中国空对空导弹技术来源于法意以俄乌

世界上首款空空导弹是二战德国的X-4空空导弹,其设计思路犹如V-2导弹一样,深刻的影响了美苏两个大国,而中国空军第一款空空导弹霹雳-1其实是仿制苏联K-5空空导弹。霹雳-1型导弹,使用无线电引导,最大射程6公里,最小射程1.5公里,主要是配合歼击机的机炮使用,增加对于大型轰炸机的攻击距离。第一代空空导弹,只能打笨拙的轰炸机,还得是大型的,才可以说得上有命中率。由于采用固定波束制导,拿来打战斗机等高机动目标是万万不能的,甚至轰炸机动作做大一点,都能打偏。
中国第一款真正意义上的空对空导弹叫做霹雳-2,技术来源既是美国。在1958年温州湾上空,中国的米格-15和米格-17,和中华民国12架F-86战斗机相遇,当时中共的米格战斗机只有机炮,而F-86已经装备了美国提供的响尾蛇导弹,这是历史上首次响尾蛇导弹投入实战。中华民国大获全胜,击落九架米格战机,而自己没有损失,这也是人类历史上第一次导弹空战。在战斗中有一枚响尾蛇导弹落到地面没有爆炸,被中共完整缴获。
中国方面欣喜若狂,和苏联分享了响尾蛇导弹的残骸,苏联专家进行逆向工程,这就是苏联的AA-2环礁空对空导弹。之后苏联将该导弹技术转让给中国,中国国产就是霹雳-2空对空导弹,它其实是美国响尾蛇导弹的苏联仿制版的中国仿制版。虽然苏联提供了技术,但当时中国工业水平极低,又遇上了“大跃进”和文化大革命,霹雳-2导弹的可靠性非常差。没过多久中国和苏联交恶,没了苏联的技术援助,中共的军工只能吃土,先后研发了霹雳-3和霹雳-5导弹,都不成功,没有投入使用。甚至直到80年代中期,中共的空军主力歼-7依然要搭配过时的霹雳-2使用。
霹雳-2空空导弹,后期型号射程10公里,弹长2.893米,弹径0.127米,弹重85公斤,弹头重9公斤,最大速度2M,仿制随着米格-21而跟着引进的K-13空空导弹,红外制导。霹雳-2导弹,K-13及响尾蛇都是一个模子刻出来的,注意导弹尾部明显的梯形尾翼,是外形识别的重要特征。苏联的K-13空空导弹,来源于美帝的AIM-9B“响尾蛇”空空导弹,可以说“响尾蛇”红外制导空空导弹整整影响了战后世界各国60多年的近程空空导弹设计,甚至极端的这样说,除了雷达制导的中远程空空导弹外,能开山立派的红外制导导弹就只有“响尾蛇”了。
“响尾蛇”导弹是现代空空导弹之父海军海军军械试验站的首席物理学家威廉·麦克兰博士用精巧的机械设计和基础的模拟电路,替代了今天由数字计算机和先进算法完成的功能。“响尾蛇”的“眼睛”是当时技术限制最大的部分。其导引头最前端是一个红外透射穹顶,内部是陀螺稳定平台,平台上安装着抛物面反射镜和位于其焦点的红外敏感元件。在反射镜和红外敏感元件之间有一个刻有明暗相间的扇形或棋盘格的高速旋转的圆形调制盘。当目标热源的像点落在调制盘上时,随着圆盘旋转,像点会交替穿过透明和不透明的区域,导致探测器接收到的红外信号变成一种特定频率的脉冲信号。这个脉冲信号的相位与调制盘基准位置的对比,就精确地反映了目标相对于导弹轴线的方位角和高低角。
整个光学系统都安装在一个高速旋转的陀螺转子上,利用陀螺的定轴性,使导引头的光学轴线在导弹剧烈机动时也能保持稳定指向。当目标偏离光学轴线时,产生的误差信号会驱动进动线圈,产生磁场,使陀螺平台带着光学系统向目标方向进动,从而实现自动跟踪。“响尾蛇”采用了经典的比例导引律,即控制导弹的转弯速率与目标视线的旋转速率成正比。这并不需要解算一个数学方程,而是通过巧妙的电路设计,将导引头输出的角度误差信号直接放大,作为控制导弹尾部四片舵面的指令信号,从而产生一条导弹飞向目标的平滑曲线。
红外探测使用对2-3微米红外波段敏感的硫化铅光电探测器,这个波段主要对应早期喷气式发动机尾喷口的高温部分。但硫化铅探测器在室温下噪声极大,灵敏度很低。为了解决这个问题,“响尾蛇”采用了 “氦气致冷瓶”,导弹发射时,高压氦气通过一个节流阀急剧膨胀,基于焦耳-汤姆逊效应会产生低温,对探测器进行瞬时制冷,极大地提高了探测器的信噪比和灵敏度。
导弹的四片舵面后缘还装有涡轮状转子。当导弹发射出去后,高速气流立刻吹向导弹尾部,冲击这些涡轮转子的倾斜叶片,这些转子的转速能飙升到每分钟10万转以上。每个高速旋转的转子都成为了一个角动量巨大的微型陀螺。这四个陀螺会产生强大的进动阻力,依靠这套纯机械气动驱动的、高可靠性的装置,完美地解决了早期空空导弹的滚转稳定难题。
但在当时低技术水平下,硫化铅探测器只能看到最热的部分:战机的尾喷口,无法从侧面或前方攻击,仅限尾追攻击。抗干扰能力几乎为零: 无法区分太阳、地面热源和红外诱饵弹。飞行员被严禁向太阳方向发射。而且如果目标急转摆脱,导弹丢失目标后,其导引头很容易锁定天空中最大的热源太阳。导引头视场狭窄,4度的视场像“透过吸管看世界”,飞行员必须进行精确的占位。
红外近炸引信在越南湿热的环境中,引信窗口的光学玻璃会因温度变化而起雾导致引信失灵,故障率高达50%-60%。“响尾蛇”的最大过载仅约12G,而米格战机在紧急机动时瞬间过载可以接近或超过这个值,使得导弹难以咬住剧烈机动的目标。而多数美军飞行员在赴越前,从未在训练中与米格这类高机动性目标进行过模拟空战,所以对导弹在真实对抗中的局限性一无所知,加之必须目视识别目标后才能发射导弹,“响尾蛇”在越战的命中率仅15%-20%,与测试中高达80%的命中率形成天壤之别。
作为第一代空空导弹,早期的AIM-9B和K-13由于低过载能力和红外导引头性能的限制,对锁定、发射条件有着严格的要求,载机需要在敌机后方500-2700米距离内牢牢咬住对手“六点”方向。倘若两机相对航向角过大,或者有较高能量和机动力的敌机做出急剧转动,导弹都极易丢失目标,一定程度上这时期的空空导弹只能作为机炮的辅助武器。正因为如此,美苏两国很快就淘汰了这两种型号,转而研发装备性能更先进的第二代、第三代空空导弹。
霹雳-1和霹雳-2导弹都是根据苏联图纸生产的早期空空导弹,分别装备歼-6及歼-7战斗机。随着中苏的交恶,不只是战斗机开始了把歼-7放大,改双发,弄出个独立自主的歼-8战机。空空导弹也有了这个思路,在霹雳-2B的基础上,放大研制了一款弹长2.123米,弹径0.135米,射程11公里的霹雳-3型空空导弹,奈何当时底子薄,很快中途下马。注意弹径0.135和霹雳-2型导弹0.127的区别,近程空空导弹弹径长期在0.135及响尾蛇的标准弹径0.127摇摆,如果是0.127明显参考响尾蛇更多。霹雳-6空空导弹,霹雳-2B(霹雳-3)的再改型号,弹长2.123米,弹径0.135米,射程11.5公里,最大速度2M,比早期霹雳-5导弹晚一些时候研制,奈何命运也和霹雳-3导弹一样,最后下马。
霹雳-4空空导弹,中国空军第一款国产雷达制导导弹,半主动雷达式的,技术来源援越期间美国的AIM-7D“麻雀”空空导弹,弹长3.235米,弹径0.19米,弹重150公斤,弹头重30公斤。最大速度2.2M,奈何当时中国底子太薄,哪怕有导弹实体,不懂技术原理,仿制出来的作品还是很失败,最终下马。
霹雳-5型空空导弹,霹雳-2导弹的升级改进型号,在1990年代前很长的一段时间里,空军装备数量最多的就是这款导弹,估计采购数量在2万枚。霹雳-5导弹是在中西蜜月时期参考AIM-9G“响尾蛇”空空导弹研制的红外制导近程空空导弹,类似于AIM-9从字母B到L的改进,字母每上升一个,性能都会比上一款性能有很大的提升。霹雳-5E,霹雳-5导弹最新改进型号,1991年研制,弹径0.127米,弹长2.893米,最大射程16-18公里,速度2.2M。弹重83公斤,弹头13公斤。外形尺寸妥妥的霹雳-2导弹复刻,只是推进剂及导引头更加先进,达到西方国家1980年代末先进水平。
