5月10日,推上一个ID为彩云香江@louischeung_hk的“微博盗图大王”发布了一个视频,介绍了中国的超远程空空导弹PL-17的性能参数,据称这种大型导弹射程可达400千米,能在美军预警机极限发现距离外发动攻击,而美军目前即使是在研的最远射程导弹射程也只有260千米,完全没有还手之力,这到底是真的吗?

PL-17导弹:极限距离外猎杀,到底是怎么做到的?

我国的PL-XX系列就是霹雳空对空导弹,这是载机锁定敌机后发射导弹将对方击落的重要武器装备,一般来说射程在20千米以内的被称为格斗导弹,超过20千米但射程在100多千米左右的被划分为中距导弹,超过数百千米的则被归类为远程空空导弹,也有说是超远程空空导弹。

pl-17空空导弹(PL-17远程空空导弹)(1)

目前美军现役空空导弹中射程最远的是AIM-120D,为160千米,欧洲流星空空导弹射程可达200千米,美军在研的AIM-260最大射程约为260千米,然而中国的PL-17导弹射程居然达到了恐怖的400千米,以下是WIKI给出的数据:

PL-17是PLAAF(中国人民解放军空军)的主动雷达制导超视距空对空导弹,射程为400千米,导弹长度接近6米,直径约为300毫米,将依靠惯性制导、卫星导航和数据链来跟踪目标,在终端阶段,导弹将打开其多模式导引头,同时配备主动 AESA 雷达和红外寻的功能,以自主跟踪目标。

另外该导弹具有低阻外形,最高速度在4马赫左右,机动性由四个小型控制翼和推力矢量发动机控制,关于射程有多个说法,据媒体给出的数据,射程在300~500千米之间,英国智库皇家联合服务研究所的数据400公里,可能更为靠谱一些。

三个关键:确保远距离命中目标

远程空空导弹有三个非常关键的指标,一个是怎么样让射程更远,另一个是如何搜索并锁定目标,第三个则是如何机动攻击闪避的的目标,首先来解决第一个问题,怎么样才能让射程更远:

目前远程空空导弹的发动机有两类,一类是吸气式的冲压发动机,文末会重点介绍,另一类是就是双脉冲或者多脉冲固体火箭发动机,PL-17确信至少使用了双脉冲发动机,这种类型的发动机使用两种装药,在加速阶段使用速燃高能装药,在巡航阶段使用缓燃高能装药。

pl-17空空导弹(PL-17远程空空导弹)(2)

固体火箭发动机推力大,结构紧凑,可以长期保存,经常被用来作为导弹类的推进发动机,但它也有一种致命缺点,推力不可调,点燃后只能烧完,所以导弹经常标注两种射程,一种是动力射程,另一种是最大射程。

在动力射程内被锁定的战斗机很难摆脱,因为导弹发动机推力很大、速度很高,机动性很强,战斗机怎么都摆脱不了,但出了动力射程后只依靠惯性前进,速度会越来越慢,战斗机只要把节流阀推到底,加上剧烈机动,导弹很快就会损失动能追不上了。

pl-17空空导弹(PL-17远程空空导弹)(3)

双脉冲固体火箭发动机就是为了解决这种问题被设计出来的,加速阶段用速燃高能装药尽快让导弹提速,之后进入巡航阶段点燃缓燃高能装药,慢慢释放能量,增加导弹巡航射程。有的导弹为了在末端提高速度还可能设置三脉冲甚至多脉冲装药,但成本以及技术难度也会更大,目前主流的多脉冲仍然是双脉冲为主。

我国近些年来在固体火箭发动机领域进步很快,固体火箭为动力的DF-17与DF-21等导弹都用上了新型固体火箭燃料,而PL系列的空空导弹的射程也进一步增加,特别是PL-15远程空空导弹的射程已经在300千米左右,实在让大家非常惊艳,这里还有个有趣的小故事,不妨来听听:

pl-17空空导弹(PL-17远程空空导弹)(4)

