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欧洲现在的主力中程空空导弹是英法合作的“流星”。
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; d& b4 Y$ F- q这是火箭-冲压动力的中距弹,具有主动雷达制导,射程可达200公里。2 ^! t2 a4 e8 V8 g
. Y! T1 L, i* P1 K6 E9 B在90年代初,AIM-120的先进性已经毫无疑问,英国以“麻雀”中距弹为基础的“天空闪光”、法国自己中近程通吃的MICA等都决定性地落后了。几番周折后,欧洲最后决定联合研制,这就是“流星”。2 ~6 V$ ]! q T
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中距弹有两大问题:发射后不管和能量保持。
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9 l" F* o2 k ^, J7 T8 a5 H主动雷达制导解决了前者,后者不大好办。, C1 w$ `( U+ x3 G/ }6 U
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增大固体火箭发动机是最显而易见的办法,也是天花板最低的办法。再大的发动机,燃烧时间依然有限,动力射程一般不超过全射程的20%,后面惯性滑翔必然越来越慢,在射程尽头真的需要追击能量的时候反而没劲了。
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' I) B- _6 [' H/ U+ x/ m5 H3 p解决的办法是提高推力的延续时间。
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一个办法是双脉冲,将推进剂分成两段独立装药,中间有阻隔层,可按需分两次点火。第一段推进剂燃烧完毕后按常规转入惯性滑翔飞行,但在进入末段交战时,二次点火补能,第二段推进剂燃烧和再次提供推力,实现高机动追击。如果目标距离近,也无碍,第一段推进剂燃烧完毕后,第二段马上接着燃烧,全程动力飞行,实现最高能量。0 q: q, x0 E- F3 P6 G
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注意,双脉冲和双推力容易混淆。后者是单一推进剂药柱,但是速燃段和缓燃段熔铸在一起,连续燃烧,产生连续推力。这也是两段推力,但二次点火时机不可控,只能用于地对地导弹的增程之类的应用,不宜用于需要灵活控制二次点火时机的中程空空导弹。
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) m9 k6 M( q3 M4 o6 X) ~中国的公开报道是航天科工六院在2012年研制成功,用于反坦克导弹。实际可能更早。已知使用双脉冲发动机的空空导弹有中国PL-15、以色列I-Derby ER、印度Astra Mk2、美国AIM-260和AIM-424,其中只有PL-15在2013年首次与歼-20在公开流传的图片中出现,现在已经“过于落后,可以出口”了,并在2025年的57空战中取得压倒性的胜利。: ~4 s, u# s% j
$ U! ^) C4 P+ b( O9 |. m西方早就说研制成功双脉冲。最早实用的是以色列的I-Derby ER,在2015年首次在巴黎航展宣布,从Derby发展而来,本身是近程的Python空空导弹放大、增程、加装主动雷达制导而来的,2018年开始使用。有意思的是,只有印度空军苏-30MKI使用,以色列空军战斗机并不使用,倒是SPYDER防空系统在2021年开始使用。
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美国号称在AIM-120后期型号使用双脉冲,结果没有。AIM-260和AIM-424算是真用上了,都还在测试阶段。Astra Mk2就不提了,免得招惹“印黑”嫌疑。
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$ T8 q$ |+ ]) v) ~对于00年代初期开始研制的“流星”来说,火箭-冲压就是最现实的技术路线。
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火箭-冲压在理论上完美结合两者优点,火箭的加速能力强,冲压不仅极简,也取用空气中的氧,持续燃烧、持续产生推力,非常有利于增程。火箭-冲压在技术上也有很大空间,“流星”也确实采用与众不同的火箭-冲压。% N/ Z9 |2 H5 A$ u/ i! g7 N
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传统火箭冲压采用固体火箭-液体冲压,固体火箭燃尽后,把燃烧室腾空,开始喷注液体燃料,按冲压方式继续工作。好处是简单、直接,坏处是液体燃料对空空导弹不友好。“流星”别出心裁地在主燃烧室前再增加一个燃气发生器,这实际上是另一个固体火箭发动机,在设计上就贫氧燃烧,产生的高温燃气进入主燃烧室时,还富含大量燃料颗粒,正好与进气口进入的新鲜空气混合燃烧,产生冲压推力。
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但“流星”的火箭-冲压设计再精妙,也解决不了冲压发动机的固有缺陷:速度和对大气条件的敏感性。
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常规冲压发动机的有效工作速度在M4以下,“流星”的“巡航速度”在M3.5级。这对打击远距离上的亚音速大型飞机不是太大的问题,但对于超音速高机动飞机,飞行时间太长可能意味着对方飞机的预警和反动作窗口很大,最终导致导弹丢失目标。* _2 B$ [ E. Y/ A4 f
