绝命霹雳-我国第四代近距空空格斗弹

俄罗斯五代机首飞不仅让世界重新审视了俄罗斯航空水平状况，也在我国唤起了隐身战斗机热潮。关于本国四代机的总体设计，网络和各种媒体一直都在评估和猜测，而我国四代机行走江湖所需要的兵刃就较少的被提及。前一阵论坛上常提的什么可夫（龙腾愚钝，不知道这是什么生物）说：如果中国四代机能够在八年内首飞，中文版汉和评论就正式停刊。说实话，汉和评论龙腾没看过，更不想看，停刊不停刊的无所谓。但是没想到这个汉和评论还曾经对于我国第四代近距格斗弹评头论足，而且还找来了来源不明的图片。结合最近在网上流传的另外一张照片，龙腾就简单猜测一把我国下一代绝命霹雳究竟身手如何。

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2010-9-17 12:55

 

汉和评论上对于我国第四代近距空空导弹的叙述，基本属于胡说加呓语

上世纪40-50年代的第一代红外空空导弹主要是为攻击当时的轰炸机而研制的，采用工作波段1-3微米的单元非致冷PbS红外探测器。进人 60年代后，由于飞机的性能有了明显提高，出现了超音速轰炸机和歼击轰炸机。只能从尾部攻击目标的第一代空空导弹就不能满足要求了.于是对红外探测器进行了较大技术改进，采用具有较高探测率的致冷型PbS探测器.使用这种探测器的红外空空导弹仍为尾追型，但扩大了攻击范围，提高了灵敏度，增大了作用距离，实现了后半球寻的攻击或中距拦射。70年代以后，由于轰炸机性能的提高，特别是机载设备的发展以及战斗机之间空战格斗的需要，出现了第三代红外空空导弹。为了提高红外空空导弹的机动作战能力，以适应空战格斗需要，人们研制出致冷光伏型InSb探测器供空空导弹红外系统使用.实际应用证明，InSb探测器与 PbS探测器相比具有更长的工作波段，更高的灵敏度，即使是温度较低的飞机前蒙皮也能借助气动加热而被锁定。InSb探测器的采用，使红外导弹获得更远的作用距离和更大的攻击区，最小发射距离短至500m以下，具备近距格斗能力，为实现全向攻击创造了条件。纵观红外技术在三代红外空空导弹中的应用发展，非成像制导空空导弹未能实现真正的全自主攻击。无论采取什么体制处理误差信号，非成像跟踪与制导系统实质上仅仅是一架方位仪，目标或大或小均表现为一个点光源。不仅不能精确测距，更不能识别敌我，特别是跟踪大机动目标及受强地物、云层干扰时，容易丢失目标，更不具备识别多个目标的能力。

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2010-9-17 12:56




美帝的AIM-9空空导弹属于三代近距格斗弹，采用红外点光源制导方式



以探测器阵列工艺及信号处理和图像处理为主要内容的红外成像技术，采用优质、多元探测器，实现成像制导已成为红外空空导弹发展的趋势。由西德和英国联合研制的先进近距空空导弹ASAAM采用波长为8-12微米的多元HeCdTe凝视焦平面阵列，美国AIM-9X采用128*128元混合式 InSb或8-12微米的多元HgCdTe凝视焦平面阵列，使空空导弹具有真正的全向攻击能力. HgCdTe的焦平面阵列已达256*256元，InSb已达翻640*480元。它们的探测温度达到住0.01K或更低，帧频达数百至1000。采用红外成像制导是第四代近距空空导弹的基本特征。



