超机动能力对于未来空战是否还重要(转）

我以前认为超机动性的重要程度下降，是基于判断AIM-9X这类发射后锁定的空空导弹会极大的降低对空战格斗占领攻击位置的要求，没有超机动能力也可以发起攻击；而当前的战斗机在超机动状态下又无法发射导弹，因此其实用性大为降低。


空空导弹包络球，也就是导弹的有效攻击范围。

上面的想法是很有诱惑力，不过当时对导弹发射时的运动状态对导弹射程的影响估计不足，因此判断失误。 以美国AIM-120空空导弹为例，从速度为1M左右的战斗机上发射时，它对中空0.8M迎头目标的有效攻击范围约为40千米，最大攻击范围可以到80-100千米；但是当它改为从地面静止平台上发射的SLAMRAAM地空导弹时，其最大攻击范围只有20千米，缩小了4-5倍。即使考虑到地空导弹需要额外爬升3-4000米的高度，其攻击范围也有2倍以上的缩减。

那么现在的空空导弹有效攻击范围到底有多大呢？因为到了需要用超机动能力进行空战的时候都是10千米以内的近距离，所以这里就只说近距格斗空空导弹。以目前最先进的AIM-9X导弹为例，其发射重量85公斤，最大射程17千米。看起来射程不小，但这个数据是中空打击0.8M迎头非机动目标的，如果把迎头换成尾追，那么恐怕只会剩下5千米，目标做机动的话则进一步降低到3千米。

如果以发射后锁定的空空导弹替代飞机的机动格斗，那么很容易出现导弹发射时的速度矢量与目标不在一条轴线上、甚至相差甚远的情况，这时就需要导弹依靠自身动力去克服这个偏差；如果角度相差很大，那么导弹甚至需要90-180度掉头去追击目标，这比地空导弹零初速度的情况还要恶劣。在这时候，导弹的攻击包络线势必大大缩小，对尾追目标的有效攻击距离可能减少到不足1千米，这已经和航炮一个水平了。为了弥补射程不足，导弹需要增加重量和长度，这又会导致机身内弹舱容积的扩大，最终导致飞机结构重量上升、飞机机体增大，从而导致机动性进一步下降。

目前在研的新一代固体火箭发动机工作时间大为延长，目前已经达到200秒，并朝着300秒的目标努力，这比现在中距拦截空空导弹的15秒长了20倍。在使用这种发动机后，空空导弹甚至可以取消舵机和弹翼，完全依靠推力矢量进行控制，这能降低弹体阻力，延长射程，并极大扩大需要保持一定机动性的有效射程。但是同时也要看到，随着发动机性能的提高，现代战斗机加速性越来越好，空战速度越来越高，这就缩小了同一种导弹的有效攻击范围，因此不能满足于导弹发动机的进步，还要考虑未来空战的整体环境。

F-22的尾喷管，降低红外辐射也是考虑的重点，垂尾就能遮挡住两侧对喷管的大部分视角。

以上说的都是导弹动力射程的影响，下面再说说隐身带来的变数。

红外近距空空导弹的攻击主要依靠红外导引头的制导。红外导弹的杀伤区域集中在目标机的两侧和尾部，而这个范围的大小，和红外导引头的作用距离有直接的关系。从原理上来讲，红外导引头是透过探测目标发动机喷管、尾焰及蒙皮气动加热的红外辐射，来获取导引信息。其作用距离除与目标的红外辐射强度及辐射光谱特性有关外，也与导引头的灵敏度及外在环境的气象条件有关。而其中影响红外导引头作用距离的最重要因素还是发动机尾管(喷嘴)排气温度和排气离开尾管后所形成的尾焰。其中发动机尾管的影响又比尾焰明显。

