前不久簡氏防務(wù)周刊報(bào)道我國正在研制霹靂-21型遠(yuǎn)程空空導(dǎo)彈，該導(dǎo)彈將在近期設(shè)計(jì)定型，從為我國空軍空戰(zhàn)又一利器。
從珠海航展公布的我國空空導(dǎo)彈規(guī)劃圖來看，現(xiàn)役主力的霹靂-12已經(jīng)發(fā)展了采用沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的遠(yuǎn)程攔射型號(hào)，那么為什么還要發(fā)展霹靂-21遠(yuǎn)程空空導(dǎo)彈，筆者認(rèn)為這實(shí)際上表示我國已經(jīng)將把打擊預(yù)警機(jī)這樣的高價(jià)值目標(biāo)列為重中之重，也就是說未來第四代戰(zhàn)斗機(jī)之間的空戰(zhàn)首先并不會(huì)在戰(zhàn)斗機(jī)之間發(fā)生，而是雙方尋找機(jī)會(huì)打擊對方的預(yù)警機(jī)。
許多人可能認(rèn)為現(xiàn)代空空導(dǎo)彈的射程越遠(yuǎn)越好，但是實(shí)際上任何空空導(dǎo)彈都是可以閃開的，只要在正確的時(shí)間向正確的方向進(jìn)行機(jī)動(dòng)，我們熟悉的AIM-54“不死鳥”空空導(dǎo)彈雖然射程號(hào)稱上百，但是從兩伊戰(zhàn)爭的相關(guān)戰(zhàn)例來看，其發(fā)射距離仍舊沒有超過普通中距空空導(dǎo)彈的距離，并且這還是在戰(zhàn)區(qū)空情比較單純的情況下，而在海灣戰(zhàn)爭中，當(dāng)F-14掛載AIM-54突入戰(zhàn)區(qū)的時(shí)候，由于敵我飛機(jī)混雜，無法施展導(dǎo)彈的威力，最簡單的例子，當(dāng)機(jī)載敵我識(shí)別系統(tǒng)對一個(gè)較遠(yuǎn)距離目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別的時(shí)候，信號(hào)有可能被從中間經(jīng)過的我方或者敵方飛機(jī)接收，從而得到錯(cuò)誤的結(jié)果，所以西方發(fā)達(dá)國家通過對機(jī)載雷達(dá)、敵我識(shí)別系統(tǒng)、導(dǎo)彈等技術(shù)發(fā)展的預(yù)測，認(rèn)為新世紀(jì)空空導(dǎo)彈對戰(zhàn)斗機(jī)這樣的目標(biāo)進(jìn)行攔射時(shí)，其有效距離不會(huì)超過80公里，正是出于上述預(yù)測美國海軍決定退役F-14和AIM-54導(dǎo)彈，并且中止后繼的遠(yuǎn)程空空導(dǎo)彈-AAAM的研制。
制約空空導(dǎo)彈射程延伸另外一個(gè)因素就是隱身飛機(jī)的普及，我們知道空空導(dǎo)彈的射程增加相對容易，可以通過提高發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)水平、提高裝藥等措施來完成，但是受限于彈體的空間和重量、能源等水平，末制導(dǎo)雷達(dá)系統(tǒng)的天線孔徑和發(fā)射機(jī)功率并沒有得到較大的提高，這樣其孔徑功率之積就處于徘徊狀態(tài)，從而影響了其探測性能的提高，而目前隱身飛機(jī)的RCS基本上都在0。5平方米以下，相比較之下三代作戰(zhàn)飛機(jī)的RCS在5平方米左右，根據(jù)雷達(dá)探測距離和目標(biāo)RCS四次方根呈正比的原理，我們可能得到主動(dòng)雷達(dá)制導(dǎo)空空導(dǎo)彈對隱身飛機(jī)的探測距離比三代機(jī)至少減少了50%以上，這意味著隱身飛機(jī)需要更長的時(shí)間來跟蹤、鎖定目標(biāo)，以便對導(dǎo)彈進(jìn)行必要的彈道修正，這顯然會(huì)影響隱身飛機(jī)的隱身能力，所以筆者認(rèn)為隱身飛機(jī)之間的空戰(zhàn)很有可能重新回到近距格斗時(shí)代。
由于隱身飛機(jī)不能隨便開啟自身的雷達(dá)，以避免暴露自身的位置，所以隱身飛機(jī)可能更加依賴于預(yù)警機(jī)提供指揮引導(dǎo)，在這種情況下誰如果能夠攻擊對方的預(yù)警機(jī)，誰就可能在空戰(zhàn)中占據(jù)先機(jī)，但是預(yù)警機(jī)由于自身有較大的探測能力，可以在戰(zhàn)斗機(jī)逼近前探測到威脅，然后指揮護(hù)航戰(zhàn)斗機(jī)進(jìn)行攔截，隱身飛機(jī)的出現(xiàn)為攻擊預(yù)警機(jī)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，前面說過隱身飛機(jī)可以降低雷達(dá)探測距離大約在1/2左右，而現(xiàn)在大型預(yù)警機(jī)對于三代作戰(zhàn)飛機(jī)的探測距離大約在400-500公里左右，這樣對于隱身飛機(jī)的探測距離就降低到200公里以下，而隱身飛機(jī)憑借其大功率的機(jī)載有源相控陣?yán)走_(dá)可以在這個(gè)距離之外就探測和鎖定預(yù)警機(jī)。然后用發(fā)射空空導(dǎo)彈攻擊，擊落或者迫使預(yù)警機(jī)離開巡邏區(qū)域，從而失去對戰(zhàn)區(qū)空情的探測和掌握。這也是為什么俄羅斯要堅(jiān)持研制KS-172這樣的遠(yuǎn)程空空導(dǎo)彈，而美國也在放棄AAAM多年之后，在今年重新啟動(dòng)了遠(yuǎn)程空空導(dǎo)彈的研制工作。我國的霹靂-21型導(dǎo)彈就是在這個(gè)背景下開始研制的。
