[图帖] 龙之利爪中国霹雳10空空格斗导弹性能分析【43P】

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1楼大中小发表于 2013-3-28 17:24 只看该作者

龙之利爪中国霹雳10空空格斗导弹性能分析【43P】

国内外导弹研制部门对于第四代近距格斗空空导弹有如下的定义：首先要具备先进的气动外形，特别是改善阻力和大迎角气动特点，以提高打击新一代高机动性目标的能力，同时增加导弹的射程，以提高拦截范围：具备更强的探测能力和抗干扰能力，要求采用新一代成像器件包括线列或者面阵器件，以便更好的实现导弹的远射程、大离轴发射和越肩攻击的能力：更在离轴发射能力，也就是所谓的可视即可射，能够与头盔瞄准具随动，离轴角可以达到90度，因此可以大大减少对载机占位的要求，提高作战飞机的战斗性能

1.

为了达到与F-22战斗机对抗的目的，歼-20战斗机必须能够携带高性能导弹，否则，战斗机性能再好都发挥不了效用

2.

减少阻力最简单办法莫过于减少弹翼，我们知道导弹的弹翼虽然是导弹升力的主要来源，但是随着速度的增加，它的阻力也会显著增加，相应的弹身对于升力贡献就会越大，所以现代高速导弹，如远程防空导弹多采用无弹翼布局，它的优点就是结构简单、重量轻、尺寸小、制造和维护简单，可以提供较大的过载，舵面的效率较高，一般认为无翼式布局是现代高速导弹标准的气动布局。（图片为歼-20战斗机携带导弹升空飞行）

3.

英国研制的ASRAAM先进格斗空空导弹就采用典型的无弹翼结构。它的优点就是结构简单、重量轻、尺寸小、制造和维护简单，可以提供较大的过载，舵面的效率较高，一般认为无翼式布局是现代高速导弹标准的气动布局

4.

不过无弹翼布局也有自己的缺点，首先发射包线两端性能不足，前面说过，速度越大，弹身对于升力的贡献越大，但是对于固体火箭发动机的导弹来说，它的初始速度较低，在弹道末段，由于火箭发动机燃料早已经耗尽，所以速度也比较低，因此这个时候导弹的机动性能就受到影响，还有就是随着火箭发动机燃料的消耗，导弹的重心前移，加上导弹气动压力中心的变化，这个时候导弹气动非线性较为严重，对于导弹的控制系统要求较高。（图片为歼-20战斗机携带导弹升空飞行）

5.

英国的ASRAAM就是这种导弹的代表，从相关资料来看，这种布局给ASAAM带来的较大的麻烦，虽然固体火箭发动机的性能比以前有较大的提高，但是仍然不能将导弹的速度提高太多，相应的弹身能够提供的升力比较有限，发射包线的两端更是如此，尤其是大离轴发射能力需要较大的过载，英国人的解决办法就是让导弹保持一定的迎角以增加升力，但是在发射初期，导弹速度不高的情况下能否有较好的效果，外界对此保留态度，实际上ASRAAM研制进度迟滞不前也这个有关。

6.

另外一个解决办法就是引入推力矢量技术，推力矢量可以在低速或者高空空气稀薄的情况下让导弹仍旧具备较强的控制能力，例如南非的A-DARTER和日本的AAM-5导弹。但是推力矢量会降低发动机的推力，一般影响在10%左右，所以并不能完全依靠推力矢量。（图为日本AAM-5导弹）

7.

　在这种情况下，可能近距空空导弹仍旧需要弹翼来提供部分升力，以增加导弹的机动性能，德国早期和英国联合研制ASRAAM，在研制进程受阻之后，德国决定自行研制新型近距空空导弹，这就是IRIS-T，它最大特点就是采用了边条翼加推力矢量的布局，边条翼布局的优点就是它的升力面面积较大，可以提供较大的升力，同时展弦比较低，激波阻力小，因此超音速条件下的升阻比较高。（图为IRIS-T导弹）

8.

还有就是它的尺寸较长，升力中心受导弹速度和状态的变化影响较小，有利于保持导弹的静稳定度以提高导弹的机动性能，同时还可以起到加强弹体的作用，配合推力矢量以后，可以扩展导弹的发射包线并且改善发射包线内的机动性能，所以我们看到第四代近距格斗空空导弹如德国IRIS-T、法国MICA和日本AAM-5都是这个布局，说明它已经获得普遍的认可。（图为俄罗斯的新一代空空导弹）

9.

根据海外的资料，我国第四代近距导弹的编号可能为PL-10，早期的方案是无弹翼布局，显然强调了射程、速度等方面的指标，不过为了改善发射包线两端的性能，采用了推力矢量技术，但是显然并没有从根本上解决问题，所以最终我们看到的PL-10还是和IRIS-T一样，采用边条翼的布局，不过从图片上来看，它的弹翼长度似乎较小，显示在提高升力的同时也希望能够兼顾速度方面的指标，同时位置比较靠前，这样降低升力中心变化范围，有利于简化导弹的控制系统。（图为歼-20挂载新型导弹）

10.

　另外它的尾舵面较大，显示可以提供较大的控制能力，对于正常布局的导弹来说，尾舵的升力方向和弹翼的升力方向是相反，所以因此导弹的响应特点较差，较大的舵面可以提供较好的操纵能力，同时也可以起到平衡导弹的重心，尤其导弹发射包线的末段。另外它可能和IRIS-T一样，也采用推力矢量来增加导弹的机动性能。（图为第四代AIM-9X和第三代空空导弹AA-11的打击性能比较）

11.

