武器与传感器
竞争对手低可观测性超巡战斗机的出现，势将迫使美国海军寻求反制手段。现役AIM-120系列空空导弹是上世纪80年代，以前苏联集团数量庞大，性能平常的前线战术飞机为主要作战对象研制的。考虑到与体型娇小的F-16的兼容性，AIM-120尺寸小，重量轻，直径仅17.78厘米，重152千克，所能容纳的火箭发动机燃料自是十分有限，动力颇显不足。即使是最先进的AIM-120D，由以马赫1.6速度飞行的F-22发射时，拦截高机动性目标的有效射程也不过40海里，无法充分发挥低可观测性战斗机的远战优势。为批量歼灭米格-23，苏-17等机动性一般的型号而设计的AIM-120，最大可用过载仅为35 g，无法有效追击高性能战斗机，在射程远界上由于能量水平下降，机动性就更差。实战中AIM-120攻击雷达报警接受机不能有效工作，又缺乏电子干扰能力，既聋且瞎的视距外目标时，杀伤概率也只勉强超过40%。按5平方米级目标雷达反射截面积设计的AIM-120雷达寻的头，对F-22级别低可观测性飞机的锁定距离不足2千米，捕捉到猎物的可能性微乎其微，而且即使碰巧实现了锁定，也极易脱靶。寻的头固然可以通过技术升级来提升性能，但导弹基本尺寸和整体设计造成的射程，机动性，传感器孔径等的局限却终究难以突破。AIM-120用以对抗现役的”侧卫”等高性能常规战斗机便已显捉襟见肘，对F-22，J-20这类速度既快，身影又缥缈不定的型号就更是无计可施，亦不能有效拦截极其难缠的低可观测性巡航导弹和超音速掠海反舰导弹。研制新一代超视距空空导弹势在必行。

F-16测试发射AIM-120空空导弹，AIM-120是以上世纪70年代技术水平的前线战术飞机为主要作战对象设计的，对第五代高性能制空战斗机可以说是全然无可奈何

S-300/400，HQ-9等配备大孔径相控阵雷达的现代化重型防空导弹系统不断扩散，使美军打击飞机面临的威胁环境日益严重。久经沙场的AGM-88反辐射导弹射程不足60海里，与新型地空导弹相去甚远，其载机在进入发射阵位前便可能已被对方击落。F-22虽可较为安全地逼近目标，却缺乏专业反雷达武器，滑翔炸弹的速度偏低，不易穿透敌方的对空防御圈，打击精度也无法与反辐射导弹相提并论。新型防空导弹的雷达不但本身是难以依靠被动侦察手段锁定的目标，而且从设计之初就与主动式雷达诱饵整合，又可在5分钟内完成作战与行军状态之间的转换，行踪诡密，难以猎获。中国，俄罗斯国等更以”陆盾2000”，”铠甲-S”等近程防卫武器对重型防空导弹系统的雷达车，发射车等进行贴身护卫，负责拦截穿透了区域防空武器防御圈，并成功锁定真实目标的反辐射武器，滑翔炸弹等空对地弹药。面对这样软硬兼施，层层设防的自卫体系，传统的反辐射导弹作战效能一落千丈，迫切需要由射程远，速度快，目标识别和突防能力俱佳的新一代反雷达武器接班。

铠甲-S”的主要用途，是作为区域防空导弹武器系统的贴身保镖

针对新世纪不断演变的威胁环境，美国空军研究实验室 (Air Force Research Laboratory, AFRL) 和国防部先进研究项目局 (Defense Advanced ResearchProjects Agency, DARPA) 分别提出了”先进双用途空中主宰导弹”(Joint Dual-RoleAir Dominance Missile, JDRADM) 项目和”三目标终结者” (Triple Target Terminator) 计划，试图以兼具超视距空战，巡航导弹拦截，反辐射硬杀伤三重能力的新型远射程，高航速武器，装备现役及未来战术飞机。微电子技术的发展一日千里，使在体积相对较小的导弹上融入多重制导方式和杀伤模式成为可能，但与AIM-120相比，新一代导弹的体积和重量仍将不可避免地明显膨胀，否则没有可能携带足够的燃料和新型大功率孔径寻的头，实现美军所期待的有效射程大于100海里，能长时间进行高机动飞行，对雷达反射截面积0.1平方米目标的捕获距离达到40千米等一系列苛刻的性能指标。美军目前要求的227千克/500磅级发射重量，摆明了是为了尽可能控制起飞重量已经大大超标的F-22和F-35的武器负荷，实为削足适履的不明智做法，将极大地限制导弹性能的提升空间。从战斗力最大化角度出发，新一代多用途导弹的体型应达到F-22和F-35武器舱支持能力的上限。直径25.4厘米，长度3.66米，体积达到AIM-120两倍的导弹，若使用可折叠尾翼，便能与F-22和F-35的武器舱兼容。每架F-22可携带6枚使用常规火箭发动机，外形轮廓较为紧凑的新型导弹，或4枚宽度较大的冲压动力型号。设想中的六代机体型远超F-22，将有充裕的内部空间安排大型武器舱，可支持增加一级助推器的常规型导弹，或弹体加长的射程延伸型冲压动力导弹。若与F-22兼容的基准型导弹的射程达到美军所设想的100海里，则六代机所配备的增程型号的打击半径极有可能达到200海里。直径17.78厘米，长 3.66米的AIM-120重152千克，与之尺寸相当的冲压动力”流星”导弹重185千克，以此推算，上面假设的新一代基准型导弹的发射重量将在300千克上下，可与作为著名的AIM-54 ”不死鸟”导弹的后续型号研制，随冷战结束而流产的AIM-152远程空空导弹比肩。六代机携带的增程型导弹，发射重量更有可
能达到”不死鸟”450千克级的水平。前述新机型的武器重量需较F-22有显著增长，正是出于支持新一代重型空战武器的考虑。

