空空導彈工作時間只有10秒左右,如何保證導彈的射程?

陳坐光


有人說空空導彈作戰時間只有10秒左右,這個我還沒有計算過。於是,我找出非常安全的美軍AIM-120先進中程空空導彈 (AMRAAM)的資料,開始計算了起來。

美國雷聲-休斯飛機制造有限公司生產的這款導彈,應該是美軍最先進的空空導彈了,它名字就有先進二字,不可能不先進。AIM-120長3.65米,直徑17.78釐米,翼展52.58釐米,發射重量150.75千克,彈頭 22千克高爆穿透,採用中段雷達半主動/數據鏈制導+末段雷達主動制導。固體火箭發動機推進,射程75千米,其中AIM-120C-5射程超過110千米,飛行速度的馬赫數是4。我以前總說飛行速度4馬赫,總有人給我抬槓, 1馬赫不就是340.3米/秒嘛,這就是一般的速度計量單位,4馬赫你就340.3米/秒乘以4,等於1361.2米/秒,飛行速度4馬赫多順嘴兒,非常說成飛行速度的馬赫數是4,覺得這樣才過癮,那麼,咱們就這麼說吧,反正也是繞我的嘴,晃讀者的眼。

 

本文一直強調,美國內戰了F-22打F-16在70千米發射導彈就中了,那麼,我們就用70千米計算吧,70000除以1361.2,等於51.4秒,約等於51秒,好像不是10秒。這51秒飛行過程中,AIM-120C-5以上的升級版使用新型火箭發動機與新型縮小彈翼或是大推力發動機,保證了飛行動力。打擊70千米距離上的敵方飛機時,AIM-120使用兩段式導引,目標的動態位置信息輸入到慣性導航系統(INS),機載雷達、紅外線搜索追蹤裝置(IRST)、聯合戰術情報發佈系統(JTIDS)或是空中預警管制機(AWACS)獲取戰場保息,AIM-120你飛就完了。持續追蹤目標時,AMRAAM能根據目標速率、方向的改變修正攔截路線,保證目標始終在主動雷達的探測範圍之內。不打上不算完,打不上再來一枚。

 

另外,現代科技一般能夠保證空空導彈的性能不斷升級,一直強化打擊能力,升級數據鏈、改進空氣運動學特徵,精煉GPS慣性測量系統,就能滿足飛行員遂行空戰任務的需求。








吾評武願


應該說使用非固體衝壓火箭的空空導彈點火時間上只有10秒左右,而且第四代空空導彈對比前幾代沒有太大提升。這是由空空導彈固體藥柱體積和燃燒速度決定的,燃燒時間的範圍基本已被這兩個參數組成的方程框死了,空空導彈不論如何發展,這一點變化不會太大。但通過提高比衝,足以將導彈加速到4馬赫以上。然後導彈通過慣性繼續滑翔,通過彈翼和可動舵面偏轉完成機動動作追擊戰鬥機轟炸機等目標。

但由於大氣阻力的存在,空空導彈不可能一直處於4馬赫以上的速度。隨著飛行距離的增加,速度必然減少;而高G過載對空空導彈速度的衰減尤為嚴重。而且導彈末端如果要擊中目標,必然要在速度上對戰機取得一定優勢,否則要麼追不上,要麼做不出大過載機動而被甩開。這也是為什麼空空導彈的不可逃逸區與最大射程的有著相當大的差距,通常只有最大射程的一半;而且面對不同的戰機不可逃逸區也不同,與目標的飛行速度和過載都有關係。

從這一點說,優秀的空空導彈一定是比衝高(初速度高),彈翼和燃氣舵面儘量小(過載能力強的同時能量衰減小)。





AIM9紅外格鬥彈家族的彈翼對比,同樣採用鴨式佈局,第四代格鬥彈AIM-9X的彈翼最小,阻力最低。

此外隨著技術進步,第四代空空導彈融入了GPS+雙向數據鏈,導彈在初段的飛行可以隨時進行位置修正,從而大大縮減與目標誤差。這相當於提高了有效射程。

為了能夠取得遠距離命中,第四代主動中距空空導彈還有另一個妙招,那就是雙脈衝固體火箭發動機技術和衝壓固體火箭發動機技術。

雙脈衝技術就是在藥室內將兩段藥柱用阻燃隔板隔開,發射時先用掉第一段藥柱,滑翔飛行,接近目標時點燃第二根藥柱,做二次加速,從而將導彈的不可逃逸區推移到射程末端。典型代表有美國的AIM-120D。


