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深度比较F/A-18E的飞行性能

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发表于 2017-5-7 10:26:37 | 显示全部楼层 |阅读模式
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作者:欧阳莫 汤志凡
来自空翼

  歼-15作为我国第一代航母舰载机,承担着夺取空中优势,舰队防空,对地/对海攻击等多种作战任务。没有歼-15,就没有未来航母编队的安全,也就没有从绿水海军到蓝水海军的转换。
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“辽宁”号上的歼-15战斗机
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“超级大黄蜂”战斗机
  在可能出现的局部冲突中,歼-15将不可避免的遇到一个强劲的对手:美国海军的F/A-18E“超级大黄蜂”舰载机。两者孰优孰劣是军事爱好者非常关心的话题。撇开武器航电系统不谈,飞行性能同样是决定空战胜负的重要一环。已经有很多爱好者用自己的理解给出了定性的分析,但在各种因素孰重孰轻等方面不可避免的有所偏颇,也无法给出定量描述。笔者结合自身所学专业的相关知识,认为在大量飞机的操作手册和性能测试报告已经解密的今天(尤其是F/A-18E和苏-27的相关资料),较深入、定量的分析歼-15是可行的,甚至可以较精确的估计出某些数据。将以上内容总结之后,笔者提出如下思路:
  1. F/A-18E和苏-27SK的性能手册,测试报告均已公开,所以问题集中在较准确的估计歼-15的性能上。
  2.  目前并没有歼-15装备的发动机推力比AL-31F显著提升的证据。能够作为引用资料的学术性刊物只提到起飞推力由12500千克提升到12800千克,但是起飞推力仅可以维持10余秒。
  3.  所以目前我们面临着两种选择:第一种,把歼-15处理成单纯的增重版苏-27,维持苏-27的气动性能不变。这样很容易从已知的苏-27性能换算得到歼-15的性能(仅有重量变化时,性能换算会很简单),但会引入少量误差,因为鸭翼额外的升力与阻力没有考虑。
  4.  第二种选择,就是在第一种的基础上,看看鸭翼需要多少气动效率的提升才能让歼-15回复到苏-27的性能水平,并根据苏-33已有的测试结果分析这种情况是否可能。
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 楼主| 发表于 2017-5-7 10:27:18 | 显示全部楼层
传统机动飞行性能的比较
  以下表格中(见表1),F/A-18E数据取自2008年修订的block2手册;苏-27SK数据取自飞行操作手册,TsAGI(俄罗斯中央流体研究院)计算报告Сравнительная  оценка маневренных возможностей самолета Су-27И тактических истребителей F-15,  F-16 и «Торнадо» Г-2,和由总师签字作序的,披露大量气动数据的“侧卫”家族专著ИСТРЕБИЕЛЬ Су-27 РОЖДЕНИЕ  ДЕГЕНДЬІ。盘旋角速度等性能已经依据空战总重进行换算。
image001.png
资料图:俄罗斯中央流体研究院TsAGI计算报告中,苏-27性能数据取自试飞结果,而F-15/16等性能数据来自两家苏联机构的估计。可见苏-27数据可信度之高。感谢TsAGI的Michail  Zichenkov博士提供资料
表1 三种机型性能对比(歼-15性能为估计

机型F/A-18E block 2苏-27SK歼-15 (估计值)
基本空重13868千克16800千克18600千克
附件            (飞行员,炮弹,滑油,不可用油,干扰弹,挂架等)
            
415千克640千克640千克
使用空重14283千克            (双座F型为14520千克)
            
17440千克19240千克
可供3.5分钟加力的燃油2024千克2440千克2440千克
外挂武器487千克(AIM-120*2, AIM-9*2)770千克(R-27*2, R-73*2)590千克(R-77*2, R-73*2)
空战总重16794千克20650千克22270千克
高空最大马赫数            (使用2中2近挂载)
            
1.6马赫手册未标明带外挂速度,但估计不低于2马赫同左
低空最小-最大平飞速度143公里/时-1250公里/时209公里/时-1400公里/时217公里/时-1400公里/时
爬升率            (3000米,0.9马赫)
            
198米/秒220米/秒204米/秒
低空持续盘旋角速度            (已按照空战总重换算,使用标准过载上限,下同)
            