1980年投入大批量生产的歼-7II刚刚解决了歼-7战斗机可靠性的问题,机载武器,特别是空空导弹的落后已经迫在眉睫。彼时使用的霹雳-2乙及霹雳-5乙导弹导引头灵敏度低,抗环境干扰能力差,导引头的探测角度不超过3.5度。由于探测角度非常狭窄,瞄准发射范围较小,这就要求飞机在导弹发射前必须精确地对准目标,只能进行定轴发射,这在实际空战中往往难以做到,已难以满足现代空战的需要。
霹雳-7(PL-7)仿制法国R550“魔术”
随着与西方国家关系的改善,中国也得以接触到西方先进空空导弹技术,1980年代初,引进法国马特拉公司R550“魔术”近距格斗空空导弹仿制的霹雳-7导弹,主要装备在歼-7M系列飞机上供出口,先后出口至巴基斯坦、孟加拉等国家。当时中国有两个研发单位对魔术导弹进行逆向研制,分别是洛阳的612所,研发的是霹雳-6,项目并不成功。而另外则由位于湖南株洲的331厂仿制,凭借着巴基斯坦提供的资料,仿制成功,这就是霹雳-7导弹。
霹雳-6空空导弹由中国航空工业部所属第612所于1975年开始研制,1970年代后中国军工人员走出国门,见识到了西方先进的军事技术,也感到了深深的危机,因此1975年决定靠一部分资料在霹雳5乙型的基础上改型研制霹雳-6,其基本技术特征和气动外形仿照了当时比较先进的法国魔术R550第二代近距空空导弹,也是配合当时所提出的多个格斗战斗机的型号而进行的。
要知道霹雳5乙型空空导弹是1966年4月就开始研制,一直拖到1986年9月才获准设计定型并投入批生产的,其技术水平可想而知,因此在国内薄弱的基础之下想要拿出一型研仿的魔术导弹简直太难了。因此612所于1978年研制出首批模拟弹,1979年进行空中发射试验,1981年底就转入预研项目,1983年在航空工业型号调整中停止研制生产。
霹雳-6空空导弹目前只有一张靠谱的照片传世,弹长2.123米,弹径0.135米,翼展0.654米,弹重93千克,采用被动红外制导方式,安装有红外近炸引信的高爆破片战斗部,由1台固体火箭发动机推动,导弹射程11.5千米,最大速度2450千米/小时,使用高度23000m,最大过载29g,性能指标在1970年代比较先进,但因红外器件等关键技术短时间难以攻克,因此磕磕绊绊走了许久还是没能成功。
巴基斯坦正好这时候送来了魔术R550的导弹和技术资料,由331厂开始了仿制,这就是霹雳-7空空导弹。巴基斯坦是怎么在1970年代末获得魔术1导弹的呢?这就得提到巴基斯坦购买法国的幻影3战斗机了。巴基斯坦引进法国幻影的项目代号为蓝色闪光,其中前两批还在使用美制响尾蛇导弹,因此笔者估计其获得魔术1导弹是在“蓝色闪光”III或IV中,1977年6月“蓝色闪光”III项目带来了10架“幻影”IIIRP-2侦察机装备了第20中队,巴基斯坦从“蓝色闪光”IV购买了18架“幻影”VPA2和12架的VPA3,首批4架“幻影”VPA2在1981年9月21日飞抵拉菲克加入第18中队。
巴基斯坦不仅提供导弹,还提供了法方的技术资料、维护资料和部分零件,甚至派出了曾在法国受训的飞行员和技术人员来华帮助中国摸透魔术导弹的技术,就是为了要求中国仿制成功魔术1导弹并承诺订货。原因无他,主要还是因为法国东西实在是太贵,假如中国能够仿制,当然是囊中羞涩的巴基斯坦愿意看到的。俄罗斯杂志曾这样写道,魔术导弹帮助中国空军的作战能力进步了10年。
其实当时中国还有另外一条线可以接触到魔术1的实物。1980年6月27日,中航技公司和约旦在北京签署航空装备出口合同。合同规定中国向约旦出口歼7B飞机20架,歼7M飞机60架,共80架,以及导弹、发动机、备件和地面设备等合计2.2 亿美元。歼-7B在歼-7II基础上按照约旦的要求进行改进,更改了机翼下挂架的结构及其发射电路,解决了设备交联以及机械和电气接口协调,可以挂载发射魔术1导弹。发动机也采用了一套连锁点火装置防止魔术导弹较大的尾烟被发动机吸入造成吞烟,歼-7B在1982年11月交机,其中自然不乏接触导弹的机会。
霹雳-7号导弹研制是331厂(后来的中国航发南方工业有限公司)采用贷款方式自主仿制的产品,其原因是8号工程(后来的霹雳-8)原准备将生产部分放在株洲331厂,厂房和工艺配置设计都已经搞完了,结果为避免资金分散使用、影响打造完整的空空导弹研发生产体系,中途决定改向研发中心洛阳612集中。这下把331弄得一下没了出路,为保持研发队伍和水平,工厂决定另辟蹊径与中航技公司联手合作,走外贸发展之路,这才有了霹雳-7的研制,也就是说从一开始就是个争气项目、外贸产品。
霹雳-7号近距红外空空导弹与魔术1空空导弹类似,该弹弹长2.75米,弹径0.157米,翼展0.66米,弹重90千克,使用一台固体火箭发动机驱动,射程14千米,最大速度2,450千米/小时,使用高度21000米。该弹采用双鸭式气动外形布局,X型配置的4片固定式切梢三角形前翼位于导弹头部,其后为X型配置的4片活动式前段梯形/后段三角形组成的舵面,导弹尾部有固定在套筒上能够自旋的4片后掠梯形弹翼,导弹的俯仰和偏航由电动舵机驱动两对舵面偏转进行控制,横滚由俯仰舵面差动偏转进行控制,横滚稳定由弹翼旋转保证。
该弹在内部结构上分为由卡箍相连的前、后两个舱段:前舱段又称为制导控制舱或电子舱,内装导引头、电子组件、伺服机构、电池、自动驾驶仪和红外近炸引信;后舱段内装战斗部和火箭发动机。红外导引头采用两套伺服机构的氮气致冷的锑化铟光敏元件,工作波长3~5μm,最大跟踪偏转角±30°,最大跟踪角速度大于30°/s,有一定的抗干扰能力。使用红外近炸引信和触发引信引爆12千克预制破片式战斗部,有效杀伤半径10m, 载机在高度9km以上和以下发射导弹时的最大过载分别为5~7g和3g,导弹横向过载达到35g,离轴发射角达到±35°,发射架与美国“响尾蛇”空空导弹使用的发射架有通用性。属于第二代导弹的较好水平。
1977年至1982年,331厂主要论证项目可行性,准备新设备,进行新材料等预研,选定元器件与附件的研制单位,对新工艺攻关,协调载机、发射装置的接口关系。1982年3月霹雳-7开始研制,总设计师吴沈铎,副总设计师王君侃,并建立了设计师系统、行政指挥系统、质量保证系统和会计师系统。331厂在854厂配合下首先解决了发动机问题,1983年7-8月发动机通过实验。1984年,首批6发导弹通过试验,证明设计是合理的,但也暴露了一系列舵面、引信、速率陀螺、导引头镀膜,反射镜问题。这也是研制之中的常态了,下一步就是需要对这些问题进行攻坚。
在试制批导弹研制过程中,331厂成功解决了反射镜反射性能和合格率问题,修订了设计和生产工艺,组装大批零件进行了充分的地面环境考核,这也成为霹雳-7研制神速的一大关键。结果国产导弹的拦路虎——引信早炸问题在1984年12月飞行实验中再次出现,331厂通过34种状态的试验,终于查出了产生早炸的具体原因并改进试验成功。
1985年,331厂研制出试制批导弹。1986年,鉴定批导弹投产。1986年 10-12月,在空空导弹试验基地进行了霹雳-7号导弹技术鉴定试验,取得了4发4中的好成绩。1987年4月,霹雳-7空空导弹通过技术鉴定,转入批量生产。通常由歼-7M等外贸机型携带,因此也被众多装备法制飞机的国家购买,包括伊朗,巴基斯坦,孟加拉国,伊拉克。一时间331厂大赚一笔。但是当时伊朗空军在使用过程中也对其性能颇有微词,认为其比不上美国货。
