候知健: 霹雳10导弹为何有效射程短？ wire_shark2019-02-06 02:55:39
作者：候知健
资料图：霹雳10导弹
一：霹雳10导弹爆发加速快，针对F22等超音速高机动目标
资料图：疑似歼20悬挂霹雳10导弹的照片
2013年公开出版的“十二五”技术丛书中，《空空导弹方案设计原理》里披露了很多与我国新型导弹相关的设计思路和关键的技术选择。比如霹雳10格斗导弹，就采用了强化近距离杀伤概率，而弱化最大射程的思路。
霹雳10导弹是我国最新一代的近距离格斗导弹，它的出现，彻底打破了我国格斗导弹研发完全依赖仿制改进和技术引进的历史。根据专著中披露的数据，霹雳10导弹在3000米高度，载机平台以0.9倍音速发射时，火箭发动机燃烧完毕仅需要2.5秒，并随后达到4.0倍音速的极限速度。
相较于早一代的近距格斗导弹，霹雳10的最大速度非常高；比如著名的AIM-9家族，其最大速度就只有M3。AIM-9家族由于最大飞行速度较低，能量优势不够明显，对F22这种具备超巡能力，持续超音速飞行能力和超音速下机动性都很强的高速高机动目标；能够确保对方不论怎样做动作，都甩不掉导弹的不可逃逸区比较小。
资料图：第一代到第四代格斗导弹，允许载机在相对目标哪一种位置下攻击目标的示意。我国现在普遍装备的俄制R73导弹和国产霹雳8导弹，都属于第三代格斗弹，而霹雳10则属于第四代。
而霹雳10导弹在非常短的时间内就把速度提升到4倍音速，其目的就是为了显著扩大对于F22这类目标的不可逃逸区，提升可靠杀伤概率。毕竟同样具备超巡和隐身之间的四代制空战斗机相互爆发空战，隐身的特性肯定会大幅压缩超视距交战时的发现、锁定距离；而超巡带来的高速，又使双方交战距离的压缩过程变得空前短暂。四代机之间出现近距格斗交战的可能性不仅没有消除，而且还对格斗导弹的性能提出了更高的要求。
二：强化格斗能力的代价是有效射程缩短
霹雳10在2.5秒以内达到4倍音速也付出了不少代价，比如飞行控制、材料工艺和设备等方面的高要求，使它的研制进度比一些早期资料披露的规划时间要晚不少。但对于性能最大的影响则是，最大射程不可避免的变小了很多，显著低于AIM-9X。大概的数据可以根据该书中提供的弹体温度、马赫数随时间变化的曲线图推算出来，有兴趣的读者可以自己尝试一下。
资料图：AIM-9X的设计取向更着重于射程而不是速度
大家看体育比赛都能发现，长跑运动员普遍比较干瘦，而短跑运动员则较为肌肉发达粗壮。这其中的原因是随着奔跑速度接近极限，人体结构运动的效率越来越低，而肌肉却需要更高的有效出力；因此运动员必须要肌肉足够发达，才能提供的爆发力输出。但这样的一身肌肉，自重大，消耗养分和体内能量储备多，到了长跑时就变得比较累赘。
导弹发动机的爆发力和最大射程的关系，与之非常类似。随着速度的不断提高，不断消耗导弹动能的飞行阻力也在急剧性的增长。霹雳10在非常短的时间内，将速度提升到非常高的程度，就意味着它要额外花费多得多的发动机能量在克服空气阻力上。如果霹雳10选择更长的发动机燃烧时间，更低的最大速度，那么它的射程将会出现大幅的增长。
资料图：简化的双脉冲火箭发动机结构原理图
比如和霹雳10走向另一个极端、以强调射程性能为主的新型固体燃料火箭发动机导弹，就采取了双脉冲一类的能量管理技术。简单的说，它们将固体燃料分成两份甚至多份，根据具体的飞行需要，隔一会儿点燃一段。这样就能把燃料的能量尽量均匀合理的释放出来，推动导弹前进；可以保证峰值速度不会特别高，避免形成巨大气动阻力浪费动能。
三：霹雳10放弃射程性能，源于现代中距导弹的性能挤压
霹雳10导弹这种较为极端化的取舍选择，受限于技术能力水平的限制较少，而更多的是为了在定位上与负责超视距作战的中距导弹拉开差距。导致这种设计趋势出现的源头，可以追溯到上世纪70年代末期开始，创造新一代超视距作战模式的法国米卡系列导弹与美国AIM-120导弹研制。
资料图：半主动中距弹飞行过程中，载机必须全程用雷达跟踪、照射目标
70年代末期以前，受限于电子工业水平等因素，超视距空战中能够实用化的中距空空导弹，只能使用半主动雷达制导模式。使用时，飞机只能看住一个目标逮着打，中间不能乱动，也看不了其它目标。飞机在发射导弹之后，为了保证雷达波束始终照射在目标上，不能做机动动作，必须维持在近乎直线平飞的状态。美国的麻雀AIM-7系列（含我国的霹雳-11），苏联的R27导弹，都是这一技术阶段的产物。
然而越战的实战经验证明，超视距空战和近距格斗空战之间没有明显的界限；交战双方不断消耗速度和高度以后，必然要越打越近。于是西方开始研制工作体制更灵活的中距导弹，不仅要能同时发现、跟踪、打击多个目标，导弹打出去以后不用管，而且这种导弹同样能作为近距格斗使用。比如AIM-120在目标已经进入视距内时，它会在挂架上直接开启导引头内的雷达持续锁定目标后发射。
资料图：执行攻击任务的F16
由于这些新型导弹本身就具有很强的格斗能力，因此很大程度上挤压了近距格斗导弹的应用市场。比如F16在执行攻击任务时，就经常只在翼尖挂载两枚AIM-120导弹，兼顾超视距与近战的自卫能力；其余的挂点全部用来携带大型副油箱和对地的炸弹、导弹。
对于霹雳-10这样的新一代的格斗导弹来说，由于尺寸、制导方式、成本等问题，它绝对不可能在射程上比得上中距导弹；因此只能将性能优化的方向以最大的幅度集中在强化近距格斗能力上，才能在定位上与中距导弹形成明显的互补。这就是它为何设计上为了强化格斗能力而弱化最大射程的原因。