20.6度/秒19.2度/秒17.8度/秒
低空瞬时盘旋角速度29度/秒26.5度/秒25.5度/秒
标准过载上限7.6G8G8G
应急过载上限(跨音速以下)10G(全重19100千克以下时)9G(全重19000千克以下时)9G(全重19000千克以下时)
可控攻角>50度24度24度
*注:以下过失速机动的描述来自各机公开的学术文献和航展表演,在实际空战中的作用存疑(Pirouette机动除外)   
眼镜蛇机动无需断开攻角限制器,可在外挂6-8枚导弹时拉到80-90度攻角。空载数据不详。恢复平飞较快。有外挂时禁止机动。空载时需断开攻角限制器,可拉倒110度攻角。不断开攻角限制器限制在24度攻角无法完成动作。恢复平飞需低头俯冲约15秒。同左
落叶飘机动可携带较多载荷(如2个480加仑副油箱,2枚AIM-120,2枚AIM-9对空导弹,2枚JSOW对地攻击弹药)完成。在携带3个480加仑副油箱,4枚MK83炸弹时达成120度/秒的指向率。在空载或携带外挂时均禁止该动作。拥有推力矢量的改型如苏-35BM可达成约60度/秒的指向率。同左
Pirouette机动可带典型空战挂载,在宽广的速度范围内连续完成该机动,达成不低于瞬盘峰值的转弯角速度无能力同左


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图1 F/A-18F重载构型表演自转下降
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图2 F/A-18F外挂8枚导弹,从眼镜蛇机动恢复平飞的过程
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图3 苏-27空载眼镜蛇机动的俯冲恢复平飞过程
  表格中所列的过失速机动,均有视频佐证。受篇幅限制,笔者选取了几个典型机动的视频连续截图。如果读者有兴趣,可联系笔者,笔者愿分享全部视频证据。
  图1表示的是F/A-18F于2009年马德里航展携带2个480加仑副油箱,2枚AIM-120,2枚AIM-9导弹,2枚JSOW对地攻击弹药时做原地自转下降。这个动作通常只有装备推力矢量发动机的空载飞机能够表演。图2表示的是F/A-18F携带8枚空对空导弹,从眼镜蛇机动迅速恢复平飞的过程,中间无需俯冲恢复。作为对比,图3表示的是2005年巴黎航展苏-27的眼镜蛇机动俯冲恢复全过程,注意,我们平时在电视和网络上见到的苏-27眼镜蛇机动录像,通常把这后半段拿掉了,所以很少有人知道苏-27需要低头俯冲15秒左右才能恢复平飞。如果在空战中使用这一动作,并不能起到将尾随的敌机甩到前面的效果,因为某些转弯角速度衰减较低的战斗机如F-16,15秒钟已经足够其兜一圈回来再次攻击了。更何况考虑到F/A-18E/F的pirouette机动能力(见后文分析),眼镜蛇机动成为了一个“送头”行为。
  针对苏-27从眼镜蛇机动的长时间俯冲恢复过程,有网友曾试图以以下说法加以解释,亦即苏-27的动作编排不够讨巧,以“尾冲”机动紧接着眼镜蛇机动。但问题是尾冲是机头向上的下坠过程,而苏-27在恢复过程中机头向下,与“尾冲”明显是两个概念。所以这种解释难以自圆其说。F/A-18E/F与苏-27从眼镜蛇机动的恢复过程迥异,其中一个细节或许能解释原因:虽然二者都能很快的将攻角拉大,但是F/A-18E/F因为升力斜线率较高,升力也迅速大幅增加,在眼镜蛇机动过程中出现了较为明显的高度上升,飞行轨迹从向前变成斜向上,导致攻角被迅速缩小,因而在机动的后半段实际上是正常飞行而不是高攻角状态,有效的避免了大量损失速度。苏-27由于升力斜线率较低,虽然大幅度提高了攻角,但是升力并没有相应幅度的增加(根据试飞结果,由于气流分离较早,在攻角达到26度之前其升力甚至已经开始下降),导致高度几乎不变,飞行轨迹依然维持直线前进,因而飞机也一直维持着高攻角状态,速度损失较多。
  另一个需要着重指出的是F/A-18E/F的“pirouette”(无官方翻译,这是一个描述芭蕾动作的术语)机动。这是一个迅速完成180度掉头的机动。我们知道某些瞬时指向能力较好的战斗机,如“幻影2000”,能出色地完成第一转弯。但随后会因为空速跌到最优转弯速度之下,导致后续转弯角速度较低。而F/A-18E通过pirouette机动解决了这一问题,能够无视空速衰减,依然连续做出不低于瞬盘峰值的高转弯角速度机动,迅速完成掉头。

