zt :远程空空导弹

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/28 07:22:40
一 不死鸟谢幕


        美国航空兵从历史上对制空武器的高指标一直有一种狂热的喜爱,空空导弹发展史上一直都有远程空空导弹的身影,从早期射程远达200km的aim-47开始美国正式非正式的远程空空导弹持续研发了40多年。空军的远程空空导弹因为60年代末的yf-108a发展失败和yf-12高速截击机的意外下马失去了使用对象,aim-47被锁进保密的保险柜。
美国海军则成功的利用空军在远程空空导弹上的成功经验,将aim-47发展成为aim-54不死鸟远程空空导弹,具有150km以上的射程,专门对付成群结队的苏联逆火轰炸机,和高速略袭的反舰导弹。在美国海军的战斗机中,机体庞大的f-14雄猫战斗机具有能够使用aim-54不死鸟的雷达及其火控系统。Aim-54导弹号称于1962年开始研制,实际上美国休斯公司只是在自己当时为空军发展的aim-47导弹的基础上准备给海军衍生一个类似的型号,不过没有想到空军的项目发展虽然顺利,但却被以经济名义砍掉。最初,aim-54导弹是为空海军一体的战斗机项目f-111发展的,但不料f-111太重,做不了战斗机,自然不需要这样强大的空空武器,海军放弃f-111后另辟蹊径,发展了同样是变后掠翼的f-14,aim-54终身都是雄猫战机的贴身佩剑。由于aim-54较重,且射程太远,其他战斗机都缺乏f-14那种强大的远程机载火控雷达,aim-54只有f14配备。在自1971年到如今的35年间,不死鸟有过一次现代化改进,1982年正式改型成为aim-54c,主要是利用先进的小型化的数字电子设备取代早期笨重而庞大的部分。不死鸟导弹是美国在2000年以前为一种可以在100Km外同时对付多个目标的空空导弹,曾经出口过伊朗,在两伊战争中有数起实战战绩。不死鸟导弹曾经在长达20年的时间里是世界上唯一一种射程超过100km的现役远程空对空导弹,甚至是在长达30年的时间里是唯一一种能够同时攻击多个目标的空空导弹,他让苏联人面对美国航空母舰编队望尘莫及。长达30年的时间里,全球海洋上空都是不死鸟称霸的地方。
但随着美国海军f14战斗机的退役,失去了唯一搭载平台的远程空空导弹aim-54不死鸟也慢慢失去光彩,从武器准备的序列中悄然退出。不死鸟独霸天空的时代落下帷幕。


            二 aaam的梦想

         从80年代开始,美国就几度计划研制更先进的远程空空导弹取代aim-54不死鸟,曾经以aim-152,aim-155的正式型号进行了相当程度的代号为(aaam计划)研发。毕竟不死鸟使用的是70年代的电子技术,对付最新的和将来即将出现的目标以及战场环境都有些落伍。Aaam计划主要是在美国海军支持下展开,因为空军缺乏与海军f14装备的an/awg-9相提并论的远程机载火控雷达。鉴于aim-54c异常昂贵的价格和难以维护的的特点,海军要求新的导弹具有更远的射程和更易于维护的特点,同时要求不再使用较为落后的半主动雷达导引,而改用主动雷达导引头加惯性/指令修正制导,最大的挑战在于要求导弹比aim-54c轻,能允许飞机挂载更多的武器。


        这一计划只有aim-152和aim-155导弹获得了型号研制的许可,只有aim-152经过了靶场测试,aim-152导弹由休斯和雷锡恩联合开发,第一次在导弹上采用了腹部冲压喷气发动机和倾斜转弯控制。Aim-152导弹长3.66米,直径230mm,弹重289kg,飞行速度马赫3,战斗部重15kg,采用了预包装的液体/固体助推一体化冲压火箭发动机。导弹的动力射程要求要达到185km。样弹和关键技术部件从1983年起在海军兵器中心中国湖试验场进行测试,一直持续到1987年。其间在国防部的受意下项目变成先进通用远程拦截导弹计划(acimd),但最后的结果是导弹使用的技术尚不成熟,被里根政府以未能达标的理由取消。不死鸟的后续问题一直无法得到解决,直到它消失在航母的甲板上,美国暂时失去在天空的这一局部优势。



        三 流星 eraam+ 争宠


        先进的中距空空导弹Aim-120出现以后,美国战斗机的超视距空战呢过能力得到极大增强,苏联解体让远程威胁变得不那么重要了,美国在远程空空导弹上的热心程度开始下降。但对火力的向往让欧洲人开始关心远程空空导弹了。90年代中期,欧洲设计了新一代的战斗机ef-2000台风,以设计要求而言,和机动性能非凡的su27,mig29等战斗机进行超视距作战是重中之重。美国提供给北约盟国使用的aim-120导弹早期型号射程大约在60km上下,不能满足台风作战目的的需求,因此,英国提出发展新一代中远距空空导弹,计划为bvraam。以欧洲mbd马特拉英国宇航公司为首的欧洲集团设计了meteor流星参与竞标,而美国则以雷西恩公司为首的竞争小组递交了eraam+设计参与竞争。英国招标文件sr(a)1239号文件要求bvraam导弹必须具备:隐身发射,让敌飞行员无法获知导弹的发射,减小其规避和反击的机会;能同时攻击多个目标;抗电子干扰能力强;导弹和战机间可以进行数据交换;具备巡航能力,可以中途修正,具有大离轴发射攻击能力;冲压发动机应该具有足够的工作时间,以保证导弹在末端有足够的机动能力。


