解放軍蘇27與F16的空戰結果讓美軍尷尬不已

中華網             2008年12月16日

　　SU-27SK和F-16，毫無疑問分別是中國大陸和台灣各自的主力戰機，一旦「台海有事」，它們的對決不一定是對戰爭的結果構成決定性的因素，但卻是台海上空制空權爭奪的關鍵。

　　如果從戰機本身的性能上講，SU-27無疑對F-16擁有絕對的平台優勢，這是先天問題。F-16一開始是作為F-15的低成本補充而投入現役的，而SU-27則是為抗衡F-15的研製的重型戰鬥機，按照這一標準，SU-27是高檔戰鬥機，無論載荷，航程，推重比都遠遠超過F-16------機動性上，蘇-27和F-16一樣，是放寬靜穩定性設計，翼身融合，四餘度電傳動，所以SU-27的機動性高於採用靜穩定，上單翼等傳統設計的F-15是很正常的。

　　一般對比兩型戰鬥機的性能，都是從機動性，航電和武器系統等具體性能上去對比，這方面，至少前蘇聯和西方差距並不大，但為何無論中東戰爭還是從伊拉克到南聯盟的局部戰爭中，俄式戰機都輸那麼慘，就是另一個問題了，這次就從另一角度：自動化與人機功效方面，分析SU-27與F-16的空戰性能，乃至西方與俄羅斯整個戰機設計思想的對比。

　　全掛載的解放軍SU-27戰鬥機：

　　先不羅列那些煩人的數據和專業名詞，就來一次SU-27和F-16的紙上模擬空戰吧，更直觀些：

　　假想你是一個中國人民解放軍的空軍飛行員，正駕駛SU-27戰鬥機在地面雷達的引導下，截擊台灣的的F-16輕型戰鬥機。平顯顯示雷達找到的目標光點，請注意平顯的目標光點不表示目標真的在那裡，因為平顯是將雷達搜索範圍縮小到平顯的範圍，你要在腦中將光點的刻度換算出實際的相對位置，你才知道敵機真實的方位。和西方戰機的平顯不同，西方戰機的平顯的追蹤框顯示的是戰機的適時位置，標示出目標的視線方位，表示戰機就在那裡；而俄式平顯只是將雷達掃描顯示屏的內容照搬到平顯上，是「俯視」圖，表示敵機位置的光點並不代表敵機的真實方位，而只是雷達顯示屏上的坐標

　　長期的訓練使你迅速判斷出敵機的方位在11點.於是抬頭可以看到敵機從11點鐘方位出現，你轉頭使頭盔瞄具對準了目標，但你還不能立刻射擊，你要得低頭切換儀錶板上的幾個按鈕，導彈才能開火：不幸的是，敵機已經發現自己被瑣定，迅速側轉，等你準備好要再次抬頭鎖定時，F-16已經脫離導彈的攻擊範圍-------這方面，SU-27還相對其他俄式戰機倒還好一點，SU-27有IRST，可以不要距離數據強行把紅外導彈發射出去，而MIG-29就還得低頭看是否進入射程再慢慢按那11個按鈕....

　　你當然不會放棄，迅速滾轉后，向敵機方向追去，然而，距離拉遠了，所以你得改用R-27半主動雷達中距空空導彈。你再低頭切換好幾個鈕，才轉到雷達火控，此時蘇聯的的自動化水平得到了體現，「側衛」的火控系統自動完成雷達鎖定、敵友識別、完成射擊解算后，會自動把致命的R-27導彈射出去。

　　然而，俄式戰鬥機的火控系統不會告訴你：你可不可以轉彎，轉多大可能會導致敵機位置超過雷達掃描範圍無法被照射，也不知道你何時可以轉彎離開。工程師卻留下一個機械鐘給你，有本事就自己去算時間，然後設定「鬧鐘」。所以你必須直直衝向目標，以確保雷達能一直鎖定目標並制導導彈，並且發射后也不能輕易轉向，否則可能會轉到雷達無法照射的位置。