從海外媒體發(fā)表的相關(guān)圖片來看，霹靂-21彈體兩側(cè)出現(xiàn)了進(jìn)氣道，這表明霹靂-21采用的是沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，我們知道目前空空導(dǎo)彈的主流動(dòng)力系統(tǒng)是固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。
固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡單、體積緊湊、工作可靠、造價(jià)低，適用高度和速度范圍廣、維護(hù)方便，缺點(diǎn)就是比沖低、工作時(shí)間較短、推力調(diào)節(jié)困難，并且難以實(shí)現(xiàn)多次開關(guān)機(jī)。
固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)為了提高工作時(shí)間，以提高導(dǎo)彈的有效射程，采用了單室雙推力的辦法就是在一個(gè)燃料室內(nèi)通過裝藥設(shè)計(jì)的不同或者兩種不同燃速成的藥柱產(chǎn)生兩種推力，即起飛段的高速燃燒的大推力和巡航段低速燃燒的小推力，但是這樣增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的復(fù)雜程度和成本，特別是固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)需要自帶氧化劑和燃料，所以隨著導(dǎo)彈射程的增加，其重量和體積也隨著猛漲，象美國AIM-54空空導(dǎo)彈的重量超過400公斤，幾乎同時(shí)期的AIM-7M麻雀空空導(dǎo)彈重理的一倍，AIM-54的偏大的重量和體積不但自身的機(jī)動(dòng)性能，也降低了戰(zhàn)機(jī)的載彈量和機(jī)動(dòng)性能，所以遠(yuǎn)程空空導(dǎo)彈需要新的動(dòng)力系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)射程和機(jī)動(dòng)性能的統(tǒng)一，這就是沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，與固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)不足，沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)是吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，就是利用空氣中的氧氣作為助燃劑，與導(dǎo)彈自身的攜帶的燃料混合燃料，從而形成推力，由于不需要攜帶助燃劑，與普通吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)相比，沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)利用導(dǎo)彈高速飛行產(chǎn)生的靜壓，從而不需要常規(guī)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)所需要的壓氣機(jī)，從而具備結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量小、造價(jià)低的特點(diǎn)，因此采用沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的導(dǎo)彈可以較為有效的控制體積和重量，但是沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)也有自己的缺點(diǎn)；
靜止式不產(chǎn)生推力，所以不能自行起飛，需要助推系統(tǒng)，另外低速時(shí)的推力小，不適于低速飛行，油耗也較高，還有就是對飛行狀態(tài)變化較為敏感，飛行高度、攻角、速度的變化都會(huì)對沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和狀態(tài)產(chǎn)生影響。
