萨博的经济适用型小钢炮下新一代鹰狮E战斗机剖析.docx

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萨博的经济适用型小钢炮下新一代鹰狮E战斗机剖析

“鹰狮”E的设计特点

　　与C型相比，“鹰狮”E的一个重大变化是载油量增加了40%以上，使最大起飞重量也相应增加到16.5吨，比C型重了2.5吨。

　　“鹰狮”E还更换了新发动机，增加了两个武器挂架，安装了主动相控阵雷达、红外搜索和跟踪传感器、新的电子战系统。

在航电架构上，飞行相关的关键代码与实现其他功能的代码相隔离，在升级时不会互相影响。

“鹰狮”E的机腹挂架增加到三个

　　E型前机身的风挡根部安装了红外搜索和跟踪传感器和敌我识别系统的天线，在两侧进气口的鸭翼根部还安装了分布式导弹预警系统的传感器。

　　“鹰狮”E的机身结构也经过了重大修改，机翼与机身的连接点外移以增大机身油箱的容量，在机翼连接点处的机身采用新型铝锂整体隔框设计，主起落架现在收入机翼而不是之前的机身。

前起落架改为单轮，使“鹰狮”E可在具有拦阻设备的跑道上紧急降落。

“鹰狮”E与C/D型的数据比较

前起落架改为单轮，使“鹰狮”E可在具有拦阻设备的跑道上紧急降落

　　“鹰狮”E加大了进气口以适应F414发动机，并且为了有源相控阵雷达的散热在垂尾根部增加了一套新的二级环境控制系统（ECS）。

修改后的翼尖集成了新的电子战天线。

虽然“鹰狮”E沿用了“鹰狮”C的座舱盖、弹射座椅和外侧升降副翼，但已经是一头全新的野兽。

为了有源相控阵雷达的散热在垂尾根部增加了一套新的二级环境控制系统（ECS）

　　“鹰狮”E还配备了具有新输弹系统的弹药箱，该机沿用了之前的机炮，但在射击时不再抛出弹壳，因为弹壳会撞到新的机腹外侧挂架。

“鹰狮”E的翼尖挂架集成了电子战系统的传感器阵列

　　“鹰狮”E的翼尖挂架也不同于C型，集成了电子战系统的传感器阵列。

　　垂尾接近顶部的位置安装了一个新的天线罩，应该能容纳更多的电子战系统天线。

在整流罩正下方靠近垂尾前缘的位置有两个水平刀片天线。

　　由于新的挂架设计和机身重量分布的改变，萨博的设计师把机翼之后的机尾加长了370毫米以帮助维持重心。

　　“鹰狮”E保留的C型的机腹中线挂架，但在其两侧个增加了一个新挂架。

“鹰狮”E的挂载能力

结构改变

　　在E型上，结构重量与最大起飞重量的比值降低了3%，所以结构与C型相比更为优化，能装更多油，挂载更多武器。

该机的结构重量仅占最大起飞重量的约20%，这是惊人的。

为了降低重量，“鹰狮”E采用铝锂合金制造一部分结构组件。

　　萨博在“鹰狮E”上的设计理念是制造一种与“鹰狮C”同级的战斗机，但能够装载更多燃料和有效载荷。

　　为了实现这个目标，萨博在设计中使用了基于定义的计算机模型（MBD），所有设计工作和3D制造文件都是在计算机上完成的，使“鹰狮E”成为全球首架完全依赖于计算机设计和制造的战斗机。