AIM-120D

固體衝壓火箭則走的是另一個路線。固體衝壓火箭發動機的藥柱與其他空空導彈的固體藥柱不同,它不自帶氧化劑,依靠衝壓發動機進氣口提供壓縮後的空氣獲取氧化劑,從而大大提高了能量密度。結果就是固體衝壓火箭可以獲得長達100秒以上的點火時間,從而使導彈獲得持續的動力,使最大射程和不可逃逸區大大增加。典型的代表是歐洲的流星導彈。日本和英國宣佈聯合研發的空空導彈也是一種衝壓固體火箭式。我國近年來在固體衝壓火箭上也獲得了突破。
固體衝壓火箭原理



流星空空導彈


紙上的宣仔




能夠持續工作10秒的火箭發動機應該屬於中距空對空導彈了,格鬥導彈的火箭發動機燃料只夠燒5秒左右,肩扛式便攜防空導彈的火箭發動機燃料只夠工作3秒。那麼導彈是如何在這麼短的時間內達到射程的呢?



首先介紹中距空對空導彈,我們以美軍AIM-120來例舉說明。該型導彈空射最大射程75公里,最高飛行速度4馬赫,導彈內的固體燃料發動機足夠持續工作10~11秒。當戰機準備發射導彈時需要打開加力將飛行速度提高到1馬赫以上,此時導彈的火箭發動機尚未工作就已經獲得1馬赫的速度,發射以後火箭發動機直接從1馬赫的速度上把導彈加速到四馬赫。



10秒以後火箭發動機燃料燃燒殆盡,發動機停止工作。此時的導彈剛剛達到最高速度,就像出了膛的子彈完全依靠慣性向前飛行撲向目標。所以空空導彈的射程是跟發射時載機的速度有很大關係的,如果載機加速到2馬赫時發生,那麼AIM-120的最大射程會超過100公里。



由於AIM-120優異的性能,美軍還將它改進為地空導彈來使用,即AMRAAM地空導彈。改做地空導彈以後它的射程從75公里縮短到23公里,射程的銳減並不是因為發動機燃料減少了,而是從地面發射的導彈需要從靜止狀態開始加速,所以射程也就縮短了。這也射程為5公里的反坦克導彈在武裝直升機上發射就能打10公里的目標的原因。



肩扛式便攜防空導彈也同理,它的火箭發動機燃料只夠工作2秒左右,燃料燃燒完以後靠慣性飛完剩下的路程;大家熟知的RPG40火的火箭發動機只工作0.8秒,火箭發動機的任務是把火箭彈加速到294m/s的速度就結束了,火箭彈隨後完全靠慣性在飛行。


兵器知識譜


兔哥回答:空空導彈的分類:空空導彈分為用於近距離格鬥的近程空空導彈和用於中遠距離攔截的中遠程導彈。按射程分為(一)格鬥空空導彈,這類導彈的射程比較近,通常在25公里以下,格鬥空空導彈主要是近距離使用,採用固體火箭發動機,使用距離最小300~500米往上,格鬥空空導彈的體積重量都比較小,(二)中程空空導彈:這類導彈射程從25公里到 100公里不等,採用固體火箭發動機,或衝壓噴氣發動機;(三)遠距空空導彈:射程在100千米以外的稱遠距空空導彈,這類空空導彈目前多采用衝壓噴氣發動機。



空空導彈並非發動機全程作功:空空導彈使用的發動機有固體火箭發動機,和衝壓噴氣發動機。固體火箭發動機的推力大,爆發力強可以使導彈短時間就達到高速度,但工作時間短,通常不超過10秒左右。按照4倍音速計算,最大1500米/秒左右,這麼看10秒左右的時間也只能飛行15公里左右。但通常的短程格鬥導彈都遠超過這個距離,射程怎麼來的。另外,中遠程空空導彈具有100公里以上的射程,即便是著名的美軍AIM-120中距彈,其發動機的工作時間就只有大約12秒,這個數也就是飛20公里左右,但這款導彈可是中距彈,最起碼也有70~110公里的射程,怎麼達到的?