但是中国空军却一直没有装备霹雳-7导弹。原因是一款更强的武器来伸手可得、还对霹雳-7形成代差碾压式的格斗导弹——以色列的怪蛇-3空空导弹。这种贝卡谷地空战的王牌武器是一种典型的第三代格斗导弹,具有大离轴角发射性能和迎头攻击能力,远强于霹雳-7的尾追能力。这种导弹直接终结了霹雳-3和霹雳-7的命运。有回忆录也说霹雳-7没装备的原因,是因为国内载机要加装变流机,改造面较大,以及工厂与军方在必要的试验经费等问题上未能谈妥。不管怎么样,最终霹雳-7在完成外贸订单后也不得不停产。尽管航空工业部安排了预研课题和360万元的经费,以期能保留队伍,但随着其中研制核心王立国去了中航技,最终331厂申请撤销导弹生产线,结束了该厂生产空空导弹的历史。
霹雳-8(PL-8)引进以色列“怪蛇-3”
在美国国会美中关系委员会的报告中,以色列被称作中国复杂军事技术的主要供应者。特拉维夫正在向中国供应用于海军YF-12A、YJ-62和YJ-92巡航导弹的目标拦截和火控的设备、雷达系统、机载雷达、光学和通信设备、无人机和航空练习器、坦克热像仪,中国空军飞机装备了以色列的怪蛇-3空空导弹(1,500枚)并发展了霹雳-8、霹雳-8Ⅰ霹雳-8Ⅱ和霹雳-9空空导弹。另外以色列还帮助中国研制红旗-9/FT-2000地空导弹。
1973年在“赎罪日战争”中,以色列空军装备的AIM-9D/G“响尾蛇”和“谢夫里”导弹,在性能上已被阿拉伯国家装备的苏联R-13M导弹部分超越,尤其在格斗机动性上不占优势。于是具备超强机动性和大离轴角发射能力的“怪蛇-3”在1978年进入以军服役。其气动布局为格斗而生,导弹重心之前设有大面积的鸭式舵面,后部是翼尖装有横滚稳定陀螺舵的四个大后掠平行四边形尾部弹翼,固体火箭发动机要向后延长一段,其机动过载达到惊人的40G以上,远超AIM-9L的约30G。
导引头采用氮气致冷的锑化铟探测器,相比早期“响尾蛇”的硫化铅探测器,其灵敏度更高,探测波段覆盖3-5微米,不仅能追踪飞机发动机的尾喷口,还能有效探测到机体与空气摩擦产生的气动热,实现了全向攻击。“怪蛇-3”采用了先进的数字信号处理技术,并具备较强的抗红外干扰能力,能够有效识别和滤除当时常见的红外诱饵弹。
主动激光近炸引信是“怪蛇-3”的又一绝技。四束激光组成的“激光栅”被目标遮挡时引爆战斗部,配备11公斤的高能破片战斗部,确保了一击必杀的威力。通过与以色列自主开发的 “SMB-1”头盔指示器配合,飞行员只需转动头部看向目标,即可将导引头指向目标大致方向,导引头随后便能快速截获并锁定,极大地压缩了从发现目标到发射导弹的“杀伤链”时间。
“怪蛇-3”的威名在1982年的黎巴嫩战争,特别是贝卡谷地空战中达到顶峰。在6月9日的空战中,以色列空军F-15和F-16战机,在预警机和电子战飞机的支援下,首次实战使用“怪蛇-3”导弹,创造了单日击落叙利亚50架战机的惊人战绩。叙利亚飞行员惊恐地发现,无论他们如何机动,甚至发射红外诱饵弹,都无法摆脱以色列导弹的追杀。此战,“怪蛇-3”的实战命中率据信高达80%以上,一举奠定了其世界顶尖格斗弹的地位。
中国在考察了“怪蛇-3”的卓越性能后决定引进。1983年,中以签署合同,以5亿美元的价格购买1500枚导弹并引进全套生产技术,这就是著名的 “八号工程”。对中国而言,引进“怪蛇-3”的意义远超获得一型导弹本身:中国直接从相对落后的霹雳-2技术,一步跨入了世界第三代格斗弹的先进水平。这也是中国首次完整地、系统地引进一型西方先进导弹的全套研发、生产、测试和质量管理体系,是中国空空导弹发展从仿制苏联体系转向消化吸收西方体系的转折点。以洛阳空空导弹研究院为核心的中国团队,在此过程中不仅学到了技术,更学到了现代军工项目的管理理念和系统工程方法。这为后续霹雳-10等完全自主设计的先进导弹的诞生,奠定了最坚实的基础。
在进入21世纪之后,霹雳-8成功搭载于歼-8、歼-10上,甚至之后诞生的歼-11B、歼-15,也都一直将霹雳-8及后续改进型号作为最可靠的近距格斗弹药。不过,由于霹雳-8是在以色列提供的技术上发展而来,其出口时不免存在许多掣肘,尤其是我国空军装备的传统出口市场,有许多都是中东国家。因此,我国为了确保技术自主和能力建设,由董秉印和金先仲先后担任总设计师,梁晓庚任副总设计师,在已有霹雳-5技术基础上,吸收“怪蛇-3”技术,并行启动了自主设计的、承上启下的霹雳-9项目,甚至还发展出地空导弹衍生型号。
第三代格斗弹的登场是划时代的。它直接催生了“全向攻击”和“发射后不管”的空战新纪元。除了贝卡谷地空战,1982年马岛战争中,美国紧急向英国提供新生产的AIM-9L导弹,英军发射了27枚“响尾蛇”,据确认击落了17架甚至可能高达24架阿根廷的“幻影3”和“天鹰”攻击机,命中率高达80%以上。阿根廷的战机即使与英国战机迎头对飞,也可能被瞬间锁定并击落。在1991年海湾战争中,AIM-9M第三代格斗弹的优势已被视为理所当然,面对当时先进的米格25、米格23以及米格29,命中率为50%,而AIM-7M麻雀则拉开了规模化超视距空战的序幕,不过命中率仅有25.8%。
1979年2月,以色列军工代表团访问北京,由于当时中以之间尚未建交,此次访问为秘密访问,访问是由以色列商人索尔.艾森伯格促成的,访问期间,以色列军工代表团对以方能够提供的军工产品进行了推销,之后以色列又数次派出军工代表团来华进行军工技术交流方面的磋商。中国引进的第一批以色列军工产品是北约制式5号碱性电池,并大量用于当时进口的北约标准的无线电设备,这是中以之间第一笔军事贸易。随后,中国又引进了以色列的坦克防火抑爆装置、坦克炮热护套等用于二代坦克的技术改进。
1982年6月,第五次中东战争爆发,在贝卡谷地空战中,以色列空军以近乎零损失取得了击落叙利亚空军82架战机的胜利,有资料指出,“怪蛇-3”导弹在贝卡谷地之战中击落了50架敌机。恰逢在此前后以色列航空工业正在来华推销“怪蛇-3”空空导弹,经过充分的调研基础上,空军和航空工业研究人员认为:“怪蛇-3”空空导弹技术水平与美国AIM-9L“响尾蛇”空空导弹相当,引进后可极大缩短我国空空导弹与世界先进水平之间的差距。
以色列在1970年代末开始开发怪蛇-3空对空导弹,1975年设计,1981年交付样弹,1982年正式加入以色列空军服役,而在同一年爆发了贝卡谷地空战,叙利亚损失了80多架飞机,20多套地对空导弹系统,而以色列没有一架飞机被击落。以色列在这次行动中使用的主要是美国的F-15,F-16战斗机,携带各型导弹,包括以色列自己的怪蛇,美国的响尾蛇和麻雀导弹。其中怪蛇导弹击落35架苏制战斗机,占到全部战果的40%。
作为典型的第三代空空导弹,以色列“怪蛇”-3采用灵敏度极高的锑化铟探测器,侧向锁定能力大大提高,同时在弹体两侧装有一对X波段接收/发射天线,在导弹飞越目标附近时由多普勒效应提供引爆信号,以实现全向攻击能力。此外“怪蛇”-3还采用两级推力固体火箭发动机,最大射程达15公里,远超空军当时的任何格斗弹型号。在外形上“怪蛇”-3最为显著的特点是安装在尾部的大翼展、大面积偏转式弹翼,提高了舵面横滚控制率,使该导弹具有强大的机动过载能力。