　　MBD使用3D模型和相关的计算机辅助设计软件元数据来定义和提供单个零件和产品装配所需数据。

这种方法允许萨博在一个虚拟的环境中使用仿真工具和数字化工程测试和验证复杂的飞机系统。

萨博的MBD模型取代了传统飞机生产中成千上万的图纸和文档。

　　MBD意味着萨博以纯数字的方式设计和制造“鹰狮”E的所有零件，这是飞机制造史上的一次革命。

第一架“鹰狮”E原型机（尾号39-8）与之前任何战斗机项目中的原型机相比都更接近生产型。

MBD意味着萨博以纯数字的方式设计和制造“鹰狮”E的所有零件，这是飞机制造史上的一次革命

　　此外与C型相比，39-8的制造时间缩短到之前的60%，该机的所有零件、组件、管线和线束都是在第一次就安装成功。

39-8的所有零件、组件、管线和线束都是在第一次就安装成功

新发动机

　　萨博在“鹰狮”NG验证机上首次安装了通用电气的F414G发动机，这种发动机是F404的重大改进型。

之前型号“鹰狮”使用的发动机是GKN宇航发动机系统公司按许可证制造的F404，即RM12。

　　F414G的加力推力9980千克（97.86kN），比RM12提高了20%，也就是1800千克。

这额外的推力也就是“鹰狮”E不开加力进行超音速飞行的主要原因。

F414G的加力推力9980千克（97.86kN），比RM12提高了20%，也就是1800千克

　　F414也是“超级大黄蜂”的动力装置，在过去15年里经过了实战考验。

不过“超级大黄蜂”是双发战斗机，而“鹰狮”是单发，为此GE和萨博必须要为单发操作环境升级这种发动机。

其中没有涉及重大硬件工程变更，事实上，最大变化在全权限数字发动机控制软件上，为单发操作的安全性和超音速巡航飞行进行了优化。

　　据萨博首席试飞员汉斯·艾纳特的说法，超音速巡航是瑞典空军提出的要求：

“由于瑞典空军机队和基地数量的削减，拥有高速性能对战斗机来说是很重要的，可以快速抵达战区。

超音速巡航也能对某些作战情况非常有利。

当然，我们拥有“流星”远程空对空导弹，这对‘鹰狮’E在作战中飞超音速的需求反而降低了。

”

相控阵雷达

　　“鹰狮”E的主传感器是塞莱克斯公司的“乌鸦”ES-05有源相控阵雷达，其天线大约安装了1000个收发模块，连接到全数字多通道激励器/接收器和处理器上，架构与诺斯罗普·格鲁门和雷声公司的设计相似。

塞莱克斯公司的“乌鸦”ES-05有源相控阵雷达

　　ES-05的天线大小大与“鹰狮”C使用的爱立信PS-05多模雷达的天线相当，不过ES-05的天线被安装在一个旋转机构上，以实现全方向上的100°扫描角度。

据塞莱克斯的说法，这允许“鹰狮”E在发射导弹后就转身离开，同时保持与导弹的数据链连接。

汉斯·艾纳特表示这种雷达使飞行员能够探测垂直下方的零多普勒威胁，他还认为ES-05给“流星”导弹也带来了好处，凭借大扫描角度，在发射导弹前甚至无需把机鼻对准目标。

ES-05的天线被安装在一个旋转机构上，以实现全方向上的100°扫描角度

　　雷达具有四种主要模式：

空空、空战、空面、交错，也就是说能够同时进行空中和地面搜索。

每种主模式下面都有一个子集：

空空模式中有搜索、同时跟踪、单目标跟踪模式；空战模式提供平显器（HUD）搜索、垂直扫描、可回转扫描、瞄准模式；空面模式具有最大的子集，具有真实波束地形测绘、多普勒波束锐化、海面搜索和跟踪、地面移动目标指示和跟踪、聚束合成孔径雷达、条带合成孔径雷达、逆合成孔径雷达成像、空面测距模式。