　　而台灣「國軍」飛行員也開始反擊了，他轉向面對你，F-16的火控計算機不會自動射擊，可是會在平顯顯示幕上用追蹤框框住你，並顯示導彈尋標器的鎖定狀態，現在射擊的命中機率，讓他自己抉擇，F-16開火，平顯上以界限標註有雷達的鎖定角度限制，所以「國軍」飛行員只要小心不讓戰鬥機超過界限可以自由轉彎，以閃避你的導彈。平顯上也會自動倒數記、計時，時間一到，導彈不是擊落你了，就是被你閃掉了。然而因為你是不敢閃的，害怕一閃后機頭偏大了雷達鎖定不了目標，所以你只能一往直前地前飛一直為R-27制導到擊中目標為止，也縮短了美帝AIM-120導彈所需的飛行時間直接被人家迎頭攻擊，你不敢做任何機動躲避以防自己的導彈脫靶，直能祈禱發射中距彈后你的導彈會比對方的導彈先擊中目標--------而F-16則可以轉彎離開，消耗你的導彈燃料，直到導彈脫靶為止。

　　從海灣戰爭到科索沃的空戰都可以看到這件事實：俄羅斯雷達功率大探測距離遠，美軍的F-15C常常被MiG-29先一步鎖定，但美軍總能先開火，先閃躲，而敵機往往是一往直前對著你直飛直到成為「火球」為止----------因為美軍戰機只需要盯著平顯手不離桿一個按鈕就可以發射導彈，所以即使導彈射程近點也能先敵開火，而MIG-29需要低下頭在儀錶板上切換11個按鈕才能發射導彈，而發射后美軍戰機平顯上以界限標註有雷達的鎖定角度限制，飛行員只要小心不讓戰鬥機超過界限就可以自由轉彎，而俄羅斯戰機則沒有這一功能，飛行員發射導彈后只能傻座著等待雷達制導的導彈擊中目標或者自己變成火球為止。

　　而R-27的性能，也在AIM-7麻雀之上，但R-27的實戰表現慘不忍睹，AIM-7麻雀卻在第五次中東戰爭，海灣戰爭和科索沃戰爭中超視距擊落大量敵機，也是因為上述原因。

　　順便說一點，俄羅斯戰機在表演時可以展示出非常好的機動性，但在歷次中東戰爭或90年代后的局部戰爭中，格鬥空戰被西方戰機尤其是F-16打的慘不忍睹，原因之一除了繁雜的操作以外，操作反應慢機動性難以發揮也是原因之一。比如MIG-29的滾轉率比F-16不落後，但實戰中反應要慢得多，這與飛機的空氣動力性能無關，而是因為MiG-29的操縱桿靠移動來輸入飛行員的指令，故飛行員手臂要擺動很遠才開始以全速滾轉。而F-16的操縱桿只量測力量，飛行員肌肉一動，力稍微加大一點，戰鬥機就知道該全速滾動了，跟電子遊戲機的操縱桿一樣。

　　總結：蘇-27本身無疑是比F-16更優秀的作戰平台，由於蘇-27人機功效和空戰模式的的先天不足，會導致其在與F-16的空戰中面臨相當被動的局面。

　　座艙界面的「輸出」資料決定飛行員的狀態意識能力，而飛行員必須經由座艙界面「輸入」資料，戰鬥機才會攻擊對手。因此座艙界面的設計優劣，決定了飛行員能不能「人機合一」。這方面，俄羅斯的戰機是非常差的，雖然它的導彈很出色，氣動設計也很完善，但卻是讓飛行員去適應飛機，發射一枚導彈得盯著數十個儀錶按十多個按扭，落後的操控往往導致慘痛的教訓，兩伊戰爭中，MIG-27與F-14甚至F-5的戰鬥中損失慘重，複雜的操控和落後的人機功效就是伊拉克飛行員總結出的「罪魁禍首」