1982年,中国与以色列签订合同,用5亿美元购买怪蛇-3导弹,并引进该导弹及其配套产品的专有生产技术,以洛阳空空导弹设计研究所为基础,建设空空导弹发展中心。1983年9月15日,“八号工程”正式启动,开始执行引进合同。仅仅五年之后,1988年霹雳-8就进入中共空军服役。中国从以色列引进怪蛇-3导弹,使得中国第一次从头至尾掌握了空对空导弹的技术,更重要的是,这帮助中国提高了生产工艺产品质量,和项目管理的能力。后者的影响远超出PL-8本身,它使得中国军工产业首次接触了西方标准,了解了现代西方军工体系的制造流程,其深层意义远超一般人所想像。
1983年中国以单价12.7万美元一口气购买了超过1000枚“怪蛇”-3后,洛阳空空导弹研究所和光电厂在以色列技术支持和生产许可下,在“怪蛇”-3的基础上发展出了“霹雳”-8系列空空导弹。与同时期空军实装的国产“霹雳”-2甲/乙、“霹雳”-5乙等定轴发射格斗弹不同,有高机动力的“怪蛇”-3和国产“霹雳”-8具备30度角的离轴发射功能,载机能在更加宽广的攻击范围内对目标进行离轴锁定、离轴发射。可以说“怪蛇”-3和“霹雳”-8的到来,极大提升了空军战机的空战格斗能力。
霹雳-8型空空导弹的仿制工作主要在在株洲的南方航空动力机械公司开展,投产后的霹雳-8导弹主要装备歼-7IIH、歼-7E与歼-8II型战斗机。以色列直接引进的原版“怪蛇-3”和我国的来件组装版称为霹雳-8A,国产化版本称为霹雳-8B。从1983年9月以方开始履行合同到1989年4月以方完成合同规定内容,项目共耗资5亿美元。1993年,全国产化的霹雳-8B定型靶试成功,1994年开始装备部队,迄今仍在服役。
霹雳-8导弹弹长2.99米,弹径0.16米,翼展0.86米,弹重120千克,最大射程15公里,最小射程0.5公里,最大速度3倍音速,最大过载40g。采用鸭式气动外形布局,导引头采用氮气制冷碲化铟红外探测器,最大离轴发射角达到20度,每片弹翼后缘都带有一个在气动力作用下每分钟达到10000转的横滚稳定陀螺,由于采用高灵敏度红外探测器导引头、多普勒无线电近炸引信和双推力火箭发动机,使导弹探测视场、制导精度、射程和射速均有较大提高,总体性能达到与美国AIM-9L“响尾蛇”相当,具有离轴发射能力,并实现了对目标迎头攻击能力。
霹雳-8首先装备于歼-7IIH型飞机,1983年8月,国防科工委正式向成都飞机制造厂下达了歼-7II飞机改装霹雳-8导弹的任务。1984年3月完成了挂载导弹的改进设计方案。1985年3月,完成了第一架飞机的改装并试飞成功。1985年9月,航空工业部和空军通过了歼-7II型飞机改装霹雳-8型导弹的技术鉴定,并将其命名为歼-7IIH型,后来空军又改称为歼-7H型。1986年2月,歼-7IIH型开始装备部队,至1993年停产共生产交付221架。
在导弹装机试验期间,歼-7IIH进行“怪蛇-3”导弹试射时,起初多次遭遇了导弹发射后战机抖动侧翻和空中停车,经以色列专家和我方技术人员的认真分析研究,发现了问题原因,之所以每次试射后都会发生空中停车,是因为“怪蛇-3”导弹采用的是脉冲式发射方式,导弹在点火发射时的瞬间速度超过歼-7的飞行速度,这也导致歼-7在发射导弹时,会遭受高达7.2吨的扰动力,而歼-7的发动机推力是6吨,不能有效抵消导弹发射时产生的反作用力,所以才会发生剧烈抖动并侧翻。
而在歼-7IIH发生侧翻的同时,试飞员会立即采取改平飞行,以调整战机姿态,在这个过程中,导弹产生的羽烟就会被飞机的发动机吸入,进而出现空中停车的故障。在此之前,中国战机发射导弹时,采用的并不是脉冲式的发射方式,而是投掷式的发射方式。采用投掷式的发射方式,歼-7不会发生侧翻的问题,那发动机自然不会出现空中停车的故障。问题的根源在于,歼-7IIH的引擎推力不够。为解决该问题,经过多次试飞和试射,试飞院雷强通过导弹发射后,延迟执行改平操作,让导弹羽烟散尽,避免了飞机进气道吸入导弹羽烟。通过明确发射“怪蛇-3”导弹的飞机操作流程,歼-7IIH没有出现发动机空中停车的故障。
在歼-7IIH飞机装备霹雳-8导弹后,由于霹雳-8导弹弹重较大(重120千克,原先挂载的霹雳-2弹重75千克,同期仿自法国R550的霹雳-7弹重90千克),挂载该型导弹后飞机重心后移较大,对飞机的稳定性带来严重影响,因此歼-7IIH飞机不得不在机头增加130千克的配重,使得歼-7IIH向较之前的歼-7系列飞机飞行性能特别是中低空机动性能有较大下降,而20世纪七八十年代的局部战争空战表明,飞行性能对空战结果的影响至关重要,如何解决歼-7II中低空机动性能不好的问题成为空军装备部门关注的重大问题。该问题一直到研制歼-7E(该型机1993年8月交付部队)时,采用双三角翼,增加了翼展与机翼面积,降低了了翼载荷、提升了机翼升力系数,才得以解决。
由于歼-7IIH型机受瞄准具视场限制,导弹离轴发射角仍需限制在一个较为狭窄的范围内,远小于霹雳-8导弹所能达到的指标。该问题直到研制歼-7G(该型机2004年11月交付部队)时配备了头盔瞄准具才解决,配备头盔瞄准具后,霹雳-8导弹离轴发射作战能力才得以充分发挥。
1990年代,随着歼-8II的批量服役,中国空军开始装备具有机载雷达的国产战斗机,在机载雷达的保障下,霹雳-8导弹性能得到了充分的发挥,霹雳-8导弹拥有了更为充裕的攻击条件,且不必担心影响载机飞行性能的问题。21世纪初,随着国产化歼-11系列陆续服役,霹雳-8导弹更是一度作为国产近距格斗弹的主力发挥作用,直到霹雳-10导弹的服役。
中国在进行了霹雳-8全国产化后,并没有停步于生产国产化版的“怪蛇-3”,而是持续进行了技术改进。1993年霹雳-8B通过技术验收,1994年开始量产。最大射程提升了18公里,速度也提升到了3.5马赫。用了新的双波段红外导引头,抗干扰能力进一步提升。采用四元(即4个以矩形阵列布置的红外探测器)红外制导代替原先的单元红外制导,抗干扰能力大幅度提高,在这一点上已经领先于同时期随苏-27SK配套引进的采用双元红外制导的R-73空空导弹。其后经过了陆续改进,其后续公开的有霹雳-8D,霹雳8H,以及霹雳-8L,以及霹雳-8E。随着霹雳-10等国产空空导弹的研制成功,霹雳-8系列空空导弹目前已停产。
在国产第四代近距格斗弹霹雳-10现身前,霹雳-8是国产歼-10、歼-11、歼-15,甚至是歼-16战斗机,翼尖挂载的标准近距格斗弹。进入2010年代中国已经改进为PL8B,8B的提升主要在导引头抗干扰(四波段抗干扰)和增程加强远程性能,本质上已经和怪蛇3拉开了差距,但是8B在机动性上实际上比起怪蛇3没有提高。
此外,国内为了避免霹雳-8在出口时,存在的一些限制,还对其进行了较大幅度的改造,最终诞生了被称为霹雳-9的改进型号。由于改进得非常成功,因此,霹雳-9除了用于出口之外,后来还发展了霹雳-9C这样的自用型号,证明了“怪蛇-3”基础设计的优秀,以及国内仿制的成功。
“八号工程”从以色列引进的不仅是“怪蛇-3”空空导弹技术,还有先进的生产管理和质量管理体系,从产品研发到售后服务的各个环节,进行全方位的设计,给中国航空工业以极大启示,促进了导弹生产质量的提升。全面引进一个产品,不但获得技术,还有设计理念。附带的引进了先进的生产管理和质量管理体系和理念。有些人就是只看到产品和技术,看不到或贬低设计理念和生产管理质量管理的进步。
在霹雳-8导弹的基础上,中国分别研发了霹雳-9和霹雳-10,其中霹雳-9是对外贸易的版本。
霹雳-10(PL-10)设计来自于乌克兰
