點歪科技樹的流星空對空導彈:不但“恐高”,還易熄火

上世紀90年代,以色列、俄羅斯、法國相繼推出了自己研製的先進中距空空導彈,其中俄羅斯的R-77“蝰蛇”空空導彈,最大射程達100公里,遠超法國“米卡”,堪與美國AIM-120 媲美,歐洲現役空空導彈都不能與之抗衡,但依賴美國遠端空空導彈對歐盟的防務自主乃至政治影響力都是不小的打擊。且根據預計,全世界未來先進中、近程空空導彈的總需求量在5。3萬枚以上,總價值高達120億美元,面對如此巨大的市場誘惑,歐洲各國坐不住了,決心聯合研製下一代空空導彈。

它們開始積極行動起來,先是英國提出研製超視距空空導彈的動議,繼而有法國馬特拉等公司參與,後有多國陸續加入,最終英國、法國、瑞典、義大利、德國和西班牙六國克服重重困難,第一次走到了一起。1997年,“流星”超視距空空導彈研製計劃開始實施,計劃2007年進入現役。但由於各國財政緊縮,流星空空導彈的研製經費未能全部到位,加上遭遇導彈發動機組織燃燒困難等一系列挫折,該導彈遲遲無法實用化。

流星遠距空空導彈遲至2016年才開始大量入役,目前它已經大量裝備歐洲颱風和瑞典JAS-39戰鬥機,法國陣風也開始配備這一空空導彈。

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流星遠端空空導彈

流星導彈最大的特徵是採用了拜恩公司研製的變流量固體燃料衝壓發動機,簡稱固體衝壓發動機。與一般超音速反艦導彈所用衝壓發動機的液體燃料不問,流星用的是一種直接預裝到燃燒室中的顆粒狀固體燃料,這種顆粒狀燃料採用了含硼高能貧氧推進劑,既有一般火箭固體燃料能量密度高的優點,燃燒熱值達50兆焦/立方分米,遠高於火箭煤油的35。5兆焦/立方分米;又有液體燃料能夠隨意調節流量和推力的優點,且比衝可達10000牛·秒/千克,遠高於三叉戟II潛射導彈所用高能硝酸酯增塑聚醚(即NEPE)2685牛·秒/千克的理論比衝。

點歪科技樹的流星空對空導彈:不但“恐高”,還易熄火

流星空空導彈結構圖

這極大增加了流星空空導彈的不可逃逸區。所謂不可逃逸區,是指導彈在這個區域內能量很充足,理論上目標幾乎不可能擺脫。一般來說,R-77、AIM-120C等號稱最大射程100公里的導彈,不可逃逸區範圍只有25-40公里,不足最大射程的一半。這是因為固體火箭發動機的工作時間很短,只有十幾二十幾秒,所以,在真正的空戰中,中距空空導彈的實際發射距離通常僅30公里左右,這是為了讓導彈有足夠的攻擊效果。而流星導彈的最大的優勢就是不可逃逸區超過了極限射程的一半,據稱有足足60公里。原因在於其吸氣式衝壓發動機可以在飛行過程中對發動機能量自由節流,其燃氣流量調節比大於10,最大工作時間達上百秒,和一般空空導彈的十幾秒差距巨大,因而可以長時間保持足夠的機動能量。

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不可逃逸區示意圖

但常言道,優點往往是缺點的根源,恰恰是歐洲流星空空導彈獨特的動力系統,使其有三個非常明顯的缺陷:

一,雖然不用帶氧化劑,減輕了發射重量,但卻卻多了兩個進氣道,這無疑使高速阻力急劇增大,這一下子就把不帶氧化劑的優點給抵消了。

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發射流星導彈的瑞典JAS39戰鬥機

二是流星導彈的大迎角較差。魚叉、飛魚等反艦導彈之所以在機動性方面遠不及空空導彈,不僅僅是因為前者體積重量大,更是因為反艦導彈的吸氣式發動機容易在機動尤其是大迎角機動時容易熄火,因此,我國鷹擊12超音速反艦導彈為了增強機動性,設計了四個進氣道。而流星只有兩個雙下側進氣道,大迎角狀態很容易進氣不良。如採用固體火箭-衝壓一體化發動機的薩姆6防空導彈只有23個G的最大過載,即使輕巧很多,流星導彈標稱的最大過載僅40個G,而用固體火箭發動機的AIM120達50G。

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流星導彈很難咬住作大迎角機動的目標

三是高空效能差。衝壓發動機更適合用在反艦、空對地導彈上,因為可以地空飛行、中空飛行,不愁吸不到足夠的氧氣。空空導彈就不同,它需要在高空追逐敵機。由於空氣稀薄的原因,流星導彈的工作狀況就沒有想象中那麼好了。還以薩姆6為例,從它10000米的最大射高可以發現衝壓發動機的高度限制了。

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薩姆6防空導彈

正因為流星空空導彈採用的固體衝壓發動機路線優點不夠突出,缺點卻很明顯,所以中俄美才更傾向於搞雙脈衝之類的新型固體火箭發動機,潛力更大的固體火箭發動機仍然是未來空空導彈動力的主流。