　　雷达的许多功能是由核心航电系统控制的，各操作模式并没有被编码进雷达本身，所以很容易添加新模式并对现有模式进行调整。

这种设计理念以及把关键和非关键代码隔离起来的方式，保证了飞机的所有的战术系统都易于升级，而不仅仅是雷达。

　　新的航空电子设备基于一个开放式架构，包含了三层模块化结构：

硬件底层，基础设施和平台软件中层，以及应用软件顶层。

中层确保了硬件和应用软件的独立性，实现了关键/非关键代码之间的隔离。

因此这种健壮的安全系统能充分利用飞机的全部计算能力，同时实现了高度集成，这对传感器融合应用程序来说至关重要。

　　“鹰狮”E的应用软件有点像智能手机的APP，只要按照一定规则编写，放入架构就能运行。

除了飞行关键软件外，大部分应用软件都能这样编写，可以通过定期升级软件保持“鹰狮”E的战术能力。

红外搜索和跟踪系统

　　作为一种被动传感器，塞莱克斯的“天空-G”红外搜索与跟踪系统被安装在了“鹰狮”E上。

萨博表示“天空-G”已经与雷达和其他传感器完全集成在一起，使“鹰狮”E具有仅依赖被动传感器发现目标的能力。

“天空-G”的传感器转球安装在风挡下方。

“天空-G”红外搜索与跟踪系统

　　“天空-G”的主要特点有：

　　·被动操作不会发出可被敌人探测到的电磁辐射

·中波或长波红外探测

·探测距离远

·扫描视场160°×60°

·具有边扫描边跟踪、空空、空地、空面、多目标和单目标跟踪模式

·能同时探测和跟踪多达200个目标

·可选视场：

宽30°×24°、中16°×12.8°、窄8°×6.4°

·开放式架构

电子战

　　与“鹰狮”C相比，E型的电子战系统增加了覆盖范围和频率检测波形，定位威胁的精度更高，并增强了主被动干扰能力。

　　在5月18日的发布会上，萨博使用“电子隐身”这个词语来宣传“鹰狮”E的隐身能力。

该机的隐身一方面表现在能用红外搜索与跟踪系统和雷达的被动模式探测目标，不发出电磁波，另一方面表现在电子战系统能使用机载干扰机抵消敌方雷达回波。

系统能在同一时间对多个目标进行干扰，也能与其他平台联合干扰，这种战术被称为同步干扰。

　　此外，电子战系统的导弹预警和感知能力的到了进一步加强。

“鹰狮”E的电子战系统

数据链和自卫系统

　　“鹰狮”E的数据链提高了带宽和容量，可以和各平台交换信息，向飞行员提供更加完整的态势感知。

在4机编队中，每架“鹰狮”E都能通过数据链把来自其他平台和编队中其他飞机的信息进行融合，如有必要，也可以控制其他飞机的传感器。

例如，如果长机需要一个特定区域的详细目标信息，就可以向僚机发送一个请求，通过数据链控制后者的传感器扫描该区域，从而获得关于每个目标的详细信息。

　　“鹰狮”E还安装了新型发射器，增加了箔条和热焰弹的安装数量，并能部署塞莱克斯的BriteCloud一次性主动诱饵。

BriteCloud是一种独立的具有数字射频储存器的干扰诱饵，能保护战斗机免受雷达制导导弹和火控雷达的威胁。

在手动或自动从发射器中发射后，BriteCloud就检测敌射频辐射并把辐射特征与数据库中的威胁相对比，一旦匹配后，诱饵用先进算法生成并发射出欺骗信号，是来袭导弹飞向自己，保全载机。

塞莱克斯的BriteCloud一次性主动诱饵

“鹰狮”E的试飞

　　在试飞上，萨博不仅可以利用老型号“鹰狮”积累的测试数据，新的计算机设计系统也将有助于缩短试飞项目，预计只相当于C/D型的1/3。

　　“鹰狮”E即将迎来非常重要的首飞，试飞的重点讲放在那些计算机难以建模和计算的区域。

　　由于之前的双座“鹰狮”NG验证机已经飞了许多试飞项目，所以大大减少了“鹰狮”E的试飞科目。

“鹰狮”E的试飞项目将从2018年年中一直持续到2023年，后一个日期也标志着“鹰狮”MS22任务系统形成全面作战能力。

由于之前的双座“鹰狮”NG验证机已经飞了许多试飞项目，所以大大减少了“鹰狮”E的试飞科目

“鹰狮”NG验证机39-7号改装自一架JAS-39D，在2008年进行了首飞，到目前已经试飞数百小时

　　萨博已经使用飞行科学实验室飞机和“鹰狮”NG验证机进行了大量降低风险努力。

“鹰狮”NG验证机39-7号改装自一架JAS-39D，在2008年进行了首飞，到目前已经试飞数百小时，对“鹰狮”E的许多关键特性进行了测试，如塞莱克斯公司的ES-05“乌鸦”有源相控阵雷达和“天空-G”红外搜索与跟踪（IRST）传感器，以及全新传感器融合航电的其他各种特性，当然还有通用电气公司的新型F414-GE-39E发动机。

“鹰狮”NG验证机已经测试了“天空-G”红外搜索与跟踪系统

　　“鹰狮”NG验证机还为“鹰狮”E测试了全新的导弹逼近告警系统（MAWS）、卫星通信系统、新型显示器和航空电子设备架构（后座）、加大的内油、新起落架，两个新挂架、新的数字平显（HUD）。

生产型标准的IRST是在2014年3月31日开始试飞的。

　　萨博计划制造3架“鹰狮”E测试机，其中39-8号机已经在2016年5月18日亮相，该机将在今年夏天移交给试飞团队，然后在今年年底首飞。

其他两架原型机——39-9和39-10先正在林雪平制造，都是单座的JAS-39E。

合作伙伴和未来发展

　　瑞典空军没有选择双座的“鹰狮”F，不过巴西已决定购买28架“鹰狮”E和8架“鹰狮”F。

萨博将为巴西制造一架“鹰狮”F测试机，在林雪平完成试飞后就移交给巴西。

　　巴西的“鹰狮”和瑞典的有所不同，将配备巴西空军指定的通讯套件和某些弹药，而且座舱内将安装一个大尺寸显示器，而不是瑞典空军“鹰狮”E更为传统的3台多功能显示器（MFD）布置。