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 楼主| 发表于 2017-5-7 10:27:44 | 显示全部楼层
  传统上,我们描述某飞机“高攻角机动能力优异”时,喜欢说其最大攻角是多少多少,其实是一个误区,在平飞中维持这个角度并没有意义,我们需要的是它在这个攻角下能做什么,能偏航还是横滚,角速度角加速度分别是多少,控制精度如何。F/A-18E/F的pirouette机动就是典型。该机动类似于小型运动飞机的“跃升倒转”机动,是在海航飞行员强烈要求下开发的。F/A-18E/F研发团队花费了大量精力,利用高攻角不对称边条涡和可在高攻角保持高气动效率的操纵面联合产生差动力矩,巧妙地实现了这一机动。根据F/A-18E的高攻角飞行评估报告,该机动可在取得第一指向之后,依然连续做出不弱于瞬盘峰值的高角速度转弯,实现向几乎任意方向的精确可控指向,维持机炮锁定。换句话说,不同于“幻影2000”等仅有第一指向可用,F/A-18E保证了后续指向。这一机动在全面作战评估中被飞行员频繁使用,取得了很好的效果。F/A-18E/F做该机动的结束速度甚至高于初始速度,这意味着两个pirouette机动之间无需加速恢复的衔接过程,可连续做出。
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资料图:F/A-18E曾在2002年范堡罗航展中表演pirouette机动,以很短的时间在很小的空间内完成航向改变180度

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 楼主| 发表于 2017-5-7 10:27:57 | 显示全部楼层
  该机动虽然角速度高,过载值却不大,普通人也可承受。澳大利亚的防务评论家Carlo  Kopp博士是“侧卫”家族的资深粉丝。一次机缘巧合他获得了在F/A-18F后座体验飞行的机会。在完成了pirouette机动后,他在报告中写到:“超级大黄蜂对于侧卫家族而言将是非常难以对付的对手,苏-27/30的高攻角机动能力落后了整整一代。”
  读者可能要问,为何苏-27/30无法完成这一机动?这是因为完成这个机动的前提进入高攻角之后,边条依然有足够强的涡流,且舵面要维持足够的舵效。这都不是“侧卫”气动设计所考虑的(后文将详细分析)。西蒙诺夫推倒重来的过程确实悲壮且富有感染力,但不能盲目崇拜拔高。
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资料图:pirouette机动的评测报告