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早期近距格斗弹作战原理示意图


根据成像方式不同，红外成像导引头可分为扫描成像和凝视阵列成像两种。凝视阵列成像的优点是采用能瞬间观察景物的电扫，取消了扫描成像的一套摆动或旋转式反射镜对景物扫描的机构及电子处理设备，并具有更高的对目标截获能力的分辨率、信噪比及低的虚警率和重量体积，但是凝视阵列系统具有阵列中探测器响应不均匀的缺点。而线列扫描成像则具有难度小、成本低的优点。目前，美帝的AIM-9X和英国的ASAAM都采用了凝视阵列红外成像制导（英国的 ASAAM的导引头其实是美帝的雷神公司提供，理所应当和美帝保持一致），德国的IRIS-T和以色列的怪蛇5采用了线扫描红外成像制导方式。近人80年代以来，我国红外技术基础研究已获得长足发展。InSb、HgCdTe等先进的探测器材料技术水平已达到国际90年代水平，面阵凝视焦平面器件水平也取得了突破性进展。最近我国中段反导成功的动能战斗部已经反映出了我国凝视焦平面阵的性能水平。龙腾猜测，本国四代格斗弹应该会直接无视线扫描阵列，采用最先进凝视焦平面阵红外成像制导，成为世界上继美帝之后第二个完全掌握凝视焦平面阵制导技术的国家。

控制导弹飞行姿态所需的控制力过去通常都是由可动的空气动力翼面产生的，但是随着对导弹机动性要求的不断提高，使用攻角的不断增大，单纯的空气动力翼面已经不能提供所需的、足够大的控制力，这样就促使各种新的控制技术的不断出现和发展，推力矢量控制技术就是其中的一种。推力矢量控制是一种通过控制发动机主推力相对于弹轴的偏移来产生所需控制力矩的控制技术。很显然，推力矢量控制的特点是导弹的机动性不依赖于导弹的飞行环境，所以它与导弹的飞行速度、飞行高度无关，导弹的机动加速度和转弯依靠控制导弹推力矢量的方向得到，这对于导弹的初始飞行段(速度较低)和高空飞行段(空气稀薄)的控制特别有好处。推力矢量控制系统使导弹在低速、高空飞行状态下仍然可以产生较大的横向过载，这一点是常规的空气动力翼面控制系统根本无法比拟的。另外，推力矢量控制技术的采用使导弹在初始飞行段可以获得较大的过载，这对于消除初始误差，提高制导精度具有重要意义。
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2010-9-17 12:56


德国IRIS-T空空导弹分解示意图，可以看到尾部的矢量推进部分

在近距格斗弹上采用矢量推进技术是从俄罗斯的R-73空空导弹开始的。其后西方第四代格斗弹全部采用推力矢量技术。空空导弹上采用的推力矢量技术有多种，R-73采用了扰流片控制方式，这种方式在导弹不适用推力矢量时对导弹发动机推力没有任何影响。在导弹需要在某个方向进行矢量控制时，相应的扰流片就会插入导弹的燃气改变燃气的推力轴向，此时导弹发动机推力损失较大。美帝的AIM-9X、英国的ASAAM、德国的IRIS-T都采用了燃气舵控制方式，这种方式就是在燃气中放置类似船舵的导流片，在需要矢量控制时，导流片偏转，改变燃气推力轴向。燃气舵控制方式对发动机推力有一定损失，但是易于与导弹舵面控制交联，舵面控制所需力矩也较小，并且能产生较大燃气偏转控制效果好。因而基本所有采用矢量控制的四代格斗弹都采用燃气舵控制方式。不过以色列的怪蛇5除外，怪蛇5是个有着十八个气动控制面的神物并没有采用推力矢量。虽然怪蛇5的机动性能格外突出，但是与四代格斗弹追求简洁气动设计的趋势背道而驰，其设计理念和方案很难被大部分国家所接受。根据图片判断我国的四代格斗弹很可能也采用了燃气舵控制方式，这与国际潮流符合。由此可以判断我国四代格斗弹肯定具有优秀的机动性能。

 

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2010-9-17 12:57

 

