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PL-17絕殺F-22!射程300KM,超AIM-260導彈:究竟是什麼發動機?

2023-01-12由 星辰大海路上的種花家 發表于 林業

楠含義是什麼意思

軍迷們對於我國空軍裝備PL-10近距格鬥空空導彈和中距空空導彈PL-15還是比較滿意的,然而讓人意想不到的是,空軍居然還裝備了一款PL-17的空空導彈,據說射程比PL-15要高出一大截,並且有傳聞稱美軍也已經加緊打造AIM-260超遠端空空導彈彌補劣勢。

PL-17絕殺F-22!射程300KM,超AIM-260導彈:究竟是什麼發動機?

PL-15已經能絕殺F-22,為何還要PL-17?

10月15日,烏克蘭空軍的一架蘇27和一架蘇24戰鬥機編隊向俄羅斯境內發射無制導火箭對地面目標進行攻擊,就在兩架飛機完成任務返航時被不知道哪裡飛來的兩枚導彈給擊落了,事發周圍空域上百千米內都沒有戰鬥機活動,當時烏克蘭軍方分析這兩架戰鬥機可能是被S-300 V4導彈擊落的。

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烏軍方懷疑是S-300 V4擊落是可以理解的,這種導彈射程400千米,最高速度7。5馬赫,過載20G以上,對高價值的四代戰機命中率很高!不過在10月20日,美國《軍事觀察》網站卻給出了另一個答案,經過多方資訊比對後,該網站刊文認為這兩架戰鬥機被確認是SU-57五代機在217千米外發射的R-37M超遠端空空導彈所擊落。

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這是超遠端空空導彈的第一個實戰案例,一直以來各國軍方都對超遠端空空導彈的作戰效能抱懷疑態度,因為射程實在是太遠了,導彈的射程已經遠超戰鬥機的機載雷達探測距離以外,這樣的導彈到底有沒有意義?

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美軍對此嗤之以鼻,這也是全球軍事科技首屈一指的美軍,擁有全系列導彈,但射程最遠的空空導彈AIM-120D也僅僅是達到160千米左右的主要原因,和F-22五代機的雷達對1平方米的目標截獲距離為160千米是相匹配的。

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因為美軍作戰設定是未來戰鬥機雷達散射面積超過1平方米的可能性很低,因為目前的全球戰鬥機都有隱形化趨勢,再不濟的五代機機RCS也將小於0。1平方米,因此AIM-120D的射程在F-22的相控陣雷達對1平方米目標發現的極限距離上是非常合理的,美軍設定的目標非常明確,一點射程都沒有浪費,這一點上美軍毫不遲疑!

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印媒《歐亞時報》:絕殺F-22,不一定要擊落F-22!

2022年8月8日,印媒《歐亞時報》刊發了一篇中國J-20與F-22在未來的空戰中誰更有優勢的文章,印媒認為F-22雖然是一款“出道”已經20多年的戰機,但F-22的雷達隱身能力、機動性以及機載雷達等方面對中國空軍的J-20仍然具有優勢。

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但印媒同時認為,J-20也不是毫無反制能力,比如J-20的光電探測能力上要比F-22優秀得多,而且J-20的內油航程也要比F-22更大,格鬥導彈的發射速度等也要比F-22更快,另外J-20的隱身能力也不弱,飛火推一體以及頭盔顯示器加持的格鬥能力很強,兩者對決,J-20仍然存在很大的機會。

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印媒在文中還指出了一點,表示J-20攜帶的PL-15 BVR超遠端空空導彈還具有特別優勢,結合J-20的內油航程優勢,可以繞過F-22攔截,直接對F-22後勤的預警機和加油機,F-22腿短的致命弱點一旦失去了加油機以及戰場感知預警機的支援,那麼必將一敗塗地。

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所以要擊敗F-22並不一定要擊落F-22,讓它的作戰體系崩潰也具有同樣的威力!當然這個戰法並非《歐亞時報》的“發明”,在PL-15的作戰設定中就有攻擊加油機和預警機一項。這一點已經大大超出了美軍的預料之外。

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因為美軍從來都沒有想過在大後方的加油機和預警機居然還會被超遠端空空導彈威脅,這實在有些讓他們傻眼,然而更鬱悶的是美軍居然沒有一種能在對方導彈射程以外攻擊敵方加油機和預警機的空空導彈,因為AIM-120D的射程只有160千米,而且這已經是極限射程。