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 楼主| 发表于 2017-5-7 10:28:14 | 显示全部楼层
  F/A-18E/F这种独特的操纵性和机动能力,使其在和其他高机动性战斗机格斗时占有相当的优势区。在本次与马来西亚空军的联训中,F/A-18E/F先后击败了米格-29和苏-30MKM战斗机,视频截图见图4。尤其是击败苏-30MKM战斗机的经验,以后很可能用于对抗歼-15等“侧卫”家族改进型战斗机。在对这两型战斗机的攻击过程中,F/A-18E/F的空速并没有显著下降,一直维持在350节左右,显示出追击的并不费力,无需大量损失能量就能完成占位。这一特性与平直机翼的气动设计相关,将在本文的后半部分分析。而在2015-2016年的多国联训中,F/A-18E/F除了再次击败苏-30MKM,更是击败了幻影2000和阵风M。
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图4 米格-29,苏-30MKM,幻影2000和阵风等战斗机被F/A-18E/F在近距离格斗中接连击败
  下面,笔者继续分析表1中对歼-15的性能估计,尤其是需逐一分析忽略鸭翼的升力与阻力导致的误差。
  歼-15空重18600千克有可能有所低估,这是基于如下考虑:作为原准机的苏-33虽然是以18500千克空重作为设计指标,但是第一架原型机已经高达19600千克。增强起落架和结构,增设主翼和平尾折叠机构,替换轻质但不耐腐蚀的铝镁合金零件等等,这些都构成了增重的重要因素。虽然可以增加复合材料用量以减轻重量,但是百分之十几的复合材料使用率只能减下几十千克的重量。考虑到在以往歼-11的改进中还出现过复合材料强度不足,只得增加金属补强件,导致重量不减反增这样的情况,因此复合材料的减重效果并不乐观。那么不增加强度可不可以呢?如果航母甲板和路基跑道一样长,不会摇晃,允许飞机以很缓和的角度和最小的冲击着舰,并且歼-15将坚持使用滑跃起飞不使用弹射器,那么确实可以省去结构增强导致的增重。综上所述,估计歼-15比苏-33减轻1000千克已经是很乐观的估计。歼-15的空战重量比苏-27SK增加约7.8%。
  由于忽略了鸭翼的零升阻力,低空最大速度和爬升率两项可能有所高估。同时由于鸭翼增升,瞬时盘旋角速度和最小速度性能应该比估计的略乐观。持续盘旋性能对机动升阻比较为敏感,根据苏-33的试飞结果,鸭翼对这一项的影响很小,这是因为苏-33的鸭翼相对面积很小,而且位置是与主翼平齐的位置,而不是理论上最优位置的高鸭面(翼根安装点高于主翼平面且无上反角时效果最好),对主翼的有利干扰较弱,所以在苏-33的飞行中只充当配平面保证全机合力矩为零。这样的鸭翼很难增升7.8%(保持瞬盘不降),更难在不增加阻力的情况下增升7.8%(保持稳盘不降),所以歼-15的盘旋性能和最小速度性能即使比估计值乐观,也很难接近苏-27SK基本型水准。