        流星导弹的设计和eraam+在外观上非常相似,他们都使用自aim-120以来制定的新的中距空空导弹的标准,采用178mm直径的弹身,这样可以大量使用成熟的部件,比如战斗部和引信等等,甚至包括导引头。两种导弹都考虑了在美国的隐身战斗机上的携带,导弹长度和aim-120基本一致,都是3600mm,翼展略大于aim-120c,但仍然能在f22/35的内质弹仓内按照aim-120c的装载方案携带和使用。导弹重量也和aim-120相似,在160kg上下。英国的流星使用了来自马特拉公司的ad4系列的导引头和经过改进的双向数据链,ad4导引头在欧洲的导弹上有广泛的应用,法国的米卡空空导弹,地空的紫苑导弹系统,都使用ad4系列导引头,这种导引头工作在x波段,可以很好的和现有战斗机的机载雷达相适应,无须花费过多时间进行测试和集成,为了适应远程导弹的目标捕获的要求,导引头的平均功率增加到400w以上,探测距离可以达到20-30km,比使用在米卡导弹上的导引头15km左右的探测距离要优胜很多,也大于当前aim-120导弹导引头的18-22km的探测距离。双向数据链则是经过改进的L波段远程数据链,可以提供185km以上的双向数据交换,是地空型紫苑导弹的改进型产品。而雷西恩的eraam+则是采用了经过改进的ku波段的主动雷达导引头,和aim-120上的导引头保持了较高的同源性,移植了现有aim-120c-7的双向数据链,无须对现有战斗机进行大的改变就可以使用。.


        两种导弹都使用类似的ins惯性中继制导装置,都采用高精度的固化激光陀螺惯性导航装置,不过飞行控制系统和以往的导弹都不相同,这两种导弹都采用btt倾斜转弯控制系统,和飞机的控制系统相似,这种转弯控制方法可以获得较大的机动过载和较小的能量消耗,这对于远程导弹来说是非常合适的,但最主要的问题并不是减阻和机动性上的好处,而是这样的设计是吸气式冲压发动机所必须的,由于这两种导弹都采用两侧进气的方式,发动机的工作条件对侧滑气流敏感,容易导致发动机熄火。不过倾斜转弯控制对于机动飞行的控制率相当的复杂,特别是和导弹的控制率相结合以后,不利于导弹攻击目标的反应,从国际上的设计趋势来看,倾斜转弯控制只用于机动较少弹道平稳的巡航阶段,而到了末制导头发挥作用以后,导弹还是以传统的侧滑转弯控制为主,因为那个时候导弹凭借速度所赋予的能量就足以对付目标的机动了,发动机熄不熄火并不是太重要了。


        流星和eraam+的气动布局非常相似,外观上唯一比较明显的区别仅仅是流星多了一对弹翼。这表示两者在设计上对机动性的看法有所不同。Eraam+采用阻力较小的弹体升力设计方案,而流星则较传统采用弹翼升力方案,两者的气动布局都是不对称结构,下腹两侧的近气道起到部分弹翼的作用,流星的举措并不是为了增加导弹的升力或者是为了在低速时具有较好的升力特性,而是为了在末端弹道从btt倾斜转弯控制转向stt侧滑控制率的时候导弹不出现较明显的气动不对称的控制率扰动。雷西恩的设计看不出这样的举动,他们在较早为海军研发的aim-155导弹的时候具有相当丰富的倾斜转弯的设计和试验经验,估计会凭借其在软件方面强大的能力而克服转换后的气动力非线性控制率的问题。


        进气道的设计,两者表现出惊人的一致,都采用了两肋腹部斜下45度的双进气道的设计,两者都利用了最新的空气动力学技术,采用了caret进气道的设计,设计了唇口固定不可调的进气道,同时设计时有意将近期到的斜面向外倾斜,以期利用两个进气道产生的激波改善导弹的超音速升力特性,在机动飞行时,这两个进气道也将产生弹翼的作用,提供导弹的主要升力。两侧肋下的设计主要考虑到几个方面:首先是导弹的占空体积问题,由于要考虑到将会在隐身飞机上使用,内置弹仓的尺度要求就是限制导弹体积的一个重要参数,而导弹也必须要有足够的弹翼翼展和面积来控制导弹的机动飞行,两侧45度的设计可以尽量利用空间;其次导弹的控制弹翼布置在导弹的尾部,这个位置因为冲压发动机的喷管特性所限,没有多大的空间留给弹翼的舵机斜向布置得进气道和弹翼的布置点角度一致,可以利用进气道的整流包布置弹翼的舵机。俄罗斯准备在r77的增程型商业采用这样的进气道布置,可见这是目前科技的主流了。


        整个fmraam计划的精华都在于采用冲压发动机延伸导弹的最大射程,这是基于对未来超视距空战的研究而确定的要求。表面上,美国的aim120导弹也具有100km左右的射程,但是aim-120飞行到50km以外就没有多余的动能对付机动性较强的目标了。远程导弹射击的距离远,导弹飞行时间长,目标在这个时间内的机动范围会相当的大。现在的导弹都是采用火箭发动机在很短的时间内将导弹推送到一个相当高的速度,然后导弹就在大多数时间凭借这个速度所获得的动能去克服空气阻力和机动所消耗的能量,因为导弹的机动性和速度的直接成正比,随着导弹飞行距离的增加,机动能力的下降非常快。现役的aim-120导弹在超视距作战的时候不可逃逸区的射程仅有不到40km远,尾追高速目标时甚至仅有10几km。这和标称的80-100km的射程很不相称。英国很早就察觉到这一点,ef2000有非常高的超视距作战的要求,如果仅仅依靠美国提供的aim-120导弹,ef2000战斗机和美国现在的第三代战斗机根本没有什么本质的区别,也无力对抗俄罗斯大量现代化改进的su27战斗机。英国的研究机构通过分析后认识到,空空导弹远程化以后,需要大量的能量去追踪目标的机动,而且这个机动范围随着射程的平方关系而增加,采用传统的固体火箭发动机只能让导弹有一个区域很小的投射区,一旦目标飞离这个投射区,导弹实际上是没有命中的可能,哪怕目标是一个巨大的客机。这样的导弹命中率低下,对实际空战的意义并不大。目前的中距空空导弹的射程较近,导弹截获目标的时间很短,投射区虽小但还不大容易让目标机动出去,而远程导弹飞行时间长,目标可机动的空间也就相应大了很多。那么从技术分析上得知,为了压缩目标的机动时间和空间,导弹必须具有尽量高的平均飞行速度,具有持续的机动能力和能量补充。这两者传统的火箭发动机都无法提供,英国干脆在招标中就明确使用冲压发动机的要求。冲压发动机和火箭发动机不同,火箭发动机是自己提供燃料和氧化剂,可以在真空中燃烧,但也正是因为要携带氧化剂,火箭发动机的总能量并不高,一般比冲能达到2400-2800牛.秒/公斤就是水平很高的了,冲压发动机从大气层内的空气中获取氧化剂进行燃烧,能量储量相当高,比冲可以轻松达到8000-12000牛.秒/公斤。非常时候用于远程高速的导弹作为发动机。60年代曾经出现过一次冲压发动机的研究高峰期,那个时候苏联威名赫赫的萨姆6导弹曾经让西方空军为之胆寒,而西方的波特马克,黄铜骑士等都是大型远程的对空导弹。


