斗位置。对“隐身”技术不敏感的米波雷达P-18直接将目标信息发送至自行式侦察与制导装置,当目标飞过伏击阵地时,自行式侦察与制导装置雷达向天空辐射信号,发现目标,截获并自动跟踪,向目标尾追发射2枚3M9M3导弹。
在达尼·佐尔坦的指挥下,南联盟军防空导弹部队3营“正方”防空导弹连2发齐射,第1枚导弹在距离伏击阵地大约6~7千米处击中目标。后来发现,编号为AF-82-806的F-117A飞机残骸在距贝尔格莱德以西大约40千米的布贾诺维奇村附近坠毁。
上尉飞行员戴尔·泽尔科成功跳伞后,被美军搜救队发现并营救。就这样,作为第二代防空装备的“正方”防空导弹系统,再加上P-18米波雷达(总的来说也是一种过时的雷达),凭借娴熟的战斗使用能力,能够发现并摧毁之前在战场上表现近乎完美的F-117A隐身飞机。
塞尔维亚电视台在新闻节目中立即播放了当地村民围观美军飞机残骸的画面。随后,美国也正式承认损失了一架无懈可击的“夜鹰”。尽管“沙漠风暴”行动后,人们坚定了对F-117A战机直面防空武器时坚不可摧,以及美国投入巨资研发和利用的隐身技术完美表现的看法,然而,美国人并未透露有关此次飞机损失的任何细节。
塞尔维亚人自己也以军事机密为由,拒绝透露击落F-117A的秘密和细节,最终引发了一系列关于F-117A被击毁的猜测。一种说法是,这架隐身飞机是被塞尔维亚的米格-29击落的,后来又说是被S-125防空导弹系统击中的,但都没有透露细节。事实上,一切正如前面描述的那样。
南联盟版“近快战法”成功实施,联想到我防空导弹部队组建初期,创造了技战术相结合的“近快战法”,在世界上首创电子战背景下击落美制U-2高空侦察机的战例,共取得了击落5架U-2的战绩。如前所述,南联盟防空导弹部队所用战术实际与“近快战法”非常类似。
“近快战法”成功实施的3个条件:一是搜索雷达在不被目标察觉的条件下连续稳定地输出目标航迹,辅助制导雷达实现静默跟踪;二是制导雷达依据目标指示开机后在近距离快速截获目标并建立稳定跟踪;三是目标即便察觉被制导雷达照射,但由于进入可靠杀伤区或不可逃逸区,难以机动逃脱。F-117A被击落恰好全部满足上述条件,除了防空部队战术得当之外,与F-117A自身性能存在的薄弱环节也密不可分。
美国国防部事后调查认为,空军至少犯了3个致命错误:“没能跟踪到对方已经变换的防空导弹发射阵地,电子干扰机距离F-117A太远,以及执行突击任务的飞机连续4晚使用同一航线。”这些原因只能说明美军未能成功压制南联盟防空系统,被打了个措手不及,而南联盟防空部队有效运用的技战术和F-117A自身弱点才是隐藏在真相里的细节。
F-117A在南联盟的军事行动中被防空武器摧毁是美国人完全没有想到的,实际上也是历史上第一架隐身飞机终结的起因。事实证明,它的制造成本非常高,维护费用几乎比其它飞机高出一个数量级。此外,它的作战使用范围相当狭窄。因此,2008年这种型号的所有飞机均退出现役,存放在美国空军的一个基地中。
不过,“隐身”技术没有被忽视,它继续存在和发展,并在包括F-22“猛禽”和F-35“闪电”Ⅰ,以及水面舰艇、无人机的设计中,特别是在复合材料、电磁波吸收材料和涂层方面得到应用。
反隐身——防御之“厚盾”
隐身飞机自问世以来,除F-117A在科索沃战争中被击落1架外,凭借其出色的任务完成比和极低的自身损失率,始终牢牢占据着战争对抗的主动权。目前的三代隐身战机中,第一代以美军F-117A“夜鹰”为代表;第二代以B-2远程轰炸机为代表;第三代则是以F-22为代表的第五代战斗机。
随着隐身技术的发展,反隐身技术也在飞速进步,出现了隐身与反隐身技术比拼而循环上升的局面。目前主要的反隐身手段有以下几种:一是发展长波。当前,作战飞机的隐身弱点在米波等长波频段。二是提高雷达探测能力。即通过提高雷达发射功率,改善雷达信号处理质量。
如当前通过提高有源相控阵雷达的功率,进一步提高对隐身目标的探测距离。三是采用新技术体制雷达。如无载波雷达、双频段或多频段雷达、谐波雷达等。四是采用机载和星载雷达。利用预警机、预警卫星、无人机、高空飞艇等,从高空/太空探测隐身飞机。五是发展雷达组网。利用不同频段、不同体制、不同位置的多部雷达组成分布式雷达网络,多方位照射目标,也可以获得隐身飞机的飞行轨迹。
在隐身技术的强大压力下,尽管近年来反隐身技术发展十分迅速,但目前在对抗中仍然处于被动局面,在未来一段时期内,发展更为多样的反隐身手段,增强防御的“厚盾”,仍然势在必行。