命苦的空空導彈?
都叫導彈,可日子過得真不一樣?彈道導彈一飛沖天上萬公里,多級火箭接力點火,計算機早已計算好彈道,點火后一點不操心,也完全不擔心被電磁干擾問題,反正按照預先設定飛就完事了,“東風快遞,使命必達”,免費、快速、精準的給你送一枚快遞過來,就問你敢接嗎?如果他送的還是......
巡航導彈個頭也不小,速度也慢很多,但勝在全程有燃料燒,動力充足,機動變軌想怎么玩就怎么玩,還能飛個幾百公里甚至幾千公里開外準確將快遞送達,甚至像鷹醬戰斧快遞的精確達到3米,號稱可以從窗戶將快遞送到辦公桌上,這多省事不是。
可輪到空空導彈送快遞就命苦多了,接快遞的是速度和機動都不亞于自己的先進戰機,要追上并把快遞成功送達,這就必須要求自己飛得更快、機動更強,最好自己身輕如燕且航程還要大,于是就帶來了一系列的矛盾,比如動力充沛的強力發動機往往都增重,想航程遠點就多帶燃料又得增重,彈徑做粗點解決發動機和燃料問題還是增重,這些都會大大影響機動性,機動性差了人家扭一下屁股你就追不上了,這快遞還怎么送?
如此循環的矛盾最終只能在射程、速度、機動之間尋找平衡點,你砍一刀,我削一點,最后送快遞的個頂個全是“殘廢”,機動性足夠強、送快遞超準的往往送不遠,這便是近程紅外格斗彈;航程足夠大結果送快遞不夠準的,這便是遠程防空導彈,他也就只能對付那些看起來同樣笨重無比的轟炸機、運輸機、預警機之類的了;還有三圍比較平均的中程超視距空空導彈,這個最近幾年大家吹得厲害,“超視距攻擊”、“發射后不管”、“發現即意味著擊落”等等,可鷹醬實戰多年平均送快遞的發射距離才不到25公里,要是哪一天一枚快遞50公里開外成功將快遞送達,全世界媒體都要大吹特吹一番,比如去年土耳其利用預警機成功在50公里開外制導了2枚AIM-120C,并成功干掉2架敘利亞的蘇24。
但不管是近程格斗,還是中程超視距,又或者遠程送達的空空導彈,他們都無法做到全程動力機動,而且大多數導彈發動機僅僅工作幾秒~十幾秒,近程格斗彈也就4~6秒時間,中程導彈8~15秒不等,遠程的不詳,因為這個導彈一直都是各國對付后方的預警機、電子戰機或者加油機的,屬于殺手锏武器,但即使是遠程空空導彈射程其實都很有限,撐死300~400公里,與彈道導彈上萬公里、巡航導彈幾千公里的射程比起來,簡直就不夠看。
幾秒的動力,怎么送快遞呢?
空空導彈要想精準送快遞,條件也是非常苛刻的,并不是滿足數據板上的參數就立馬送快遞了,廠家也許會告訴你:我生產的這個送快遞的工具可以送100公里甚至150公里,可你真要用它送快遞的時候發現好似遠遠送不了這么遠,“撇開空戰環境談射程就是耍流氓”,于是先來說說空戰條件:
1、敵我雙方的態勢,是迎頭而來,還是追尾攻擊;2、目標的高度、速度、飛行方向;3、發射載機的高度、速度;4、雷達制導的距離,導彈自身的速度等等

雷達制導的空空導彈的攻擊包線
所有這些空戰整合后,既可以用各一條封閉的曲線將目標圍起來,而這個邊線便是空空導彈的“攻擊包線”,區域最中心是目標,邊界則是不同個狀態下的最大射程和最小射程,也就是遠界和近界,只有自身戰機在這個區域內快遞才有可能送到,出了這個范圍概率基本為零,即使在最大距離發射導彈,這時候你開著雷達就像黑夜里開著手電筒一樣,別人一樣能知道你的大概位置,這時候只要果斷掉頭,這個快遞就很難送到了。

人家也不會等死,于是機動狀態下的攻擊包線就變這樣子了
從以上我們可知,空空導彈的最大射程其實水份很大,而且送快遞的時候飛機與飛機的姿態影響尤其大,比如迎頭攻擊時導彈與目標相對速度大,攻擊距離就很遠,追尾攻擊則相反,攻擊距離就很近,參考一個數據說話,美制AIM-120A最大射程80公里,1萬米高空迎頭攻擊時可以達到75公里左右,這個已經很接近最大射程了,而追尾攻擊僅僅22.5公里,再將高度降低至5000米,受稠密大氣層的阻力影響,迎頭攻擊射程就降低至50公里左右了,而追尾更是只有15公里左右,這迎頭和追尾模式差距就是這么大,高空作戰和低空作戰差距同樣非常大。
