点歪科技树的流星空对空导弹:不但“恐高”,还易熄火

上世纪90年代,以色列、俄罗斯、法国相继推出了自己研制的先进中距空空导弹,其中俄罗斯的R-77“蝰蛇”空空导弹,最大射程达100公里,远超法国“米卡”,堪与美国AIM-120 媲美,欧洲现役空空导弹都不能与之抗衡,但依赖美国远程空空导弹对欧盟的防务自主乃至政治影响力都是不小的打击。且根据预计,全世界未来先进中、近程空空导弹的总需求量在5.3万枚以上,总价值高达120亿美元,面对如此巨大的市场诱惑,欧洲各国坐不住了,决心联合研制下一代空空导弹。

它们开始积极行动起来,先是英国提出研制超视距空空导弹的动议,继而有法国马特拉等公司参与,后有多国陆续加入,最终英国、法国、瑞典、意大利、德国和西班牙六国克服重重困难,第一次走到了一起。1997年,“流星”超视距空空导弹研制计划开始实施,计划2007年进入现役。但由于各国财政紧缩,流星空空导弹的研制经费未能全部到位,加上遭遇导弹发动机组织燃烧困难等一系列挫折,该导弹迟迟无法实用化。

流星远距空空导弹迟至2016年才开始大量入役,目前它已经大量装备欧洲台风和瑞典JAS-39战斗机,法国阵风也开始配备这一空空导弹。

流星远程空空导弹

流星导弹最大的特征是采用了拜恩公司研制的变流量固体燃料冲压发动机,简称固体冲压发动机。与一般超音速反舰导弹所用冲压发动机的液体燃料不问,流星用的是一种直接预装到燃烧室中的颗粒状固体燃料,这种颗粒状燃料采用了含硼高能贫氧推进剂,既有一般火箭固体燃料能量密度高的优点,燃烧热值达50兆焦/立方分米,远高于火箭煤油的35.5兆焦/立方分米;又有液体燃料能够随意调节流量和推力的优点,且比冲可达10000牛·秒/千克,远高于三叉戟II潜射导弹所用高能硝酸酯增塑聚醚(即NEPE)2685牛·秒/千克的理论比冲。

流星空空导弹结构图

这极大增加了流星空空导弹的不可逃逸区。所谓不可逃逸区,是指导弹在这个区域内能量很充足,理论上目标几乎不可能摆脱。一般来说,R-77、AIM-120C等号称最大射程100公里的导弹,不可逃逸区范围只有25-40公里,不足最大射程的一半。这是因为固体火箭发动机的工作时间很短,只有十几二十几秒,所以,在真正的空战中,中距空空导弹的实际发射距离通常仅30公里左右,这是为了让导弹有足够的攻击效果。而流星导弹的最大的优势就是不可逃逸区超过了极限射程的一半,据称有足足60公里。原因在于其吸气式冲压发动机可以在飞行过程中对发动机能量自由节流,其燃气流量调节比大于10,最大工作时间达上百秒,和一般空空导弹的十几秒差距巨大,因而可以长时间保持足够的机动能量。

不可逃逸区示意图

但常言道,优点往往是缺点的根源,恰恰是欧洲流星空空导弹独特的动力系统,使其有三个非常明显的缺陷:

一,虽然不用带氧化剂,减轻了发射重量,但却却多了两个进气道,这无疑使高速阻力急剧增大,这一下子就把不带氧化剂的优点给抵消了。

发射流星导弹的瑞典JAS39战斗机

二是流星导弹的大迎角较差。鱼叉、飞鱼等反舰导弹之所以在机动性方面远不及空空导弹,不仅仅是因为前者体积重量大,更是因为反舰导弹的吸气式发动机容易在机动尤其是大迎角机动时容易熄火,因此,我国鹰击12超音速反舰导弹为了增强机动性,设计了四个进气道。而流星只有两个双下侧进气道,大迎角状态很容易进气不良。如采用固体火箭-冲压一体化发动机的萨姆6防空导弹只有23个G的最大过载,即使轻巧很多,流星导弹标称的最大过载仅40个G,而用固体火箭发动机的AIM120达50G。

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流星导弹很难咬住作大迎角机动的目标

三是高空性能差。冲压发动机更适合用在反舰、空对地导弹上,因为可以地空飞行、中空飞行,不愁吸不到足够的氧气。空空导弹就不同,它需要在高空追逐敌机。由于空气稀薄的原因,流星导弹的工作状况就没有想象中那么好了。还以萨姆6为例,从它10000米的最大射高可以发现冲压发动机的高度限制了。

萨姆6防空导弹

正因为流星空空导弹采用的固体冲压发动机路线优点不够突出,缺点却很明显,所以中俄美才更倾向于搞双脉冲之类的新型固体火箭发动机,潜力更大的固体火箭发动机仍然是未来空空导弹动力的主流。

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