空空飛彈派系之爭:火箭發動機vs衝壓發動機

空空導彈派系之爭:火箭發動機vs衝壓發動機

自空空導彈問世以來,各國研發成功的型號不少,但其中只有“流星”採用了衝壓發動機,其他都是固體火箭發動機,這究竟是為什麼呢?

空空導彈派系之爭:火箭發動機vs衝壓發動機

空空導彈發射後,由彈載發動機推動導彈飛行,但發動機並非在導彈的整個飛行過程中都一直在工作。一般而言,早期空空導彈所用的單脈衝固體火箭發動機工作時間只有數秒,工作時間能達到十餘秒的鳳毛麟角。這種發動機雖然能在極短時間裡將導彈加速到幾馬赫以上,但過高的速度會形成非常大的阻力,這對提高導彈射程是不利的。

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J15試射空空導彈

導彈要擊中飛機就必須保持相當強的機動能力,在火箭發動機工作時,導彈有動力推動,其飛行機動能力是最強的。我們通常看到一些資料上說某某導彈機動過載達到多少G,這其實是指導彈有動力飛行的階段。發動機工作結束後,導彈處於慣性飛行階段,如果此階段作大過載機動,那麼它的速度和機動性能將急劇衰減。因此,通常在最大射程上空空導彈是無法擊中目標的。

空空導彈派系之爭:火箭發動機vs衝壓發動機

為了提高空空導彈射程和末端機動性能,有兩種實現途徑,其中一種就是改用衝壓發動機。衝壓發動機是將大量空氣吸入進氣道,進行預壓縮後送入燃料室作氧化劑的。由於導彈自身不必攜帶氧化劑,因此其燃料的攜帶量相對來說大增,發動機工作時間得以大大延長。據稱“流星”導彈的發動機工作時間由此延長到了60秒以上,其最大動力射程和不可逃逸區範圍得以大幅增長,而且“流星”導彈為此付出的重量代價很小。

空空導彈派系之爭:火箭發動機vs衝壓發動機

不過,凡事有其利就必有其弊。衝壓發動機必須依賴吸入的壓縮空氣才能工作。導彈飛行姿態劇烈改變,也就是做高機動動作的時候,進氣流量會發射劇烈變化,會導致衝壓發動機的工作狀態極其不穩定,甚至有可能停車。因此採用衝壓發動機的導彈其實更適合用於反艦、反輻射及對地攻擊這類不需要彈道末端作大過載機動的場合。但空空導彈卻偏偏需要進行大過載機動,怎麼辦呢?歐洲人的解決之道是為“流星”設計了2個呈90度夾角的二元進氣道,好歹能緩解些矛盾。但這卻帶來了新的問題——阻力太大。

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在有動力的時候,阻力太大還不算太突出的缺點。可一旦衝壓發動機工作完畢,導彈的速度和可用過載會迅速下降,下降幅度比固體火箭發動機工作完畢、依靠慣性飛行的導彈還要大得多。

空空導彈派系之爭:火箭發動機vs衝壓發動機

上世紀80年代,我國曾仿製過從中東弄來的薩姆6地空導彈。不過樣彈測試時卻發現,採用了衝壓發動機的薩姆6越往高空走,機動性越降,而且下降幅度非常大。而且這類彈平均速度看似不錯,但極速提升困難,因此並不適合攻擊高機動性目標。所以我國便很快放棄了仿製,並得出了衝壓發動機並不適合面空彈的結論。

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AIM-120導彈試射

衝壓發動機的這些缺點,歐洲人並非一無所之。英、法、德、意、瑞、西這6國之所以仍一意孤行,一則是他們想打破美製AIM-120在西方市場上的壟斷地位,二則他們所面臨的安全環境,對遠程截擊的要求比較高,因此希望空空導彈射程越遠越好。而當時若用單脈衝固體火箭發動機滿足歐洲6國需求,導彈勢必做得很大很重,適裝性就差了。

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不過,歐洲人既低估了衝壓發動機的弱點和研製難度,又低估了固體火箭發動機的進步速度。它們於1997年高調宣佈啟動研發“流星”時,曾信心滿滿地認為只需10年就能裝備部隊。但實際情況是,一直折騰到2016年,瑞典的“鷹獅”戰鬥機才勉強掛上了“流星”,而且這花費近20年光景打磨出來的“利器”,在改用了雙脈衝固體火箭發動機的AIM-120D面前,曾經引以為傲的射程優勢幾近於無,相反各種缺點卻極為明顯。

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雙脈衝固體火箭發動機能在飛行過程中,通過脈衝的點火與關機控制導彈的飛行彈道和能量。在超視距作戰時,第一個點火脈衝先工作幾秒,把導彈加速到預定速度後關機轉入慣性飛行。在與目標遭遇前幾秒再次點燃第二個脈衝,大幅度提高導彈的迎頭射程和末段能量。當導彈攻擊近距目標時,雙脈衝將連續工作。採用雙脈衝固體火箭發動機後,只要導彈速度沒降得太低都可以保證交戰時的能量特性,因此其不可逃逸區擴大明顯。

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以AIM-120的各個亞型為例,就能很直觀地感受到雙永衝固體火箭發動機的優越性:採用單脈衝固體火箭發動機的AIM-120A∕B最大射程只有55至75千米。改用雙脈衝固體火箭發動機的AIM-120C5,最大射程提高到105千米以上。進一步對雙脈衝固體火箭發動機進行優化的AIM-120D將最大射程提高到160千米以上。

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AIM-120系列的發展比起悶頭搞“流星”的歐洲不僅實戰豐富

最後強調一點,各種資料上對同一款空空導彈的射程描述往往會有出入,有時出入還相當大。這是因為最大射程取決於一系列複雜條件:如載機發射高度、速度;目標高度、速度;目標是迎頭、迎頭轉向中、還是尾追及目標過載機動能力等。對比空空導彈射程,應放在同一條件下比較,否則就是耍流氓。

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而就在這兩天,愛沙尼亞國防部發布消息稱,西班牙空軍的一架颱風戰機在該國南部領空誤射一枚AIM-120空對空導彈。

西班牙的颱風,差點用AIM-120吹燃世界大戰!

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報道稱,這枚被誤射的空對空導彈啟動了自毀程序,但不排除導彈已到達地面。軍方正在計算導彈的飛行軌跡和當前所在位置,開始搜尋工作。


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