5月7日,巴基斯坦三军新闻局称击落印度6架战机,并表示被击落的印度空军战机中包括3架法制“阵风”战机、1架米格-29战机和1架苏-30战机。此外,1架“苍鹭”无人机也被击落。巴方还称,这些战机都是在印度领空被击落的。巴方没有战机被击落。
据《保加利亚军事网》4月28日报道,中国近日向巴基斯坦紧急交付PL-15超远程空对空导弹,用于装备巴基斯坦空军的JF-17“枭龙”战斗机。因此本次击落印度6架战机,也有很多军迷朋友及外媒均猜测是用PL-15击落的。
那么,为什么大家都格外关注是否用PL-15导弹击落的印度战机呢?
根据公开信息,PL-15导弹由中国洛阳空空导弹研究院研发,射程估计在200公里以上,配备有源相控阵雷达导引头和双向数据链,可实现精准瞄准和中途修正。其双脉冲固体火箭发动机赋予其超远距离作战能力,适合打击敏捷战斗机、轰炸机及高价值目标,如预警机和加油机。
这样看是不是有点不明所以,其中最值得关注的就是双脉冲发动机了,网友【军事飞机一般研究】此前的一篇文章就对此做出了详细介绍——
举个例子。假设单脉冲工作时间是5秒,那么…
单脉冲:发射后猛推5秒。
某些人以为的双脉冲:发射后猛推5秒,命中目标前再猛推5秒。
实际上理想的双脉冲(无隔板损失):发射后猛推2.5秒,命中目标前再猛推2.5秒。没错,一个脉冲拆成两个小脉冲,这就是双脉冲。
实际上能造出来的双脉冲(有隔板损失):发射后猛推2.4秒,命中目标前再猛推2.4秒。
至于为什么双脉冲能增加射程,请往下看。
PL-15和AIM-120D的恩恩怨怨
PL-15爆出使用双脉冲发动机,射程200公里,舆论沸腾。
有人认为“双脉冲发动机”是硬件级别的提升。AIM-120D再怎么优化弹道,是软件级别的提升,而硬件必然优于软件。
官方至今没有宣布PL-15射程是否优于AIM-120D,民间已经下了结论。
随后事情开始起变化。首先,有人根据空空导弹所梁晓庚总师在《兵工科技》的访谈,得知了我们的射程标准,是敌机以1.2马赫迎头飞来。这点比俄罗斯的1.5马赫要严格一些。
再随后,AIM-120在测试中破了不死鸟的203公里击杀距离世界记录。
AIM-120打破了击杀距离世界记录
再随后,雷声公司总裁Paul Ferraro表示AIM-120D的射程已经超过了PL-15本尊(不是PL-15E)。至今未见中方反驳。
连续创下飞行时间记录,雷声公司官方宣称AIM-120D射程超过PL-15
有人根据射程的定义,得出AIM-120D的射程含金量确实优于我方。
在此,笔者对这些网上的口水战不予评论,而是希望从科学的角度,向读者科普一些普遍容易被误解的内容。
物理学科普
传统上,一款空空导弹的射程,由两个东西确定。
1)总冲质量比,亦即发动机总冲量和导弹质量的比值。根据高中学过的动量定理,它决定了导弹在发动机燃尽之后的速度增量(忽略空气阻力)。
2)弹体阻力特性。它决定了导弹燃尽之后,在空气阻力的作用下如何减速。
或者可以通俗的说,前者决定了导弹趁着发动机还工作,能冲到多块;后者决定了发动机不工作后,减速有多慢。想让导弹打的远,就要发动机的总冲高高的,质量小小的,弹体细细的。再简单说,就是把一个尽量大的发射药柱塞进尽量轻小的弹体。这真是又让马跑,又让马不吃草。
这种基于物理层面的性能,在AIM-120身上已经达到了蓝星科技的顶峰。AIM-120居然把一个堪比“麻雀”导弹总冲的发动机塞进了只有156.5千克的轻小纤细弹体(麻雀可是250千克的庞然大物),这药柱装填密度,以及背后的物理化学和工程技巧之深厚自不必说。其他国家要想达到类似的总冲,怎么也得180-200千克的弹体才行(比如R-77)。
