穿透打击、剥夺核武!B-21轰炸机隐身性能对雷达探测范围影响简析

云脑智库 2022-02-13 00:00


来源 | 空天防务观察

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当前,美空军将中俄战略战役反击力量列为重点打击目标,自2016年提出穿透性制空作战概念以来,通过推演仿真的手段,探寻使用B-21轰炸机直抵腹地对核力量进行打击的作战样式。 

B-21“空袭者”隐身轰炸机的想象图。该想象图仍是基于美空军于202176日发布的最新想象图。在这里,重复一下我们先前对20217月想象图的两点分析:一是机头。图中该型机的机头形状,最接近X-47B舰载无人作战飞机演示验证机(同样是诺格公司产品),而实际上,X-47B的机头部分,是在美海军安排下,由美国洛马公司出手协助诺格公司设计的,目的是提高隐身性能;二是进气道。该型机应该采用了非常低矮的进气口和进气道,以至从图中角度仍然看不到进气口和进气道凸出结构。这实际上证实了先前该型机进气口太小导致进气量问题、后来得到解决的报道,可能也显示该型机的进气道可能在进气口之后很快向下转向、大部埋入机体中。这两个细节已足以体现该型机对隐身的高度重视(美空军图片)
本文以俄罗斯为例,对B-21隐身性能对雷达探测范围造成的影响进行了分析。 

本文参考美国国会20219月发布的《俄罗斯核武器条令、力量及现代化》研究报告,对俄罗斯当前核发射设施进行标注。同时,参考澳大利亚空中力量网站(AusAirpower及其他开源情报信息,对俄罗斯的对空预警雷达、防空阵地雷达的地点及探测范围进行标注。图中白圈为核发射设施点,红圈为预警雷达和防空阵地雷达阵位及探测范围(作者制图)
一、雷达散射截面积演算过程
我们将所有探测范围按照雷达散射截面积(RCS)值为1平方米进行换算,在此条件下,俄罗斯西部的雷达探测态势如下: 

RCS1平方米时俄罗斯西部雷达探测态势(作者制图)
东部伊尔库茨克附近的雷达态势如下:

RCS1平方米时伊尔库茨克雷达探测态势(作者制图)
穿透打击核发射设施最理想的状态是能够在雷达探测范围外对目标进行临空打击。为实现这样的理想情况,执行任务的B-21轰炸机应足够“隐身”,以压缩当前雷达探测范围。

当探测范围被压缩至原先的0.2倍时,西部的雷达探测态势如下: 

范围压缩至0.2倍时俄罗斯西部雷达探测态势(作者制图)
绝大部分核设施均在探测范围之外,仅有莫斯科附近的2个核设施目标仍在圈内,如下图所示: 

范围压缩至0.2倍时莫斯科附近雷达探测态势(作者制图)
此时,东部伊尔库茨克附近的雷达态势如下: 

范围压缩至0.2倍时伊尔库茨克附近雷达探测态势(作者制图)

即若需要达到上述效果,B-21RCS值应为0.0016平方米。
但从图中可知,在这种情况下无法对莫斯科附近的2个核设施及伊尔库茨克附近的3个核设施进行理想的穿透打击。
针对莫斯科附近的核设施,若需要进行穿透打击,则须进一步压缩雷达探测范围小于54千米。 

即当B-21RCS值小于或等于0.0007平方米时,可对俄罗斯西部的核设施实现理想的穿透打击。此时,俄罗斯西部雷达探测态势图如下所示。 

RCS0.0007平方米时俄罗斯西部雷达探测态势(作者制图)
其中,莫斯科附近的雷达探测态势如下: 

RCS0.0007平方米时莫斯科附近雷达探测态势(作者制图)
针对伊尔库茨克而言,其雷达探测中心点距最近的核设施仅23千米,若凌空轰炸,须要将此处的雷达探测范围压缩至23千米以内。

此时,伊尔库茨克附近的雷达态势如下图所示。 

RCS0.00005平方米时伊尔库茨克附近雷达探测态势(作者制图)
如果我们将假设条件中的“临空打击”加上22千米的投弹范围时,若RCS值为0.0016平方米,B-21能够避开雷达探测范围打击莫斯科附近的2个核设施目标。 

RCS0.0016平方米时22千米投弹范围下的莫斯科目标(作者制图)
当投弹范围为32千米时,若RCS值为0.0016平方米,B-21能够避开雷达探测范围打击伊尔库茨克附近的3个核设施目标。此时,俄罗斯境内的全部目标均在B-21的打击范围之内。 

RCS0.0016平方米时32千米投弹范围下的伊尔库茨克目标(作者制图)
二、结果分析
综合推演仿真结果,在当前部署阵位及假设下,当B-21RCS值小于0.0016平方米时,俄罗斯境内的绝大部分目标均在B-21打击范围内,尤其是首都莫斯科及其周边,超过90%的重要目标均在B-21打击范围之内。在此条件下,若投弹范围扩大至32千米,则B-21可打击俄罗斯全境任意目标。 

美空军B-21轰炸机对我国大陆主要领土的空时覆盖能力说明图(美国战略与预算评估中心原图,中国航空工业发展研究中心汉化)
三、特别说明
1、本文未考虑B-21所投放的弹药类型,其导致的投弹方式、距离等未列入考虑因素。
2B-21所针对的目标极有可能并非固定的核发射设施,本文将其作为目标仅是为了展示推演仿真中B-21在实际作战中可能面对的态势情况,尤其是B-21对雷达探测范围的压缩情况。
3、本文所使用的数据均为开源情报,存在数据不准的情况,故本文计算得出的结论仅供参考。
四、附录
除上述情况外,我们在仿真平台中模拟了几个典型RCS值下的雷达探测情况:
RCS=0.1平方米时,探测范围被压缩为原先的0.56倍: 

RCS0.1平方米(作者制图)
RCS=0.01平方米时,探测范围被压缩为原先的0.32倍: 

RCS0.01平方米(作者制图)
RCS=0.001平方米时,探测范围被压缩为原先的0.18倍: 

RCS0.001平方米(作者制图)
RCS=0.0001平方米时,探测范围被压缩为原先的0.1倍: 

RCS0.0001平方米(作者制图)
以上计算均未考虑使用灵巧电磁对抗等手段辅助穿透。实战中,在电子战环境,雷达实际探测距离将比上述计算结果更低,甚至理论缩减可能由四次方根转入平方根。例如,RCS1平方米降低到0.0001平方米,不考虑电子战,根据雷达公式,雷达探测威力缩减到原来的10%(四次方根关系);但是如果同时对雷达进行电子干扰,雷达探测威力有可能缩减到原来的1%(平方根关系)。
(中国航空研究院  陈宇薇

- The End

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