       流星和eraam+采用的冲压发动机并不相同,流星采用固体火箭冲压发动机,而eraam+采用液体火箭冲压发动机。从理论上来说,液体火箭冲压发动机具有比冲大,推力可控,尾迹小不易探测的优点。但是液体火箭冲压发动机也有结构复杂,进气道捕获面积大,阻力稍大,容易熄火等缺点。美国在早期的aaam导弹计划中发展和测试了多种液体冲压发动机,技术成熟,而且这一技术可扩充性强,只要换用能量较高的燃料,就能让导弹的射程增加,而不必修改导弹的设计,进一步延伸扩展射程只需要增加燃料的存储量就可以完成,而且燃料箱的布置位置灵活,便于调整导弹的重心。据一些公开宣传的资料声称,雷西恩的eraam+导弹采用的火箭发动机比冲达到12000牛.秒/公斤,工作时间可以从30秒到180秒可调,并且工作时间最大可以延长到300秒。从这个数据看,雷西恩的eraam+导弹具有较远的射程和较长时间的持续机动能力。


        流星采用了变流量固体火箭冲压发动机技术,它利用燃气发生器喉部的钼合金滑环盘来控制燃气发生器的喉道面积,一方面可以用于适应因高度不同造成的空气密度差异引起的进气流量的变化,另一方面也可以利用喉道面积控制燃气发生器的内压,控制燃速。燃气发生器由不锈钢制成,喉道后面是冲压补燃室,也是由全钢制成,这里容纳无喷管整体助推器,进气道通过一个口盖直接和这里相连。发射时,助推器先燃烧,将导弹的速度推到马赫2.5-3以上的冲压发动机工作条件下,燃烧到后期的助推器燃气将进气道堵盖吹掉,空气进入到冲压补燃室和燃气发生器所燃烧获得的贫氧高能高热然气相混合,发生二次燃烧,起到增推的作用。这个工作状态颇有些像战斗机发动机打开加力工作的状态。流星导弹的火箭发动机采用含硼高能贫氧燃烧剂,其燃烧热值达到每立方厘米50兆焦的水平,燃烧速度约为12-14mm/s,燃气压强指数0.4-0.5左右,喉道调节燃气量比可以达到10,从这个燃气调节比例来看,应该可以适应0-18000米的工作高度。从欧洲导弹公司在航展上提供的结构图来看,燃气发生器的长度在导弹全长中占据很短的位置,大约500毫米左右,大约可以提供超过200秒的燃料,而流星导弹宣称导弹的冲压发动机可以工作30-120秒。比冲达到10000牛.秒/公斤


        Eraam+导弹的冲压发动机的结构和流星的有些类似,不同的是没有燃气发生器的位置,同样的位置有一个液体燃料存储室,燃料通过一个压力装置输送到后面的燃烧室,同样,燃烧室也是容纳整体固体火箭助推器的地方,固体助推器燃烧完成将导弹加速到2.5马赫,并吹除进气道堵盖,液体火箭燃料从多个喷嘴的雾化喷出和空气混合后被白金丝的电子点火器点燃,点火器通过150赫兹的频率不停的重复点火动作,灼热的白金丝保证火焰的稳定持续的燃烧。尽管液体燃烧机的密度比固体的小很多,但由于不需要给燃气发生器预留足够的燃烧空间,同样储量较小的eraam+导弹的液体燃料的总储量并不少于流星的固体燃料,燃料的流量由喷嘴控制,也属于可控变流量的冲压发动机,高度速度的适应性应该略强于使用变流量固体冲压发动机的流星。


        关于流星和eraam+的射程,没有一个明确的说法,mbd和雷西恩公开宣传的数据都是大于120km,这个数据表面上看来并不比标称100Km的aim-120导弹优越多少,但英国招标时曾经要求导弹的最大射程要不小于80海里也就是150km的水平,雷西恩在一些非公开渠道宣称他们的导弹达到165km的射程。欧洲导弹公司对流星的宣传时说流星导弹的不可逃逸区是aim-120的3倍以上,如果说从射击的包线来说的,那么流星的不可逃逸区的最大射程比aim120大了一倍,达到80km左右,这是一个很了不起的数据,考虑到大多数战斗机的雷达并不能真正工作到这么远。另一个侧面,流星的冲压发动机可以提供30-120秒的工作时间,高度10000米的时候大约速度为3-3.5马赫,15000米高度的时候大约可以达到4马赫,假设台风战斗机在马赫1.4时发射,这样火箭助推器就可以在3.5秒以内把导弹推送到3马赫的速度,冲压发动机工作60秒的话,导弹的动力飞行距离已经达到70km左右,而导弹的速度没有明显的下降,考虑到同样的剩余速度还可以赋予导弹50km左右的有效射程,120km以上的射程是可信的。而eraam+导弹的阻力小燃料较多,射程应该还会远一些。


         从总体上而言,两者的设计各自有各自的优势和魅力。欧洲的流星导弹结合自身工业和基础装备的特点,提出自我发展的道路,首先是满足欧洲战斗机的需求,流星导弹具有成熟的技术和交融以维护的特点。而美国雷锡恩集团的eraam+导弹则技术集成更加成熟稳定,便于与现役的美制战斗机结合,射程较远,飞行速度的自我控制和管理的能力强。预包装的液体燃料可能会有些维护方面的麻烦,但性能的增益还是比较诱人的,从美国国家喷气实验室开始试验变截面固体冲压发动机来看,估计美国也意识到自己在这方面的研发和应用落后了。


        四 占领美国?还是占领全世界?