另外當然還要說說這個火箭發動機的工作時間了,剛才已經講過了,近程的空空導彈4~6秒時間,中程導彈8~15秒不等,如此短的工作時間如何成功送快遞呢?首先空空導彈射程內飛行分為兩個階段,第一就是有動力飛行,雖然發動機工作時間不長,可好在這段時間內動力充沛,速度和機動性都超強,導彈會被迅速推動到4~6馬赫的高速,擁有40~60G的過載能力,甚至最大的達到70G,因此有動力飛行時間內的攻擊范圍被稱為了“不可逃逸區”,也就是說目標飛機無論怎么機動都很難擺脫,除非導彈自己故障,或者自家的電子干擾奏效讓導彈變成瞎子。等“幾秒真男人”過后,燃料耗盡,這時候導彈就只能慣性飛行了,速度也很快同時在阻力作用下急劇降速,尤其是伴隨著目標飛機每機動一次就會消耗大量的能量,命中概率也會越來越低,直到就是目標。一般“不可逃逸區”范圍也就僅僅是最大射程30%左右,因此號稱百公里開外送快遞的,其實保證送到的距離也才30公里而已。
改進之路
早期的空空導彈都采用單體固體發動機,燃料幾秒鐘耗盡后,這樣導彈的射程和機動確實太不給力了,于是為了更好的送快遞,各國也是絞盡腦汁、想盡辦法,最終還真就有了很多的突破,這其中的改進有可分為硬件改進和軟件改良。
先說硬件,鷹醬為了增大射程很早就已經開始研究雙推力火箭發動機,原理就是在一個燃燒室內放兩種藥柱,前期采用大推力藥柱,爆發性強,快速將空空導彈的速度和機動能力提上去,后期則采用小推力藥柱巡航,保持住速度,比如早期的美國AIM-7F麻雀、AIM-9L響尾蛇、AIM-120基本型等等。
再后來,有人在鷹醬技術基礎上開發出雙室雙推力火箭發動機,再發展到雙脈沖火箭發動機,裝填隔離開的兩級推進劑單元,利用脈沖點火——滑翔飛行——二級脈沖點火的方式,一是提高了推進劑的效率,讓最大射程提高20%~30%,二是利用二級點火加強末端攻擊的速度和機動性,極大的增加了不可逃逸區范圍。目前我國的PL-15便是典型的雙脈沖技術,性能非常優異,甚至理論上還能實現多脈沖點火,只是多脈沖的效能是否就比雙脈沖好還是一個值得思考的問題。
另外歐洲6家公司聯合開發的流星導彈又另辟蹊徑,采用了火箭——沖壓一體化技術,將火箭發動機和沖壓發動機融合,初始階段采用火箭推進快速將速度拉上來,第一級燃料燒完正好空出艙室給沖壓發動機當燃燒室使用,由于空空導彈的速度本來就很快,沖壓管道壓進來的空氣也是相當可觀的,后續的沖壓發動機工作不用額外去攜帶氧化劑,所以射程遠效率高,全程都有動力,威力大了很多。
好吧,以上便是硬件改進帶來的空空導彈性能提升,另外還有就是“軟件”改變導彈的攻擊模式,提升效率的作用也是非常驚人的,第一個方式導彈攻擊先爬升后俯沖模式:
前期利用動力進行爬升,將動能轉換成勢能存起來,爬高了空氣會稀薄一點,阻力小很多,而到了要攻擊的時候,對著目標直接就來個俯沖沖刺,將勢能又轉化成動能,這樣來提高機動性和速度,干掉對手的勝算就大多了,尤其是對遠程空空導彈來說尤其好使。
第二個“軟件”就是徹底改變攻擊的模式,最初的空空導彈都是直接追蹤法,也就是導彈對著目標直接沖過去,目標機動導彈就進行相應的機動,這種模式下攻擊效率一直都不是很高,因為到了導彈末端攻擊的時候,目標飛機往往可以將飛機調整為與90°夾角飛行,這時候空空導彈必須進行大角度機動,往往就 跟不上目標的速度而被擺脫,之后空空導彈變聰明了,開始打提前量攻擊,也就是目標往哪個方向機動,導彈就提前計算好他的提前量飛過去,貌似很聰明的做法,結果人家給你來幾個S機動,三下五除二就把導彈的那點可憐的能量耗光了,最終到了第三代空空導彈的時候找到了好方法,也就是平行攻擊法,導彈與目標的飛行線之間“畫”上兩條平行線,不管目標怎么機動,導彈都是按照平行線往前飛并一點一點的向目標靠近,這樣導彈都不需要做出大的機動就能跟上,即便是最后階段,導彈也只需要最大10~15G的過載,就足以死死咬住飛機,極大的增加了導彈命中目標的概率,這也是“發現即意味著擊落”的由來。
綜上,雖然空空導彈發動機只工作數秒,但隨著各種硬件、軟件的改進,以及計算機輔助計算,當發射空空導彈時飛行員恐怕已經有了7成以上的把握干掉對手,這樣敵機還是很難擺脫的。只是其發射和攻擊是復雜又玄妙的事情,需要多種因素密切配合才行,這個比較考驗飛行員的技戰術水平。