业界曾流传美国最新型号的AIM-120D型空空导弹采用了双脉冲固体火箭发动机,有效射程提高50%,射程超过150公里,采用空射高抛弹道时,更是能达到坊间流传的最远200千米的打击距离。

然后就是我国科研人员一致认定AIM-120D用了双脉冲发动机(其实并没有),使用高抛弹道时射程将超过200千米,所以成立专家组一致攻关搞定了双脉冲火箭发动机,最后弄出来的PL-15基本射程达到了200千米,最大可靠动力射程300千米,机动过载在45G左右。

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美国人直接就懵圈了,一个战略忽悠结果中国人愣是整出了真家伙,所以美军知道了中国的PL-15性能之后赶紧上马AIM-260,射程要达到260千米以上,然而美军的AIM-260还要几年才会出来呢,这不中国人又整出了射程400千米的PL-17,美国人差点要昏倒了。

看到这里估计大家应该想起了全重26kg的89重机枪,当年翻译错误,把枪身重量当成了整枪重量,结果枪身只分配到了17.5kg的指标,剩下的给脚架8.5kg,合计26千克,成了全球最轻的重机枪。

导引头:比较罕见的雷达红外复合制导

空空导弹是需要制导的,一般格斗导弹用的是红外制导,中距弹用半主动或者主动雷达制导,但PL-17这种远程导弹却使用非常复杂的制导方式:

惯性制导、卫星导航和数据链来跟踪目标,在终端阶段,导弹将打开其多模式导引头,同时配备主动 AESA 雷达和红外寻的功能。

正常的空空导弹发射需要载机雷达锁定目标,之后再给导弹装定目标数据,之后导弹再发射攻击目标,不过从导弹发射到击中目标之间还有多个关键步骤:

pl-17空空导弹(PL-17远程空空导弹)(6)

惯性导航是中距弹与远程弹必须要具备的,功能是计算自身的位置与目标的运动参数之间的差距,计算出一条最新的追击弹道,但这并不能支持导弹直接攻击目标,只会引导到目标附近。

卫星导航与数据链,这个PL-17据说能已经能做到A射B导,也就是说导弹在确认目标大致方向的时候即可发射,之后由预警机获取的目标数据通过卫星数据链传递给导弹,这种方式可以隐蔽载机雷达信号,有利于突然袭击(被雷达锁定是有警告的,如果载机不开启雷达对方就无法发现隐形战斗机)

pl-17空空导弹(PL-17远程空空导弹)(7)

AESA雷达就是有源相控阵雷达,早期空空导弹最多也就是抛物面雷达或者卡塞格伦,了不起就是平面阵列雷达,现在技术进步了,连空空导弹也用上有源相控阵雷达,这个雷达性能与面积直接相关,PL-15的直径为200毫米左右,也已经很大了。但PL-17直径达到了300毫米,横截面积是是PL-15的2.2倍以上。

如此大面积的AESA阵列下,无论是抗干扰能力还是对隐形目标的回波截获能力都要比PL-15的要高出很多,因此PL-17的主动雷达在攻击F-22和F-35时也具有相当的优势。

pl-17空空导弹(PL-17远程空空导弹)(8)

红外寻的则是一种利用目标的红外信号特征进行锁定的一种技术,目前最新的红外引导头是红外凝视成像,这种导引头不容易被干扰,还能比对目标红外特征信号,一旦被锁定,连干扰弹都很难奏效。

PL-17的机动性是由机四个小型控制翼和推力矢量发动机提供,为了减阻,PL-17除了四片小翼外全身都光秃秃,因此机动性会有头部的上百个小孔矢量发动机来完成,这种模式阻力小,反应迅速,据公开的资料称,PL-17最高过载可达40G。

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从以上几种引导方式以及推进与控制技术来看,结合了有源相控阵和红外凝视成像的导弹简直有些丧心病狂。其实这个操作特容易理解,我们的技术人员总是觉得与世界平均水平存在差距,所以就想把各种已经突破并白菜化的技术堆砌在这枚导弹里,结果整出了一枚让全世界都望其项背的导弹。