  凭借最高速度的优势,当歼-15执行护航攻击机群攻击美国航母编队的任务时,可以出前于编队,提前与F/A-18E组成的外层防空圈接战而缩短其反应时间。这对于分散、削弱航母战斗群防空火力起到重要作用。另外虽然目前苏-27SK和F/A-18E的超音速爬升能力都没有公布,笔者认为歼-15依然能占据高速跃升能力的优势,在超视距空战中跃升到更高的高度。

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 楼主| 发表于 2017-5-7 10:28:39 | 显示全部楼层
  也许读者会觉得奇怪:网络上对F/A-18E的飞行性能负面评论很多,为何其盘旋性能却颇为突出?笔者也曾注意到F/A-18E的升力和升阻比特性测试数据。这个飞机没有鸭翼,没有号称提高升力的宽机身,为何有这样的表现?具体原因笔者会在后面解释,但有一点请读者注意:抨击F/A-18E飞行性能的说法中,全部集中在跨音速,超音速加速性和极速。高速区的加速性能不行,并不能推出其亚音速加速性能不行。直线加速不行,并不能推出其盘旋性能不行。宽机身虽可贡献高攻角升力,但是机身的升力效率毕竟不如机翼的外露部分。如果过于依赖机身升力,会导致机身升力在总升力中的比重过大,对机动升阻比有不利影响。同时F/A-18E还使用了在已知边条中性能最优的尖拱形边条,配以带锯齿的平直机翼,升力斜线率很高,只需要很小的攻角就能拉到足够高的过载,进一步降低了机动中的诱导阻力。这种构型虽然超音速阻力较大,但是在亚音速高攻角机动中产生较小的诱导阻力,因而减小了对推力的要求;同时只需要很小的攻角就能拉到足够高的过载,提高了飞机在俯仰轴的响应速度。另一个更为极端的例子是A-10:虽然没有鸭翼或者边条,没有宽机身或者翼身融合,A-10却有着远远超过所有先进战斗机的亚音速高攻角升力和升阻比特性。其在M0.4以下的持续盘旋能力和推重比高得多的米格-29A相当,瞬时盘旋能力反而大幅超过米格-29A。A-10在空战演习中有多次击败喷气式战斗机的记录。
  如果陷入传统的盘旋空战,歼-15面对F/A-18E将会陷入初始转弯角速度不足,同时角速度衰减率也较高的局面,重现演习中苏-30MKM的情况。不要忘了苏-30MKM不仅没有歼-15的上舰增重,更有推力矢量提升机动能力,而面对F/A-18E依然居于下风。即使歼-15以后通过换装更大推力的发动机缓和这一局面,拥有更高可控攻角的F/A-18E依然会占优:如果配合离轴能力高达90度的AIM-9X导弹,再加上大于50度的可控攻角,可攻击偏离航线140度以上的目标。“眼镜蛇”等机动虽然有更高的瞬时攻角,但是无法稳定在这一攻角,很快就会被气动力“弹回”低攻角,导致导弹无法完成锁定。更何况考虑到F/A-18E的pirouette机动,在它面前施展眼镜蛇无异于正中下怀,被舒服的打个回马枪。
  F/A-18E的这一特性,在本次印度中期多用途战斗机(MMRCA)测试对比中得到了验证。相关数据可见下表:
机型F/A-18E阵风台风
起飞推重比0.921.11.14
持续盘旋角速度测试值
            (挂载不详,印度高温高原大气)
15度/秒16度/秒16.2度/秒
操作过载上限7.6G9G9G
备注参选机型中瞬时盘旋半径最小者,但因高速性能较弱被淘汰中标者参选机型中超音速敏捷性和综合性能最佳者,但因报价大幅度超过阵风被淘汰