“格兰”(Gran)空空导弹与中国PL-10导弹之间的联系在于它们共享的设计元素、潜在的技术转让以及后苏联时代导弹发展的格局。格兰(或称“格拉尼”)是由乌克兰基辅国家设计局“卢奇”(Luch)研制的一种概念性、高机动性、短程空空导弹。它的设计目标是作为苏联标志性导弹“信号弹”R-73(AA-11“射手”)的下一代后继者。它配备了先进的成像红外(IIR)制导头。尾部采用十字形自由移动控制翼。它主要依靠推力矢量控制(TVC)以及独特的气动翼片来实现惊人的机动性(高G值转弯)。
中国的PL-10(PiLi-10)是中国人民解放军空军的旗舰级第五代短程空战导弹。航空史学家和国防分析人士指出,PL-10导弹在视觉、结构和运动学方面与乌克兰的“格兰”导弹设计有着惊人的相似之处,而非传统的俄罗斯“信号弹”设计。空气动力学上的相似之处:PL-10导弹细长的气动翼片与十字形尾翼的独特布局,与卢奇公司早期宣传资料和“格兰”导弹模型中展示的布局完全一致。
苏联解体后,乌克兰国防工业——包括卢奇和阿森纳(负责导弹导引头制造)等机构——经常向中国出售技术数据、零部件或完整的设计蓝图,以获得资金。尽管乌克兰缺乏足够的国家预算来大规模生产“格兰”导弹供本国空军使用,但许多专家认为,其基础设计图、导引头逻辑或推力矢量控制(TVC)工程布局已被中国获取。随后,中国的洛阳光电技术发展中心(EOTDC)对其进行了大量改进、现代化改造,并成功将其投入生产,最终研制出了PL-10。虽然中国官方将PL-10完全归功于自主研发,但航空航天界普遍认为它与乌克兰格兰计划背后的工程技术密切相关。
霹雳-10是中共空军目前的主力空对空导弹,2004年开始项目研制,2013年原型弹完工,2015年的珠海航展首次亮相,目前是中共空军的主力格斗飞弹。霹雳-10重89千克,长约3米,射程20千米。霹雳-10放弃了此前霹雳系列常用前端鸭翼布局,使用尾部四片控制尾舵进行控制,导弹的尾喷口内安装燃气舵,具有矢量推力能力。弹体中部安装有大边条主翼,升阻比较高,可用攻角较大。霹雳-10采用红外热成像制导,可以配合头盔瞄准器发射,也能够高离轴角发射,并具备不错的机动性。
目前正在服役的第三代红外近距格斗导弹大多是在20世纪80年代完成设计定型的,难以满足现代空战的需要,主要表现在双元或四元红外导引头对目标迎头探测距离太小、抗干扰能力差、离轴角还是较小。因此必须发展第四代代红外近距格斗导弹以满足现代空战的需要。
1999年3月首射、2003年正式列装的AIM-9X由美国空军和海军联合研制。美国空军和海军对AIM-9X的性能要求各有侧重,但一致要求其总体的战术性能要超过前苏联的R-73。AIM-9X保留传统响尾蛇导弹的127毫米直径弹体、MK-36无烟固体火箭发动机、DSU-37B激光近炸引信、WAU-17B连续杆战斗部和鸭式气动布局,但由于增加了推力矢量控制系统,其前后气动舵面均大幅度缩小。低速时最大攻角可达50°,导弹的转弯速率达到60~100度/秒,最大射程19千米。导引头采用了蓝宝石材料的头部整流罩,相对于第三代格斗导弹普遍采用的氟化镁材料的整流罩,蓝宝石在高速飞行中气动加热后产生的红外辐射更低,降低了导引头的背景噪音。
采用128乘以128、斯特林制冷的锑化铟凝视焦平面红外成像探测器,工作波段为3~5um,可以对抗最新型的红外干扰装置。根据美国军方的模拟空战结果显示,当与装备第三代格斗弹的战斗机交手时,与联合头盔指示系统交联的AIM-9X导弹载机拥有50:1的胜率。配合F-35的联合头盔指示系统、AN/AAQ-37光电分布式孔径系统或者第三方通过数据链提供的目标指示信息,AIM-9X还可以实现“越肩发射”,攻击位于载机后方的目标。
为了对付周围几乎所有国家从苏/俄获得的R73,以色列于1997年开始正式研发“怪蛇-5”导弹,并于2003年在巴黎航展上首次亮相。不过以色列并没有可靠的矢量推力发动机,只能沿用的“怪蛇4”的复杂气动布局,其双鸭翼由两部分后掠角为58度的大三角翼组成,前部的三角翼为固定弹翼,后部的三角翼为舵翼。接着是两个水平方向的全飞行副翼、四个固定的逐渐变窄的边条、尾部还有4个固定弹翼。
“怪蛇-5”最引人称道之处,是采用了全新的双波段氢制冷锑化锢焦平面阵列引导头,采用320X240像素。并配置10枚微型处理机并行处理来自两个波段的红外图像,从而能够在下视、不良背景和云层条件下截获类似于无人机等小型微信号目标。
进入21世纪初,世界顶尖空军已开始普及第四代格斗弹,而中国空军的主力格斗弹存在至少10年的代差。一旦进入近距格斗,中国飞行员将处于“看不见、打不着、跑不掉”的绝对劣势。是继续改进霹雳-8,还是另起炉灶?梁晓庚带领团队攻克了四大核心技术:霹雳10的红外成像导引头技术;大角度推力矢量控制技术;先进气动布局;综合飞控软件。
霹雳-10选择中波红外成像焦平面阵列方案,霹雳-10采用与AIM-9X Block2类似的高性能锑化铟中波红外焦平面阵列,像元规模为256x256,并配有高效的微型斯特林制冷系统。单波段红外成像提供的抗干扰能力足够应对绝大多数现役红外诱饵弹。双波段红外成像通过特征识别、运动分析、纹理分析、人工智能等多层、多域的算法融合,单波段红外成像同样能达到抗干扰实战效能。导引头还采用摆动的万向支架,使导引头框架角达到±90°以上,提高了导弹离轴发射和跟踪能力。
推力矢量方面,其使得导弹在低速、高空飞行状态下仍然可以产生较大的横向过载,从而增大导弹的攻击区、减小导弹舵翼展、提高导弹的快速性。霹雳-10不同于首次采用推力矢量的俄罗斯R-73,其推力矢量系统是其气动布局的补充和增强。而霹雳-10的第二代推力矢量是其从设计之初就深度融入整个系统的、与气动布局平等的核心控制手段。其能量效率更高,控制更精细,能够在整个飞行包线内更频繁、更主导地使用推力矢量进行控制。不同于R-73的外露的、较复杂的偏转环,霹雳-10的轻量化耐高温碳-碳复合材料构成的喷流偏转片侵入燃气流,利用气动效应使主流发生偏转。
霹雳10彻底抛弃了第三代格斗弹的鸭式气动布局,缩小了舵翼面尺寸,采用了 “头部窄小边条、中部边条翼、小展弦比尾部L形舵面” 的气动布局。头部周边布置了4个窄小边条,当导弹以大攻角飞行时,头部的小翼会提前产生一股强度可控、位置稳定的脱体涡,在主边条翼生效之前,头部涡流就开始对弹体后部的气流进行“梳理”,为后续的涡流控制打下基础,使导弹从较小攻角开始就拥有俯仰和偏航稳定性。
与头部边条交错分布的中部边条翼是主要的“涡升力”提供者,使得导弹在50-60G甚至更高的过载机动中,依然有升力来维持飞行和转向,增强导弹在大攻角下的稳定性。即便发动机推进结束后,仍可以保持飞行姿态和速度。尾部L形舵面相比于传统的十字形或X形大舵面,减少了飞行阻力。而且L形翼面为导弹尾部中央的推力矢量喷口留出了偏转空间。
霹雳10的低空过载可以达到60G,在空战中能够迅速将头部指向敌机,并做出任何必要的机动来追踪并摧毁目标。即便在高度超过1.5万米,速度超过1.5马赫的情况下,仍旧可以获得15G左右的过载。第四代格斗弹的机动性让近距空战变的非常危险,战斗机将力求避免进入近距空战,更多寻求在中远距战胜对手。那么进一步增大红外格斗弹作战范围实现先射先中,以应对超巡和超音速机动性、雷达隐形的第五代战机就是理所当然的选择。
苏联的R-73
苏联的R-73自1984年服役以来虽然少有大规模实战机会,但其超第三代格斗弹的威力通过一个事件得到证实。1990年代德国统一后,前东德空军的米格-29与西德的F-16等战机进行了一系列模拟对抗演习。装备了R-73和头盔瞄准具的米格-29,在视距内格斗中取得了对西方战机的胜利。西方飞行员发现,米格-29飞行员只需“转头”就能锁定并“击落”他们,而他们当时装备的AIM-9M还需要绕到机尾才能锁定。这让美国空军加速了其 JHMCS“联合头盔提示系统” 和AIM-9X导弹的研发进程。