　　舉一例，平顯，就可以看出俄式戰機在人機功效上的不足：

　　平視顯視器的發明意義在於：傳統雷達熒幕的缺點是其是以「鳥瞰」的角度來顯示，所以飛行員要在腦中換算成自己的坐標才能了解敵我的相對位置，然而肉眼的角度卻不需要轉換，所以能以反射動作就知道該如何控制戰鬥機以爭取優勢。因此飛行員利用平顯上的雷達追蹤框而非鳥瞰的顯示幕更能做出正確的戰術動作。但俄式平顯卻不一樣的平顯可以顯示雷達資料，但卻不象西方是把目標符號投影在目標視線上，而是把鳥瞰角度的雷達影像直接投影在平顯上。

　　很多人說蘇聯電子技術落後，不如西方自動化水平高，是落後的座倉與人機功效的原因，其實大錯特錯，蘇聯戰機的自動化水平，是至今西方沒有任何戰機可以達到的，像MIG-25這類國土防空戰鬥機，地面操作員甚至可以直接「遙控」；而蘇聯戰機也像坦克一樣，搞傻瓜戰機，盡量使操作簡單。

　　但自動化水平不代表人機功效，易於操作不代表操作簡便，

　　當然，以蘇聯的科技實力和航空工業水平，要做到西方戰機的人機功效是不難的，但為何蘇聯戰機有著高度自動化的水平簡單的操作技巧和極低的人機功效呢？這就要從蘇聯戰機的設計思想說起了：

　　首先，蘇聯為防禦西方對其本土的空中打擊搞出的國土防空體系，使形成了一套「自動防空截擊體制」，防空戰機對於他們來說，不過是移動的防空導彈發射陣地，由地面操作人員引導截擊，地面操作人員甚至可以實現超越控制，遙控戰機，飛行員就是個司機的作用而已。這種思想，在越戰後得到了進一步的強化。

　　蘇聯越戰中學到了與美國不一樣的教訓，美國更加強化了自由空戰思想，強調製空作戰，形成了「能量空戰理論」，並以這個思想為基礎搞出了不用一磅重在對地攻擊上的F-15，和能量空戰的代表F-16，而蘇聯卻發現，第二代的自動化座艙成功讓北越訓練不足的飛行員擊高素質的美軍飛行員，因為越南空軍在自己的領土作戰，享受地面管制員的指揮。雖然越軍缺乏蘇聯國土防空軍那種完全自動化的數據鏈來協助飛行員飛行，但仍然利用語音通話構成嚴密的命令體系，擁有全域狀態意識的管制員命令飛行員執行「戰術動作」，使得訓練不足的飛行員只要做好「飛行」本分就可以了。所以儘管越南大多數飛行員的空戰技巧不高，卻能在管制員的引導下搶佔優勢位置，對沒有狀態意識能力的美軍機群進行突擊。沉浸在成功的喜悅中，蘇聯把座艙更加自動化。

　　到了蘇聯第四代戰鬥機時候，座艙走了「傻瓜」界面這一條路，明顯窘異於西方

　　由於蘇聯和美國戰鬥機的作戰模式和作戰思路的差異，就造成了兩種不同類型的戰鬥機座艙界面，蘇聯的界面更傾向於自動化設計。「傻瓜」相機揭示機器設計的新想法，將大多數功能界面簡化、自動化，好讓使用者能不需訓練，就拍出一定水準的照片。蘇聯的座艙設計方法也是相同，不去考慮複雜或特別的空戰形態，只考慮最常見的空戰方式，並針對這個方向構成最高程度的自動化。則大多數的飛行員，在大多數的任務中都能得到計算機的協助完成工作。所以人員的訓練經費與時間降低，就可以利用龐大而易於補充的人力支援。