体系攻击:这个问题无解

目前全球体系最全的两大国家就是中国和美国,中美空中力量对抗绝不只是一枚导弹或者一架战斗机的对抗,而是一个完整的作战体系,包括预警机、电子战飞机、情报支援机侦察机、战斗机、指挥通信机和无人机以及加油机和轰炸机等。

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双方体系都是完备的,而PL-17就是一种能在这种对峙中取得先机的武器,这种导弹的最大射程达到了400千米,基本可以在预警机发现极限外对这个体系中最薄弱的加油机、预警机、情报支援机等飞行器发起攻击,各位可能不太相信这个事实,其实原因很简单,假设预警机在一万米高空巡逻(其实没那么高),那么其雷达发现半径只有360千米不到。

射程400千米的空空导弹可以在其发现距离的极限处发动攻击,此时无论是J-20还是J-16都是安全的(长度6米的导弹挂不进J-20的弹仓,只能外挂),因为预警机都还没发现载机,这种导弹截面积小,预警机要发现这种小型目标非常困难,反制的手段很少,只能使用干扰、红外干扰弹、诱饵飞机以及其他载机发射空空导弹与其对抗,但要是有数十架飞机对其进行饱和攻击呢?

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美军也不是无解,可以派遣F-35与F-22前出搜索PL-17的载机进行攻击将其击落,所以美军为此还搞出了一个叫做“忠诚僚机”的概念,让未来的六代机NGAD中的FX-XX战斗机带领这些无人机进行搜索、掩护攻击等,以无人机交换有人驾驶的PLA战斗机。

不过问题是这个无人机“忠诚僚机”的概念中国人早就已经玩起来了,并且J-20也已经搞出了双座版,据说专门就是为了协调这些“忠诚僚机”进行作战设计的变体,现在美军遭遇的问题是,美军提出的概念还没玩成熟,中国人就把概念变成了现实,怎么办?这次真的是无解了。

pl-17空空导弹(PL-17远程空空导弹)(12)

最后提醒一句,彩云香江@louischeung_hk发布的J-16携带PL-17的照片是一张CG效果图,但并表示PL-17是假的,这种导弹据说早已经列装。

超远程空空导弹:我们还有射程更远的固体冲压导弹

超远程空空导弹的发动机除了双脉冲固体火箭发动机外,还有固体冲压火箭发动机,这种发动机其实比双脉冲固体火箭发动机还要优秀一些,原因是这种发动机可以使用贫氧高能燃料,少了大量氧化剂的重量,同样重量飞更远或者同样射程蛋蛋更轻。

固体冲压发动机

固体火箭的燃料都是自带氧化剂的,混合在一起或者固体火箭燃料本身结构中就含有氧化剂,但无论是一种化合物还是两种化合物的混合物,氧化剂都得按照化学反应配平,要不然就是富氧燃烧或者贫氧燃烧,都是浪费燃料的。

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所以常规的火箭发动机要带“双份”,而固体冲压发动机则只需带“单份”燃料即可,氧气来自大气层中的氧,但冲压发动机都用液体,固体冲压发动机如何将固体燃料送进冲压发动机的燃烧室呢?答案很简单,让把固体燃料做成贫氧燃料,燃烧时产生大量的可燃性气体,再和大气混合进入冲压发动机的燃烧室即可。

这样的要求下固体冲压发动机一般有两种结构,一种是机头进气,冲压发动机进气道经过燃料,混入燃烧的燃气再点燃,另一种专门设计一个药室并缓燃,再从机身两侧进气。机头进气导弹结构紧凑,但不太好布置导引头,会互相影响。两侧进气可以自由布置导引头,但体积比较大,各有优缺点,欧洲的流星中距弹用的就是两侧进气的固体冲压火箭发动机。

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我国的超远程空空导弹,除了双脉冲火箭发动机,也在研制固体冲压火箭发动机的空空导弹,据坊间传闻这种导弹也已经装备,这些技术对中国来说,有了那么多年的极速沉淀,其实更多的时候就只需要一个概念而已,科研专家就能根据需求很快搭建出一种“新体制”的武器。

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