固體火箭發動機的空空導彈通常的火箭發動機工作數秒至十數秒即停止工作。然後導彈靠慣性繼續高速飛行,通常把火箭工作的射程稱為“不可逃逸區”。但慣性飛行段同樣具有很高的速度,自然能對目標進行打擊。但隨著距離的增加速度會衰減,也就等於機動性減弱。因此,提高導彈的發動機工作時間就可以增長導彈的“不可逃逸區”射程。目前導彈的發動機工作時間屬於絕對的機密,不可能讓別人知道,如果洩密,就等於告訴人家在多遠距離是安全的,這不是小事。



採用衝壓發動機可以延長導彈發動機工作時間:衝壓發動機是當代空空導彈遠射程的保障。採用衝壓發動機的空空導彈可以長時間工作,這樣就大大增加了空空導彈的射程和機動性不會因發動機停止工作而衰減,同時也大大延長了“不可逃逸區”的距離。目前的衝壓發動機已經具備遠射程全程工作,不過體積大了點,同時結構太過複雜,製造難度大;


改進固體火箭發動機:目前火箭發動機空空導彈通過採用二維燃燒技術延長工作時間,首先把導彈推到4馬赫左右的高音速,然後火箭發動機停機,並保持小推力維持,使空空導彈的速度存能增加,這樣就延長了導彈的射程,同時也保障了慣性段的機動性能。超燃火箭發動機也是新型的火箭發動機技術。

利用飛機的超音速提高導彈的飛行速度:飛機也是可以超音速飛行的,而導彈從飛機上發射就等於是具備了超音速的速度基礎,這樣導彈要達到4馬赫的飛行速度就不需要導彈本身就有些樣的速度了;據美國F22測試,當其速度達到1.5倍音速時,發射空空導彈能增加50%的射程。



遠遠射程空空導彈採用高拋物線彈道增加慣性重力速度存量提高射程:火箭發動機的空空導彈採用高彈道打擊遠距離目標也是一個不錯的方法,能利用導彈向下的重力加速度提高射程;

總之:空空導彈的發動機的工作時間直接決定了導彈的射程性能,工作時間越長越好,但空空導彈受體積的影響不可能儲備太多的燃料,因此,提高發動機的性能是唯一可行的路徑,相信隨著技術的進步空空導彈的射程越來越遠。




兔哥42928


導彈問題問W君。

對於導彈來說,或許我們比較陌生,但對於在空氣中的飛行的另外一種武器大家為什麼就沒有這樣的疑問呢?W君這裡說的是子彈。


子彈貌似也僅僅是在槍管裡面經過0.0幾秒的加速然後就可以飛到幾百米的距離上。

道理其實是一樣的——慣性!

一枚由M82狙擊步槍所射出的子彈可以飛行大約5公里左右的距離。在這裡我們可以知道M82狙擊步槍射0.50BMG彈的時候初速是853米/秒,摺合不到2.5馬赫。


同樣,在導彈的火箭發動機工作的時候,其實也是相當於子彈在槍管內被火藥氣體加速。

火箭發動機燃料燃盡後導彈依靠慣性向前飛行。

這時我們可以看到導彈的速度曲線(近程空對空導彈):

基本上和子彈在槍管內承受膛壓後的速度曲線是差不多的。

在後面的飛行過程中導彈就依靠控制翼來進行轉彎和追蹤目標的動作了。

而我們能夠看到導彈在發動機還在工作的時候就擊中目標的情況其實很少。

大部分狀態下,導彈打中飛機其實是不帶有尾焰的!

那麼導彈能飛多遠,基本上就是慣性和所受到阻力的限制所決定的了。

因此也就形成了迎頭攻擊和追尾攻擊的不同射程了(抱歉,圖片用的是地對空導彈)


所謂題主提的保證射程,其實也就是將導彈怎樣加速到最大速度,使導彈在慣性作用下能飛多遠。


回答完畢.


軍武數據庫


配上二次啟動的高比衝發動機就行了


二馬赫


利用陽光速度,可以借鑑陽光力量。


海洋之心18822125170


我想你本意是問精度吧?直接搜索制導方式就可以了,射程由推進劑和導彈發動機提供動力。


中年不禿


懶得跟你說,說了你也不懂。


一支梨花壓魚塘


作為一個外行來分析一下,估計是導彈靠近敵機預定距離後才工作,爆開,靠碎片擊落,想想吧,飛機連麻雀都怕!


分享到:


相關文章: