我国冲压版PL21导弹已经下马,无法对付新型战斗机,新策略取代它

想提高空空导弹的射程,并在弹道末段仍旧能够保持较好的机动性能,又不想让导弹的重量迅速增加,冲压发动机显然是思路之一,因为冲压发动机属于吸气式发动机,它不需要配备氧化剂,因此可以有效的降低导弹的空重。但是我国冲压版PL21导弹已经下马,无法对付新型战斗机,新策略取代它,究竟是为什么呢。

冲压版PL21空空导弹(最上)

从相关资料来看,我国霹雳-21采用的是固体燃料冲压发动机,它的优点是结构相对比较简单,可靠性较高,特别是利用推进剂燃烧所产生的高温燃气做为冲压补燃室的强大火源。在外界大气条件和飞行姿态变化时不会造成熄火,可使导弹在较大攻角下工作增加了导弹的机动性。不过它的缺点就是能量较低,燃气流不容易调节,推力控制不便等。流星导弹使用进气道内的阀门来调节燃气发生器喷管的喉道面积,从而改善燃烧室内的燃烧状况,它的燃气量最大调节比例大约是10:1。

欧洲流星空空导弹

冲压发动机可以利用空气中的氧气降低自身的重量,但是也需要设计相应的进气道以及实现进气道/弹身的一体化,以得到较好的总压恢复比,保证发动机能够正常的工作,笔者注意到小新特务那张图片上霹雳-21采用的应该是肋下两侧进气道,类似于流星的设计,而不是R-77M-PD的X布置四进气道布局。

冲压版PL21空空导弹

从各国的经验来看,X布置的四进气道布局的优点是控制技术比较简单,因此对于制导与自动飞行系统的要求较小,另外在攻角不大的情况下,可以提供较好的进气质量,有助发动机工作的稳定,但是它的缺点就是随着攻角的增加,进气质量会迅速下降,这是因为总会有两个进气道处于弹身背风面,这样的话就降低它的总压恢复,从而影响发动机的状态,这样就会降低导弹的性能,尤其是机动性能,所以X布置四进气道比较适合飞行包线较为狭窄导弹,如反舰导弹,而不适合对于机动性能要求较高的导弹,如中远程空空导弹。

俄R-77M-PD的X布置四进气道布局(下)

肋下双气进道的布局的优点一个是进气道均处于迎风面,可以提供比较好的进气效率,同时可以利用弹身对气流进行预先压缩,也可以改装进气道效率,这样导弹进行大攻角飞行的时候,其能量损失就大为减少,有助于提高导弹的大机动能力,另外霹雳-21的进气道采用了方形,而不是圆形,这种设计可以让进气道在一定意义上可以起到弹翼的作用,有利于提高导弹的升力,从而进一步提高导弹的机动性能。

冲压版PL21空空导弹(最上)

霹雳-21只有弹体尾部的弹舵,而没有弹翼,这个与流星似乎也相仿,无弹翼布局的导弹优点是平飞阻力小,隐身性能好,横向尺寸小,适装性能好,尤其是第四代战斗机的弹舱空间有限,这一点比较有意义,但是没有弹翼,意味着导弹缺少一个升力面,相应的升力减少,另外导弹空气动力呈现非线性,对于飞控要求较高。不过冲压发动机工作时间较长,导弹的平均速度较高,加上矩形进气道可以在一定意义上担负弹翼的功能,也可以做一个补充。

美AIM-120D双脉冲空空导弹

但是高度越高氧气越少,冲压发动机功率衰减极快。这导致了冲压发动机在高空不行。放弃了冲压发动机路线。改用两级固体火箭发动机,即第一级发动机把导弹加速和巡航用,第二级发动机末端机动用。两段加起来,大概就相当于冲压发动机了。还可以做出极限低阻外形增加射程,不用高阻力地张着大嘴吸空气。因此双脉冲固体火箭空空导弹是各方面优点均衡,缺点不明显,适合于拦截全空域的高机动战斗机。

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