        2000年5月16日,英国宣布mbda公司的流星中标。这个决定极大的提升了流星导弹在国际舆论的地位,新闻宣传和报道多如过江之鲫,美国的eraam+黯然收场。美国人并不甘心自己的失败,他们认为在欧洲的武器竞争中,美国的武器受到过多地缘政治和保护主义的干扰,他们的eraam+导弹丝毫不比流星差。不过失利就是失利,丢掉欧洲这块大饼,eraam+的市场前景不妙,美国政府对远程空空导弹的看法和要求与英国的不同,按照英国招标设计的导弹并不能得到美国空军海军的青睐,现在流星所达到的性能指标比经过多次改进的aim-120来说优势并不明显。


        从欧洲的立场上来看,在主力兵器上购买美国的装备不仅不利于自己国防工业的发展,而且还无法给欧盟各国提供足够的就职机会,美国设计的eraam+导弹的设备和接口都是从美制的装备而来,虽然和北约标准接口相同,但在后续的发展上必定受制于美国的态度和政策,这时已经逐渐自我化的欧洲所不愿意看见的。从装备特点来看,流星导弹的电子设备都来源于欧洲几个极为成功的联合武器发展计划,相当成熟可靠,并且容易形成一体化的数据接口,以后的网络化作战的协调前景较为容易控制,欧洲导弹公司的人甚至宣称,如果愿意的话,可以开发软件让战斗机发射的导弹交由地面的紫苑防空系统控制。欧洲联合的武器体制的采购对于流星来说无疑是一种可靠的保证,未来在出口的军火市场上非常有利,流星已经摆出一副征服世界架势了。


        美国政府虽然对采购fmraam计划并不是太热衷,但对于美国武器的商业前景却非常重视。欧洲的流星的性能尽管标称数据和最新的aim-120的改进型号相比优势并不太大,但优势毕竟是优势,美国有国家能逃脱更先进武器的诱惑,这甚至会影响到飞机的销售。美国政府给与了雷锡恩很大的帮助,摆出全力支持雷西恩的eraam+导弹的架势,似乎这就将是美国取代aim-120的下一代空空导弹。在国际市场上为雷西恩的导弹争取优势,以便于将来在军火市场压倒现在锋头正劲的流星。


        实际上在美国国防部看来现有的aim-120的能力已经足够美国空军使用了,还没有什么空中威胁需要高度重视远程空空导弹的必要,隐身战斗机可以在较近的射程发射导弹也同样的安全,让隐身飞机发射出巨大的功率的辐射电波去寻找远在200Km外的目标的打算非常的可笑,这会让美国的引以为傲的隐身飞机避长扬短的和敌人空战,而远程目标的识别还始终都是一个难题,中距导弹的超视距空战尚不完美,就别提远程导弹的超视距了。不过美国海军向来有使用远程空空导弹的习惯,他们还没有获得隐身战机,即便获得,也是性能较低的版本,隐身带来的发现距离的差距不足以在aim-120导弹的50km左右的实际射程上保持绝对优势,远远的在敌人无法还手的地方打击敌人还是非常有吸引力的。aaam计划就是在海军支持下进行的,在海军的武器库中,具有高速远程截击的f14战斗机退出现役是一个巨大的战斗力缺失,f/a18e/f战斗机不能使用aim-54不死鸟导弹,不仅如此,这种飞机的速度和作战距离都逊色于f14,寻找一种远程导弹是能够让国会同意的唯一机会。美国的要求和欧洲不同,美国要求导弹具有更大的射程,100海里被美国认为是最小可以接受的射程,这意味着导弹射程必须大于180km,并且,考虑到隐身飞机的需求,这样的导弹还必须长度小于4米,翼展小于500mm。雷西恩正试图改进eraam+以适应美国的要求,改进的导弹计划采用凝胶的液体火箭燃料,将纳米硼粉悬浮在液体燃料中,提高燃料的存储密度和能量密度,增加导弹的长度,修正弹体外型,为增加的燃料寻找空间,以图达到美国提出的185Km左右仍能保持1220m/s的高末速度能力。美国最终期待导弹能够达到250km以上的射程。弹体外型要体现一定的隐身特征,增加tvc能力,以具有很高的近距大离轴发射能力。导引头采用新的倾斜布置的aesa有源相控阵天线,提高发射功率和抗干扰性,可以提供155度的搜索视角。新的计划预计在2010年下达具体的战术指标,2020年左右服役,那将是一种新导弹,性能远超现在的eraam+。作为美国下一代先进空空导弹,eraam+的命运还是一团迷雾。唯一的机会只有在于流星和r77e迅速的扩散,美国必须拥有与之匹敌的武器,不至于拿着短叉去对抗长矛,也有可能美国为了平衡国际军火交易的信心,为海军提前采购一小批eraam+导弹来取代aim-54c不死鸟退役留下的空缺,eraam+是作为下一代远程空空导弹出现还是以下一代空空导弹的身份等台,还须拭目以待!一 不死鸟谢幕