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早在2017年時,美軍就已經感受到了PL-15給美軍帶來的強大壓力,洛克希德·馬丁公司開始開發AIM-260,這是一種射程達到了260千米的空空導彈,美軍的跟進速度還是很快的,這種導彈預計將在2026年全面裝備美軍,屆時將停止AIM-120早期系列的採購。

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到這裡估計各位應該是明白了我國已經有了射程超過200千米的超遠端系列PL-15,為什麼又要開搞300千米射程的PL-17!對於攻擊後勤體系這種導彈,射程遠一點還是有優勢的,畢竟射程遠了,載機的安全也更有保障!相信各位也發現了一個事實,在超遠端導彈的研發與裝備上,我國已經力壓美國一頭,我們在前面領路,美國在拼命追趕。

PL-17射程超過300千米:究竟是多脈衝還是固體衝壓?

準確地說,目前並沒有一個超遠端空空導彈的說法,仍然以中距彈或者超視距空空導彈來描述,但以“超遠端空空導彈”來描述顯然更容易讓大家明白,目前各國空軍裝備的超遠端空空導彈並不多,比如俄羅斯的R-37M,中國的PL-15和PL-17,歐洲流星中距彈其實算不上超遠端空空導彈,但由於技術路線不一樣,因此筆者也將它納入進來作為技術路線介紹。如下為已裝備和在研的部分遠端空空導彈:

中國:PL-15(200KM+)、PL-17(300KM+)與PL-21(據說是400KM+);

俄羅斯:R-37M(400KM+)和R-77M(200KM-);

美國:AIM-120D(160KM+)和AIM-260(260KM+)與AGM-88(反輻射,150KM+);

歐洲:流星導彈(Meteor:100KM+);

印度:Astra MK3(與俄羅斯聯合研製:340KM+);

伊朗:Fakour-90(AIM-54不死鳥的伊朗版:250KM+)

這些導彈的發動機推進路線主要有兩種,一種是火箭發動機,另一種是固體衝壓發動機,比如中國的PL-21和歐洲的流星空空導彈以及印度的Astra MK3。火箭發動機也有兩類,一類是高能燃料的普通火箭發動機,另一類是雙脈衝火箭發動機,比如中國的PL-15和PL-17以及俄羅斯的R-37M和美國的AIM-260。在介紹這幾類發動機之前,先來了解下導彈的射程。

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導彈的動力射程與射程之間的關係

導彈射程標定都很遠,比如AIM-120D可達160千米+,PL-15則在200千米+,但大家必須要了解一點的是導彈在這個極限射程上只能攻擊一些機動性很差的目標,比如大型無人機,或者預警機、加油機這些機動性比較差的目標,原因很簡單,此時的導彈已經是無動力滑行狀態,每一次機動都會丟失速度。

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對高機動性的目標攻擊必須在導彈的動力射程內,這個概念比較簡單,就是發動機還在工作時,導彈機動並不會丟失速度,攻擊目標得心應手!基本上可以確定的是導彈只有在動力射程內才能才能打擊機動性很強的戰鬥機等目標,而最大射程只是給出一個參考意義。

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另一個超遠端攻擊時也有彈道要求,導彈的最大射程並不是任意攻擊模式下,只有在高彈道,比如略微的拋物線彈道才能發揮出最大射程,而這個模式並不是每次都有的,比如低空發射時射程可能會打對摺。

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雙脈衝火箭發動機與固體衝壓發動機

導彈的動力射程很重要,因此對提供導彈動力的火箭發動機能管理就變得非常關鍵,而雙脈衝裝藥就是其中比較典型的方法。

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雙脈衝發動機:導彈射程倍增器

雙脈衝固體火箭發動機是一種在同一個燃燒室(火箭發動機整個裝藥柱都是燃燒室)內用阻燃隔熱層將每段裝藥隔離,並且安裝有獨立的點火系統,由彈載控制系統確定每段裝藥的點火時間,對發動機工作過程引入能量管理的機制,滿足火箭總體最優彈道的技術要求。