之所以有这一结论，是因为金属材料制成的尾管不但辐射的红外线强度较高，而且高温持续时间也较长。而在开加力的状态下，发动机的尾焰长度可达200米，但实际上30米后的尾焰温度就降到了100摄氏度，因此造成强烈红外辐射的部分仅有10到20米左右。尾焰相较下则可以很容易的加以冷却，只要降低推力或是引入冷空气，即可降低发动机排气温度，进而使排出的尾焰温度迅速降低。 一般来说，红外线导引头的探测距离大概与目标发动机的尾喷管的温度的平方成正比，也就是尾喷管的温度如果提高两倍，导引头的探测距离就会提高四倍。

问题就出在这个探测距离上，以F-22为代表的新一代战斗机隐身设计是围绕着两个目标进行的，前机身要减少雷达反射截面积（RCS），后机身则要降低红外辐射，也就是降低喷管和尾焰的温度。为了这个目的，F-22一方面提高发动机推比，减少格斗时开加力的时间；一方面引入冷空气冷却喷管并混入排气中降低温度。根据尚未查证的说法，AIM-9X空空导弹的制导头对F-22的锁定距离只有对F-15的一半左右，这就导致导弹难以锁定目标且容易脱锁。而且新发展的拖曳式复合诱饵对格斗弹的干扰能力也很强，着同样需要飞机提供引导以提高命中率。

而红外导弹是如何锁定目标的呢？靠雷达引导。红外弹也可以自己锁定目标，但那需要飞行员像使用航炮一样将飞机对准目标才行，根本无法实现大立轴角发射，要做到这点必须用雷达锁定后引导红外导引头指向目标。即使有了后视雷达，其性能也无法和机头雷达相比，功率小导致抗干扰能力也不足。要让机头雷达引导导弹，就必须将机头大致指向对方，这也就需要超机动能力。

超机动最大的劣势是这回消耗飞机大量的能量，导致飞机损失高度和速度，从而容易被对方跟踪。这一问题目前无解，美国F-22依靠的是超巡，同样损失0.5M的速度，别的飞机是从1000千米/小时掉到400，F-22则是从1800掉到1200，因此还能保持很好的机动性。再结合高推比发动机，能够很快补充能量损失，因此可以放松对超机动缺点的担忧。我以前认为超机动性的重要程度下降，是基于判断AIM-9X这类发射后锁定的空空导弹会极大的降低对空战格斗占领攻击位置的要求，没有超机动能力也可以发起攻击；而当前的战斗机在超机动状态下又无法发射导弹，因此其实用性大为降低。


空空导弹包络球，也就是导弹的有效攻击范围。

上面的想法是很有诱惑力，不过当时对导弹发射时的运动状态对导弹射程的影响估计不足，因此判断失误。 以美国AIM-120空空导弹为例，从速度为1M左右的战斗机上发射时，它对中空0.8M迎头目标的有效攻击范围约为40千米，最大攻击范围可以到80-100千米；但是当它改为从地面静止平台上发射的SLAMRAAM地空导弹时，其最大攻击范围只有20千米，缩小了4-5倍。即使考虑到地空导弹需要额外爬升3-4000米的高度，其攻击范围也有2倍以上的缩减。

那么现在的空空导弹有效攻击范围到底有多大呢？因为到了需要用超机动能力进行空战的时候都是10千米以内的近距离，所以这里就只说近距格斗空空导弹。以目前最先进的AIM-9X导弹为例，其发射重量85公斤，最大射程17千米。看起来射程不小，但这个数据是中空打击0.8M迎头非机动目标的，如果把迎头换成尾追，那么恐怕只会剩下5千米，目标做机动的话则进一步降低到3千米。

如果以发射后锁定的空空导弹替代飞机的机动格斗，那么很容易出现导弹发射时的速度矢量与目标不在一条轴线上、甚至相差甚远的情况，这时就需要导弹依靠自身动力去克服这个偏差；如果角度相差很大，那么导弹甚至需要90-180度掉头去追击目标，这比地空导弹零初速度的情况还要恶劣。在这时候，导弹的攻击包络线势必大大缩小，对尾追目标的有效攻击距离可能减少到不足1千米，这已经和航炮一个水平了。为了弥补射程不足，导弹需要增加重量和长度，这又会导致机身内弹舱容积的扩大，最终导致飞机结构重量上升、飞机机体增大，从而导致机动性进一步下降。