        美国航空兵从历史上对制空武器的高指标一直有一种狂热的喜爱,空空导弹发展史上一直都有远程空空导弹的身影,从早期射程远达200km的aim-47开始美国正式非正式的远程空空导弹持续研发了40多年。空军的远程空空导弹因为60年代末的yf-108a发展失败和yf-12高速截击机的意外下马失去了使用对象,aim-47被锁进保密的保险柜。
美国海军则成功的利用空军在远程空空导弹上的成功经验,将aim-47发展成为aim-54不死鸟远程空空导弹,具有150km以上的射程,专门对付成群结队的苏联逆火轰炸机,和高速略袭的反舰导弹。在美国海军的战斗机中,机体庞大的f-14雄猫战斗机具有能够使用aim-54不死鸟的雷达及其火控系统。Aim-54导弹号称于1962年开始研制,实际上美国休斯公司只是在自己当时为空军发展的aim-47导弹的基础上准备给海军衍生一个类似的型号,不过没有想到空军的项目发展虽然顺利,但却被以经济名义砍掉。最初,aim-54导弹是为空海军一体的战斗机项目f-111发展的,但不料f-111太重,做不了战斗机,自然不需要这样强大的空空武器,海军放弃f-111后另辟蹊径,发展了同样是变后掠翼的f-14,aim-54终身都是雄猫战机的贴身佩剑。由于aim-54较重,且射程太远,其他战斗机都缺乏f-14那种强大的远程机载火控雷达,aim-54只有f14配备。在自1971年到如今的35年间,不死鸟有过一次现代化改进,1982年正式改型成为aim-54c,主要是利用先进的小型化的数字电子设备取代早期笨重而庞大的部分。不死鸟导弹是美国在2000年以前为一种可以在100Km外同时对付多个目标的空空导弹,曾经出口过伊朗,在两伊战争中有数起实战战绩。不死鸟导弹曾经在长达20年的时间里是世界上唯一一种射程超过100km的现役远程空对空导弹,甚至是在长达30年的时间里是唯一一种能够同时攻击多个目标的空空导弹,他让苏联人面对美国航空母舰编队望尘莫及。长达30年的时间里,全球海洋上空都是不死鸟称霸的地方。
但随着美国海军f14战斗机的退役,失去了唯一搭载平台的远程空空导弹aim-54不死鸟也慢慢失去光彩,从武器准备的序列中悄然退出。不死鸟独霸天空的时代落下帷幕。


            二 aaam的梦想

         从80年代开始,美国就几度计划研制更先进的远程空空导弹取代aim-54不死鸟,曾经以aim-152,aim-155的正式型号进行了相当程度的代号为(aaam计划)研发。毕竟不死鸟使用的是70年代的电子技术,对付最新的和将来即将出现的目标以及战场环境都有些落伍。Aaam计划主要是在美国海军支持下展开,因为空军缺乏与海军f14装备的an/awg-9相提并论的远程机载火控雷达。鉴于aim-54c异常昂贵的价格和难以维护的的特点,海军要求新的导弹具有更远的射程和更易于维护的特点,同时要求不再使用较为落后的半主动雷达导引,而改用主动雷达导引头加惯性/指令修正制导,最大的挑战在于要求导弹比aim-54c轻,能允许飞机挂载更多的武器。


        这一计划只有aim-152和aim-155导弹获得了型号研制的许可,只有aim-152经过了靶场测试,aim-152导弹由休斯和雷锡恩联合开发,第一次在导弹上采用了腹部冲压喷气发动机和倾斜转弯控制。Aim-152导弹长3.66米,直径230mm,弹重289kg,飞行速度马赫3,战斗部重15kg,采用了预包装的液体/固体助推一体化冲压火箭发动机。导弹的动力射程要求要达到185km。样弹和关键技术部件从1983年起在海军兵器中心中国湖试验场进行测试,一直持续到1987年。其间在国防部的受意下项目变成先进通用远程拦截导弹计划(acimd),但最后的结果是导弹使用的技术尚不成熟,被里根政府以未能达标的理由取消。不死鸟的后续问题一直无法得到解决,直到它消失在航母的甲板上,美国暂时失去在天空的这一局部优势。



        三 流星 eraam+ 争宠


        先进的中距空空导弹Aim-120出现以后,美国战斗机的超视距空战呢过能力得到极大增强,苏联解体让远程威胁变得不那么重要了,美国在远程空空导弹上的热心程度开始下降。但对火力的向往让欧洲人开始关心远程空空导弹了。90年代中期,欧洲设计了新一代的战斗机ef-2000台风,以设计要求而言,和机动性能非凡的su27,mig29等战斗机进行超视距作战是重中之重。美国提供给北约盟国使用的aim-120导弹早期型号射程大约在60km上下,不能满足台风作战目的的需求,因此,英国提出发展新一代中远距空空导弹,计划为bvraam。以欧洲mbd马特拉英国宇航公司为首的欧洲集团设计了meteor流星参与竞标,而美国则以雷西恩公司为首的竞争小组递交了eraam+设计参与竞争。英国招标文件sr(a)1239号文件要求bvraam导弹必须具备:隐身发射,让敌飞行员无法获知导弹的发射,减小其规避和反击的机会;能同时攻击多个目标;抗电子干扰能力强;导弹和战机间可以进行数据交换;具备巡航能力,可以中途修正,具有大离轴发射攻击能力;冲压发动机应该具有足够的工作时间,以保证导弹在末端有足够的机动能力。