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 楼主| 发表于 2017-5-7 10:29:23 | 显示全部楼层
  和两风相比,F/A-18E的推重比有较大差距,但是持续盘旋角速度的差距却没有那么大。尤其是和以持续盘旋性能著称的“台风”相比,F/A-18E达到了其93%的数值,已经足以傲视大多数三代机了。同时其高速性能的弱点再一次暴露,也构成其被淘汰的重要因素。
  对以上结果的综合分析如下:
  1. 根据ИСТРЕБИЕЛЬ Су-27 РОЖДЕНИЕ  ДЕГЕНДЬІ一书所述,在苏-27设计之初曾经风动实验了三种形式的边条:大面积尖拱形边条,窄长梯形边条和目前使用的边条。风洞测试中性能较好的两种边条因为高攻角俯仰力矩过强的问题被抛弃。而F/A-18E凭借更高的高攻角控制能力拿到了性能最优的尖拱形边条的使用权。
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资料图:苏-27研发过程中试验过的三种边条的升力特性,后出于简化控制难度的考虑选择了3号边条。而得益于技术的提升,F/A-18E/F使用了性能最优的1号边条
  2.  较大后掠角的机翼,确实给人以较小阻力(尤其是超音速阻力)的外貌直觉,却不利于在亚音速机动过程中减小机动阻力。比较典型的例子就是幻影2000。另一方面的例子是,强调升阻比的滑翔机普遍使用了没有后掠角的平直机翼。
  和综合使用了尖拱边条,平直机翼和前缘锯齿的F/A-18E相比,拥有很大推重比优势(20%以上)的欧洲两风,持续盘旋性能的优势却很弱(7%以下)。
  3.  F/A-18E强调亚音速气动性能,不仅仅是对地攻击任务的副产物,而且有一个取巧的地方:考虑到持续盘旋和瞬时盘旋角速度的峰值都在亚音速取到,如果自身推重比不足,气动性能难以兼顾高低速性能,那么向亚音速升阻比倾斜可以用较低的推重比取得较好的盘旋性能,但这是以损失爬升和加速性能为代价的。这也是MMRCA选型中将其淘汰的重要因素之一。在和F/A-18E的对阵中,抢先占据高度和速度优势有助于提高己方导弹的有效射程,缩小和AIM-120D的射程差距。
  4.  F/A-18E和苏-27基本型都没有达到9G可用过载上限,但是F/A-18E的机体强度裕度较高,是按照8.5G/12000小时设计的(因航母操作强度高于路基,航母舰载机的使用过载往往需下调),而实际飞行HUD录像中也确实出现过明显超过8.5G的过载记录。根据其飞行手册,允许短时间内使用10G进行超载机动。相比之下,苏-27按照90%强度进行校核补强设计,又按照等强度原则进行结构设计,在过载裕度方面比较保守是正常的,也确实出现过在10G机动中解体等事故。
  但是考虑到歼-15的基本空重已经接近应急过载所允许的重量上限,歼-15应急数据估计的有可能过于乐观。
  5.  本次印度MMRCA测试,F/A-18E仅仅以欧洲两风8成的推重比,达成了欧洲两风93~94%的持续盘旋角速度,并且取得了更小的瞬时盘旋半径。这反映出F/A-18E的亚音速升阻比效率优势和升力优势,对发动机的要求较低。“国际版”超级大黄蜂由于将使用增加推力20%的EPE发动机,推重比的短板已经没有,而气动效率的优势仍在,因此盘旋性能不出意外的话会全面超越已知的三代/三代半战斗机。如果不是因为7.6G的过载限制,F/A-18E的瞬时盘旋角速度也将超越台风(在相同过载限制下,瞬时盘旋半径的优劣等价于瞬时盘旋角速度的优劣)。
  6.  即使是苏-27基本型,也不能达到“93%台风的穏盘,超过台风的瞬盘”这样的性能水准。因此性能进一步下降的歼-15在机动空战中面对F/A-18E将会处于较为尴尬的局面,更遑论增推的“国际版”大黄蜂。考虑到在爬升率上歼-15并没有苏-27那样的优势,歼-15迫切需要一款推力更大的发动机重塑爬升率的优势,缩小盘旋性能的差距,在超视距空战中利用上文提到的速度与高度优势先敌发射,或者至少缩小与AIM-120D的射程差距。
  7.  F/A-18E/F面对装备推力矢量发动机的苏-30MKM已经表现出较大优势。单纯装备推力矢量发动机并不能显著提升对F/A-18E/F这类本身已有很高机动能力飞机的作战效能。所以歼-15改进过程中仍需以提升发动机推力为优先。