根據(jù)上述缺點(diǎn)，出現(xiàn)了整體式?jīng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)，就是將固體火箭助推器和沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)一體化，將固體火箭助推器燃燒后的殼體作為沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室從而降低沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的重量和體積，目前用于空空導(dǎo)彈的沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)有兩種，一種是固體火箭沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，一種是液體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，前者是就是我們熟悉的流星空空導(dǎo)彈，它配備了采用貧氧固體推進(jìn)劑的燃?xì)獍l(fā)生器，利用發(fā)生器產(chǎn)生的貧氧燃?xì)庾鰹槿剂希┙o沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)燃料室進(jìn)行二次燃料，而液體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)使用就是普通的航空煤油做為燃料，而當(dāng)年和流星競爭的先進(jìn)中距空空導(dǎo)彈，就是采用液體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，就兩者性能特點(diǎn)而言各有優(yōu)點(diǎn)，固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)具備結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高的特點(diǎn)，但是能量較低，而液體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)能量較高，但是結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，可靠性低。
我國研制沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)起步較早，從上世紀(jì)60年代開始就著手研制采用沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的超音速反艦導(dǎo)彈海鷹-3號(hào)，90年代開始又突破了整體式?jīng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，相繼研制成功整體式液體沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)和整體式固體火箭沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)。
那么霹靂-21采用的哪一種，從兩者發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)來看，筆者認(rèn)為是整體固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的可能性更大一點(diǎn)，前面說過固體火箭沖壓是利用燃?xì)獍l(fā)生器中貧氧推進(jìn)劑燃燒所產(chǎn)生的高溫富燃燃?xì)獬蔀闆_壓補(bǔ)燃室的強(qiáng)大火源，因此發(fā)動(dòng)機(jī)可在寬廣的空／燃比下工作。
在外界大氣條件和飛行姿態(tài)變化時(shí)不會(huì)造成熄火，可使導(dǎo)彈在較大攻角下工作，增加了導(dǎo)彈的機(jī)動(dòng)性。這對于經(jīng)常需要改變飛行軌跡的空空導(dǎo)彈來說是非常寶貴的，對于固體火箭沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)能量不足的缺點(diǎn)，燃料效率高的高金屬含量推進(jìn)劑的出現(xiàn)彌補(bǔ)了這個(gè)缺點(diǎn)，這也是為什么采用固體火箭沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的流星導(dǎo)彈能夠在競爭勝出的主要原因。
霹靂-21導(dǎo)彈的進(jìn)氣口位于兩側(cè)彈體側(cè)下的位置，并且進(jìn)氣口后掠，用于增加進(jìn)氣口的面積，這樣的做的目的在于提高導(dǎo)彈在大攻角條件下能夠利用彈體對氣流進(jìn)行預(yù)壓縮，從而減少進(jìn)氣道內(nèi)的氣流紊流，提高進(jìn)氣效率，避免因?yàn)閷?dǎo)彈機(jī)動(dòng)而造成沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)的變化和熄火。
