法國流星VS霹靂15：誰才是制空之王？雙脈衝發動機對決沖壓發動機｜ #軍事情報局 #周子定

巴基斯坦的空軍主力 大家都知道是從中共引進的殲10和梟龍戰機 而印度空軍的主力則是從法國引進的陣風戰鬥機 和從俄羅斯引進的蘇-30 在這次印巴空戰之中 巴基斯坦取得明顯優勢 法國情報人員和美國情報人員先後證實 至少有兩架陣風戰鬥機被八方擊落 陣風戰鬥機使用的是歐洲MBDA生產的流星空對空導彈 而殲10使用的則是中共霹靂-15空對空導彈 我們今天就來對比一下這兩款空空導彈的性能 歐洲流星和中共的霹靂-15到底誰更勝一籌呢 這兩款導彈有一個非常明顯的不同 那就是動力系統 霹靂-15採用的是傳統的固體火箭發動機 和美國的AM120先進中距離空對空導彈類似 那什麼是固體火箭發動機呢 這和我們看到的發射衛星的火箭 彈道導彈 它們的發動機工作原理基本是類似的 發動機的本質是燃燒 而燃燒你需要兩個東西 一個叫做氧化劑 另外一個叫做燃料 固體火箭發動機就是無論你是氧化劑還是燃料 都要把它變成固體儲存在導彈之中 那發射之後點火 氧化劑和燃料混合 燃燒產生動力 這就是傳統的固體火箭發動機了 但是固體火箭發動機有一個問題 就是當你點火之後 燃料就會迅速燃燒 燃燒不能中斷 幾十秒內就會燃燒殆盡 之後導彈只能依靠自己的慣性向前飛行 也就是說在導彈飛行的前半段 它動能十足 可是越往後動能下降越厲害 這就使得導彈的遠程性能並不是很好 那怎麼辦呢 有一個解決方案叫做雙脈衝發動機 原理也很簡單 原本導彈中的燃料是一口氣把它燃燒完 我們現在把它分為兩部分 發射之後先點燃一段產生動力 在導彈飛行的末段進行第二次點火 將剩下的燃料燃燒殆盡 這就使得導彈在後半段仍然能夠獲得較大的動能 進而以更快速度攻擊目標 我們現在看到這個視頻 正是中共的霹靂15導彈的雙脈衝發動機 它的第二段點火可以看到 導彈速度和動能有一個非常明顯的提升 雙脈衝發動機帶來兩大好處 第一 導彈射程增加 第二 導彈的末段速度更快 機動性能更好 這種雙脈衝發動機並不是中共首創 最早是法國的紫苑防空導彈就採用了 在90年代中後期服役 後續世界上主流的空陸空導彈和地空導彈 其實都採用了雙脈衝發動機 比較著名的就有 美國的愛國者三增程型 也叫做PAC-3 MSE 射程從原先的七八十公里 提高到一百二十公里以上 美國著名的空對空導彈AM120D 也採用了改進型的雙脈衝發動機 將自己的射程從原本的一百二十公里左右 提升至一百六十至一百八十公里 除此之外 以色列印度聯合開發的巴拉克8D對空導彈 也採用了雙脈衝發動機 中共的霹靂15是從2011年開始測試的 到現在不過才十幾年的時間 它其實是借鑒了西方先進空對空導彈的設計經驗罷了 而流星導彈則完全不同 我們來看一下流星導彈機腹下方 它有兩個長長的矩形進氣道 而霹靂15則沒有 這是因為它們的動力燃燒方式完全不同 流星是世界上第一款 使用固體燃料的衝壓發動機的空對空導彈 如果單論導彈的機動性能 流星導彈要在美國的AM120和中共的霹靂15之上 流星是由歐洲各國聯合設計生產 早在1994年英國國防部發布了 開發新型中程空對空導彈的徵詢書 當時有四大集團參與投標 美國的休斯集團參與了 技術的物競是採用美國自己開發的衝壓發動機 像英國的貝伊 瑞典的薩博 法國的馬特拉 德國的戴姆勒航天和拜爾化學公司 都分別提出各自方案 可以說這是精英會翠了 最後經過歐洲各個國家政府的協商 在2001年成立了聯合的歐洲導彈集團MBDA 其中包含了英國的貝伊 法國的馬特拉 意大利的阿萊尼亞等公司 可以說這款流星導彈 是集合了歐洲各個軍工巨頭的精華產品 