德国统一后,美国F/A-18战斗机抓住机会与德国米格-29战斗机进行了联合训练。德国空军从东德人民军空军(东德空军)接收了米格-29战斗机。因此,它们成为了首批加入北约的米格-29战斗机,也让北约成员国有机会研究前华沙条约成员国的顶级武器。
在空战中,德国空军的米格-29战斗机展现出了极强的威胁性,尤其是在近距离机动交战中。凭借头盔显示器(HMD)以及Vympel R-73(北约代号AA-11“射手”)离轴近程空空导弹,米格-29“支点”战斗机在近距离空战中对西方的同类机型——美国空军的F/A-18“大黄蜂”战斗机——拥有明显的优势。
有趣的是,头盔显示器技术的发明者和先驱者之一是南非。在安哥拉,南非的这套系统在战斗中表现出色,击落了多架苏联飞机。随后,苏联启动了一项紧急计划,旨在复制并改进头盔显示器(HMD)技术。最终,苏联在1985年研制出了配备头盔显示器的米格-29战斗机,并同时装备了离轴量较大的武器(R-73)。这种强大的组合使苏联在近距离空战中占据了优势。在两德统一后,苏联的先进技术以及前东德米格-29战斗机的出现,使得米格-29-HMD-R-73组合的效能得以显现。
随后,多个国家纷纷启动了相应的反制计划。瑞士也进行了类似的训练——瑞士空军的F/A-18战斗机与德国空军的米格-29战斗机进行了空战对抗。瑞士飞行员同样对米格-29在近距离空战中的表现感到惊讶:头盔显示器和卓越的机动性。
一位用户写道:“我看过德国官方报告。德国战斗机飞行员在全面交战中轻松击落了F-18。之后他们被限制飞行,以便美国人进行一些一对一的训练飞行。正如你可能知道的,米格-29在近距离和空战中绝对没有对手。这是因为俄罗斯的近程导弹拥有非常宽广的射程,可以在90度转弯时发射。米格飞行员的优势在于头盔瞄准器,只需注视即可锁定目标并开火。如果你能找到完整的视频,就去看一看,你会看到一名德国飞行员在几秒钟内击落了3架F-18。米格的转弯半径和爬升性能也优于F-18。这些优势再加上世界上最好的近程导弹,使它成为当时最好的喷气式飞机。”
第一个有机会在模拟空战中与米格-29“支点”战斗机交锋的西方战斗机部队是驻扎在意大利北部阿维亚诺空军基地的第31战斗机联队第510战斗机中队(绰号“秃鹰”)的F-16。1995年5月,在德国米格-29战斗机部署至撒丁岛南端德西莫曼努空军基地期间,该中队与德国空军第73战斗机联队(JG 73)的米格-29战斗机进行了对抗演练。戴维·萨尔瓦伊在其为《Code One》杂志撰写的题为《与“支点”战斗机作战的艰难经历》(Schlemming with the Fulcrum,该文也发表于www.510fs.org)的长篇报道中对此进行了详细描述。
据曾与 JG 73 米格-29 交战的第 510 战斗机中队 F-16 飞行员迈克·麦考伊上尉回忆,米格-29最令美国飞行员印象深刻的是其低速机动性以及头盔瞄准系统。“在低速空战中,与米格-29交战类似于与 F-18‘大黄蜂’交战,但米格-29的推力优于‘大黄蜂’。F-18 在低速空战中可以大幅调整机头方向,但需要降低高度才能恢复动力,这给了我们反超的机会。米格-29在低速空战中拥有与 F-18 相近的机头控制力,但其动力恢复速度更快。此外,米格飞行员前方还有 45 度的锥形射程,他们可以向该射程发射R-73导弹,轻松击落你。”
“他们的一些能力比我们最初预想的还要棘手,我们不得不重视头盔瞄准系统,这使得我们决定是否要进行锚定变得更加困难。换句话说,当我接近目标时,我必须考虑头盔瞄准系统。每次我靠近米格-29战斗机的机头时,我都会发射干扰弹来拦截从导轨上脱离的R-73导弹。”另一位蝰蛇战斗机飞行员、当时的第510战斗机中队指挥官加里·韦斯特中校也证实了这一说法。 “在200节以下的速度下,米格-29拥有惊人的机头指向能力,甚至在100节以下也能做到。然而,F-16在200节以上的速度范围内具有优势。在更高的速度下,我们可以加大油门,使其俯冲。而且我们的转弯率也明显更好。只要保持耐心,并将空速维持在325节左右,F-16就能将米格-29逼到绝境。“”但飞行员仍然必须小心使用头盔显示器进行横向射击。”
麦考伊和其他两名美国空军飞行员有机会乘坐德国的米格-29战斗机,他们解释了米格-29的一些局限性。“米格-29视野不太好,但这对我们来说却是一个真正的优势。F-16飞行员坐在较高的座舱里。所有乘坐我们座舱的米格-29飞行员都想在座舱盖关闭的情况下环顾四周。他们印象深刻的是,他们可以转身看到机尾,甚至看到发动机舱。除了视野之外,我还期望米格-29拥有更好的转弯性能,它不像F-16那样能承受持续9G的过载。”
JG 73 联队当时的米格-29飞行员迈克尔·劳巴赫上尉也证实了这一点。“我们的视野不如 F-16 甚至 F-15。我们无法直接看到后方。我们必须稍微侧视才能看到后方,这让我们无法同时保持目视接触和最佳升力矢量。这种缺陷会造成真正的问题,尤其是在与像 F-16 这样小型的飞机交战时。”当飞机携带中线副油箱时,还会出现其他限制,例如战斗机无法在挂载副油箱的情况下进行超音速飞行。这种作战场景也限制了米格-29在副油箱仍有燃油时的最大过载能力,使其只能承受4g的过载。
米格-29之所以无法像米格-21那样持续承受9g的过载,正如时任第73战斗机联队作战官的奥利弗·普伦克上尉所解释的那样,是由于米格-29的设计规格所致。“这架飞机并非为近距离空战而设计,尽管它的气动性能足以胜任。东德人将其作为点防御拦截机使用,就像米格-21一样。他们被限制在无法充分发挥飞机性能、探索其自身能力的范围内。每次出击大约持续30分钟。这架飞机的设计目标是紧急起飞,抛弃副油箱,超音速飞行,发射导弹,然后返航。”
尽管存在这些不足,但正如麦考伊所说,米格-29之所以无法像米格-21那样持续承受9g的过载,正如时任第73战斗机联队作战官的奥利弗·普伦克上尉所解释的那样,是由于米格-29的设计规格所致。“这架飞机并非为近距离空战而设计,尽管它的气动性能足以胜任。东德人将其作为点防御拦截机使用,就像米格-21一样。他们被限制在无法充分发挥飞机性能、探索其自身能力的范围内。每次出击大约持续30分钟。这架飞机的设计目标是紧急起飞,抛弃副油箱,超音速飞行,发射导弹,然后返航。”
尽管存在这些不足,但正如麦考伊所说,米格-29仍然是一个令人生畏的对手。“这次经历证实了我对米格-29转弯和近距离空战能力的了解。在这种空战条件下,它确实是一架非常棒的飞机。”韦斯特也赞同麦考伊的观点,他认为米格-29的魅力可能会分散飞行员的注意力,尤其是在他们第一次见到米格-29的时候。 韦斯特总结道:“我们的飞行员刚到这里时,几乎都目不转睛地盯着停机坪上的那些米格-29战斗机。”
R-73第一次在空空格斗弹上使用推力矢量控制,其工作时间约5秒,能使得1.5马赫左右的最大转弯速度达到60度/秒。R-73还通过独特的“鸭式舵+旋转弹翼”主体布局提供强大的基本控制能力,再辅以头部风标、边条翼一系列精细的气动措施来扩展性能边界,最终与头盔瞄准具结合,实现近距格斗效能。其离轴发射能力为±45度,而AIM-9L的离轴角仅为±25度。而且其最大射程为40公里,超美国AIM-9L的18公里射程。
