[科普中国]-超视距

人的视力范围有一定限度，在空中看到一架战斗机的平均距离是8千米左右，这是天气晴朗时的平均值。有雾、雨天、黄昏时候，能见度很差，看见的距离要大为减小。而且每个人的视力差别很大，有的飞行员可在20千米以外看到飞机，有的近到8千米也看不见。此外，还与飞机大小有很大关系，对于轰炸机可以看得远一些。人的肉眼还有一个特点，如果已看到飞机，一直盯住让飞机逐渐飞远则可在10多千米后才看不见。相反，在天空中找飞机，有时已飞到5千米距离还找不到。8千米目前是一个一般公认（并无明文规定）的数值。两架飞机在这一距离内空战称为目视格斗空战。70年代以前绝大多数的空战是这一类空战。

超视距空战“看不见就打”的空战称为超视距空战。既然称为“看不见”就表示肉眼看不见，两机作战距离在8千米以上。当然，肉眼看不见不等于“盲目”乱打。目前主要是靠雷达或红外线瞄准跟踪装置发现目标并依靠这些设备来进行作战。战斗机上的雷达发现空中目标的距离目前是100千米左右，有的飞机还要远一些。大型战斗机的雷达天线直径在1米以上，雷达功率很大，最远可“看”到150千米。而小型战斗机机头很小，可以安装的雷达天线不大，例如米格－21飞机的天线，直径很难超过0.5米，有效发现距离一般只有30千米左右。

这里还要说明一点，雷达的发现距离与目标的大小以及“隐身”能力有关。衡量后者的参数称为“雷达反射截面”（RCS），单位是平方米。它的物理意义是将飞机对雷达波反射的能力用一块“平板”的反射能力来代替。飞机愈大，RCS就愈大。飞机采用新技术，隐身能力愈强，RCS就愈小。目前无隐身功能的战斗机，例如小型飞机米格－21和F－5的RCS约为3～4米。而大型战斗机，如苏－27、F－15，RCS约为12米。中型战斗机F－16、“幻影”2000等，RCS约为5～6米。现代机载雷达资料上说的发现距离是指对中型战斗机而言，即以RCS为5米为准。但俄罗斯的机载雷达标准往往是指RCS为3米，所以俄罗斯雷达发现距离如果是100千米，用西方标准来说应是117千米（发现距离与目标RCS的1/4次方成比例）。

在“看不见”条件下搜索跟踪目标的还有红外线装置（IRST）。它是利用目标飞机尾喷流或机体温度升到70℃～80℃以上时发出的红外线发现和跟踪目标。这种新型的装置包括成千上万个红外元件，接收到的目标图像不是一个亮点而是由许多小方块组成的目标飞机图像。它对战斗机有效搜索距离是：迎头40千米，尾追约80千米。对大型轰炸机则会更远一些。这种装置的搜索方位角可达到±60°，所以和雷达的功能已经很接近。不过它不能测量目标的速度和飞行方向，也不能测量目标的距离。为此这类装置一般还要配上激光测距仪才便于发射空空导弹。但有了这套装置后，飞机可以在雷达被对方干扰时仍能发现和跟踪目标，进行超视距空战。俄罗斯的苏－27、苏－35等战斗机都有这种装置，而西方国家的战斗机F－16、F－15还没有，只是欧洲战斗机EF2000和法国“阵风”已经配备IRST。

为了进行超视距空战，用航炮作为武器是绝对不成的。航炮的有效攻击射程不超过600～800米。早期的空空导弹有效射程8～10千米，在超视距空战中也难以发挥作用，所以这类型空战一定要配备射程达25千米以上的中距空空导弹。80年代以后，这类导弹已经逐渐成熟，例如美国的“麻雀”AIM－7M和俄罗斯的R－98M（北约称之为AA－3“阿纳布”）。最新的中距导弹有3种，即俄罗斯的R－77、美国的AIM120和法国的“米卡”（MICA），这些导弹的最大有效射程都在50千米左右或更远一些，特别适合超视距空战。1991年的海湾战争首次出现用中距导弹击落的飞机比用格斗导弹击落的多的情况。前者一共击落25架，用格斗导弹只击落8架。而在1982年的马岛战争中，空战中被击落的16架飞机全是被格斗导弹击落的。若从一般概念来说，很远距离就能将目标击落，那又何必再去格斗一番呢？因此这就在下一代战斗机的发展中引出一个问题——设计战斗机的重点应放在超视距空战还是放在格斗目视空战？1

空战对飞机的要求这两种空战对飞机的要求是不完全相同的。

其一，在作战空域方面，格斗空战宜在高亚音速甚至低速区进行，这时飞机的转弯角速度最大，飞机转头容易。空战高度也不宜太高。在高空飞机转弯半径很大。例如在高度11千米、M数0.9时，转弯半径一般都要4 ～5千米。如果速度是超音速，转弯半径将超过8千米。这就是说等到飞机转过头来，很可能已经看不见对方飞机，无法目视格斗了。而超视距空战是靠发射空空导弹作战，高空作战困难不大，甚至可以打迎头比自己高或低几千米的目标。同时，导弹在超音速发射时射程还会增大不少，所以更宜于在高空超音速作战。

其二，格斗空战要求飞机机动性、敏捷性都十分好。现代空战虽然不再限于只能从目标尾后攻击，但无论如何应先将机头大致指向目标。战斗机能向后发射导弹的技术目前尚不成熟。如果飞机能够迅速偏转使机头指向目标（即所谓瞬时转弯角速度大）??这将在格斗中占很大优势。在大迎角或超过失速迎角时仍能做机动的飞机将更容易使机头指向目标（即所谓过失速机动）。而超视距作战只要求飞机在超音速飞行时机动性好一些，能保证发射导弹即可。在远距离追踪目标并不要求很快偏转机头，因为跟踪角速度不大。对飞机也不要求翻斤斗或下滑倒转等机动动作。