　　下面，筆者收集到的蘇聯國土防空軍「自動防空截擊體系」的資料，稍做整理，相信可以說明很多問題

　　在座艙自動化設計方面，蘇-27和MIG-29都繼承第二代單座座艙的數據鏈設計，其Lauzer雙向數據鏈包含E502-20/04飛行導航系統、TESTER-UZ/LK飛行資料處理器、ALMAZ-UP信息處理器以及無線電、導航系統。這個系統讓地面管制員可指引飛行員航線，甚至控制空戰，也可以讓戰鬥機把目前狀態自動傳回給地面管制員，但是不能進行戰鬥機與戰鬥機間的「橫向傳遞」但蘇聯也發現讓地面管制員「遙控」戰鬥機飛行是蠻愚蠢的主意，因為管制員少，而戰鬥機數量多，況且管制員還得訓練到具備飛行員資格。故不像MiG-25那樣可以「遙控」飛行，蘇聯戰機的數據鏈只能傳遞飛行指令給飛行員。其在平顯與雷達顯示幕上會顯示管制員指示的飛行方向、速度、敵機資料等。然而，地面管制員還是可以控制戰鬥機的雷達操作模式、鎖定目標、甚至打開加力等等。故地面管制員仍然控制蘇聯戰機的戰術動作，而讓飛行員注意飛行動作就好了。蘇聯也怕缺乏訓練的飛行員不小心進入失速螺旋或是空間迷向時，不會改出。儀錶框上有一條「自動平飛」白線，壓桿至白線就會回復平飛狀態。

　　與普遍認為俄式戰機不適合超視距空戰適合格鬥恰恰相反，蘇聯徹底信仰超視距空戰的原始理想，如果能在視距外發射導彈，就不用進行複雜的纏鬥動作，則空戰問題就可以簡化成空間中的兩點（目標與導彈）在何時何地碰撞的問題。而這種碰撞問題交由計算機去解遠比人腦來得快，故SU-27的射程系統有兩種模式：人工模式、全自動模式。在全自動模式中，雷達會自動搜索目標、鎖定、敵友識別、開火射擊。再加上地面管制員可以引導戰鬥機接近目標，故攔截全程中，飛行員只要充當飛行控制器即可。

　　甚至飛行員連該發射幾枚導彈都不用操心，武器發射的選擇是：SALVO、SINGLE-0.5SALVO。前者模式中，導彈會以1.6秒的間隔自動連發兩枚，如果飛行員選擇機炮，則機炮會自動連發直到沒有子彈。後者則會只發射一枚導彈，或是只連發1.6秒的機炮。值得注意的是蘇聯飛行員的訓練是盡量運用前者，以在最遠的距離儘快投射最大量火力。

　　另一個方向是界面簡單化，沒有必要的功能就把它取消、合併或簡化，以免訓練不足的使用者被界面弄得眼花繚亂。例如其雷達的控制，西方的設計是讓飛行員可以選擇左右30度、45度、60度的掃描，或者是由按鈕轉動雷達掃描範圍的中心軸到任意方向。然而蘇聯不認為飛行員有必要自由選擇掃描的軸向，所以其雷達軸向設定只有三種：左（左方40度）、中、右（右方40度）。掃描角度大小隻有一種：+25度。因此，這說明了俄羅斯戰機的飛行員不能象西方飛行員那樣自主選擇可能有敵機的區域進行搜索，而必須依賴地面管制員的遠程狀態意識，預知MiG-29將在那個方向與敵機接觸，而在三種掃描範圍中選擇其一。

　　蘇-27首度採用頭盔瞄準具，使飛行員只要轉頭就可以替大搜索角度的R-73導彈進行標定。然而，這項系統使得飛行員不用考慮空戰中最困難的「學問」——如何咬住敵機的後方。讓飛行員可以由簡單的動作就得到開火機會，甚至在一開戰的頭對頭攻擊中就擊落敵機。

