從遙遙領先到落後到望塵莫及,中美遠程空空導彈競賽

前言:現代空戰已經進入超視距空戰時代,導彈射程可以確保先敵掌握攻擊主動權,飛行員只要始終遊離在目標威脅範圍外,不斷髮射導彈就可以消滅對手並保存自己,這種空戰模式讓空空導彈的射程越來越遠,在90年代到21世紀前十年,美國射程在100千米的AlM-120中程空空導彈都是遙遙領先於世界,直到中國霹靂-15遠程空空導彈的出現。

一:遙遙領先的中國遠程空空導彈

2015年,由中國607所研製的霹靂-15遠程空空導彈正式通過了測試,霹靂-15遠程空空導彈長4~4.5米,彈徑203毫米,可以放進殲-20戰鬥機的主彈倉內,也可以由殲-11BS/H、殲-15、殲-16和殲-10B/C戰鬥機攜帶,這種第四代先進空空導彈最大射程超過200公里,超出現有大多數中距空空導彈,比中國現役的霹靂-12中程空空導彈遠了100公里,美國AlM-120中程空空導彈射程號稱有100千米,但實際上單脈衝固體火箭發動機工作時間只有9秒,有動力的射程只有17公里,之後滑翔,動力射程和前一段滑翔距離命中率最高,超出這個距離速度和動能都在快速流失,慢慢從4馬赫降到音速以下,目標只需要大角度側滑就可以甩掉導彈。

爲了加大動力射程,歐洲“流星”遠程空空導彈採用了可調節推力的衝壓發動機,工作時間更長,最大射程可達150公里,不過沖壓發動機在高空稀薄的空氣中效率比很低,霹靂-15遠程空空導彈採用雙脈衝固體火箭發動機,在同一燃燒室分成兩段,由控制系統確定點火時間,以達到最優的彈道,可以說就是爲美國空軍E-8、E-2D和E-3C預警機,RC-135電子偵察機,KC-135和KC-46空中加油機,C-5A和C-17運輸機量身定做的,如果這些RCS超過200-500平方米的空中作戰體系中關鍵空中節點被殲-20隱形戰鬥機發射霹靂-15遠程空空導彈擊落,美國空軍想要打贏西太平洋空戰就很難了。

霹靂-15遠程空空導彈採用慣性制導加抗干擾雙向數據鏈中繼制導,未段採用相控陣主動雷達,探測距離有明顯增大,導彈除了接收戰鬥機和預警機發出的制導信息之外,還可以將導彈的信息回傳給戰鬥機和預警機,發射後可以由預警機跟蹤目標,週期性嚮導彈更新目標的變化,使其可以在最大射程上讓目標無法逃脫,預警機對隱形戰鬥機的探測距離只有120公里,如果殲-20隱形戰鬥機在200公里外對預警機發起攻擊,預警機連殲-20隱形戰鬥機都沒發現,即使發現導彈來襲,至少要飛一百公里的距離才能逃往安全空域,但霹靂-15最大飛行速度超過6馬赫,預警機根本逃不脫。

殲-20戰鬥機一次可掛載4枚霹靂-15遠程空空導彈,一次出擊可以同時攻擊2到4個大型飛機,迫使美軍預警機和加油機不敢過於靠近戰區,F-22戰鬥機和B2A戰略轟炸機就不得不單獨作戰,殲-20戰鬥機裝備的光電跟蹤系統(EOTS)和光電分佈式孔徑系統可在120千米發現B-2隱身轟炸機,110千米發現F-22隱身戰鬥機,無需開雷達就可搶先攻擊,也可依託大陸密不透風的反隱身雷達網和數量衆多的空警-500預警機,殲-20戰鬥機憑藉數據鏈就可以獲得F-22戰鬥機的信息,等導彈進入主動雷達制導範圍,F-22戰鬥機只有不到10秒躲避時間了。

在研製成功霹靂-15遠程空空導彈之後,專供殲-16戰鬥機攜帶的霹靂-21超遠程空空導彈也公開亮相,這種導彈長5.8米,射程高達400千米以上,超過美國的宙斯盾無源相控陣雷達的最大探測距離,也超出了殲-16戰鬥機的有源相控陣火控雷達最大探測距離,使用的是前所末有的主/被動雷達雙模導引技術,主/被動複合天線的難點是共形天線技術和用於相位干涉的一對天線間間距不能任意調整,霹靂-15遠程空空導彈受203毫米的彈徑限制很難設置共形天線,霹靂-21超遠程空空導彈直徑300毫米,體積是霹靂-15遠程空空導彈的三倍以上,就沒這種問題了。