目前在研的新一代固体火箭发动机工作时间大为延长，目前已经达到200秒，并朝着300秒的目标努力，这比现在中距拦截空空导弹的15秒长了20倍。在使用这种发动机后，空空导弹甚至可以取消舵机和弹翼，完全依靠推力矢量进行控制，这能降低弹体阻力，延长射程，并极大扩大需要保持一定机动性的有效射程。但是同时也要看到，随着发动机性能的提高，现代战斗机加速性越来越好，空战速度越来越高，这就缩小了同一种导弹的有效攻击范围，因此不能满足于导弹发动机的进步，还要考虑未来空战的整体环境。

F-22的尾喷管，降低红外辐射也是考虑的重点，垂尾就能遮挡住两侧对喷管的大部分视角。

以上说的都是导弹动力射程的影响，下面再说说隐身带来的变数。

红外近距空空导弹的攻击主要依靠红外导引头的制导。红外导弹的杀伤区域集中在目标机的两侧和尾部，而这个范围的大小，和红外导引头的作用距离有直接的关系。从原理上来讲，红外导引头是透过探测目标发动机喷管、尾焰及蒙皮气动加热的红外辐射，来获取导引信息。其作用距离除与目标的红外辐射强度及辐射光谱特性有关外，也与导引头的灵敏度及外在环境的气象条件有关。而其中影响红外导引头作用距离的最重要因素还是发动机尾管(喷嘴)排气温度和排气离开尾管后所形成的尾焰。其中发动机尾管的影响又比尾焰明显。

之所以有这一结论，是因为金属材料制成的尾管不但辐射的红外线强度较高，而且高温持续时间也较长。而在开加力的状态下，发动机的尾焰长度可达200米，但实际上30米后的尾焰温度就降到了100摄氏度，因此造成强烈红外辐射的部分仅有10到20米左右。尾焰相较下则可以很容易的加以冷却，只要降低推力或是引入冷空气，即可降低发动机排气温度，进而使排出的尾焰温度迅速降低。 一般来说，红外线导引头的探测距离大概与目标发动机的尾喷管的温度的平方成正比，也就是尾喷管的温度如果提高两倍，导引头的探测距离就会提高四倍。

问题就出在这个探测距离上，以F-22为代表的新一代战斗机隐身设计是围绕着两个目标进行的，前机身要减少雷达反射截面积（RCS），后机身则要降低红外辐射，也就是降低喷管和尾焰的温度。为了这个目的，F-22一方面提高发动机推比，减少格斗时开加力的时间；一方面引入冷空气冷却喷管并混入排气中降低温度。根据尚未查证的说法，AIM-9X空空导弹的制导头对F-22的锁定距离只有对F-15的一半左右，这就导致导弹难以锁定目标且容易脱锁。而且新发展的拖曳式复合诱饵对格斗弹的干扰能力也很强，着同样需要飞机提供引导以提高命中率。

而红外导弹是如何锁定目标的呢？靠雷达引导。红外弹也可以自己锁定目标，但那需要飞行员像使用航炮一样将飞机对准目标才行，根本无法实现大立轴角发射，要做到这点必须用雷达锁定后引导红外导引头指向目标。即使有了后视雷达，其性能也无法和机头雷达相比，功率小导致抗干扰能力也不足。要让机头雷达引导导弹，就必须将机头大致指向对方，这也就需要超机动能力。

超机动最大的劣势是这回消耗飞机大量的能量，导致飞机损失高度和速度，从而容易被对方跟踪。这一问题目前无解，美国F-22依靠的是超巡，同样损失0.5M的速度，别的飞机是从1000千米/小时掉到400，F-22则是从1800掉到1200，因此还能保持很好的机动性。再结合高推比发动机，能够很快补充能量损失，因此可以放松对超机动缺点的担忧。