        流星导弹的设计和eraam+在外观上非常相似,他们都使用自aim-120以来制定的新的中距空空导弹的标准,采用178mm直径的弹身,这样可以大量使用成熟的部件,比如战斗部和引信等等,甚至包括导引头。两种导弹都考虑了在美国的隐身战斗机上的携带,导弹长度和aim-120基本一致,都是3600mm,翼展略大于aim-120c,但仍然能在f22/35的内质弹仓内按照aim-120c的装载方案携带和使用。导弹重量也和aim-120相似,在160kg上下。英国的流星使用了来自马特拉公司的ad4系列的导引头和经过改进的双向数据链,ad4导引头在欧洲的导弹上有广泛的应用,法国的米卡空空导弹,地空的紫苑导弹系统,都使用ad4系列导引头,这种导引头工作在x波段,可以很好的和现有战斗机的机载雷达相适应,无须花费过多时间进行测试和集成,为了适应远程导弹的目标捕获的要求,导引头的平均功率增加到400w以上,探测距离可以达到20-30km,比使用在米卡导弹上的导引头15km左右的探测距离要优胜很多,也大于当前aim-120导弹导引头的18-22km的探测距离。双向数据链则是经过改进的L波段远程数据链,可以提供185km以上的双向数据交换,是地空型紫苑导弹的改进型产品。而雷西恩的eraam+则是采用了经过改进的ku波段的主动雷达导引头,和aim-120上的导引头保持了较高的同源性,移植了现有aim-120c-7的双向数据链,无须对现有战斗机进行大的改变就可以使用。.


        两种导弹都使用类似的ins惯性中继制导装置,都采用高精度的固化激光陀螺惯性导航装置,不过飞行控制系统和以往的导弹都不相同,这两种导弹都采用btt倾斜转弯控制系统,和飞机的控制系统相似,这种转弯控制方法可以获得较大的机动过载和较小的能量消耗,这对于远程导弹来说是非常合适的,但最主要的问题并不是减阻和机动性上的好处,而是这样的设计是吸气式冲压发动机所必须的,由于这两种导弹都采用两侧进气的方式,发动机的工作条件对侧滑气流敏感,容易导致发动机熄火。不过倾斜转弯控制对于机动飞行的控制率相当的复杂,特别是和导弹的控制率相结合以后,不利于导弹攻击目标的反应,从国际上的设计趋势来看,倾斜转弯控制只用于机动较少弹道平稳的巡航阶段,而到了末制导头发挥作用以后,导弹还是以传统的侧滑转弯控制为主,因为那个时候导弹凭借速度所赋予的能量就足以对付目标的机动了,发动机熄不熄火并不是太重要了。


        流星和eraam+的气动布局非常相似,外观上唯一比较明显的区别仅仅是流星多了一对弹翼。这表示两者在设计上对机动性的看法有所不同。Eraam+采用阻力较小的弹体升力设计方案,而流星则较传统采用弹翼升力方案,两者的气动布局都是不对称结构,下腹两侧的近气道起到部分弹翼的作用,流星的举措并不是为了增加导弹的升力或者是为了在低速时具有较好的升力特性,而是为了在末端弹道从btt倾斜转弯控制转向stt侧滑控制率的时候导弹不出现较明显的气动不对称的控制率扰动。雷西恩的设计看不出这样的举动,他们在较早为海军研发的aim-155导弹的时候具有相当丰富的倾斜转弯的设计和试验经验,估计会凭借其在软件方面强大的能力而克服转换后的气动力非线性控制率的问题。


        进气道的设计,两者表现出惊人的一致,都采用了两肋腹部斜下45度的双进气道的设计,两者都利用了最新的空气动力学技术,采用了caret进气道的设计,设计了唇口固定不可调的进气道,同时设计时有意将近期到的斜面向外倾斜,以期利用两个进气道产生的激波改善导弹的超音速升力特性,在机动飞行时,这两个进气道也将产生弹翼的作用,提供导弹的主要升力。两侧肋下的设计主要考虑到几个方面:首先是导弹的占空体积问题,由于要考虑到将会在隐身飞机上使用,内置弹仓的尺度要求就是限制导弹体积的一个重要参数,而导弹也必须要有足够的弹翼翼展和面积来控制导弹的机动飞行,两侧45度的设计可以尽量利用空间;其次导弹的控制弹翼布置在导弹的尾部,这个位置因为冲压发动机的喷管特性所限,没有多大的空间留给弹翼的舵机斜向布置得进气道和弹翼的布置点角度一致,可以利用进气道的整流包布置弹翼的舵机。俄罗斯准备在r77的增程型商业采用这样的进气道布置,可见这是目前科技的主流了。


        整个fmraam计划的精华都在于采用冲压发动机延伸导弹的最大射程,这是基于对未来超视距空战的研究而确定的要求。表面上,美国的aim120导弹也具有100km左右的射程,但是aim-120飞行到50km以外就没有多余的动能对付机动性较强的目标了。远程导弹射击的距离远,导弹飞行时间长,目标在这个时间内的机动范围会相当的大。现在的导弹都是采用火箭发动机在很短的时间内将导弹推送到一个相当高的速度,然后导弹就在大多数时间凭借这个速度所获得的动能去克服空气阻力和机动所消耗的能量,因为导弹的机动性和速度的直接成正比,随着导弹飞行距离的增加,机动能力的下降非常快。现役的aim-120导弹在超视距作战的时候不可逃逸区的射程仅有不到40km远,尾追高速目标时甚至仅有10几km。这和标称的80-100km的射程很不相称。英国很早就察觉到这一点,ef2000有非常高的超视距作战的要求,如果仅仅依靠美国提供的aim-120导弹,ef2000战斗机和美国现在的第三代战斗机根本没有什么本质的区别,也无力对抗俄罗斯大量现代化改进的su27战斗机。英国的研究机构通过分析后认识到,空空导弹远程化以后,需要大量的能量去追踪目标的机动,而且这个机动范围随着射程的平方关系而增加,采用传统的固体火箭发动机只能让导弹有一个区域很小的投射区,一旦目标飞离这个投射区,导弹实际上是没有命中的可能,哪怕目标是一个巨大的客机。这样的导弹命中率低下,对实际空战的意义并不大。目前的中距空空导弹的射程较近,导弹截获目标的时间很短,投射区虽小但还不大容易让目标机动出去,而远程导弹飞行时间长,目标可机动的空间也就相应大了很多。那么从技术分析上得知,为了压缩目标的机动时间和空间,导弹必须具有尽量高的平均飞行速度,具有持续的机动能力和能量补充。这两者传统的火箭发动机都无法提供,英国干脆在招标中就明确使用冲压发动机的要求。冲压发动机和火箭发动机不同,火箭发动机是自己提供燃料和氧化剂,可以在真空中燃烧,但也正是因为要携带氧化剂,火箭发动机的总能量并不高,一般比冲能达到2400-2800牛.秒/公斤就是水平很高的了,冲压发动机从大气层内的空气中获取氧化剂进行燃烧,能量储量相当高,比冲可以轻松达到8000-12000牛.秒/公斤。非常时候用于远程高速的导弹作为发动机。60年代曾经出现过一次冲压发动机的研究高峰期,那个时候苏联威名赫赫的萨姆6导弹曾经让西方空军为之胆寒,而西方的波特马克,黄铜骑士等都是大型远程的对空导弹。