R-73的头盔瞄准具本质上是一个高精度的头部位置测量器,通过安装在座舱内的光学传感器追踪飞行员头盔上的红外发光二极管,计算出飞行员视线的角度。之后,头盔瞄准具会将飞行员的视线角度数据传给火控计算机,计算机随即驱动导弹的导引头指向那个大致的方向。一旦导引头在其宽阔的视野内捕获到目标热源,即可锁定并发射。
1990年代-21世纪初期,中国陆续从俄罗斯进口苏27、苏30系列战机,战机整合了 “苏拉”头盔瞄准具,也批量进口了大量的R-73系列格斗弹。该型导弹的实际作战能力远超当时中国空军的主力霹雳5乙,也优于以色列血统的霹雳8。
从各个方面的信息综合看,1980年代苏-27和米格-29服役后,在近距格斗空战中,美国的空优战斗机F-15和F-16不再有绝对优势,而且在有些方面被苏-27和米格-29反超。美国欧洲因而大力发展超视距空战,试图用自己的优势雷达,隐身,远程空对空导弹,来维持空中优势。
霹雳-11(PL-11)引进意大利“蝮蛇”
早在1960年代中期,中国空军和航空工业就开始试图使战机拥有超视距作战能力,结合歼-8战斗机的研制和国土防空作战中获得的美国AIM-7D“麻雀”空空导弹残骸,最初的计划是在AIM-7D导弹基础上研制霹雳-4型半主动雷达制导导弹,并将之装备于歼-8战斗机。受当时的技术水平和国内环境影响,研制工作长期进展缓慢,1966年3月项目启动,1984年才试制出首批样弹,耗费时间近20年,此时霹雳-4导弹已无法满足当时的作战需求了,于1985年停止研制。
1980年代初,歼-8型战斗机已无法满足现代化空战的需要,1980年9月,总参谋部、国务院国防工办在反复征求各方面意见后,正式明确歼-8改进型主要战术技术要求,并定名为歼-8II型飞机,要求1985年设计定型。火控电子设备配套,要求采用从国外引进生产的先进电子设备和国内研制的成果,第一步采用204雷达改进型以及引进的平视仪,并进一步考虑改装脉冲多普勒雷达,实现下视、下射、全向攻击。
1984年6月,歼-8II首飞,1988年10月,国务院、中央军委批准歼-8II飞机设计定型。在歼-8II型飞机研制过程中,一些新的机载电子设备和机载武器也开始全面研制并取得了一定成果。780厂研制的208雷达具有了拦射能力,613所研制的平显有了巨大进展。空军与电子工业部引进了超短波电台和短波电台,经中央批准,决定引进西欧国家先进导弹。在调研、考察、谈判和签订合同的基础上,选择意大利阿莱尼亚公司的“阿斯派德”空空导弹为基础,研制半主动雷达型空空导弹。
1980年代中期,在海军技术方面,意大利向中国出口了DE-1164型舰壳/变深综合声纳系统,在空军技术方面,中国与意大利合作研制了强-5M飞机,改进了机载武器和电子设备。而阿莱尼亚公司作为意大利的重要军工厂商,在当时与中国进行了多领域深化的合作,1985年,中国从阿莱尼亚公司引进B.515S三联装324毫米鱼雷发射装置和40枚A.244S轻型反潜鱼雷,填补了海军反潜鱼雷的空白。阿莱尼亚公司研制的阿斯派德对空导弹,更是引起了急需超视距作战能力的空军的兴趣,在经过深入调研的基础上,中国决定,引进意大利阿莱尼亚公司阿斯派德空空导弹技术,填补空军超视距作战能力的空白。
阿斯派德导弹是意大利阿莱尼亚公司在AIM-7E“麻雀”空空导弹基础上研制的导弹,有空空、地空、舰空三种型号,虽然地空型在1977年即投入批量生产,但空空型导弹于1984-1985年才进行飞行试验并定型。阿斯派德导弹长3.7米、弹径203毫米、翼展1024毫米,发射重量220千克。导弹具有下射能力,最大射程50公里,最小射程400米,最大发射高度21000米,最大速度4.5马赫,最大机动过载35g。采用半主动连续波雷达寻的行动,脉冲多普勒主动式无线电近炸引信,战斗部为30千克破片杀伤战斗部。动力装置为单级固体火箭发动机,发动机重75千克,推力50千牛,工作时间3.5秒。
阿斯派德导弹弹体结构基本与AIM-7E导弹相同,导引头采用逆单脉冲半主动雷达导引头取代了原AIM-7E导弹的圆锥扫描导引头,具备更好的精度、下射能力与抗电子干扰能力,提升了命中概率特别是低空作战能力。飞行控制系统方面,采用了闭环液压操纵代替了AIM-7E导弹的开环液压操纵。此外还采用了阿莱尼亚公司自行设计的战斗部和发动机,上述改进使阿斯派德导弹比射程30公里的AIM-7E导弹射程提升了20公里。
在阿斯派德导弹服役的1980年代,虽然如AIM-120、R-77、“米卡”等空空导弹项目已经开展,但尚处于研制过程中(同期阿莱尼亚公司也在半主动雷达制导的阿斯派德Mk1型导弹基础上研制主动雷达制导的阿斯派德Mk2型导弹,后因性价比相比AIM-120导弹而取消该项目),国际上主流具备超视距能力的空空导弹依然以半主动雷达制导为主,相比于同为1980年代初服役的美国AIM-7F、英国“天空闪光”等导弹,阿斯派德在技术上完全不落下风,整体处于世界先进水平。
中国于80年代中期与阿莱尼亚公司签订了购买小批量阿斯派德导弹的合同,随后签约以许可证生产的形式引进阿斯派德Mk1型导弹的生产技术,在1989年以来料组装的方式试制成功第一枚国产阿斯派德导弹,随后,由于中国和西方国家关系的变化,意大利不再提供技术支持和相关备件,由中国独立完成国产化工作,该工作由航天八院负责,国产化型号为霹雳-11空空导弹。除了空空导弹,还是用阿斯派德导弹技术,进行红旗-6导弹的研制工作,研制了红旗-64地空导弹。
出于中国机载电子技术基础薄弱和空军对于歼-7装备中距空空导弹后机动性下降的考虑,歼-7系列飞机一直没有装备中距空空弹,而歼-8系列飞机就成为阿斯派德导弹唯一的适装飞机,双方的研制、试验进度都严重制约对方,可谓是一荣俱荣、一损俱损的关系。在国内技术基础薄弱、意方技术支持断绝的条件下,适装试验过程尤为曲折。
歼-8II设计定型后,空军鉴于世界上战斗机发展水平和国内航空工业发展现状,要求歼-8II型02批飞机应在歼-8II型飞机设计定型的状态基础上,加、换、改装8套设备,以提升歼-8II型飞机的作战效能,达到交付部队的飞机具有超视距空战能力,所改装的歼-8II型02批状态飞机被命名为歼-8B型飞机。具体涉及阿斯派德导弹内容为:加装带垂直极化的208雷达(含连续波照射器)及配套的附件,改挂具有中距拦射能力的阿斯派德导弹。
歼-8B型飞机原定于1991年完成设计定型,到1992年进行第一次歼-8B实射阿斯派德导弹试验。在试验中,歼-8B飞机发射3枚阿斯派德导弹,均未命中目标,适装试验失败,经过分析,最终将问题定位于208雷达连续波照射器频谱纯度太低上,经过对208雷达相关系统的重新设计,1995年,再次组织歼-8B实射3枚阿斯派德导弹,实现了3发3中,1995年12月,歼-8B型飞机通过了设计定型。
1990年代后期,航天八院在阿斯派德导弹基础上,试制成功了阿斯派德导弹的国产化型号霹雳-11型导弹,中电14所也研制成功了1471G雷达,这是中国的第一部具有下视功能的脉冲多普勒雷达。歼-8系列飞机在经历歼-8C研制失败、歼-9D安装空中加油技术研制成功后,中航601所在没有国家立项的条件下于1998年牵头沈飞公司、14所、613所和618所研制采用1471G雷达与涡喷-13B发动机的新型歼-8战斗机,为国产化霹雳-11导弹定型上机,项目于1999年12月获得总装备部批准,被命名为歼-8H型飞机。2000年6月,歼-8H首飞成功,9月,2架验证机转场至空军试验基地进行导弹适装试验。
