在之前的《出鞘》中，我們簡述了超視距空戰的發展及其侷限性。在留言中有網友提到，希望瞭解為何殲-20取消了機炮。其實想要弄清楚這個問題，我們同樣要從戰鬥機格鬥的發展入手去考慮。那麼本期《出鞘》我們就來從這一方面，談談機炮在未來空戰中是否還有一席之地。
說起機炮與導彈之爭，相信大家第一個想起的就是世界上第一型取消機炮，完全使用導彈作為空戰武器的F-4鬼怪戰鬥機。從結果上來說，F-4戰鬥機的這一創新並不算成功，美國人也最終通過小步快撤的方式把內置機炮改了回來。這導致現在談及炮-彈之爭的時候，機炮的支持者們總能用這一案例來證明機炮的不可取代。
但想要真正弄清楚F-4鬼怪上的問題，我們可能還是要先把時間撥回到其誕生的年代。1956年，美國AIM-9B響尾蛇（Sidewinder）近距離格鬥空空導彈問世。這種武器的出現大幅擴展了戰鬥機的交戰範圍，還第一次把空中格鬥帶入了制導武器時代。
當然，我們在上一期中所說的，一直以來困擾BVR導彈的幾個重大問題在格鬥導彈上也同樣存在。比如AIM-9B的紅外導引頭的瞬時視場只有4°，雖然其通過導引頭框架偏轉可以達到25°的視場，但其導引頭框架偏轉速度僅為11°每秒。加上其最高僅為6G的過載能力，這種追尾攻擊的導彈非常容易因為目標的大過載機動而脫鎖。再加上其動力時間僅有短短的2.2秒，這種導彈對目標的追蹤只是“一錘子買賣”，被目標甩脫一次就再也沒有第二次機會了。
此外，格鬥導彈還要面臨一些更加獨特的問題：首先，受早期制導技術所限，AIM-9B導彈採用的紅外導引頭只能單純的追逐紅外特徵最明顯的目標。在設計條件下，這應該是噴氣式發動機的尾焰。但實際上，這種導引頭很難分辨來自大自然的干擾——比如太陽、月亮和反射太陽光的雲層等等。
其次，不同於BVR導彈可以採用拋離點火的方式進行發射，近距離格鬥的特性要求格鬥導彈必須直接在飛機掛架上點火發射。故近距離格鬥導彈一般會採取導軌式掛架進行掛載。而我們知道，在飛機進行高過載機動時，導軌式掛架與導彈吊掛之間的壓力會陡增數倍，這會使兩者之間的摩擦力激增，如果此時強行點火發射導彈，有可能發生導彈卡死在掛架上發射失敗的問題。
而即使導彈的前部、中部吊掛都順利從導軌上滑出，殘存在導軌上的後部吊掛也可能因為導彈的離軸運動傾向而達到轉角限制而不能成功發射。相比於前一種情況，後一種情況由於導彈處於“已經發射”和“尚未發射”的中間狀態，隨時都有可能脫軌撞上發射機，故而更加危險。此外，格鬥導彈在發射後會有一段只有動力沒有引導的“無控制飛行階段”。在這一階段，由於導彈本身的靜不穩定性，很容易做出抬頭或低頭的動作，這使其有可能撞上剛剛發射完導彈的戰鬥機，同樣會威脅發射機的安全。
因為這些原因，AIM-9B的發射過載被限制到了2G。而在激烈的近距離格鬥空戰中，想要獲得2G以下的導彈發射窗口，實在是非常困難的一件事。所以AIM-9B在誕生之初最廣泛的用途並非用於對抗擁有良好機敏性的戰鬥機，而是笨重的轟炸機、偵察機等目標（換句話說，格鬥彈被用成了截擊彈）。據統計，在1965至1968年間，美國戰鬥機總共向蘇制米格戰機發射了175枚AIM-9B格鬥導彈，但僅僅取得了28個戰果，殺傷率僅為16%。相比之下，在訓練中AIM-9B對截擊目標的殺傷率高達幾十個百分點。
