5月7日,巴基斯坦三軍新聞局稱擊落印度6架戰(zhàn)機,并表示被擊落的印度空軍戰(zhàn)機中包括3架法制“陣風”戰(zhàn)機、1架米格-29戰(zhàn)機和1架蘇-30戰(zhàn)機。此外,1架“蒼鷺”無人機也被擊落。巴方還稱,這些戰(zhàn)機都是在印度領空被擊落的。巴方沒有戰(zhàn)機被擊落。

據《保加利亞軍事網》4月28日報道,中國近日向巴基斯坦緊急交付PL-15超遠程空對空導彈,用于裝備巴基斯坦空軍的JF-17“梟龍”戰(zhàn)斗機。因此本次擊落印度6架戰(zhàn)機,也有很多軍迷朋友及外媒均猜測是用PL-15擊落的。

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那么,為什么大家都格外關注是否用PL-15導彈擊落的印度戰(zhàn)機呢?

根據公開信息,PL-15導彈由中國洛陽空空導彈研究院研發(fā),射程估計在200公里以上,配備有源相控陣雷達導引頭和雙向數據鏈,可實現精準瞄準和中途修正。其雙脈沖固體火箭發(fā)動機賦予其超遠距離作戰(zhàn)能力,適合打擊敏捷戰(zhàn)斗機、轟炸機及高價值目標,如預警機和加油機。

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這樣看是不是有點不明所以,其中最值得關注的就是雙脈沖發(fā)動機了,網友【軍事飛機一般研究】此前的一篇文章就對此做出了詳細介紹——

舉個例子。假設單脈沖工作時間是5秒,那么…

單脈沖:發(fā)射后猛推5秒。

某些人以為的雙脈沖:發(fā)射后猛推5秒,命中目標前再猛推5秒。

實際上理想的雙脈沖(無隔板損失):發(fā)射后猛推2.5秒,命中目標前再猛推2.5秒。沒錯,一個脈沖拆成兩個小脈沖,這就是雙脈沖。

實際上能造出來的雙脈沖(有隔板損失):發(fā)射后猛推2.4秒,命中目標前再猛推2.4秒。

至于為什么雙脈沖能增加射程,請往下看。

PL-15和AIM-120D的恩恩怨怨

PL-15爆出使用雙脈沖發(fā)動機,射程200公里,輿論沸騰。

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有人認為“雙脈沖發(fā)動機”是硬件級別的提升。AIM-120D再怎么優(yōu)化彈道,是軟件級別的提升,而硬件必然優(yōu)于軟件。

官方至今沒有宣布PL-15射程是否優(yōu)于AIM-120D,民間已經下了結論。

隨后事情開始起變化。首先,有人根據空空導彈所梁曉庚總師在《兵工科技》的訪談,得知了我們的射程標準,是敵機以1.2馬赫迎頭飛來。這點比俄羅斯的1.5馬赫要嚴格一些。

再隨后,AIM-120在測試中破了不死鳥的203公里擊殺距離世界記錄。

AIM-120打破了擊殺距離世界記錄
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AIM-120打破了擊殺距離世界記錄

再隨后,雷聲公司總裁Paul Ferraro表示AIM-120D的射程已經超過了PL-15本尊(不是PL-15E)。至今未見中方反駁。

連續(xù)創(chuàng)下飛行時間記錄,雷聲公司官方宣稱AIM-120D射程超過PL-15
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連續(xù)創(chuàng)下飛行時間記錄,雷聲公司官方宣稱AIM-120D射程超過PL-15

有人根據射程的定義,得出AIM-120D的射程含金量確實優(yōu)于我方。

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在此,筆者對這些網上的口水戰(zhàn)不予評論,而是希望從科學的角度,向讀者科普一些普遍容易被誤解的內容。

物理學科普

傳統(tǒng)上,一款空空導彈的射程,由兩個東西確定。

1)總沖質量比,亦即發(fā)動機總沖量和導彈質量的比值。根據高中學過的動量定理,它決定了導彈在發(fā)動機燃盡之后的速度增量(忽略空氣阻力)。

2)彈體阻力特性。它決定了導彈燃盡之后,在空氣阻力的作用下如何減速。

或者可以通俗的說,前者決定了導彈趁著發(fā)動機還工作,能沖到多塊;后者決定了發(fā)動機不工作后,減速有多慢。想讓導彈打的遠,就要發(fā)動機的總沖高高的,質量小小的,彈體細細的。再簡單說,就是把一個盡量大的發(fā)射藥柱塞進盡量輕小的彈體。這真是又讓馬跑,又讓馬不吃草。

