寻求制胜之道

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  2015年3月20日,美国空军宣布,波音公司改装的第一架生产型QF-16靶机已经交付到廷德尔空军基地的第82空中靶机中队(ATS),并正式投入使用。作为世界上最著名的第三代战斗机之一,F-16“战隼”目前仍然是美国空军的主力作战平台,而一些早期批次的F-16战斗机在退役之后将扮演起全尺寸靶机(FSAT)的“新角色”,用于测试在研武器的战术性能以及磨砺飞行员的作战技巧。QF-16靶机凭借着出色的高机动能力,不仅能够作为美国空军武器系统性能测试的高性能靶标,同时也将成为空中战术演练的“假想敌”,从而在美国空军寻求制胜之道中扮演重要角色。
  武器测试需求
  QF-16靶机的正式服役满足了美国空军在作战训练和武器测试中面临的迫切需求。根据《美国法典》第10卷第2366节的规定,一种导弹系统在进入全面生产前必须接受致命性测试。与其他军兵种不同,美国空军装备有退役战斗机改装的全尺寸靶机,由隶属于第53武器评估大队的第82靶机中队行使职能。
  自从越南战争结束后,美国空军便开始大量使用由退役战斗机改装的无人驾驶靶机,有意识地增强飞行员的空战能力,先后装备了PQF-102、QF-100和QF-106等型号,当前正在使用由F-4系列“鬼怪”战斗机改装而来的QF-4靶机,用于各种训练和试验。这些靶机不仅能够帮助美国空军飞行员较好地掌握各种空战战术和使用新型武器,同时还被用来测试各种新型防空武器系统。
  20世纪90年代后期,美国空军在评估新型武器作战效能的过程中消耗了大量的QF-4靶机,导致库存数量日益减少。同时,QF-4靶机无法模拟新一代高性能战斗机的潜在威胁,在对抗第三代战斗机的新型武器试验中已经显得力不从心。为此,美国空军在21世纪初不得不提前考虑QF-4靶机的替代机型,力求尽早发展出一种高性能靶机。
  美国空军希望新型靶机既能减少系统开支,又能模拟日益增强的潜在空中威胁。尽管采用小型靶机也是一种选择,但小型靶机对许多试验任务来说显得力不从心,而某些武器试验需要全尺寸靶机来测试其打击能力。例如,AIM-9X空空导弹的战斗部相对较小,其准确性将是评估打击能力的主要指标,这就需要一种全尺寸靶机。此外,小型靶机不能全面提供全尺寸靶机的各项对抗指标,更无法携带相对较大的AN/ALQ-188干扰机。
  在这一背景下,在以F-16战斗机作为后继机型的前提下,美国空军于2001年提出了“超级靶机”计划的初步方案。当时,美国空军比较受青睐的方式是把退役的F-16战斗机和亚利桑那州戴维斯·蒙森空军基地库存的F-16战斗机改装成靶机,但是对于是否将价格不菲的空中平台变为众矢之、最终以粉身碎骨结束“一生”有些犹豫不决。
  直到2006年1月,美国空军才正式着手选择一种后继机,以满足10年后对于全尺寸靶机的刚性需求。随后,美国空军向一些承包商发出招标,要求它们对各种选择方案进行分析并提出建议。根据计划,新型空中优势靶机的研制计划预计在3年内正式启动,将花费4年时间完成研制和验证工作。
  项目竞争方案
  从设计改进来看,QF-16靶机是在退役F-16战斗机的基础上加装遥控飞行设备,作为空中战术训练的靶机和空空导弹、雷达、地空导弹等新型武器与系统测试的诱饵,用于评估美国现役战斗机和各种武器抗衡潜在对手的能力。因此,QF-16靶机的性能应该与F-16战斗机基本相似,同样保持着最大过载9的高机动性。
  “超级靶机”项目的竞标过程充满了戏剧性,而结果也出人预料。就技术而言,QF-4靶机已经具备自主着陆能力,但是美国空军出于安全起见,还继续使用地面站,通过手动备份来应对紧急情况。美国空军在新一代高性能靶机项目中,明确要求不再依靠手动备份,使得自主着陆的可靠性成为竞争过程中至关重要的一点。
  2008年12月18日,洛克希德·马丁公司利用美国空军试飞学校的一架可变稳定性飞行模拟试验机(VISTA)成功完成了自主着陆飞行,标志着F-16战斗机首次完全依赖计算机控制而成功实现着陆。这架试验机在整个着陆过程中,借助机载计算机,完美地控制了飞机高度、姿态、速度、下滑角和下降率。