以AIM-9B為基礎，美國海軍研製出了其改進版——AIM-9D。這種導彈在AIM-9B的基礎上重點提升了導引部的效能與火箭發動機的性能。其採用的全新導引頭瞬時視場下降到了2.5（一說2.7）°，但導引頭追蹤速度、追蹤範圍與精確度均有了一定程度上的提升。可能也正是這樣的進步，以及對未來空空導彈繼續進步的預期，給了美國海軍取消F-4戰鬥機內置機炮的信心。
但美國人顯然壓錯了寶，格鬥導彈的發展並沒有他們想象中的那麼迅速。在整個60-70年代，AIM-9系列導彈的深度發展都是以改進導引頭框架跟蹤速度、提升鴨翼扭矩（影響導彈機動性）、為導引頭添加新的搜索模式等方面為突破口的。而在更為根本性的，導彈動力時間，導引頭抗干擾能力、導引頭抗干擾能力等方面，並沒有顯著的進步。
事實上，AIM-9響尾蛇導彈家族第一款真正“好用”的版本是在上世紀70年代末服役的AIM-9L。這款導彈第一次使用銻化銦導引頭替換了此前的硫化鉛導引頭，導引頭的改變第一次解決了這款紅外製導導彈“鎖日鎖月鎖雲層”的尷尬bug，大幅提升了響尾蛇導彈的抗干擾能力。此外，新的導引頭還允許響尾蛇導彈在更廣闊的陣位上鎖定敵人，而非幾乎只能用於追尾鎖定。
導引頭的改進（最大偏轉角度上升到40°）加之導彈機動性能（最大可用過載約20G）和動力時間的增加（約5.23秒），使AIM-9L的實用型相較於之前的響尾蛇導彈型號有了實質性的飛躍。在其參加的頭兩場空戰——馬爾維納斯群島戰爭空戰與貝卡谷地空戰中，AIM-9L導彈的殺傷概率均超過了80%。從武器設計的角度上來看，此時的空空格鬥導彈已經基本可以作為空中格鬥的唯一武器使用了。
在格鬥導彈不斷演化的同時，機炮本身也在持續的進行演化，不過其時間軸相較導彈更加綿長，演化的速度也遠不及導彈那麼劇烈。在活塞飛機時代，戰鬥機的速度、機敏性都較差，進攻一方在開火時通常有較長的射擊窗口。所以這一時期戰鬥機機炮對射速和威力的要求都還不高，這使得其火力持續時間通常較為綿長。以一代神炮西斯帕諾-絮扎404為例，其早期型號射速僅600發/分鐘，二戰後期開始服役的英國西斯帕諾Mk.V機炮也僅僅把射速提高到了850發/分鐘。這意味著一架每門機炮備彈120發的噴火戰鬥機火力持續時間約為12秒。當然，這在其同行中並不算長，美國裝備AN/M2機槍的P-47、P-51戰鬥機火力持續時間甚至可達數十秒之久。
二戰結束後，噴氣機開始逐步取代活塞機成為空戰的絕對主力。而隨著戰後第一代噴氣戰鬥機速度和機敏性的提升，空中格鬥中雙方態勢、陣位的變化開始加速。這意味著進攻方在開火時的射擊窗口越來越小，老舊的二戰武器至此已經基本難堪大用。在更短的時間內拋射出更多的彈藥成為了航炮設計的大趨勢。在這一時期，英國阿登機炮、美國M39機炮、法國DEFA 55機炮等射速1200發/分鐘以上的轉膛機炮開始集中湧現出來。但受機體空間所限，這時的機炮備彈數量並沒有明顯上升，以英國霍克獵人戰鬥機為例，其每門機炮備彈量僅150發，火力持續時間僅為6秒鐘，相比於噴火戰鬥機縮短了整整一半。
不同於北約國家，作為冷戰另一陣營領袖的蘇聯的航炮設計走上了另一條道路——既然射速存在天花板，那就用單發威力來彌補。戰後蘇聯人開發了NR-23、NR-30等航炮。以NR-30為例，其30×155射彈質量約410克，幾乎是阿登機炮30×113彈的兩倍。但巨大的炮彈也同樣影響了蘇聯飛機的備彈量。比如米格-19戰鬥機頭炮備彈僅55發，翼炮備彈為75發，在NR-30機炮850發/分鐘的射速下，火力持續時間僅為3.6秒和5.4秒。