霹靂-21導(dǎo)彈采用了正常氣動(dòng)布局，即彈翼在前，舵面在后，這種布局的優(yōu)點(diǎn)是舵面離導(dǎo)彈的重心較遠(yuǎn)，因此較小的面積的舵面就可以得到較大的力矩，從而降低導(dǎo)彈的體積和重量，同時(shí)由于彈翼固定不動(dòng)，對于后面的舵面帶來洗流影響較小，空氣動(dòng)力性能較好，缺點(diǎn)就是于導(dǎo)彈的發(fā)動(dòng)機(jī)一般位于中后部。
所以舵機(jī)和操縱系統(tǒng)的安裝受到限制，另外彈翼產(chǎn)生的升力有時(shí)和舵面產(chǎn)生的升力方向相反，導(dǎo)彈的響應(yīng)性較差，特別是導(dǎo)彈自身的重量和體積較大的時(shí)候， 所以霹靂-21在彈頭增加了一組固定小翼，其作用就是提高導(dǎo)彈全彈道飛行的穩(wěn)定性和機(jī)動(dòng)性能。
先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)和可靠的氣動(dòng)布局只是解決了導(dǎo)彈的飛行距離的問題，要想有效的攻擊目標(biāo)，還需要精密的制導(dǎo)系統(tǒng)，我國已經(jīng)掌握了中程主動(dòng)雷達(dá)制導(dǎo)空空導(dǎo)彈的復(fù)合制導(dǎo)系統(tǒng)技術(shù)。
因此霹靂-21空空導(dǎo)彈的制導(dǎo)系統(tǒng)肯定會(huì)從這個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，我國主動(dòng)雷達(dá)制導(dǎo)空空導(dǎo)彈的末制導(dǎo)雷達(dá)來源于俄羅斯的9B-1103M，其對RCS=5的目標(biāo)探測距離大約在25公里左右，盡管預(yù)警機(jī)的RCS要遠(yuǎn)高于戰(zhàn)斗機(jī)，大型飛機(jī)如B-52的RCS在100平方米左右，預(yù)警機(jī)如E-3A還要更高，但是考慮到雷達(dá)探測距離與RCS的四次方根呈正比，所以霹靂-21對預(yù)警機(jī)的探測距離應(yīng)該在50-60公里左右，而戰(zhàn)斗機(jī)要在200公里外對預(yù)警機(jī)進(jìn)行攔射才能較好的保證自身的安全，我們知道目前采用的沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)屬于亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，也就是說當(dāng)氣流進(jìn)入燃料室前要減速到亞音速以保證燃料的穩(wěn)定性，在這個(gè)過程中由于氣動(dòng)做功，燃料室內(nèi)的溫度急劇升高，所以目前沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的速度一般不超過4馬赫，這樣導(dǎo)彈要飛行近2分鐘才能進(jìn)入末制導(dǎo)，這對于隱身飛機(jī)來說是相當(dāng)不利的，所以筆者認(rèn)為需要為霹靂-21移植為霹靂-12B空空導(dǎo)彈研制的復(fù)合末制導(dǎo)系統(tǒng)技術(shù)，就是添加被動(dòng)制導(dǎo)系統(tǒng)，被動(dòng)制導(dǎo)系統(tǒng)是利用對方雷達(dá)電波信號(hào)進(jìn)行制導(dǎo)，信號(hào)只是單程減少并且預(yù)警機(jī)的雷達(dá)功率較大，所以可以擴(kuò)大末制導(dǎo)系統(tǒng)的探測范圍，從而減少對戰(zhàn)斗機(jī)引導(dǎo)的依賴。
霹靂-21遠(yuǎn)程空空導(dǎo)彈的研制成功，大大提高了我國空中防御能力，特別是讓我國空軍具備了打擊對方預(yù)警機(jī)這樣關(guān)鍵系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的能力，那么就可以從根本上削弱對方空戰(zhàn)系統(tǒng)乃至整個(gè)作戰(zhàn)系統(tǒng)的能力，從相關(guān)的資料來看，目前國外探測能力最強(qiáng)的預(yù)警機(jī)是經(jīng)過雷達(dá)升級(RSIP)計(jì)劃改進(jìn)后的E-3A預(yù)警機(jī)，它號(hào)稱對于RCS=0.5的目標(biāo)可以提供550公里的探測能力,那么根據(jù)海外資料殲-20的RCS=0.05計(jì)算的話,那么E-3ARSIP型預(yù)警機(jī)對于其探測能力也就在200公里左右,這樣殲-20已經(jīng)可以憑借霹靂-21對其進(jìn)行攔射,盡管有消息說E-3A的改進(jìn)也包括增加電子支援、導(dǎo)彈逼近告警、干擾物投放等系統(tǒng)，但是面對快速逼近的空空導(dǎo)彈，可能還是要采取航線機(jī)動(dòng)、施放干擾要結(jié)合的辦法，同時(shí)可能還要對雷達(dá)采取斷高壓，降低電磁信號(hào)甚至關(guān)機(jī)的等措施，這樣不可避免的就會(huì)失去對戰(zhàn)區(qū)空情的掌握能力，而失去了外部空情信息的指揮引導(dǎo)支援，即使是F-22這樣的隱身戰(zhàn)斗機(jī)無法顯現(xiàn)其全部作戰(zhàn)能力，如果配合彈道導(dǎo)彈、巡航導(dǎo)彈對其預(yù)警機(jī)基地進(jìn)行打擊，就會(huì)讓對方預(yù)警機(jī)處于“飛不起，落不下”的尷尬境地。而預(yù)警與與F-22形成的聯(lián)合作戰(zhàn)體系是目前最具威力的空戰(zhàn)系統(tǒng)，可以說是維持美國戰(zhàn)區(qū)空戰(zhàn)乃于聯(lián)合作戰(zhàn)能力的基礎(chǔ)，如果能夠威脅預(yù)警機(jī)，就可以從這樣就從根本上削弱了對方戰(zhàn)區(qū)空中作戰(zhàn)能力。