瑞典“鹰狮”E的座舱布局也反映出该项目在研究初期的降低风险策略，不过有报道显示，瑞典空军仍有可能改成大尺寸显示器。

巴西的“鹰狮”和瑞典的有所不同，将配备巴西空军指定的通讯套件和某些弹药，而且座舱内将安装一个大尺寸显示器

　　为了“鹰狮”E/F，巴西空军已经削减了F-5M“虎II”升级项目的数量，现在正考虑砍掉一半要进行中期升级的AMX。

巴西海军也对“鹰狮”M（原“海鹰狮”）舰载型表示出了兴趣。

萨博对巴西的高层次技术转让意味着巴西能拥有自己的“鹰狮”设计、研制和试飞中心，萨博将与巴西航空工业公司共同建设该设施。

巴西海军也对“鹰狮”M（原“海鹰狮”）舰载型表示出了兴趣

　　萨博表示在未来几年内将在巴西建立一条“鹰狮”生产线，目前已经有60名巴西人在瑞典接受培训，巴西加维奥-培肖特的“鹰狮”工厂也在按计划建设。

巴西预计还会采购两批“鹰狮”，不过还没敲定时间。

　　萨博希望巴西“鹰狮”的升级方式和升级节奏能与瑞典空军的“鹰狮”同步，事实上，“鹰狮”E的非飞行相关软件的升级方式和智能手机差不多。

根据设想，对机队进行这类软件升级可在一周内完成，萨博把这叫做短战术升级周期。

这些小规模升级属于增量升级，除此之外，每隔两年机会还会进行一次重大的任务系统升级。

　　鹰狮试飞员马库斯·万德解释说：

“由于技术正在加速发展，‘鹰狮’E必须做到易于升级，并能以一个实用的方式在限定时间里完成升级，这样才能取得效果。

”在进一步解释“鹰狮”E的航电架构时，万德补充说：

“飞行管理代码是于战术管理代码分开的，升级战术管理软件代码不会影响到飞行管理。

我们需要能快速改变战术，也需要能在升级变硬件时不触及软件。

”

　　“我们增强的通信能力能越来越多地提供网络化战术。

在‘鹰狮’E上我们有‘眼镜蛇’头盔显示器、相控阵雷达，提供了被动超视距能力的红外搜索与跟踪系统、先进电子战系统、更多武器挂架、增加的推力和航程。

交战距离在不断增加，所以我们需要做更多战场管理。

我并不需要知道信息来自哪个传感器，我只关注信息本身。

”

“眼镜蛇”头盔显示器

　　“鹰狮”从一开始就是一种多用途战斗机，不过万德把“鹰狮”E称为是“真正的多用途”：

“该机被制造用来执行三个核心任务：

空空、空地和战术侦察，所有这些任务都能由同一个人飞行。

”万德说在这方面面临的挑战是如果保持飞行员执行不同任务的能力，为此萨博提出了嵌入式综合训练和实际飞行/模拟器相结合的解决方案。

　　万德也承认“鹰狮”E的发展重点要集中在满足现在和未来作战需求上，他清楚地知道狗斗现在已经不是多数国家空军的重点，超视距作战才是。

他认为红外搜索与跟踪系统能大大削弱隐身技术的优势，而且未来的狗斗更加依赖大离轴角导弹和头盔瞄准。

“现在我们已经可以不依靠加力和转弯进行战斗了，再过30年，我也不知道会发展成什么样子。

”

服役之路

　　瑞典空军已经把2023年定为“鹰狮”E形成初始作战能力（IOC）的日期，第一个单位将是索特奈斯的F7联队，装备MS21构型的“鹰狮”E。

等“鹰狮”E升级到MS22构型后，就具备了完全作战能力（FOC）。

第一架“鹰狮”E预计在2019年交付给瑞典空军，此后飞机的交付数量会逐年上升。

　　萨博说，过去在组装上的效率是T180，也就是说当第180架飞机下线后，组装线才达到了最佳效率。

现在在“鹰狮”E上，效率有望达到T30或更好。

在组装“鹰狮”E时无需任何调整适配工作，第一架飞机就是批生产型。

　　对于瑞典空军参谋长马茨·赫尔格松少将而言这是个好消息。

他手下的中队正在面临不断提高的要求，大家都盼望着“鹰狮”E早日到来，来应对日益紧张的地区局势，没有人羞于讨论这些问题。

作为短期解决方案，瑞典空军的“鹰狮”中队已从最低潮时期的4个在今年1月增加到6个，而且到今年秋天，所有中队都会飞上MS20构型的“鹰狮”C，使瑞典空军成为世界上第一个使用“流星”空空导弹进行作战飞行的军队。

随着“鹰狮”E在2023年的服役，“鹰狮”C/D也将从2026年开始退役，逐步完成新老交替

　　赫尔格松少将表示“赢得空战需要同时具有数量优势、技术优势和战术优势”，但瑞典的国防预算不会允许他增加战斗机的数量，所以他只能依靠后两者了。

　　这意味着他会维护6个“鹰狮”中队的规模，随着“鹰狮”E在2023年的服役，“鹰狮”C/D也将从2026年开始退役，逐步完成新老交替。

（完）