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 楼主| 发表于 2017-5-7 10:30:01 | 显示全部楼层
先进增程型大离轴角格斗导弹对空战的影响
  以上的讨论依然是建立在传统空战的范畴中。未来10-15年的空战模式可能不会脱离现有框架,但我们不能忽视随着大离轴角增城型格斗导弹正在悄悄的改变游戏规则,能够从先前认为不可能的方位角度击落对手,甚至让近距格斗和超视距空战的界限变得模糊。这些导弹的典型代表包括AIM-9X,AIM-132,MICA改进型,“怪蛇”4/5,IRIS-T等。
  最能体现这类导弹相对于第三代格斗导弹(如AIM-9L)性能优势的是所谓的“后射”能力,亦即发射后迅速转向180度,攻击身后敌机,甚至是身后较远敌机的能力。
表3 几次典型的格斗弹向后发射试射情况
导弹型号AIM-9X block1AIM-9X block1AIM-9X block2AIM-132MICA改
试射日期(年/月)2000/92000/122013/22008/102007/4
载机型号F-15CF/A-18C不详F/A-18A阵风
目标在载机后方的距离紧随载机紧随载机16km10km不详
锁定方式发射前迎头锁定发射前迎头锁定发射后锁定发射后锁定发射后锁定


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 楼主| 发表于 2017-5-7 10:30:18 | 显示全部楼层
 这些导弹都有一个特点:拥有基于智能轮廓识别的导引头,可以有效区分目标机和红外干扰弹;基本不存在迎头目标的尾焰被机身遮挡,红外信号下降,导致迎头锁定距离大幅度缩水的问题;拥有50G以上的机动过载和90度/秒左右的转弯角速度,可在发射后迅速掉头180度开始追击。相比较而言,攻击身后近处的目标较为容易,在十几年前已经实现。这是因为战斗机的盘旋半径和这些采用推力矢量控制技术的导弹相比明显偏高,导弹总能找到足够的空间进行转向攻击。即使真的出现极端情况,导弹也可以不急于开始追击,而是先直线飞行一小段距离,等自己与目标拉出足够的距离了,再开始追击(2000年12月试射)。导弹控制程序中甚至需要特别考虑避免误击载机,反映了这类导弹几乎没有了“最小射程限制”的桎梏。而攻击身后较远目标的进展却举步维艰,这是由两个原因决定的:第一,身后从远方逼近的目标,并没有和载机迎头对冲的过程,也就不存在迎头对冲时锁定的机会。第二,大幅转向会浪费相当一部分燃料和速度。对迎头飞来的目标能打10公里以上的导弹,转向180度的后射往往只能打2-3公里。
  针对第一个难点,最彻底的解决方法是在机身后方布置探测装置,获取身后的目标信息,导弹发射后转向,待目标重新出现在导引头视野中时完成所谓的“发射后锁定”。典型的如F-35的“分布式合成孔径”(DAS)系统,但技术难度过高(这相当于通过硬件让机身变得透明,让飞行员直接用头盔看到被机身遮挡的部位)。权宜之计是用数量弥补质量,让身后的友机协助锁定目标,通过数据链把目标资料发给自己。这相当于用两架飞机协力完成一架飞机的工作,也是表3中几次“发射后锁定”试射采取的方式,技术上更为简单,无需额外增加探测装置,只需增设数据链通讯能力。针对限制射程的第二个难点,由于推力矢量控制技术的引入,气动舵面的控制权限降低,因此这些外露部分可削减尺寸,大幅降低超音速阻力,提高射程。AIM-9X和AIM-132的最高速度比AIM-9L来的明显高,即使飞行时间相同,射程也有可观的提升。此外AIM-9X  block2还通过增加火箭发动机燃料的方法进一步提高了射程,终于具备了击落身后16公里以上目标的能力。
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AIM-9X block2具有先发射后锁定能力


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 楼主| 发表于 2017-5-7 10:31:00 | 显示全部楼层
  综上所述,只要装备AIM-9X级别性能的导弹,增设先进数据链,长机僚机在空战前分散拉开距离,歼-15小队就可在近距空战空有效压制具备性能优势的敌单机。
  读者可能会问:如果提升射程的难度太高,那么先将其放一放,优先解决推力矢量控制技术等其他技术问题,开发一型具有AIM-9X的大多数能力,但后射距离较近的导弹,是否能满足传统近距离盘旋空战的要求呢?为了回答这个问题,我们不妨做如下分析:众所周知,先进战斗机的盘旋半径都是几百米的数量级;陷入盘旋空战的两架战斗机,都会位于一个半径几百米的球形空间中,相距最远不会超过这个球的直径。所以后射距离只有2-3公里的导弹,对于应付这种情况也算勉强堪用。
  另一个不容忽视的现象是,AIM-9X  block2向后发射距离在16公里以上,那么正常的对迎头目标的前射距离必然已经到了视距外的范畴。这一特性的用意很明显:中距离空对空导弹的射程通常是第三代近距离格斗导弹射程的3-4倍,导致二者中间有一段很大的火力空当。而增加射程的第四代格斗导弹正好填补了这个空白。一个有意思的现象是,新一代中距离导弹往往比被其取代的上一代来的轻,而新一代近距离导弹常比上一代来的重。即使一直保持在87千克发射质量的“响尾蛇”系列,最新的AIM-9X  block2也已经增加到94千克。笔者认为这是增加射程的需求在重量上的某种体现。
  考虑到AIM-9X已经成为标配出现在欧美各型战斗机的翼下,装备同级别导弹的需求越发迫切。不难想象,这类高性能格斗导弹如果大量装备歼-15,空战形式可望大幅改观:在经过中距离导弹对射之后,可利用新一代格斗导弹较远的射程对漏网之鱼补射一轮;如果还有运气好的敌机幸存下来,可在对冲擦肩而过的一刻大离轴角发射,让导弹自行追击;即使敌机使用隐蔽的方式从尾后逼近,仍可让友机协助锁定,发射导弹掉头攻击之(如果能“山寨”出类似F-35的DAS系统,这一工作甚至可由载机独立完成)。相信这一天的到来并不遥远,只需解决高性能红外焦平面导引头、基于智能机器视觉的目标机/红外诱饵区分技术、头盔瞄准/显示系统、导弹的推力矢量控制技术、升力体弹体控制技术、发射后锁定的目标重获匹配技术、高速率数据链通信技术、分布式合成孔径传感器技术等问题,必能让歼-15如虎添翼,成为“辽宁”号或国产航母战斗群舰队最外层防空圈的铜墙铁壁。
特别鸣谢
  俄罗斯中央流体研究院Michail Zichenkov博士提供资料
  北京航空航天大学张瑞峰博士校验数据换算

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