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原因比較簡單,避免裝藥一下就燒完了,免得追上敵機時卻沒有了動力,只能用慣性去追擊,顯然雙脈衝效果會更好,就像帶著不同能量的乾糧,巡航時能量低一點的,作戰時高能燃料,除了雙脈衝,還有多脈衝的火箭發動機。

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雙脈衝或者多脈衝火箭發動機技術可以將導彈的射程大幅增加,如果只是單脈衝裝藥的話,要麼用緩燃裝藥降低藥柱燃燒時間,但那樣會降低速度,要麼使用高能裝藥提高最高速度,但動力射程的效能都不能滿足導彈的要求。

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極端能量管理機制:固體衝壓發動機

無論是單脈衝裝藥還是多脈衝裝藥都屬於火箭發動機,其特點是裝藥中包含了燃料和氧化劑,即使在水下或者真空中都能自持燃燒,可能各位對火箭都司空見慣了,然而大家不知道的是,氧化劑在燃料中佔有的比例是非常高的!

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圖源間水印:液氧儲箱都比燃料箱要大

固體燃料中成分比較複雜(並不只有氧化反應),我們簡單地以液體燃料作個說明,煤油和氧氣的比例大約是1:3。5左右,意思是一千克煤油需要3。5千克氧氣才能完全燃燒,所以液體燃料火箭中帶的大部分都是氧化劑,是不是有點出乎意料?固體燃料雖然情況並不完全一樣,但氧化劑比例也不會小。

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固體衝壓發動機就是來解決這個問題的,雖然液體衝壓發動機很好用,在反艦導彈上應用也已經比較多了,但空空導彈這種“小型導彈”顯然是不可能用液體衝壓發動機的!固體衝壓發動機使用的是一種高能貧氧燃料,燃燒時能產生大量可燃性氣體,這些氣體與進入發動機的預壓縮高壓空氣混合後在衝壓燃燒室點燃,高溫膨脹後從尾噴口噴出形成推力。

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目前而言,固體衝壓發動機主要有兩種結構,一種是頭部進氣,進氣道穿過藥柱再進入燃燒室,這種方式在貧氧藥柱燃燒後其進氣道和燃燒室結構會改變,嚴重影響衝壓燃燒室的形成條件,因此目前固體衝壓發動機這種結構很少,但優點是氣動佈局好,隱身性也比較好。

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另一種則是在藥柱後方開啟進氣口,貧氧藥柱燃燒後的氣體向後排放與進氣道氣體混合在衝壓燃燒室點燃,這種方式比較穩定,但比較不便的是在導彈的外側會有進氣道突起,由於衝壓發動機的進氣道預壓縮要求很高,因此這個進氣道特徵非常明顯,它的存在會影響空空導彈的隱身效能。

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就目前而言,雙脈衝(多脈衝)裝藥的極限射程已經差不多快到了,未來更遠射程的導彈應該就是固體衝壓發動機的天下,各國都在極力開發未來的超遠端固體衝壓空空導彈。

延伸閱讀:導彈的導引頭

目前的導彈基本都能做到“發射後不管”,這個不管的意思就是無需載機再導引。要達到這個要求導彈就必須自己攜帶制導手段,一般的空空導彈的引導方式有兩種,紅外製導與雷達制導。

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紅外製導一般用在格鬥導彈上,以廣域紅外以及鎖定角度等諸多引數,格鬥導彈還可以搭配頭盔瞄準使用離軸發射,這要比早期的尾追攻擊要優秀得多,現代格鬥導彈不僅能鎖定敵機的發動機熱量,而且對機身與空氣摩擦的熱量也能感知,目前的戰鬥機格鬥技巧已經完全超出了二戰時的佔位攻擊方式。

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另一種就是雷達制導,一般有半主動和主動雷達等工作模式,前者可以用載機雷達照射目標,然後根據回波“按圖索驥”,主動雷達則是彈載雷達發射電磁波,然後根據回波追蹤,半主動雷達制導可以引入大功率的機載相控陣雷達甚至艦載和預警機的雷達回波,因此制導距離會更遠。

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而主動雷達引導則能做到完全不管,因為半主動雷達引導時雖然載機可以機動,但必須要有照射目標的操作,而主動雷達引導則可以完全脫離保持雷達靜默,當然半主動雷達從理論上可以A射B導等模式,而雷達天線也從機械向相控陣轉變。