! u, ]5 Z% d+ @/ |. F! P0 X更加要命的是,在双方导弹对射的情况下,速度快的导弹可能迫使对方转弯躲避,迫使对方放弃对自己导弹的中继制导,肯定导致速度慢的导弹丢失目标。$ A; {0 H, g1 K/ ?: ^2 g( U- y
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冲压发动机对进气条件也比较苛刻。空气密度、进气的侧滑角等都影响发动机的有效工作。但空空导弹的发动机恰好需要全高度、大侧滑都能保证有效工作。
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) J7 H- ]: B. r3 y: R+ KM5以上就需要超燃冲压了,这在高超音速导弹上依然是远未达到成熟的技术,在可预见的将来用在空空导弹上基本不可能。
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如果说AIM-120没用火箭-冲压还可以解释为研发时间太早,PL-15没用是因为中国“技术不过关”,AIM-260也没用就说明这真是弯路了。实际上,在“流星”之后,也确实没有其他空空导弹还在用火箭-冲压。这意味着“流星”的改进余地也到头了。英国已经放弃对“流星”中期升级了。' W- x- k" O, U! w
" P3 f: R% l0 \' `- w# e9 A貌似精巧而面面俱到的技术有时反而是弯路,变后掠翼就是另一个例子,但这里不扯远了。5 t' L4 E5 u( i
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PL-15的实战射程已经达到186公里,真实射程不知道能达到多少。“流星”的理论射程是200公里。射程标定各国标准不同,这里当然不一定直接可比,但确定无误的是:PL-15的动力射程内最大速度超过M5,如果从M2的歼-20发射,大部分射程能都将超过M5。加上双脉冲,全程能量彻底压倒“流星”。! w* x& q/ E* {, @
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欧洲急需研制新一代中程空空导弹了,这也可能是欧洲下一代战斗机的关键配套装备。
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法国“彗星”导弹是受到57空战的刺激,需要在2030年前后投入使用,研发高度保密,很少有细节外传。英国FASE(Future Air Superority Effectors)没有那么急迫,要求在2030年代中后期投入使用。英法在2026年4月启动为期12个月的联合预研,但是否会导致最终的联合产品研发,现在还不好说。" B3 l; p+ Q: O* y1 k c! T
- m8 D/ C, n" q1 d1 h, p% z) S0 R估计会放弃火箭-冲压路线,改用两级或者多脉冲技术。在尺寸和重量上放宽限制,也有利于新导弹达到更高速度和更大射程。“流星”的尺寸和重量要求对标AIM-120,以便用于各种西方战斗机。& s/ u0 m. i' u) n9 o& y/ }. l
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m, ?2 c# P6 @“流星”也与AIM-120做到最大程度可互换性,能挂载AIM-120的战斗机挂架,基本上都能挂载“流星”,同为主动雷达制导,射程还更远,但性能已经不足了
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, `8 U& G) b/ V% t( ^下一代欧洲战斗机估计会更大更重,机内武器舱的空间也更加宽裕,这是有利条件。PL-15的性能也有尺寸和重量的因素。PL-15的长度和弹径达到4米和203毫米,AIM-120为3.65米和178毫米;PL-15的重量也达到210公斤,AIM-120为161.5公斤。
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在导引头技术上,有可能会借助日本AAM-4的AESA技术。日本在军工技术方面,常常“高技低能”,因为关键的领域经验(domain expertise)不足。欧洲正好相反。但“强强互补”常常只是理论上的可能性。既然“强”了,就需要保持自己的“强”,取对方的“强”。大家都动一样的脑筋的话,最后就成勾心斗角了。
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新导弹也可能不只是增程、更快的中距弹,可能还要考虑CCA用的较短射程、较低成本的半中不近的弹,和反无人机、反导弹的近距弹。FASE里用Effectors的说法,使人联想到这可能是一个家族,而不只是一个型号。
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另一个问题是时间。法国由于57空战的刺激,必须加快推出MICA和“流星”的下一代,“彗星”可能还是定位在“流星”大小;FASE目标更加长远,可能会追求对标PL-17、AIM-424,至少目标要设定得那么高。; G' D; H1 q0 O! ]0 l9 z
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但最快捷的办法,还是开放接口,接入PL-15,对埃及、印度尼西亚、卡塔尔、阿联酋、希腊是天大的好消息。但印度要跳起来了:这算打我脸,还是打我屁股? |
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