  当时,该公司研制自主着陆程序的初衷是为了减轻飞行员的负担,增强安全性。随着新一代靶机计划浮出水面,研制人员希望这一关键技术的突破有助于QF-16方案在美国空军新一代高性能靶机的竞争中脱颖而出。无疑,这次飞行试验的成功显示出经过改装的F-16战斗机可以具备高可靠性的自主着陆能力,成为确保QF-16方案在竞争中获胜的关键因素。
  然而,美国空军尽管十分看好F-16战斗机的自主着陆技术,最后却将QF-16靶机的研制和生产合同授予了波音公司,令外界颇感意外。究其原因,波音公司领导的QF-16研制团队包括了BAE系统公司位于约翰逊城的飞行系统分公司,充分满足了美国空军在QF-16设计、研制和生产合同中提出的所有要求,可以更好地降低研制成本,节省改装经费。
  2010年3月8日,波音公司获得一份价值6970万美元的合同,负责QF-16靶机的初始设计和制造。4月22日,首架退役的F-16C战斗机飞抵波音公司位于塞西尔·菲尔德的制造厂,开始接受改装。
  值得一提的是,作为QF-16项目的一部分,美国空军在2010年8月20日曾经专门实施过一次F-16战斗机的引爆试验,目的是测试一种称之为“摧毁开关”的飞行终止系统。这种系统可以允许控制人员及时摧毁一架失控的无人机,避免造成地面人员和财产的损失。
  加装专用设备
  从改装过程来看,F-16战斗机由于采用了电传飞控系统,因此比F-4等采用机械操纵系统的战斗机更容易改装。从任务能力来看,QF-16靶机担负着确认武器攻击效果的任务。因此,它配备有一个机载记录系统,主要用于搜集相关数据,报告导弹如何迫近及其飞行轨迹。为此,波音公司拆去了QF-16靶机的机炮,以便在内部安装3000多根电线,从而实现数据的高速传输。   与目前使用的QF-4靶机相比,QF-16靶机继承了F-16战斗机的气动布局,依旧是一种高性能的平台。在使用中,QF-16靶机可以有人驾驶模式飞行,或在某个遥控范围内实现无人驾驶飞行。为此,波音公司在QF-16靶机上安装了一些专用硬件设备,允许该机以无人驾驶模式飞行,同时也可以接受地面控制系统的远程控制。
  地面控制系统分为两种,一种是位于佛罗里达州廷德尔空军基地的海湾靶场靶机控制系统(GRDCS),另一种是位于新墨西哥州白沙导弹靶场的靶机编队控制系统(DFCS)。波音公司在QF-16原型机飞行测试期间,利用一辆安装有GRDCS和便携式发射塔的移动拖车,在地面上的飞行控制员与QF-16靶机飞行员之间建立了通信联络。
  在模拟测试过程中,地面控制站为导弹设定好预计攻击区域的坐标。然后.QF-16靶机利用自身的机载系统,验证导弹是否击中了这些坐标,并探测导弹的距离和速度。如果所有的数据都匹配,任务就可以被认定为一次成功的“摧毁”。
  试飞期间,隶属于美国空军第53武器评估大队的第82靶机中队负责QF-16靶机的测试工作。2012年5月4日,波音公司和美国空军在佛罗里达州杰克逊维尔附近的塞西尔·菲尔德海军航空站首次完成了QF-16靶机的有人驾驶模式飞行。当天15时5分,波音公司试飞员詹森·克莱门特驾驶这架QF-16原型机从机场起飞,然后爬升到12500米高度,在持续66分钟的飞行过程中测试了基本性能。在此后的试飞过程中,克莱门特只作为一名“乘客”,不再操纵任何控制设备。
  时隔半年后,波音公司在11月19日向廷德尔空军基地交付了首架QF-16原型机,用于在海湾靶场上空完成一些工程测试项目。接着,该项目研制人员又马不停蹄地赶往霍洛曼空军基地,为在白沙导弹靶场上空进行的国家飞行测试评估提供必要的技术支持。随后,QF-16靶机何时完成自主飞行成为新一代靶机能否按期服役的关键。
  完成各项测试
  2013年9月19日下午,试飞员在完成了飞行前检查后,走出了座舱,随着座舱盖徐徐落下和自动锁紧,QF-16靶机在跑道上等待着起飞升空的指令。15时,美国空军的试飞员在地面控制站内发出指令,遥控QF-16靶机自主起飞,并在一个小时的飞行测试中完成了横滚、半滚倒转等一系列机动动作、超声速飞行和自主着陆,最大飞行速度达马赫数1.47,成功验证了新一代靶机的自主飞行能力。
  此次里程碑式的飞行标志着新一代靶机的作战评估全面开始。根据计划安排.QF-16靶机在廷德尔空军基地完成测试工作后,将转场到霍洛曼空军基地,继续进行一系列综合飞行试验,重点测试一种空地系统,接受一次实弹发射试验。在完成所有的测试任务后,该机将返回廷德尔空军基地,完成一些局部改装工作,从而最终达到初始作战能力。