我們知道，大甲板航母最大的特點(diǎn)就是可以運(yùn)用固定翼預(yù)警機(jī)，從而在對方近海建立空中預(yù)警與指揮引導(dǎo)體系，對于現(xiàn)代航母編隊(duì)來說，由艦載預(yù)警機(jī)和高性能戰(zhàn)斗機(jī)組成的聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)作戰(zhàn)系統(tǒng)是最有力的屏障，同時(shí)隨著相控陣?yán)走_(dá)的引入和數(shù)據(jù)鏈傳輸速率的提高，艦載預(yù)警機(jī)還可以與水面艦艇形成協(xié)同交戰(zhàn)系統(tǒng)，后者利用預(yù)警機(jī)傳遞來的目標(biāo)信息，可以充分的發(fā)揮遠(yuǎn)程艦空導(dǎo)彈的射程和威力，從而在更遠(yuǎn)的距離上攔截來襲目標(biāo)，尤其是現(xiàn)在新型的E-2C預(yù)警機(jī)還配備了較為先進(jìn)的紅外探測系統(tǒng)，具備一定的彈道導(dǎo)彈探測能力，可以抵近到戰(zhàn)區(qū)附件探測彈道導(dǎo)彈的發(fā)射，然后引導(dǎo)具備導(dǎo)彈防御能力的神盾艦進(jìn)行攔截，但是受限于航母甲板、機(jī)庫及升降機(jī)的能力和尺寸，艦載預(yù)警機(jī)的尺寸一般不會(huì)太大，因此孔徑和功率之積都要低于岸基大型預(yù)警機(jī)，這樣其對隱身戰(zhàn)斗機(jī)的探測能力更低，這樣意味著殲-20可以更加從容的對付艦載預(yù)警機(jī)，一旦失去艦載預(yù)警機(jī)的信息情報(bào)支援，就會(huì)讓航母編隊(duì)的艦載作戰(zhàn)飛機(jī)和神盾艦失去最主要的空情信息來源，尤其會(huì)在低空、超低空留下巨大的空白，神盾艦雖然號(hào)稱密不透風(fēng)，但是相控陣天線重量和體積較大，難以安裝艦艇較高處，如伯克級的SPY-1雷達(dá)的天線位置離水線僅有10米左右，對于5米高的掠海反艦導(dǎo)彈的探測距離不足30公里，并且伯克級指標(biāo)可以同時(shí)對付12個(gè)目標(biāo)，但是受限于照射雷達(dá)的位置和數(shù)量，其在各個(gè)方向同時(shí)對堆目標(biāo)數(shù)量并不相等，比如前方由于只有一部照射雷達(dá)，因此同時(shí)應(yīng)付多個(gè)目標(biāo)的攻擊能力就比較薄弱，這樣對方就可以集中攻擊機(jī)從低空進(jìn)入，利用反艦導(dǎo)彈進(jìn)行飽和攻擊，從而撕破對方的防線，配合其他武器如彈道反艦導(dǎo)彈就會(huì)對航母編隊(duì)構(gòu)成較大的威脅。將其從近海驅(qū)離。
霹靂-21還能有效的攔截巡航導(dǎo)彈，當(dāng)年美國發(fā)展AIM-54重要原因就是攔截前蘇聯(lián)反艦導(dǎo)彈，在公海上，敵我涇渭分明，在平坦的海面背景下，這些彈道呆板的反艦導(dǎo)彈成為AIM-54的絕好的靶子，對于我國來說，如果對方從第一島鏈發(fā)射巡航導(dǎo)彈，那么巡航導(dǎo)彈需要在海面上飛行近一個(gè)小時(shí)，那么在這個(gè)時(shí)候，利用高精度的機(jī)載AESA火控雷達(dá)，可以在較遠(yuǎn)的距離上就可以攔截巡航導(dǎo)彈，從外推防御縱深，從而為內(nèi)層防御擴(kuò)展時(shí)間和空間，還有一點(diǎn)就是利用殲-20的隱身優(yōu)勢，配合霹靂-21的遠(yuǎn)程攔射能力，可以在突入到第一島鏈周圍，攔射掛載巡航導(dǎo)彈的轟炸機(jī)，由于一架轟炸機(jī)可以掛載10多枚巡航導(dǎo)彈，這樣擊落一架轟炸機(jī)等于攔截更多的巡航導(dǎo)彈，同時(shí)還可以迫使對方在更遠(yuǎn)的距離就發(fā)射巡航導(dǎo)彈，這樣就增加了巡航導(dǎo)彈的暴露概率，從而增加了我方攔截時(shí)間和效率。
從以上分析我們可以看出，如果說殲-20為我國空軍提供打出去的物質(zhì)基礎(chǔ)的話，那么霹靂-21就將這種能力轉(zhuǎn)換為戰(zhàn)斗力，尤其是具備了打擊預(yù)警機(jī)這樣關(guān)鍵信息節(jié)點(diǎn)的能力，能夠從根本上削弱對方的作戰(zhàn)能力，這一點(diǎn)在現(xiàn)代空戰(zhàn)乃至現(xiàn)代高技術(shù)局部戰(zhàn)爭中是非常關(guān)鍵的。
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