既然物理层面的“硬实力”性能已经饱和,再想提升射程,各国都想到应该另辟蹊径,用一些“软实力”。最容易下手的是空气阻力。我们知道导弹速度越快,阻力也就越大,相应的也就有更多的燃料用于克服阻力做功。亚音速巡航导弹速度不快,射程却很远,有部分原因就是巡航阻力不大,飞行效率高。如果借鉴这个思路,那么空空导弹不应急于加速到高速,而是削弱一下速度峰值,让飞行过程中的平均阻力下降,节省燃料。
说句题外话,这种先让硬件发展到极致,直到饱和,再从软实力下手的现象,在航空工程中非常普遍。典型如战斗机的爬升率之类的飞行性能硬指标,50年代最高水平大概50米/秒(米格15),70年代最高水平大概350米/秒(F15/16),短短20年,提升了数倍。然而接下来的50年似乎裹足不前,不仅没有进步,甚至有些还在退步,比如苏-35广告展板中的爬升率数据就不如40年前的米格-29A。再比如说最大机动过载一直是9G,几十年不见涨。最大速度一直是2马赫左右,也就个别机型的巡航速度有提升的迹象。这几十年大家当然没闲着,而是在飞机的航电设备之类的“软实力”领域有长足进步。同时这也表明,所谓的“后发优势”“后造出来的性能一定更好”实际上是偷换概念,因为某些性能早就饱和了,这不是养猪,隔几个月一定能涨点。
回到导弹射程的话题。我们明白让导弹飞得慢一些可以节省燃料。那么如何做到这一点呢?有两个思路。1)不要让药柱一下子烧完,而是发射后烧一半左右,命中目标前烧剩下的,可以维持末段速度(当然中间衔接也需要一定的推力,不能停止燃烧)。这就是双脉冲的概念,可以通过在药住中间装隔板实现。隔板有一定厚度,挤占了部分药住的空间,使得总冲少量损失,但总的来说利大于弊。2)让导弹发射后以高抛弹道向斜上方飞行,把一部分能量换成重力势能,降低速度峰值,命中目标前让导弹借助重力的帮助向目标俯冲,可以维持末段速度。这就是优化弹道的概念。所以我们看到,两种方法都是“软实力”层面的,因为总冲,质量,空气阻力之类的物理层面的数据并没有改善。网民一厢情愿的“双脉冲是硬件层面”理解有误。两种方法都是在总资源没有增加的前提下,优化资源的分配,达到提升末段速度的目的。有人可能会问,我们不是在讨论射程吗?你提末段速度干什么,是不是跑题?其实很简单,相同射程的前提下,末段速度增加。这相当于相同末段速度(末段机动能力)的前提下,总射程增加。
那么这两种方法能不能混用呢?当然可以,但并不是1+1=2的效果,而可能是0.5+0.5=1,因为两者对发动机的动力分配需求有矛盾。双脉冲的第一个脉冲较小,导致上抛高度不足,而且两个方法混用可能导致速度过低,射程反而受损。
两种方法都属于容易想到的,但是实施难度却不一样。相比之下,双脉冲难度稍低,以色列的巴拉克8-ER导弹就是使用双脉冲的对空导弹(可惜是地空型)。优化弹道稍难些,因为解算最优弹道是个空前精细的工作(想想泛函分析的挂科率),需要弹载计算机在几十G的过载下快速准确计算,各传感器的更新率也得足够高,延迟低,信噪比高。很多国家仍倾向于优化弹道,因为后者有两个前者没有的优点。1)没有隔板造成的总冲损失。2)冲向高空后,可以额外享受到稀薄空气密度带来的更低阻力的收益。
总结一下两种方法:
目前仍未有权威媒体确认此次使用了PL-15导弹,后续以权威媒体报道为准。
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