　　由此我們可以得知蘇聯國土防空軍的戰術——由地面管制員引導到預計碰撞航線，由管制員控制戰鬥機雷達鎖住目標，機上計算機算出射擊解后自動射出最大火力，如果沒中仍然直衝到敵機面前，以頭盔瞄準器結束空戰。如果還是沒中，也不必在意，因為機上的武器也差不多射完了，直接回家，交由其他戰鬥機攔截。反正蘇聯有的是戰鬥機與飛行員，戰鬥機基本上成為「有人防空導彈」。

　　前面已經說到，俄羅斯戰鬥機的平顯可以顯示雷達資料，但卻不象西方是把目標符號投影在目標視線上，而是把鳥瞰角度的雷達影像直接投影在平顯上。於是，蘇聯的平顯不象西方一樣，能讓肉眼與雷達互相彌補。有種看著地圖與對手「擊劍」的感覺，雖然這種錯覺可以利用訓練來克服，但總不如直觀的「實景」投影來的方便，在電光石火的空戰中，可能轉瞬即逝的優勢會喪失。俄羅斯戰鬥機的座艙輸入界面設計考慮到設計時間的縮短也稍顯不足，以米格-29為例，在人工模式時發射一枚導彈需要切換11個按鍵（而F-16隻要一個）。

　　不同的座艙界面甚至影響到飛行性能，蘇聯四代戰鬥機的氣動設計極其出色，在表演中往往能做出複雜的過失速機動（自動平飛功能也是一個大原因，很多機動不是美式戰機做不了而是不敢做害怕進入失速尾旋，而SU-27做過失速機動后電腦可以自動將戰機改平），在實際空戰格鬥中，反應卻比西方戰機慢一大截----------因為俄羅斯戰鬥機的操縱桿靠移動來輸入飛行員的指令，故飛行員手臂要擺動很遠才開始以全速滾轉。而西方戰機的操縱桿只量測力量，飛行員肌肉一動，戰鬥機就知道該全速滾動了。

　　俄式戰機的頭盔瞄準具可以說是劃時代的重要發明。利用頭盔瞄準具可以非常方便的瞄準目標，但目標是否進入射程飛行員必須先看一下平顯上的顯示，甚至還必須在低頭完成11個按鍵的準備發射動作才能抬頭瞄準敵機，則頭盔瞄準在迎頭攻擊中的巨大優勢就被繁瑣的操作程序所抵消。

　　對於蘇聯的空戰模式和作戰思路，「傻瓜」設計思想相當正確，其中頭盔瞄準、自動平飛駕駛按鈕等也被歐美的下一代設計所效仿。然而蘇聯的設計，除了自動化作業的部分外，人工作業的界面缺乏整體規劃。所以一旦地面管制無法協調飛行員，飛行員面對的就是相當礙手，相當不「配合」的操作界面。

　　為了進一步簡化空勤人員的訓練。因此蘇聯希望不同戰鬥機之間，甚至是不同時代的戰鬥機之間（比如MiG-23與MiG-29的座艙有極高的相似性）的座艙界面盡量統一，不要有有太大的差異，以便讓飛行員可以輕易地轉換座機，甚至讓老飛行員可以適應新戰鬥機。

　　由此可以看出，在蘇聯眼中的座艙界面其實有極重要的地位，儘管戰鬥機空氣動力設計日新月異，但只要掌握住座艙界面不變，則戰鬥機在飛行員眼中就仍有極高的相似性。然而西方眼中的飛行員是無可替代的，所以要儘可能給飛行員爭取最多的優勢，只要有新的座艙科技可用，立刻運用在戰鬥機上。因此西方不同戰鬥機間的座艙絕對不同，F-16是一個明顯的例子。雖然蘇聯飛機的座艙界面按照西方的標準存在著一些問題，但是，這完全是兩種不同的作戰體系，蘇聯人沒有必要把自己的座艙搞的像「電子遊戲室」-----------而目前的實戰經驗卻表明，蘇聯戰機的自動化，很多是不必要的，但落後的人機操作界面卻極大的限制了蘇式戰機的飛行性能。

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