二:遙遙落後的美國遠程空空導彈

中國空軍以霹靂-10A、霹靂-12B、霹靂-15和霹靂-21空空導彈構成近程、中程、遠程和超遠程空空導彈的空戰體系,在作戰數據鏈的支持下,已經處於遙遙領先領先的地位,本來處於這個地位的是美國空軍,1962年,美國開始研製AIM-54“不死鳥”遠程空空導彈,這是世界上第一款遠程空空導彈,最大射程達200公里,由F-14“雄貓”戰鬥機掛載,在試射時,一架F-14“雄貓”戰鬥機38秒內發射6枚導彈攻擊50~80千米外的6個靶機,4枚直接命中,美國研製遠程空空導彈和中國研製遠程空空導彈的目的很相似,是爲了遠距離消滅對美國海軍航母編隊發動“反艦導彈飽和攻擊”的圖22M“逆火"式轟炸機。

作爲世界上第一款遠程空空導彈,自重達到460公斤的“不死鳥”遠程空空導彈用於攻擊高空高速的大中型飛機還行,但難以有效攻擊高機動性的戰鬥機,1999年1月6日,“卡爾文森”號航母的F-14D戰鬥機在伊拉克對兩架闖入禁飛區的米格25戰鬥機發射兩枚AIM-54空對空導彈,但都沒有擊中,蘇聯解體後,F-14“雄貓"戰鬥機和A1M-54“不死鳥"遠程空空導彈失去了用武之地,於2006年悉數退役,美國戰鬥機的主要武器都是A1M-120中距空空導彈,只是射程從A/B型的55至75千米發展到C5型的105千米,再到D型的160千米,在當時看來綽綽有餘了。

至少到2010年以前美國空軍都自信地認爲中國無力研發隱身戰鬥機,只能用“機海”戰術和美軍F-22隱身戰鬥機對抗,F-22隱身戰鬥機僅憑彈艙裡的6枚AIM-120中距空空導彈利用隱身及感知優勢前出至中國戰鬥機羣必經航線附近設伏,以重現“馬里亞納獵火雞大賽”的輝煌,但殲-20戰鬥機的發展速度大大超乎美國的預測,突然發現就算是A1M-120D型中距空空導彈,在霹靂-15遠程空空導彈之前也是劣勢武器,如果殲-20戰鬥機在與F-22戰鬥機接戰前,先打掉F-22戰鬥機極度依賴的預警機、加油機、電子戰飛機,失去支援體系就得敵前裸奔。

殲-20戰鬥機採取儘可能遠距離導彈攻擊,打完就跑的打法,F-22戰鬥機不得不在一次次規避中損失能量,即使發現殲-20戰鬥機也因射程不夠而無法反擊,這對一向追求武器裝備代差優勢的美軍是一個強烈刺激,2016年9月,美國空軍空戰司令部表示霹靂15導彈擁有極長射程,急需發展射程更長的導彈作爲反制,而且越快越好,否則“拳頭"可能夠不着對手,陷入被動挨打境地,2017年,美國空軍急吼吼啓動AIM-260遠程空對空導彈項目,要求很簡單,一是幾何尺寸與A1M-120導彈完全一樣,以裝入F-22戰鬥機彈艙,二是最大射程要達到260千米甚至300千米。

由於需求甚急,AIM-260遠程空對空導彈彈體構型採用“愛國者"PAC--3MSE型防空導彈彈體縮比而來,雙脈衝固體火箭發動機也是“愛國者”PAC-3MSE導彈的11英寸直徑雙脈衝固體火箭發動機縮比而來,AIM-260遠程空對空導彈的研發難點主要是在射程、體積和重量之間求得平衡,要想射程遠就要自身阻力要小,只能使用大長徑比“光桿”彈體,設置面積很小的尾翼,這對氣動控制設計水平要求極高,AIM-260遠程空對空導彈火箭發動機的藥柱長度和裝藥體積沒有比A1M-120導彈有質的提升,要提高一倍射程相當困難。

提升動力射程無非是採用兩級推進發動機、衝壓發動機、雙脈衝火箭發動機,兩級推進和衝壓發動機有較大的缺陷,火箭發動機是必然選擇,影響火箭發動機射程的因素主要是導彈的總衝重量比,通過減重和採取高能推進劑可提高總衝重量比,採取小型化電子艙技術能提高10%的射程,採用輕質高強結構材料也能提高10%的射程,推進劑的更新速度極慢,只能彈體內有限的空間延長燃料箱容積,這又擠壓了戰鬥部的體積,最後只能採用動能殺傷戰鬥部,也能提高10%的射程,射程爲160千米的AIM-120D導彈按這個方法改進後可以增至228.8千米。