网络上流传的我国第四代近距空空导弹照片，可以看到其采用了光弹身加尾舵的常规布局

三代近距空空导弹一般采用鸭翼布局。鸭翼布局就是将控制舵面放在弹头位置，通常是在导引头之后。以往的战斗机的机动能力主要表现在中低空，因此空战格斗的高度也主要在中低空，一般空战高度在7000米以下。格斗弹导弹采用鸭式布局，用铰链力矩反馈闭合来实现比例导引，用陀螺舵偏转控制弹体滚动速度，并增加纵向阻尼。这种控制方式简单易行，完全能满足攻击中低空机动目标的要求。鸭翼布局的其它优点是，由舵面偏转到形成所需要过载的时间常数小，导弹操纵性好;由于舵面上气流分离，限制了导弹攻角不可能超过饱和攻角，这对发射安全是个有利的因素。但同时，鸭翼布局也存在较多缺点。鸭翼布局加大舵面翼面尺寸，提高舵机输出力矩，加大陀螺舵尺寸，均导致增加导弹重量和自主飞行的阻力。导弹阻力的增加总是不利的，将降低导弹的平均速度和最大射程。鸭式布局导弹没能充分利用弹体产生的升力。现代空空导弹可用攻角已使用到30°-40°，弹体产生的升力可占全弹升力的60%甚至到70%。而鸭翼布局在导弹迎角20°以上就由于导弹和鸭翼迎角叠加，使得鸭翼本身超过可用迎角，控制能力下降，导致导弹本身只有大概20°的可用最大迎角。正是由于鸭式导弹不能充分利用弹体产生的升力，因而在中高空它的过载难以提高。如果一定要提高中高空过载，上面提到的所付出的代价还要增加。目前具有大机动能力的鸭式布局的格斗导弹，在超低空过载可达25G以上，但在高度15千米时，可用过载却只有7G左右，是很难满足攻击第四代战斗机的要求的。

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2010-9-17 12:57


照片中我国四代采用了与英国ARAAM类似的气动布局

格斗弹的常规布局与飞机的常规布局类似都是把控制翼面放在升力翼面之后，或者只采用尾舵式的控制翼面，把升力产生完全交给弹体。由于正常式布局导弹的舵面冀面尺寸小，所以零升阻力就小。正常式布局的导弹，如果使可用攻角达到30°-40°，并且弹体升力能占全弹的60%至70%的话，就不仅能保证低空有50G以上的大过载，而且在高度为15千米，M2.0时，导弹圆过载有望达到15G。这不仅对攻击低空大机动目标有利，而且也能满足攻击中高空大机动目标的要求，这样，就可有效地攻击第四代战斗机。由于上述这些原因，新一代红外成像制导导弹普遍采用了正常式气动布局。ASRAAM和AIM- 9X都只有一个尾舵，但它既起操纵作用，也有改善静稳定性的作用。没有弹翼，这是边条翼不断缩小展长的极限情况。这种外形挂机性能肯定是很好的。导弹自主飞行时的机动能力，主要靠弹体提供升力。IRIS-T导弹是典型的正常式外形，除了有尾舵和推力矢量控制外，还有较宽的边翼。为了减小被动段静稳定性，在前部还装了反安定面，目的在于提高被动段的平衡攻角，进而提高导弹的最大可用过载。同前二种外形相比，这种外形在产生同样过载时，攻角应当比前二种外形小且弹体自身阻尼特性要好一些。同时这种外形对自动驾驶仪的设也较为方便。图片上的我国第四代格斗弹很明显与英国ASAAM类似，采用了光弹身+尾舵+燃气舵矢量控制气动设计方案。这种设计方案很好的平衡了射程和机动性的关系，光弹身零阻力和波阻力都很小，这赋予导弹很好的有效射界而避免了气动面较多的导弹的阻力损失。在弹体尾部的控制面和矢量推力共同控制导弹飞行，赋予导弹高机动能力，并且导弹的尾舵和矢量控制的燃气舵控制方向完全一致并且都处于导弹尾部，完全可以采用一套伺服设备进行控制，从而为导弹减重和降低结构复杂度做出了贡献。因而可以说我国下一代格斗弹如果真的采用图片上的方案设计的话，应该会成功的兼顾了射界和机动性，尤其是导弹包线远端命中率会大于没有采用光弹身设计的AIM-9X和IRIS-T。
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2010-9-17 12:57


美帝的AIM-9X格斗弹也采用了常规布局，但是保留了前部固定鸭翼，这在大过载机动中比较容易损失能量


我国下一代格斗弹应该还处于研制当中，上述猜测只是根据网络上流传的图片进行分析。更多的是让读者了解到第四代近距空空导弹的设计思路和技术特点。究竟还处于严格保密状态下的我国霹雳X四代近距空空导弹真容如何，性能几许，外界都无从知晓。但是我们能够知道的是，随着我国国力的逐渐增强和在关键领域技术的不断突破，我国下一代空空导弹必将成为我国攻防兼备战略空军手中的绝命霹雳。