這種基于物理層面的性能,在AIM-120身上已經達到了藍星科技的頂峰。AIM-120居然把一個堪比“麻雀”導彈總沖的發(fā)動機塞進了只有156.5千克的輕小纖細彈體(麻雀可是250千克的龐然大物),這藥柱裝填密度,以及背后的物理化學和工程技巧之深厚自不必說。其他國家要想達到類似的總沖,怎么也得180-200千克的彈體才行(比如R-77)。

既然物理層面的“硬實力”性能已經飽和,再想提升射程,各國都想到應該另辟蹊徑,用一些“軟實力”。最容易下手的是空氣阻力。我們知道導彈速度越快,阻力也就越大,相應的也就有更多的燃料用于克服阻力做功。亞音速巡航導彈速度不快,射程卻很遠,有部分原因就是巡航阻力不大,飛行效率高。如果借鑒這個思路,那么空空導彈不應急于加速到高速,而是削弱一下速度峰值,讓飛行過程中的平均阻力下降,節(jié)省燃料。

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說句題外話,這種先讓硬件發(fā)展到極致,直到飽和,再從軟實力下手的現象,在航空工程中非常普遍。典型如戰(zhàn)斗機的爬升率之類的飛行性能硬指標,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,提升了數倍。然而接下來的50年似乎裹足不前,不僅沒有進步,甚至有些還在退步,比如蘇-35廣告展板中的爬升率數據就不如40年前的米格-29A。再比如說最大機動過載一直是9G,幾十年不見漲。最大速度一直是2馬赫左右,也就個別機型的巡航速度有提升的跡象。這幾十年大家當然沒閑著,而是在飛機的航電設備之類的“軟實力”領域有長足進步。同時這也表明,所謂的“后發(fā)優(yōu)勢”“后造出來的性能一定更好”實際上是偷換概念,因為某些性能早就飽和了,這不是養(yǎng)豬,隔幾個月一定能漲點。

回到導彈射程的話題。我們明白讓導彈飛得慢一些可以節(jié)省燃料。那么如何做到這一點呢?有兩個思路。1)不要讓藥柱一下子燒完,而是發(fā)射后燒一半左右,命中目標前燒剩下的,可以維持末段速度(當然中間銜接也需要一定的推力,不能停止燃燒)。這就是雙脈沖的概念,可以通過在藥住中間裝隔板實現。隔板有一定厚度,擠占了部分藥住的空間,使得總沖少量損失,但總的來說利大于弊。2)讓導彈發(fā)射后以高拋彈道向斜上方飛行,把一部分能量換成重力勢能,降低速度峰值,命中目標前讓導彈借助重力的幫助向目標俯沖,可以維持末段速度。這就是優(yōu)化彈道的概念。所以我們看到,兩種方法都是“軟實力”層面的,因為總沖,質量,空氣阻力之類的物理層面的數據并沒有改善。網民一廂情愿的“雙脈沖是硬件層面”理解有誤。兩種方法都是在總資源沒有增加的前提下,優(yōu)化資源的分配,達到提升末段速度的目的。有人可能會問,我們不是在討論射程嗎?你提末段速度干什么,是不是跑題?其實很簡單,相同射程的前提下,末段速度增加。這相當于相同末段速度(末段機動能力)的前提下,總射程增加。

那么這兩種方法能不能混用呢?當然可以,但并不是1+1=2的效果,而可能是0.5+0.5=1,因為兩者對發(fā)動機的動力分配需求有矛盾。雙脈沖的第一個脈沖較小,導致上拋高度不足,而且兩個方法混用可能導致速度過低,射程反而受損。

兩種方法都屬于容易想到的,但是實施難度卻不一樣。相比之下,雙脈沖難度稍低,以色列的巴拉克8-ER導彈就是使用雙脈沖的對空導彈(可惜是地空型)。優(yōu)化彈道稍難些,因為解算最優(yōu)彈道是個空前精細的工作(想想泛函分析的掛科率),需要彈載計算機在幾十G的過載下快速準確計算,各傳感器的更新率也得足夠高,延遲低,信噪比高。很多國家仍傾向于優(yōu)化彈道,因為后者有兩個前者沒有的優(yōu)點。1)沒有隔板造成的總沖損失。2)沖向高空后,可以額外享受到稀薄空氣密度帶來的更低阻力的收益。

總結一下兩種方法:

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目前仍未有權威媒體確認此次使用了PL-15導彈,后續(xù)以權威媒體報道為準。