但射程增加幅度較大,要全面更新彈體材料、推進劑、電子艙、彈道成型等技術才能達到,除了動力射程技術瓶頸一時難以獲得突破外,美國空軍也沒解決超遠距離目標搜索、識別、鎖定,導彈中繼制導等環節,AIM-260導彈採用慣性制導.末端主動雷達制導.紅外成像制導和GPS衛星制導等多種制導模式,還裝備了雙向數據鏈,理論上的不比霹靂-15遠程空空導彈差,但導彈要飛行如此長的距離,載機必須一直開着機載雷達跟蹤目標直到導彈飛到末制導雷達開機,機載雷達最大探測距離不足也是個問題,F-35戰鬥機的AN/APG-81雷達最大探測距離才180公里。

2019年6月20日,美國空軍裝備司令部壽命週期管理中心武器項目主管安東尼.W.吉納坦普准將在俄亥俄州某空軍基地的記者會信誓旦旦宣佈AIM-260遠程空空導彈要在2021年實施首次試射,2022年裝備美國空軍,可是該項目研發進度明顯跳票,而霹靂-15遠程空空導彈已經服役近十年,在各類演習的磨礪下改進了數輪,迭代至E型號,並於2021年珠海航展推出射程145千米的外貿版,射程就超越了“流星"和A1M-120D導彈,自用型的成熟度顯然是AIM-260這種離列裝部隊的還遙遙無期的無法比擬的。

三:病急亂投醫的“標準”-6DualII遠程空空導彈

由於AIM-260遠程空空導彈研發過程還要耗費時日,已經感受到明顯威脅的美軍已經等不及了,急需一個“短平快”項目來應急,美國從伊朗空軍將“霍克"地空導彈掛在F-14A戰鬥機上充當空空導彈中得到靈感,也考慮將雷錫恩公司研發的“標準"-6艦空導彈掛在F/A-18E/F戰鬥機上充當遠距空空導彈,“標準"-6“標準"-6是在“標準"-2BlockIV導彈的彈體串聯了1具MK72型助推器,使最大射程達到370千米,並換裝AIM-120C7主動雷達導引頭和其先進信號處理技術和制導控制能力而來,由於價格高達430萬美元一發,迫使軍方只打算少量採購。

“標準"-6艦空導彈長6.55米,重1497千克,改機載後去掉了助推器,彈長編短爲4.5米,彈重降爲816千克,重新設計掛點和電氣接口,改稱爲“標準”-6DualII遠程空空導彈,重447千克AIM-54“不死鳥”導彈加上專用掛架重達620千克,已經是笨重到只有F-14這種大型戰鬥機才能攜帶了,“標準”-6DualII遠程空空導彈彈重遠超AIM--54“不死鳥”空空導彈,可F/A-18E/F戰鬥機只是一種中型戰鬥機,FIA-18E/FBlock3戰鬥機又增加了2個機身保形油箱,動力本來不強勁,又增加了不少的氣動阻力。

加上“標準”-6型遠程艦空導彈的機動性並不適合攔截機動性較高的戰鬥機,這就要求FIA-18E/FBlock3戰鬥機戰鬥機需要要同時掛載AIM9X格鬥導彈,AIM-120D導彈和“標準"-6導彈,也就是掛4枚“標準”-6DualI導彈、4枚AIM-120D導彈,2枚AIM9X格鬥導彈,總重達5噸多,對載重8029千克的F/A-18E/F戰鬥機來說是個大負擔,不但要減少燃油載荷,作戰半徑顯著下降,而且無法超音速飛行,在高空卯足了勁也飛不到0.9馬赫,幾乎沒有機動能力可言。

另外,“標準”-6型遠程艦空導彈的MK72型助推器將彈體從近海平面推到3000米高度,加速到接近3馬赫時與主彈體分離才能達到370千米射程,但F/A-18E/F戰鬥機以0.9馬赫發射“標準”-6DualII導彈,無法賦予MK72型助推器給導彈的動能和勢能,射程最多不過200千米,沒有隱身能力的F/A-18E/F戰鬥機必須突破對方預警機,加油機前方150-200千米處的戰鬥機防禦前沿,纔有可能衝到遠程空空導彈最大作用距離上佔領發射陣位,或者由F-35C隱身戰鬥機前出提供中段指令修正信息,但問題是F-35C隱身戰鬥機都能突入敵空中防禦縱深,直接用自身攜帶的中程空空導彈豈不是更方便?何必冒着暴露的危險提供中段指令修正信息。

四:結語

今天的美國就像被逼得跳牆的狗,眼看對手一步步超越,被逼急了連伊朗人也學,伊朗空軍將“霍克"地空導彈掛在F-14A戰鬥機上充當空空導彈是AIM-54“不死鳥”遠程空空導彈用盡後的無奈之舉,美國將“標準”-6型遠程艦空導彈這種龐然大物也掛上戰鬥機同樣也是無奈,無論是民用的蘋果手機、波音客機,還是F-35戰鬥機,伯克3驅逐艦都可以看出這種縫縫補補的無奈,今天的美國科技和靠變賣祖產拼命維持體面生活水準的破落八旗子弟何其相似。遙遙