       流星和eraam+采用的冲压发动机并不相同,流星采用固体火箭冲压发动机,而eraam+采用液体火箭冲压发动机。从理论上来说,液体火箭冲压发动机具有比冲大,推力可控,尾迹小不易探测的优点。但是液体火箭冲压发动机也有结构复杂,进气道捕获面积大,阻力稍大,容易熄火等缺点。美国在早期的aaam导弹计划中发展和测试了多种液体冲压发动机,技术成熟,而且这一技术可扩充性强,只要换用能量较高的燃料,就能让导弹的射程增加,而不必修改导弹的设计,进一步延伸扩展射程只需要增加燃料的存储量就可以完成,而且燃料箱的布置位置灵活,便于调整导弹的重心。据一些公开宣传的资料声称,雷西恩的eraam+导弹采用的火箭发动机比冲达到12000牛.秒/公斤,工作时间可以从30秒到180秒可调,并且工作时间最大可以延长到300秒。从这个数据看,雷西恩的eraam+导弹具有较远的射程和较长时间的持续机动能力。


        流星采用了变流量固体火箭冲压发动机技术,它利用燃气发生器喉部的钼合金滑环盘来控制燃气发生器的喉道面积,一方面可以用于适应因高度不同造成的空气密度差异引起的进气流量的变化,另一方面也可以利用喉道面积控制燃气发生器的内压,控制燃速。燃气发生器由不锈钢制成,喉道后面是冲压补燃室,也是由全钢制成,这里容纳无喷管整体助推器,进气道通过一个口盖直接和这里相连。发射时,助推器先燃烧,将导弹的速度推到马赫2.5-3以上的冲压发动机工作条件下,燃烧到后期的助推器燃气将进气道堵盖吹掉,空气进入到冲压补燃室和燃气发生器所燃烧获得的贫氧高能高热然气相混合,发生二次燃烧,起到增推的作用。这个工作状态颇有些像战斗机发动机打开加力工作的状态。流星导弹的火箭发动机采用含硼高能贫氧燃烧剂,其燃烧热值达到每立方厘米50兆焦的水平,燃烧速度约为12-14mm/s,燃气压强指数0.4-0.5左右,喉道调节燃气量比可以达到10,从这个燃气调节比例来看,应该可以适应0-18000米的工作高度。从欧洲导弹公司在航展上提供的结构图来看,燃气发生器的长度在导弹全长中占据很短的位置,大约500毫米左右,大约可以提供超过200秒的燃料,而流星导弹宣称导弹的冲压发动机可以工作30-120秒。比冲达到10000牛.秒/公斤


        Eraam+导弹的冲压发动机的结构和流星的有些类似,不同的是没有燃气发生器的位置,同样的位置有一个液体燃料存储室,燃料通过一个压力装置输送到后面的燃烧室,同样,燃烧室也是容纳整体固体火箭助推器的地方,固体助推器燃烧完成将导弹加速到2.5马赫,并吹除进气道堵盖,液体火箭燃料从多个喷嘴的雾化喷出和空气混合后被白金丝的电子点火器点燃,点火器通过150赫兹的频率不停的重复点火动作,灼热的白金丝保证火焰的稳定持续的燃烧。尽管液体燃烧机的密度比固体的小很多,但由于不需要给燃气发生器预留足够的燃烧空间,同样储量较小的eraam+导弹的液体燃料的总储量并不少于流星的固体燃料,燃料的流量由喷嘴控制,也属于可控变流量的冲压发动机,高度速度的适应性应该略强于使用变流量固体冲压发动机的流星。


        关于流星和eraam+的射程,没有一个明确的说法,mbd和雷西恩公开宣传的数据都是大于120km,这个数据表面上看来并不比标称100Km的aim-120导弹优越多少,但英国招标时曾经要求导弹的最大射程要不小于80海里也就是150km的水平,雷西恩在一些非公开渠道宣称他们的导弹达到165km的射程。欧洲导弹公司对流星的宣传时说流星导弹的不可逃逸区是aim-120的3倍以上,如果说从射击的包线来说的,那么流星的不可逃逸区的最大射程比aim120大了一倍,达到80km左右,这是一个很了不起的数据,考虑到大多数战斗机的雷达并不能真正工作到这么远。另一个侧面,流星的冲压发动机可以提供30-120秒的工作时间,高度10000米的时候大约速度为3-3.5马赫,15000米高度的时候大约可以达到4马赫,假设台风战斗机在马赫1.4时发射,这样火箭助推器就可以在3.5秒以内把导弹推送到3马赫的速度,冲压发动机工作60秒的话,导弹的动力飞行距离已经达到70km左右,而导弹的速度没有明显的下降,考虑到同样的剩余速度还可以赋予导弹50km左右的有效射程,120km以上的射程是可信的。而eraam+导弹的阻力小燃料较多,射程应该还会远一些。


         从总体上而言,两者的设计各自有各自的优势和魅力。欧洲的流星导弹结合自身工业和基础装备的特点,提出自我发展的道路,首先是满足欧洲战斗机的需求,流星导弹具有成熟的技术和交融以维护的特点。而美国雷锡恩集团的eraam+导弹则技术集成更加成熟稳定,便于与现役的美制战斗机结合,射程较远,飞行速度的自我控制和管理的能力强。预包装的液体燃料可能会有些维护方面的麻烦,但性能的增益还是比较诱人的,从美国国家喷气实验室开始试验变截面固体冲压发动机来看,估计美国也意识到自己在这方面的研发和应用落后了。


        四 占领美国?还是占领全世界?