從各個子系統來看 流星的末端制導採用的是主動雷達導引頭 而這款導引頭 則是由法國的泰雷斯集團和歐洲導彈集團聯合研製 研製基礎則是法國的米卡導彈和紫苑導彈上的雷達 而雷達的近戰引進則是由瑞典的薩博公司提供 使用的破片彈頭則是由德國的TDW公司生產 最重要的推進系統 也就是我們說的衝壓發動機 是由德國的拜爾化學公司負責 拜爾化學公司從上世紀60年代 就開始驗證大量的技術 比如在開發FK-80和ASM反艦導彈項目中 採用了四個軸對稱的進氣道設計 經過幾十年的技術積累 拜爾化學公司成功開發了流行導彈最核心的部件 發動機 流行導彈的進氣道最終方案 被確定為雙下側矩形多激波進氣道 使用鈦合金材料 並採用了活動調節斜板技術 也就是說在我們看到這個矩形進氣道內部 它有多個斜板可以改變激波的形態 以適應不同的飛行速度 確保最佳的燃燒條件 我們來看一下流行導彈的側面剖示圖 導彈最前端是雷達和隱形組件 之後是彈頭 而在導彈下側方則是矩形進氣道 在進氣道的後端 通向彈體主體則是衝壓燃燒室 在衝壓燃燒室的前方是點火器 在點火器的前方則是導彈的推進劑 推進劑噴出經過點火之後 再衝壓燃燒室燃燒 最終通過噴水噴出體外產生巨大的推力 流行導彈有一個非常特別 非常聰明的設計 我們注意看 彈體的後部是衝壓燃燒室 在正常飛行時燃料和空氣混合產生巨大的衝力 但是在導彈發射的時候 衝壓發動機本身並不工作 歐洲人巧妙的在這個衝壓燃燒室內 加入了固體火箭燃料 所以在導彈發射的初始階段 由固體燃料產生巨大的推力 推動流行導彈達到一個較高速度 在固體燃料耗盡之後 衝壓燃燒室清空 這時衝壓發動機才吸入空氣 並進入工作狀態 這種巧妙的重複利用燃燒室的設計 又進一步增加了流行導彈的射程和動能 不僅如此 貝爾公司還研製了頻氧寒棚推進劑 早在1980年代 該公司在開發ANS超音速反艦導彈時 所使用的推進劑寒棚量就高達40% 流行導彈推進劑的寒棚量也達到40% 體積熱值為每升50-60兆嬌 能為導彈提供最短30-40秒 最長120-150秒的動力燃燒時間 導彈的推進器理論比重可以達到驚人的 9000牛頓秒每千克 相比之下 美國的AM120C導彈使用的是 HTPV推進劑 它的比重大概為2500-2600牛頓秒每千克 與流行導彈所使用的衝壓發動機相差甚遠 流行導彈可以說結合了歐洲各國的優勢科技 比如雷達 它就是來自於研發了米卡 和紫苑導彈雷達的泰雷茲公司 動力系統由德國貝爾化學負責 它設計上有三個重要創新 首先 使用世界上最先進的衝壓發動機 能夠提供高達3-4馬赫的動力 第二 創新的使用了寒棚推進劑 動力更足 第三 在衝壓燃燒室內又塞入了固體火箭燃料 在發射之初會提供額外動力 推動到衝壓發動機的工作速度 種種技術上的創新和巧妙設計 使得流行導彈的最終射程速度大大增加 不可逃逸區間也大大增加 達到了驚人的60公里 我們綜合比較流行導彈和霹靂-15 就能看出它有兩大性能上的不同 第一 射程 中共自己使用的霹靂-15 外界估計射程大概在200公里左右 對外出口的霹靂-15E型號 之前在駐海航展上展出過 射程為145公里 而歐洲的流星昆頓空導彈 射程在200公里以上 單論射程 流星是略優於霹靂-15 而巴基斯坦使用的外貌版本霹靂-15E 射程更短 那根本就不是流星導彈的對手 兩者第二大差異就在於導彈機動性能 霹靂-15採用固體火箭發動機 在發射之初獲得動能最大 火箭發動機在燃燒幾十秒之後停止工作 導彈完全依靠慣性向前飛行 動能不斷降低 流星導彈使用的衝壓發動機就沒有這個問題 導彈可以根據飛行狀態調整發動機的功率 使得導彈在飛行末端 仍然保持較高速度和較大的動能 