使用两侧进气冲压发动机的”三目标终结者”导弹的想象图

三目标终结者”计划欲以一型导弹攻击三类目标
全副武装, 携带六枚AIM-54“不死鸟”空对空导弹出击的F-14

在AIM-152远程空空导弹项目下研制的冲压动力”先进通用截击导弹演示” (Advanced Common Intercept Missile Demonstration, ACIMD) 技术验证弹，依照其外形尺寸判断，发射重量应在300千克以上，美军提出的与AIM-7”麻雀”相当的230千克级重量指标明显过于乐观

要有效反制低可观测性目标，充分发挥新一代远射程武器的战斗力，六代机必须配备功率孔径极其强大，重量和冷却需求均十分可观的传感器系统，即使考虑到飞控系统使用光纤数据线的减重因素，航电系统的重量与F-22相比，仍只有上升的可能而没有下降的空间，预计可达3000-3500千克。低雷达可观测性航空器的普及，将使红外/光电和被动射频等侦察手段的地位明显上升，但红外/光电侦察方式易于受到气象条件的干扰，虚警率高，难以实现远程精确测距，被动射频探测则受到敌方武器平台无线电辐射水平的制约，不能可靠地追踪谨慎使用低截获概率 (Low Probability of Intercept, LPI) 辐射源的目标，因此雷达仍将是最重要的传感器类型。为便于集中配置液体冷却系统，六代机的主雷达发射单元仍应沿袭现役战术飞机的安装方式，列阵于机头雷达整流罩内，而只收不发，无需冷却的高灵敏度接收天线阵，则可以共形方式嵌入飞机蒙皮之中，从而大幅度提高机载雷达系统的整体有效孔径。由于大型情报飞机的生存能力不断下降，实战巡逻轨道被迫向后收缩，六代机将往往在预警机探测区域的边缘活动，很有必要扩展自身传感器的覆盖扇区，宜装备在F-22上曾列入计划，后因成本和重量因素而放弃的侧视雷达。侧视和前视雷达发射天线可借鉴E-737“楔尾”预警机雷达的天线技术，共用一组射频芯片，以减轻重量，降低冷却系统工作压力，节省生产成本。研制中的下一代主动电扫描雷达射频芯片，单片峰值输出功率可望最
终达到数百瓦。六代机的空间较为宽裕，有条件将雷达射频模块数量从F-22配备的AN/APG-77的1500个增加到3000个，以单片功率200瓦计算，六代机雷达发射功率将为600千瓦，是AN/APG-77的50倍。射频芯片的能量转换效率，通常不超过45%，六代机雷达的峰值冷却需求因此将至少在800千瓦上下，绝非体量局促的F-22所能负担。综合考虑功率，有效接收孔径，数据处理能力等因素，六代机雷达的反隐形性能可望较AN/APG-77提高2-4个数量级，技术成熟后，将可在100海里距离上烧穿F-22级别，正面雷达反射截面积约万分之一平方米的低可观测性飞机的隐形屏障。雷达性能估计值偏差如此之大，既有射频模块发射功率的增长难以一步到位的因素，也缘于主动电扫描雷达的性能很大程度上受到其波束控制和数据分析软件的影响。

六代机的雷达功率惊人，然而用来作为电磁武器，却力有不逮。雷达脉冲以圆锥形向外扩散，其波束角的正弦，相当于雷达波长与天线孔径比值的1.22倍。使用X波段典型的3厘米波时，需要孔径1.4米的天线方能将发射能量集中到顶角1.5度的狭窄波束之内，即便如此，雷达脉冲到达20海里外时，覆盖区域的直径亦已接近1千米，能量密度下降到离开发射天线时的五十万分之一，全然无法对进行了起码抗电磁加固的军用电子元件构成任何威胁。激光武器是机载定向能武器更为现实的选择。六代机的典型作战高度空气稀薄干燥，激光在大气中传播时的损耗较低，是激光武器比较理想的使用环境。然而高功率激光武器装机受到体积，重量，冷却功率等诸多限制，可以预见的将来技术上难以实现，且为大气干扰因素掣肘，无法实现远距射击，远不如导弹实用。另一方面，以致盲和杀伤敌红外/光电传感器为主要作战目标的激光武器，需要的功率水平不高，体积小，重量轻，易于冷却，技术难度低，可有效压制使用先进红外/光电传感器的高性能格斗导弹，是六代机自卫武器的理想选择，可望取代在空战导弹化时代已基本成为摆设的常规固定机炮。若六代机的典型武器配置是一台重量与F-22的M61A2型转管炮武器系统 (298千克) 相当的轻型激光武器和6枚300千克级的基准型号多任务导弹，则其武器总重量约为2100千克；若改为携带AIM-54重量级的增程型多任务导弹，则武器总重量将增加到3000千克左右。装备和武器的重量之和因此当在5100-6500千克之间，与前文分析六代机重量分配时计算出的5443- 6124千克的数值大致相当。六代机内部油箱容积大，执行典型作战任务时无需携带外挂油箱，威胁环境的日益恶劣，也使挂载严重损害飞行性能和低可观测性特征的外置武器出击，成为极不明智的作法。六代机因此应适当减少外挂点设置，在每侧机翼下安排一个2268千克级负荷的可拆卸挂架即可 (机内燃油不足的F-22每侧机翼下有2个2268千克级挂点)。