        2000年5月16日,英国宣布mbda公司的流星中标。这个决定极大的提升了流星导弹在国际舆论的地位,新闻宣传和报道多如过江之鲫,美国的eraam+黯然收场。美国人并不甘心自己的失败,他们认为在欧洲的武器竞争中,美国的武器受到过多地缘政治和保护主义的干扰,他们的eraam+导弹丝毫不比流星差。不过失利就是失利,丢掉欧洲这块大饼,eraam+的市场前景不妙,美国政府对远程空空导弹的看法和要求与英国的不同,按照英国招标设计的导弹并不能得到美国空军海军的青睐,现在流星所达到的性能指标比经过多次改进的aim-120来说优势并不明显。


        从欧洲的立场上来看,在主力兵器上购买美国的装备不仅不利于自己国防工业的发展,而且还无法给欧盟各国提供足够的就职机会,美国设计的eraam+导弹的设备和接口都是从美制的装备而来,虽然和北约标准接口相同,但在后续的发展上必定受制于美国的态度和政策,这时已经逐渐自我化的欧洲所不愿意看见的。从装备特点来看,流星导弹的电子设备都来源于欧洲几个极为成功的联合武器发展计划,相当成熟可靠,并且容易形成一体化的数据接口,以后的网络化作战的协调前景较为容易控制,欧洲导弹公司的人甚至宣称,如果愿意的话,可以开发软件让战斗机发射的导弹交由地面的紫苑防空系统控制。欧洲联合的武器体制的采购对于流星来说无疑是一种可靠的保证,未来在出口的军火市场上非常有利,流星已经摆出一副征服世界架势了。


        美国政府虽然对采购fmraam计划并不是太热衷,但对于美国武器的商业前景却非常重视。欧洲的流星的性能尽管标称数据和最新的aim-120的改进型号相比优势并不太大,但优势毕竟是优势,美国有国家能逃脱更先进武器的诱惑,这甚至会影响到飞机的销售。美国政府给与了雷锡恩很大的帮助,摆出全力支持雷西恩的eraam+导弹的架势,似乎这就将是美国取代aim-120的下一代空空导弹。在国际市场上为雷西恩的导弹争取优势,以便于将来在军火市场压倒现在锋头正劲的流星。


        实际上在美国国防部看来现有的aim-120的能力已经足够美国空军使用了,还没有什么空中威胁需要高度重视远程空空导弹的必要,隐身战斗机可以在较近的射程发射导弹也同样的安全,让隐身飞机发射出巨大的功率的辐射电波去寻找远在200Km外的目标的打算非常的可笑,这会让美国的引以为傲的隐身飞机避长扬短的和敌人空战,而远程目标的识别还始终都是一个难题,中距导弹的超视距空战尚不完美,就别提远程导弹的超视距了。不过美国海军向来有使用远程空空导弹的习惯,他们还没有获得隐身战机,即便获得,也是性能较低的版本,隐身带来的发现距离的差距不足以在aim-120导弹的50km左右的实际射程上保持绝对优势,远远的在敌人无法还手的地方打击敌人还是非常有吸引力的。aaam计划就是在海军支持下进行的,在海军的武器库中,具有高速远程截击的f14战斗机退出现役是一个巨大的战斗力缺失,f/a18e/f战斗机不能使用aim-54不死鸟导弹,不仅如此,这种飞机的速度和作战距离都逊色于f14,寻找一种远程导弹是能够让国会同意的唯一机会。美国的要求和欧洲不同,美国要求导弹具有更大的射程,100海里被美国认为是最小可以接受的射程,这意味着导弹射程必须大于180km,并且,考虑到隐身飞机的需求,这样的导弹还必须长度小于4米,翼展小于500mm。雷西恩正试图改进eraam+以适应美国的要求,改进的导弹计划采用凝胶的液体火箭燃料,将纳米硼粉悬浮在液体燃料中,提高燃料的存储密度和能量密度,增加导弹的长度,修正弹体外型,为增加的燃料寻找空间,以图达到美国提出的185Km左右仍能保持1220m/s的高末速度能力。美国最终期待导弹能够达到250km以上的射程。弹体外型要体现一定的隐身特征,增加tvc能力,以具有很高的近距大离轴发射能力。导引头采用新的倾斜布置的aesa有源相控阵天线,提高发射功率和抗干扰性,可以提供155度的搜索视角。新的计划预计在2010年下达具体的战术指标,2020年左右服役,那将是一种新导弹,性能远超现在的eraam+。作为美国下一代先进空空导弹,eraam+的命运还是一团迷雾。唯一的机会只有在于流星和r77e迅速的扩散,美国必须拥有与之匹敌的武器,不至于拿着短叉去对抗长矛,也有可能美国为了平衡国际军火交易的信心,为海军提前采购一小批eraam+导弹来取代aim-54c不死鸟退役留下的空缺,eraam+是作为下一代远程空空导弹出现还是以下一代空空导弹的身份等台,还须拭目以待!
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藐视天顶星技术是注定要失败的
介个东东不知道15年前能不能列装。不过总算能有和120D平级的玩艺鸟。可怜就是进度啊:') :Q
好!!!!!热烈鼓掌......
eraam+不可能有人要了,老美要搞的是JDRADM,2015年完成,比流星先进一代呢。