這就是為什麼流星導彈的不可逃逸區間 可以達到驚人的60公里 當然 有朋友一定會想 和霹靂-15相比 流星空對空導彈下方憑空多出兩個矩形的進氣道 它們的存在會不會增加導彈的阻力 進一步降低導彈速度呢 其實在中國大陸軍事界已經有很多相關研究了 總的來說 流星導彈的阻力特徵 仍然在可以接受的正常範圍之內 我們知道 只要你有導彈的幾何模型 就可以做一個簡單的流體力學仿真 從現有公開論文就可以知道 我們來看這篇大陸論文登出的圖表 可以看到在2.8馬赫飛行時 流星導彈的鈴聲阻力係數大概為0.35-0.37 我們所說的鈴聲阻力係數 就是指導彈在本身不產生聲力的情況下 所受到的阻力大小 從該圖表中也可以清晰看到 流星導彈在1馬赫左右飛行時阻力最大 其鈴聲阻力係數最高可以達到0.57左右 不過流星導彈在空中發射時本身就有一個較高的初速 所以很快就會突破超音速 達到2-3馬赫的巡航速度 而隨著速度增快 阻力係數降低的越多 而在另外一篇論文中 對比了美國愛國者2 愛國者3 歐洲的紫苑30以及標準2型導彈的鈴聲阻力係數 可以看到表現最差的就是美國的標準2導彈了 這也是可以理解的 因為畢竟標準2是1967年開始部署 距今已經接近60年了 愛國者2和愛國者3的阻力係數最低 而紫苑30性能居中 流星導彈的阻力係數其實和紫苑差不太多 要比標準2更好 但是遠遠低於愛國者2和愛國者3型 以上這些論文出自於簡單的流體力學CFD仿真 基本就是研究生階段或者本科生階段拿來練手的項目 並不是風洞模型的實驗結果 所以必然有一定偏差 不過也可以看到 流星雙下側進氣道並沒有帶來太多阻力 綜合來說 和霹靂15相比 流星導彈射程更遠 機動性能更好 有朋友就會想 為什麼在這次印巴空戰中 使用流星的印度陣風戰鬥機 反而被堅實的霹靂15擊落了呢 其實仔細分析起來有很多種原因 我今天只著重講一個 就是陣風戰鬥機和流星導彈數量不足 在這次超過150架飛機的大空戰中 巴基斯坦軍方探測到 印度總共起飛了14架陣風戰鬥機 為什麼是14架呢 我們這裡要仔細跟大家拆分起來分析 之前巴基斯坦軍方發布會上 公佈了他們探測到的印度戰鬥機的動態圖 在當地時間0點10分 印度戰鬥機開始升空 它是分為四個軸向向巴基斯坦發起進攻 我們從這張圖上可以看到 北邊的三個軸向上各有兩個中隊 一隊有8架戰鬥機 另外一個機隊有6架飛機 而在最南方向上 兩個機隊分別只有6架戰機 而根據巴基斯坦軍方公佈的數據 陣風戰鬥機有兩架在北部的印控克什米爾附近墜落 一架在整個戰線最南端的巴廷達被擊落 這意味著印度空軍這14架陣風戰鬥機分為了兩個機隊 其中8架參與了北部的進攻 6架組成了南部軸線的進攻 而更加致命的就是 這些戰鬥機並不是用於對空作戰 他們要負責對地進攻 因為這次軍事行動是由印度發起 它原本的目的是打擊克什米爾地區 以及巴基斯坦境內的9個所謂恐怖分子的據點 所以在這兩支陣風戰鬥機的機隊中 可能各有兩架飛機主要是用於爭奪制空權 可以攜帶流星導彈 而剩下的飛機主要攜帶的是炸彈和巡航導彈 另外配備用於進城防衛的米卡導彈 並沒有攜帶流星 當天夜間升空作戰的印度戰鬥機雖然數量高達70多架 但恐怕僅僅只有4架左右的陣風戰鬥機攜帶了流星 而印度空軍主力蘇-30戰鬥機 使用的是俄羅斯生產的R-77空對空導彈 其射程也就是100公里左右 它並不是霹靂15億的對手 在這種情況下 印度空軍被打敗也就不奇怪了 在巴基斯坦新聞發布會上 當記者問到陣風戰鬥機是不是一款失敗的戰機時 巴基斯坦的軍方發言人是這麼說的 陣風並不是一架糟糕的戰機 但是你得將它使用得當 我是子定 我們下期節目再會