  2014年7月的一天清晨,QF-16靶机在白沙导弹靶场首次接受了实弹发射测试。当时,一枚地空导弹发射升空,径直飞向QF-16靶机,当接近到足够近的距离后,其在QF-16靶机上方爆炸。此次测试并未直接摧毁QF-16靶机,主要是考虑到还有更多测试工作需要完成。
  时隔不到两个月,QF-16靶机又于9月5日从廷德尔空军基地自主起飞,在墨西哥湾上空被一架F-15战斗机发射的空空导弹击毁。这次实战测试成功地验证了QF-16靶机在评估武器系统对三代机杀伤性能方面的能力,标志着QF-16项目的技术发展阶段结束。
  在工程研制阶段,波音公司先后将6架退役F-16战斗机改装为OF-16靶机,用于各项性能试飞和实弹测试。按照合同,低速初始生产已经从2013年第四季度开始,第一批生产型靶机从2015年开始陆续交付给美国空军第82靶机中队。此次交付的QF-16靶机在前机身标有QF-007序号,是首批13架生产型中的第一架,改装自密歇根州美国空军国民警卫队退役的一架第30批次F-16C战斗机(机尾号86-0233)。
  根据计划,第一批生产型QF-16靶机将在2015年内陆续交付给第82靶机中队,预计在10月底具备初始作战能力。目前,美国空军已经授予了第二批23架QF-16靶机的生产合同,第三批生产数量预计为25架。从现在开始,波音公司将陆续向美国空军交付126架QF-16靶机。从长远来看,美国空军希望将这一数字增加到210架,但这取决于今后的国防预算情况。
  潜在攻击能力
  随着QF-16项目的稳步推进,波音公司希望进一步增强QF-16靶机的性能,将其发展为一种可以完全自主作战的MQ-16无人驾驶平台。此前,DARPA(美国国防部先进研究项目局)曾表示,类似QF-16靶机的平台在未来战争中具有为地面部队提供近距空中支援的潜力,目前这一任务主要由现役固定翼飞机和直升机承担,同时MQ-1和MQ-9等无人机也扮演着重要角色。
  据波音公司介绍,研制人员正在考虑为该机增加经过改进的数据链,使其可以达到常规无人机的飞行高度和续航距离,从而承担起空中监视和近距空中支援等任务。2014年5月初,波音公司负责QF-16项目的总工程师保罗·塞杰斯对《简氏防务周刊》表示,MQ-16无人机对于进入敌方领土和承担危险任务来说是一个理想方案,可以有效避免飞行员承担任何风险。他认为QF-16靶机还具有很大的潜力,作为一架无人机,由于具备更快的速度,因而能及时赶到目标上空。
  目前,波音公司正在投资拓展其中一些能力,首先是升级飞行控制系统,同时还要让MQ-16无人机具备类似其他无人机的航程。第一步将寻求借助备用地面站和数据链使其能够正常飞行,这样就不必受两个地面站的束缚。对此,塞杰斯表示,无人机可以做到,MQ-16无人机就没有理由做不到。
  波音公司将数百架F-16战斗机改装为MQ-16无人机的商业目的是显而易见的,但是目前很难判断美国空军从这种衍生发展平台中能否受益。在使用成本上.MQ-16无人机与F-16战斗机差别不大,甚至有可能需要同样多的人力来维护它。
  MQ-16无人机作战效能受限的另一个可能原因是它的航程。与“捕食者”和“死神”相比,F-16战斗机是一种短程飞机,需要通过空中加油才能实施中、远程攻击任务。至少在近期内,美国空军不可能使用现役空中加油机为一架MQ-16无人机实施空中加油。
  此外,F-16战斗机的性能有可能会妨碍其扮演一种无人攻击机的角色。目前,“捕食者”和“死神”级别的无人机虽然飞行速度相对较慢,但拥有足够的续航能力,可以徘徊在目标上空,针对感兴趣的区域或目标逐步建立起具有足够细节的图像,从而获得足够的态势感知信息。相比之下,MQ-16战斗机可以在相对低的高度以相对高的速度作战,但对于地面操作员来说,控制一架无人机就如同通过一根吸管来看世界,在低空和高速状态下,操作员的态势感知能力将受到严格限制。
  MQ-16无人机可以有一个用途,即奔袭到敌方防空火力范围内,为紧随其后的有人驾驶战斗机和攻击机扫清障碍,但是这种相当有限的作战用途也受到质疑,原因在于恢复和改装数百架退役F-16战斗机的成本对于美国空军来说是否物有所值。因此,波音公司考虑将退役的F-16战斗机发展为无人战斗机似乎不存在太多技术问题,但是要想得到美国空军的认可似乎还需时日。
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