其三、格斗空战要求飞机能从很低速尽快增加到高亚音速。而超视距空战则要求飞机能很快从高亚音速加速到超音速。

其四，格斗空战对地面指挥引导要求低一些，只要引导到空战区以后，目视作战就全靠自己了。超视距空战全过程有地面或空中预警机通报空中目标分布情况，好处很大。有地面情报直接支援的一方将占很大优势。

其五，格斗空战对隐身技术不作要求，在目视距离内敌我识别系统的好坏影响也不大。而这两项技术在超视距空战中是至关重要的，直接影响到作战效果，是作战成败的关键因素之一。

由此可见，设计以超视距空战为主的飞机与目视格斗空战优先的飞机完全不同。当然两种形式的空战在飞机设计上都应该能很好完成。但从技术角度看，全都优先是不可能的，而应该有所侧重。80年代新设计或使用的战斗机有5种，即法国“阵风”，英、德、意、西班牙的欧洲战斗机EF2000，俄罗斯的苏－37和I.42，还有瑞典萨伯公司的JAS－39。其中EF2000明确以超视距空战为主，格斗机动能力放在次要位置。它的飞机外形和设备都是从这个角度来设计的。但这种飞机并不将隐身技术放在优先位置。苏－37和I.42都有很强的超视距空战能力，主要是选用很好的机载雷达，配备最新的中距空空导弹。但从其飞机布局看，格斗机动能力也很好。苏－37是在格斗空战性能优秀的苏－27飞机基础上改进而成，保留了其格斗性能的优点，而对隐身能力要求不高，只是“尽力而为”，飞机布局没有大的变动（只改为三翼面），所以应该算是格斗为主兼顾其它。I.42似乎加强了超视距空战能力。

据称具有不开加力超音速飞行（超音速巡航）能力，隐身性能也不错（准隐身飞机），但这种飞机近期不大可能投产，因为太大、太昂贵，与俄罗斯目前经济条件不适应。法国“阵风”是作为格斗飞机设计的，只是兼顾超视距空战，具有有限的超音速巡航能力，也只有中等水平的隐身能力。使用的“米卡”导弹是双用途的，既能中距空战也有相当格斗能力。由于导弹重量较轻，其最大射程，即超视距空战能力将有所减弱。瑞典的JAS－39是轻型战斗机，超视距空战能力很弱，雷达性能有限，而其格斗性能似乎也不突出，但最大的优点是价格较便宜。1

超视距雷达超视距雷达，天波雷达（英语：Skywave OTH radar, Skywave Over-the-horizon radar，或称BTH, beyond the horizon），天波 (Skywave)是指从电离层(上层大气的带电层)反射或折射回地球的无线电波的传播，由于它不受地球曲率的限制，天波传播可以用于在洲际距离上超越地平线，它主要使用短波频段，通常为1.6-30MHz兆赫（187.4-10.0m米）。它使雷达系统能够发现非常远的目标，通常长达数千公里。几个OTH雷达系统在20世纪50年代和60年代开始部署，用于部分的早期预警雷达系统，但是这些一般都被空中早期预警雷达系统代替了。随着冷战结束，精确远程追踪的需求不那么重要，因为可用于海上侦察和禁毒执法，较为便宜的地面雷达重新受到关注，于是OTH雷达最近又恢复使用。

无线电波是电磁辐射的一种形式，往往沿直线传播。所以地球的弯曲通常限制了雷达系统对于地平线外物体的探测距离。比如，装在10米（33英尺）桅杆顶部的雷达，考虑进大气折射效应，可以达到13千米（8.1英里）的地平线处。如果目标在地球表面之上，探测距离则会相应增加，所以相同的雷达，可以探测到一个在26km（16mi）远，10米（33英尺）高的目标。一般来说，建立直视距离超过几百公里的雷达系统不切实际。OTH雷达使用多种技术来超地平线探测，使之能够在早期预警雷达中十分有用。

设计OTH雷达的一种方法是使用电离层反射。由于大气的某种情况，向电离层传播的无线电信号会反射回地面。反射出大气后，少量信号会从地面反射回空中，少部分回到播出装置。只有一个频段才经常出现这种情况：高频（HF）或者说3-45MHz的短波部分。某种大气情况下，在此频段的无线电信号会反射回地面。“正确”的使用频率取决于当前大气情况，所以使用电离层反射的雷达系统通常实时监测反向散射信号的接受能力来持续调整发送信号的频率。 鉴于每次反射的信号损失，“反向散射”信号非常小，所以，直到20世纪60年代，设计出极低噪音放大器之前，OTH雷达不切实际。

相比于从“目标”反射回的信号，从地面，海洋反射回的信号占大部分，所以需要某些系统将目标从背景噪音中区分出来。最简单的方法是用多普勒效应，此方法采用运动物体产生的频移来测量他们的速度。过滤掉与原发送频率相同的后向散射信号就可以看到移动的物体了。这个基本理念几乎用于所有现代雷达，但是在OTH系统的情况下，由于电离层运动引入相似的效果，它变得较为复杂。

雷达分辨率取决于波束宽度和目标的距离。如，1/2度波束宽度的雷达，120km（75mi）米远的目标会显示成1km（0.62mi）宽。由于OTH雷达的远程使用，通常测得的都是几十公里处的分辨率。这使得反向散射系统对目标交战几乎毫无用处，虽然这种精度已经足够用于早期预警了。实现高频处1/2度的束宽，需要几公里的天线阵列。2

本词条内容贡献者为:

李勇 - 副教授 - 西南大学