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帖子主题:霹雳15导弹发动机只能工作10秒多,这么短时间如何击落敌机呢?

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霹雳15导弹发动机只能工作10秒多,这么短时间如何击落敌机呢?

现代防空作战的主要武器,已经由二战时的战斗机机炮和高射炮,发展为以空空导弹和地空导弹为主了,这些导弹通常以固体/液体火箭发动机作为动力,与战斗机的发动机不同,火箭发动机的工作时间非常短,往往只有10秒左右。这就产生了问题,这么短的发动机工作时间,导弹如何能击落几十公里或上百公里外的敌机?

霹雳15导弹发动机只能工作10秒多,这么短时间如何击落敌机呢?

其实,空空导弹和地空导弹发动机的工作时间各不相同,有些导弹发动机的确只工作不到10秒的时间,但有些导弹发动机工作时间长达数十秒,甚至还具备双推力和重启能力,所以空空导弹发动机的工作时间不能一概而论。

导弹的射程,分为动力射程和无动力射程。火箭发动机工作这一段就是动力射程,大多数地空导弹在发动机燃烧结束后,利用惯性还能保持一段射程,但速度递减,机动性变差,这一段就是无动力射程。整个飞行过程中,导弹发动机并不是一直在工作,在最大射程50%左右的行程时,导弹发动机的燃料就用完了,此后导弹完全靠惯性飞行,虽然速度很高但没有动力。例如:

美国的AIM-120B导弹,最大飞行速度为1380米/秒,大约4马赫,火箭发动机的工作时间仅为17秒。导弹发射后需要11秒被加速到最高速度,然后保持6秒的有动力飞行,随后开始减速飞行,剩下的都是越飞越慢的无动力惯性飞行。导弹飞行60公里后,速度已经减少到了1.2马赫,相对敌机目标已无任何速度优势和机动能力。因此,AIM-120B的“不可逃逸区”大约也就在25公里范围内,大概与动力射程相同。而我国的霹雳-12空空导弹的作战性能,大体与美制AIM-120B导弹相当。

霹雳15导弹发动机只能工作10秒多,这么短时间如何击落敌机呢?

迄今为止动力射程最好的是英国的海猫导弹,其主发动机工作时间为35秒,相对于5.5公里的最大射程,这个发动机工作时间是相当长的,使导弹的动力射程完全覆盖有效射程,这意味着导弹在有效射程内不会减速,有利于打击机动目标。

最初的空空导弹和地空导弹采用的是单脉冲固体火箭发动机,为了增加推力,这种单脉冲固体火箭发动机装填速燃推进剂,点火工作时间只有数秒,将导弹加速到预定速度后就没有推力了,空空导弹只能依靠剩下的惯性动能去攻击对方战机,所以这种空空导弹的射程有限,飞得越远机动能力越差,末端机动能力聊胜于无,对方战机在遭到这种导弹攻击时的摆脱概率很高。

霹雳15导弹发动机只能工作10秒多,这么短时间如何击落敌机呢?

要继续提升导弹的射程和末端机动能力,只有两种途径:

第一,使用冲压发动机。

第二,装备双脉冲固体火箭发动机。

冲压发动机使用进气道从外部获取空气,导弹本身不需要携带氧化剂,所以导弹的燃料携带量可以增加,发动机的工作时间也得以延长,这种设计的代表就是“流星”空空导弹。资料显示,“流星”导弹发动机的工作时间接近60秒,所以它的射程较大。

但是,冲压发动机有很多缺陷:

首先是空空导弹在末端飞行时需要进行大过载机动,来攻击正在高速高机动摆脱空空导弹的战机,而冲压发动机在大过载机动的情况下工作状态并不稳定。所以这种空空导弹的末端机动能力相对较低。

此外,冲压发动机不适合用于地空导弹。因为冲压发动机没有氧化剂,需要外部空气作为氧化剂,随着地空导弹射高的增加,空气中氧气的含量会剧烈减少,这会导致冲压发动机动力不足。推进效率会随导弹射高的增加而急剧下降。

霹雳15导弹发动机只能工作10秒多,这么短时间如何击落敌机呢?

典型的案例,是上世纪70年代苏联的萨姆六导弹,采用了当时最先进的冲压发动机,中国一开始决定仿制这种导弹,但在测试后得出结论该导弹的动力效率极低,于是放弃了。

霹雳15导弹发动机只能工作10秒多,这么短时间如何击落敌机呢?

例如俄罗斯铠甲S-1弹炮结合防空系统的导弹就很烂,“铠甲 S1”所配备的防空导弹,不论是9M335还是最新型的57Э6Е,尽管射程成倍增长,飞行速度也大幅增加,但采用了“助推-无动力”的二级导弹体制,导弹发射后使用助推器达到极速,大约1.5公里范围内,助退器脱落之前只能直线无控飞行,毫无作战能力。助退器脱落以后,导弹以无动力的惯性飞行,越飞越慢。而且铠甲S1的火炮性能比较低下,不足以对付1.5公里内的来袭目标。使得“铠甲 S1”处于一种远距离不如纯地空导弹,近距离比不上纯高炮的尴尬地位。

目前最好的技术解决途径,是装备双脉冲固体火箭发动机,可以有效提升导弹的动力射程。

当初装备单脉冲固体火箭发动机的AIM-120A/B空空导弹的射程只有75千米,后来改装双脉冲固体火箭发动机的AIM-120C空空导弹的射程一下子提升到105千米,后续的AIM-120C改进型乃至AIM-120D空空导弹的射程还可以增加到160千米甚至是更远。远程的地空导弹和空空导弹还可以采用高抛弹道来增大射程,高抛弹道的实质是动能转化为势能,增加滑翔段的航程。

霹雳15导弹发动机只能工作10秒多,这么短时间如何击落敌机呢?

双脉冲固体火箭发动机主要通过脉冲的点火和关机来管理控制导弹的飞行能量,主要工作方式就是:

第一个点火脉冲首先工作,将空空导弹加速到预定速度后关机,等到空空导弹在飞行末端或者即将耗尽能量时,再次点燃第二个脉冲,以此大幅度提高导弹的射程和末段能量。

鉴于双脉冲固体火箭发动机总体优势更加明显,没有突出的缺点。所以越来越多的大国研发装备了双脉冲固体火箭发动机中远距离空空导弹。

霹雳15导弹发动机只能工作10秒多,这么短时间如何击落敌机呢?

我国最新的霹雳-15空空导弹也应用了美制AIM-120D导弹的双脉冲固体火箭发动机,根据美国《大众科学》杂志2016年的报道,霹雳-15空空导弹的技术水平与美国空军最新的AIM-120D(又称AIM-120C8)导弹相当,都使用双脉冲火箭和最优化弹道参数,大幅度延长射程和弹道末段跟踪目标能力,最大射程从霹雳-12的约70公里延长到150公里,而不可逃逸区的射程由霹雳-12的25公里增加到了70公里左右。

来源:科罗廖夫

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      2019/7/11 16:02:17

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