在制导系统方面，第四代近距格斗空空导弹采用红外成像导引系统，有两种一种是线列阵，如IRIS-T采用的4*128锑化铟线列阵，它采用机械扫扫描体制，技术和结构比较简单，但是可靠性和灵敏度仍旧相对偏低，还有一种就是AIM-9X采用的128*128面积阵，采用电子扫描，探测距离远、灵敏度高，抗干扰能力强，便是结构复杂，成本较高，根据军用电子元器件材一书，我国已经可以生产128*`128乃至更大的凝视焦平面阵列器件，实现了二维电子扫描，器件的作用时间长，探测距离远，灵敏度高，特别是省去了复杂的机械扫描机构，从而大大减少了设备的体积和重量、功耗，增加了可靠性，这对于空间有限的战术导弹来说非常重要，所以笔者认为PL-10可能采用的是128*128面积阵。（图为美军的AIM-9X导弹）

12.

PL-10的出现大大提高了我国空军近距格斗能力，特别是第四代作战飞机之间的空战很大可能是近距格斗，现代超视距空战主要武器是主动雷达制导空空导弹，目前主动雷达制导空空导弹是以第三代战斗机为目标研制，由于导弹的空间和能源限制，它对于三代战斗机的探测距离一般在25公里左右，考虑到四代机的隐身能力，这它对于第四代作战飞机的探测能力可能要降低到10公里以下，这样就需要载机的机载雷达长时间开机、锁定目标，以便为导弹提供导弹制导信号，而对于第四代战斗机来说，长时间开启雷达会导致飞机增加暴露概率，对于雷达来说，孔径和功率是提高探测距离的两个关键参数，而空空导弹的直径有限，末制导雷达的天线孔径显然受到限制，加上弹上能源供应也比较低，在可以预见的将来也不会有太明显的改善，所以以目前技术条件，现在的主动雷达制导空空导弹对付第四代隐身战斗机恐怕还是力不从心。

13.

不过第四代隐身战斗机雷达隐身性能较好，但是红外隐身相对较差，这是因为喷气式战斗机的尾喷口温度极高，另外考虑到推力和重量等因素，即使是第四代隐身战斗机对于红外隐身也没有采取采取的措施，所以对于红外成像制导导弹来说，仍旧是一个比较明显的目标，有人预测第四代战斗机之间的空战可能是近距格斗就是来源于此。因此PL-10的研制成功，有效的提高歼-20对抗F-22这样的隐身战斗机的能力。

14.

另外PL-10还有助提高我国空军现有第三代战斗机的近距空战能力，目前第四代近距空空导弹在我国周边国家和地区呈现扩散态势，一些国家和地区的空军相继装备了或者或者即将装备AIM-9X、红外型MICA和AAM-5这样的第四代近距空空导弹，而我国空军目前装备的是PL-8和R-73这两种近距空空导弹，它们均采用多元红外制导，虽然灵敏度和抗干扰能力比点光源有所提高，但是比起红外成像制导还是有较大的差距，因此配备PL-10有助于我国空军对抗周边空军装备第四代近距空空导弹带来的威胁

15.

　在我国空军三代作战飞机中，PL-10对于歼-10尤其重要，我们知道歼-10目前推重比与F-15等三代机相比还是稍逊，因此在稳盘等性能方面处于劣势，但是它凭借大三角翼和鸭式布局在瞬盘方面胜出，由于瞬盘角度的增加，阻力也在迅速增加，会让飞机损失高度和速度，需要导弹能够尽早的发射出去，以降低飞机能量的损失，但是现在的PL-8空空导弹无法发挥出它这方面的优势，而PL-10的离轴发射角度大，可以达到90度，可以让歼-10盘旋较小的角度就可达成导弹发射条件，从而有利提高它的近距空战能力。（图为日本的AAM-5导弹）

16.

对于歼-20来说，PL-10研制成功只是完成一部分，因为第四代战斗机考虑到隐身能力，需要把武器内置，发射的时候把导弹推出舱外，这对于雷达制导空空导弹没有问题，但是对于红外制导空空导弹来说，发射前就无法截获目标，虽然红外成像掉导方式也可以实现发射后锁定能力，但是在许多情况下仍旧需要导引头发射前锁定目标，但是武器舱长时间开启不但会增加飞机的阻力，也会导致飞机RCS的增加，所以F-22采取了侧面小武器舱，可以让红外弹把导引头伸出机体以外，探测目标，从相关图片来年，歼-20采取的也是这样的办法，与F-22不同的事，歼-20似乎可以把整个导弹伸出机体，然后弹舱舱门可以关闭，这样的设计可能是避免舱门对于鸭翼气流的干扰，歼-20侧面武器舱上方有鸭翼、边条等气动部件，它们用来产生和加强机体涡流，以提高飞机的机动性能，如果舱门开启时间过长，会对机体的气流造成不利的影响，所以歼-20采取了这样的设计。

17.

我国另外一种隐身飞机歼-31由于机体较小，似乎没有布置侧面弹舱，所以挂载PL-10可能会有问题，这个问题美国的F-35同样存在，它采取的办法是挂架与舱门联动，发射的时候，舱门打开，让AIM-9X伸出机体，以便探测目标和发射，不过这样显然会增加飞机的阻力和RCS，属于一种无奈之举，未来歼-31发射PL-10可能也采取这样的办法。（图为日本的F-15J战斗机）

18.