谈谈紧凑型空空导弹

晨枫

空空导弹进入新阶段了。空空导弹依然是拦截空中威胁最有效的手段。空空导弹分近程、中程、远程，但现在近程的射程上限进入原来的中程下限，达到30-40公里范围。中程的射程上限则深入过去远程才能达到射程，如150-200公里。远程的射程上限大大超过想象，350-400公里成为常规，DARPA还在讨论1600公里射程的超级空空导弹。

  b1 s9 W: V5 I0 F& a3 K$ s问题是，射程大有时未必必要，但携带导弹的数量要求越来越高。比如说，海军的舰载战斗机需要拦截常规的战斗机、反舰导弹，还有高超音速导弹、弹道导弹、自杀无人机等的饱和攻击，优势还是一次出击中还需要应对多种威胁，携带大量空空导弹数量更是刚需。传统空空导弹在很多情况下反而是过度性能，拦截无人机时尤其“浪费”。另一方面，敌人的防空导弹、空空导弹光靠机动和电子对抗已经不行了，激光反导还有点遥远，用自卫空空导弹硬杀伤反而是最可靠的办法。
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0 @) \% H3 \6 p4 S2 R  H) u另外，防空也是一样的问题，需要一种轻小、低成本的防空导弹，紧凑型空空导弹可以成为共同的基础。
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为此，美国海军着力研发比现有近程空空导弹更加轻小、成本低的紧凑型空空导弹（Compact Air to Air Missile，CAAM）。
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5 ~% n! W  ], z; {早先就有Miniature Self Defense Missile的传说，但后来没了音讯。

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; y0 e1 Z4 u! q1 y) D6 R' k只有AIM-9X的1/3长，重量只有十几公斤，还要求主动雷达-红外双模制导。这要求是挺高的。后来无疾而终了。
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, t& d( \2 V9 J1 T  S& {( y9 r洛克希德推出过Cuda（不是缩写，只是barracuda的简称），在F-35机内武器舱里，一枚AIM-120的空间可以装2枚Cuda，所以可以带弹6枚。


7 V! i; q% D8 S: y8 D9 _Cuda导弹
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雷锡恩也推出Peregrine，与Cuda尺寸相仿。
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' W" ^1 l) f- m/ \7 X两种导弹都是八字才一撇的事，但展示了有趣的特点：短粗。实际上还有两个看不见的特点：加速性好，机动性好。
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" [9 ]: x- }  n* U典型空空导弹的长细比较大，有利于降低阻力、提高速度，加速性有要求，但维持稳定高速更重要。Cuda和Peregrine可算非典型，但非典型肯定有非典型的道理。

6 v4 {: g1 u4 {; e, L5 l空空导弹采用固体火箭发动机，在推进剂性能相同的情况下，燃烧面越大，产生的燃气量和推力越大，速度和加速度越大。因此，相对粗大的导弹直径有利于加速，相对细长的弹体则有利于维持更长时间的燃烧和更加均匀的高速飞行。
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CAAM是最后防御手段，加速快是必须的，相对来说，阻力小和射程远倒不那么必要。Cuda和Peregrine要求具有和AIM-120一半的弹体长度，但相当的射程。能做到就恭喜他们了，不能做到的话，其实用于CAAM才是正道。

机动性也必须特别好。在这一点上，Cuda和Peregrine的做法不同。
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空空导弹大体有四种布局。正常式、鸭式、边条式、光杆式。

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6 S+ t9 ^5 T7 x正常式在弹体中部和尾部有两组弹翼，中弹翼用于产生升力，尾弹翼用于机动控制。AIM-120就是典型。优点是飞行稳定、持续机动性好、气流流场简单；缺点是瞬时机动性不足、速度降低后机动性也不足、对更加需要机动性的末段不利。
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AIM-9X Block 2

鸭式布局用鸭式前翼控制机动飞行，尾弹翼反而是用于产生升力，因此固定而不可偏转。AIM-9就是典型。优点是瞬时机动性特别好，动作立竿见影，而且在高空稀薄大气中，鸭翼处于干净气流中，能最有效地发挥气功控制作用。缺点是鸭翼产生较强涡流和相应的阻力。在较高马赫数的超音速飞行中，鸭翼容易受到激波影响，影响气动稳定性和气动控制。
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IRIS-T
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# g! a  G( V8 g边条式的尾弹翼和正常式差不多，但在弹体中部有较长、翼展很小的长条边条，用于以较低的阻力代价在较高马赫数飞行时产生较大的升力，而且在大迎角飞行时，边条产生较强涡流，形成涡升力，保持升力和稳定性，和战斗机上使用边条的原理相似。边条也理顺气流，加强尾弹翼的效果。缺点是较大的浸润面积和摩擦阻力，气流和气动加热也比较复杂，很长的边条对转弯的敏捷性有影响。
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AIM-132

0 @- m# h) p$ X& E2 i$ O光杆式差不多可以看做正常式取消中弹翼。气动控制还是用尾弹翼，升力用弹体本身的迎角产生。优点是阻力小、重量轻；缺点是气动控制复杂。由于技术门槛较高，近程空空导弹有英国的AIM-132（也称ASRAAM），中程有中国的PL-16，此外很少有采用的。
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空空导弹基本上都以气动控制为主，但有采用燃气舵的，现在还有采用侧推发动机的。燃气舵将舵面直接置于火箭喷口的喷流流场之中，极大增强了转弯能力。优点是特别强大的转弯能力，而且在导弹加速但本身速度尚且不高的时候就发挥强大作用，缺点是导致一定的推力损失，而且火箭发动机燃料耗尽后就没用了，所以不大有单独使用燃气舵的。


燃气舵
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; A. x, t: d  l+ c+ Q' h/ h: D: L另一种比较偏门的控制是侧推发动机，在弹体前端有一圈“胡椒瓶”一样的装置，点燃后产生直接的侧推力，同样极大增强转弯能力，而且不产生推力损失，也不受主发动机燃料耗尽的影响，对末段机动性特别有利。缺点是增加重量和复杂性。
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/ ]! f) ]) E3 f" a侧推发动机
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Cuda采用正常布局加侧推发动机，Peregrine采用边条布局家燃气舵。但Cuda的中弹翼很小，Peregrine的边条翼也非常窄，估计都利用一点弹体本身的升力。在理想情况下，可能将Peregrine的边条式与Cuda的侧推发动机相结合，可以获得最大的加速性和机动性，得到最优的近程反高机动目标的效果。
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  [3 Z+ v0 ?  K& U7 p# Y8 y( o7 bCuda采用主动雷达制导，Peregrine采用红外成像制导。在理想情况下，两者结合可以极大提高反隐身能力。在这方面，以色列的“大卫投石索”是有用的先例。
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$ i! P% L5 Y) m& Q8 S5 W2 ~$ e“大卫投石索”

“大卫投石索”的气动设计貌似常规，实际上前弹翼和尾弹翼都用于气动控制，极大提高机动性能。双尾翼的前翼用于产生涡流，增强后翼的气动控制权限。另一个特点是“歪脑袋”的弹头设计，这是主动雷达和红外光电双模制导的必须，红外光电偏向一侧，主动雷达偏向另一侧，互相避开“视线”。这也要求具有一定的弹径，否则弹体内无法容纳双模制导。换句话说，CAAM要双模制导，可能从制导来说，也必须用短粗弹体。

中国的空空导弹事业已经领先世界，但CAAM是值得填补的空缺，这也是近程、高密度防空系统的需要。值得重视。