在此之後，隨著戰鬥機速度、機敏性的進一步發展，航炮也在同樣的道路上越走越遠。在各國的經典第三代戰鬥機中，除了“一遭被蛇咬、十年怕井繩”且三代戰鬥機起步最早的“技術先烈”美國人之外，其他國家的戰鬥機均已放棄將機炮作為戰鬥機的重要格鬥武器使用。以大名鼎鼎的蘇聯GSh-30-1機炮為例，其在蘇-27戰鬥機上的備彈量僅為150發。由於射速過快而備彈過少，所以在發射時GSh-30-1機炮需要通過射控程序控制進行點射，具體射擊方案為前4輪點射每輪發射25發炮彈，最後一輪點射直接射完剩餘的50發。
說到這裡，或許有讀者會說：美國畢竟是世界上空軍實力最強的國家，其機炮備彈量充足必然是有其道理的。但實際上，在美國戰鬥機的發展過程中我們也可以看到其對於機炮的態度同其他國家是一樣的：90年代中期服役的F-22A戰鬥機的M61火神炮備彈量僅為480發，比起三代重戰F-15少了整整一半還多； F-35A戰鬥機的GAU-22火神炮備彈數量也下降到了180發（幾乎與其他國家處於同一數量級）比其之前的F-16、F/A-18戰鬥機下降了三分之二（當然其中一個原因是25毫米炮彈比20毫米炮彈大一些）。
相比於導彈，機炮的殺傷力、精準度（畢竟射出去就不可控了）以及發射包線都悲劇性的被格鬥導彈所碾壓。此前其相對於導彈唯一的優勢——容錯率也開始隨著火力持續時間的減少而悲劇性下降。在此消彼長之中，機炮已經基本淪為了擺設：以90年代初的沙漠風暴行動為例，多國部隊共計擊落了約110架伊拉克軍機，而在這之中僅有兩例戰果來自機炮——兩次都是無法攜帶格鬥導彈的A-10攻擊機使用GAU-8火神炮擊落了伊拉克直升機，這也是90年代以來唯一能夠確認的航炮的空戰戰果。
在三代機時代，戰鬥機機體空間尚相對充裕，機炮本身的重量也不算太大，所以各國也都還願意在戰鬥機上安裝一門機炮“以防萬一”。這個道理大致相當於步兵通常喜歡隨身攜帶一把手槍，雖然絕大部分情況用不到，但畢竟帶了不嫌多，不帶不嫌少。而在四代機時代，由於機載傳感器數量的極速飆升，以及內置彈艙的應用，戰鬥機的機內空間被迅速壓縮。這使得任何不必要的設備都應該予以拋棄。舉例而言，F-35A戰鬥機裝備的GAU-22火神炮佔據了整個F-35A戰鬥機左進氣道上部空間，而如果將其取消改為油箱，F-35A戰鬥機可能就可以因此多出數百公斤的燃油，並使其作戰半徑擴展數十公里。
所以我們也可以看到，除了F-35A以外，F-35戰鬥機的另外兩個變種：F-35B和F-35C均取消了內置機炮。雖然兩者取消機炮的實際考慮有所不同（前者是為了安裝體積巨大的升力風扇、後者則是為了在空重增加的前提下保證航程），但這也已經足以說明哪怕是“被蛇咬過”的美國人，也開始認為機炮並非第四代戰鬥機的“生活必需品”了。對於我國殲-20戰鬥機來說，其設計理念本身突出飛機的高速和大航程，為了滿足這一需求，取消一種自上世紀90年代以來就再也沒有證明過自己價值的武器，其實是理所當然的事情。那麼本期《出鞘》就到這裡，我們下期再見。
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