2000年10月,在试验基地组织的歼-8H飞机挂载霹雳-11导弹,导弹火控系统地面跟踪空中目标试验中,导弹跟踪距离未达到指标要求,甚至跟不上目标。采取了加装高低通滤波器等措施,效果仍然不明显,最终将怀疑重点聚焦于电源品质上,在更换了引进的地面电源车后,导弹跟踪距离马上超过了指标要求,随即607所进行国产高质量电源的试制工作,并在2001年春节后将产品安装在歼-8H飞机03架上进行地空试验,在随后的试验中,跟踪距离超过指标要求,在2001年春的试验中,还改装了新型连续波,实现了跟踪距离更远、失锁次数更低的目标。
2001年11月,组织歼-8H实射霹雳-11导弹试验,实射3发,命中2发,未命中的科目为飞机对前下方目标迎头攻击,是空军第一次进行下视下射状态的靶试,结果导弹全程失控且自炸。经过对全系统的分析,将问题定位在半主动雷达直波信号失锁,经过问题整改,在地面模拟和空中试验中,均未出现直波失锁现象。2002年7月,歼-8H飞机在此进行霹雳-11导弹靶试,取得两发两中的成果。2002年10月,歼-8H飞机承担了霹雳-11导弹定型靶试,六发六中,中国有了自行研制的脉冲多普勒雷达,首次有了下视下射功能、首次击落超音速靶机、首次击落有电子对抗能力的靶机。在霹雳-12大规模装备之前,霹雳-11与从俄罗斯、乌克兰获得的R-77(主要应用于俄制战机),组成了海空军装备的战斗机群中,最可靠的中距拦截力量。
霹雳-12(PL-12)核心技术来源于俄国
世界最早的主动雷达制导方式中程空对空导弹是美国AIM-120。它是在半主动雷达制导方式AIM-7M基础上开发,于1987年开始量产。美国已经开始量产AIM-120系列最新型号AIM-120D。由于转向了最新型号,因此可以出口前一型号AIM-120C-7。与AIM-120C-7相比,AIM-120D通过改善导航延长了射程,通过搭载全球定位系统(GPS),提高了导弹精度,通过改善导弹软件提高了运动能力,ECCM能力也得到了提高。此外,AIM-120D还搭载了双向性数据链,飞行员可以掌握发射后的导弹锁定状况和命中情况等,有利于战斗。
俄罗斯为了对抗AIM-120,开发了主动雷达制导的R-77中程空对空导弹。R-77出现于1992年。这些导弹以后,中程导弹全部采用了主动雷达制导方式。并且为了提高导弹攻击能力和攻击机的存活率,大都改善了“最大射程”“ECCM(电子反干扰)能力”和“防区外距离”。俄罗斯也在努力提高空对空导弹的性能。最新中程空对空导弹RVV-SD,属于R-77/RVV-AE的改良型,射程更远,ECCM能力更强,似乎不久后将投入使用。RVV-MD已经列装俄罗斯空军,并且可以出口。俄罗斯上世纪90年代曾设计开发冲压喷气发动机推进方式的RVV-AE-PD,将其作为R-77/RVV-AE的射程延伸型号。
据日本《军事研究》2014年10月号报道,原题:《世界空对空导弹的技术动向及主要国家的运用和开发状况》,作者是日本前航空自卫队飞行开发实验团司令官肋俊幸。摘译如下:中国从俄罗斯和乌克兰那里获得技术援助,正在开发中程空对空导弹PL-12、SD-10A(PL-12的改良型)和PL-9C等型号。据说,中国从俄罗斯分别进口了约1500枚R-77/RVV-AE和约3300枚R-73。
PL-12 是中航工业空空导弹研究院通过对外技术合作设计完成的,具有超视距发射、发射后不管何多目标攻击能力的雷达型空空导弹。1997 年立项研制,2005 年完成设计定型试验,2007 年首批列装部队。董秉印回忆文集里的明确提到的是1993年赴俄引进关键技术乃至对总体设计方案进行交流,也花了钱,俄人一开始还提供了四个设计方案,甚至后来国内还把PL12早期方案部分数据送俄方审。这个项目两边沟通是很多的。董的回忆录写的是找信号旗谈不动,直接找的是下属三个部件所先谈的,引进价格是七分之二。
1992年7月,董秉印率014中心代表团赴俄罗斯进行技术考察,发现很多的设计部门还在资金短缺和解体造成的混乱中挣扎,急需对外销售续命,甚至不惜出售手中最先进的技术。他敏锐地意识到可以借此引进俄罗斯的先进技术来加快发展我们自己的空空导弹,于是在考察期间多方收集信息。1992年12月,董秉印回京后反复向科工委和航空部等领导机关汇报要进行对外关键技术合作,领导指示立即派团再次赴外方考察,董秉印连家都没回就直接从北京出发了。
当时俄方的设计局对外很保密,起初他们研究导弹的单位我们都不知道,后来才知道是信号旗设计局(Vympel)做总体设计,并且逐步摸清了其几个配套研制单位,比如研制导引头的Agat“玛瑙”设计局,董秉印还在代表团离开北京机场填写出境卡时,向部里同机的另一代表团的领导索要外方该设计局的地址和电话号码,因此做到了有的放矢,在俄罗斯的两次考察进行了非常有益的活动。董秉印盯上的,是信号旗设计局的最新型导弹——R-77中距空空导弹。
按照董的回忆录,1992年还真只有乌克兰的产品170技术。前苏联时期这个导引头恰恰是基辅开发的,你能上外网的话,查一下Kyiv's "Artem" plant, R-77 (Izdelie 170) 。准确的说,整个早期R-77项目都是前苏联乌克兰相关研究所主导研发的。俄罗斯因为俄乌问题,2014年后搞得全国产化R-77-1用的是9B-1248导引头。
霹雳-12空空导弹由于与俄罗斯合作,因此采用的是R-77的一种主动雷达导引头,但并不是R-77用的9B-1348E导引头,而是当年还处于研制状态的第二代9B-1103M导引头。苏联解体的钱荒使得很多设计局基本处于停摆状态,这也包括玛瑙AGAT MRI设计局,使得其80年代发展并寄予厚望的9B-1103M导引头的研制也处于停滞状态。后来由中方提供经费,俄方继续发展最终完成,用在了R-77-1导弹和霹雳-12身上。拿回来之后中国又在其基础上进行了改进,集成度更高,性能更强,毕竟中国的集成电路、微电子水平要强于俄罗斯。
1993 年 4 月 9 日,国防科工委批复引进关键技术立项。对俄技术合作过程中,俄方曾要求由 信号旗 设计局组织领导队伍并进行总体设计(由董秉印夫人王莉云编撰的回忆文章集中曾提到“知名总设计师萨卡罗夫斯基要当总设计师”,“萨卡罗夫斯基”疑为时任 信号旗 设计局局长 Соколовский Геннадий Александрович 音译之讹,Соколовский 自 1981 年至 2004 年领导 信号旗 设计局工作,据 信号旗 官网历史回顾,亦曾任北京航空学院、上海航空工业学院、原西安工业学院及洛阳光电技术中心名誉教授,洛阳光电技术中心即空导院对外名称);中方随即先与俄方部件所签约。1996 年,PL-12 项目设计研制全面启动。其后,选择原航天机电集团固体火箭发动机技术研究院 46 所(现航天科工六院 46 所)作为发动机配套单位。
1997 年 2 月,国防科工委同意 PL-12 列入主要武器装备研制计划和年度计划,明确武器系统主要由飞机、PL-12 导弹、147-1 雷达、单目标火控系统组成。首先按对外引进技术合同完成配套工作。同年工程工作会议同意改装 1 架 歼8D 飞机用于挂飞、投产 1 架 歼8D 飞机用于导弹靶试、改装 1 架正在定型试飞的 歼8Ⅲ 飞机用于导弹和飞机设计定型试飞。1998 年,PL-12 正式立项。同年,歼8F 获得命名。
2003 年 10 月,两次靶试失败。雷达成功发现目标并截获、跟踪,但导弹发动机喷火 10 秒后依然未实现弹机分离,烧毁一半左侧平尾。后查明原因为导弹发射装置滑块与导弹滑块选材不匹配,造成摩擦力过大导致导弹未离梁。经整改,2004 年 3 月 3 日 10 时 05 分,歼8F 02 架机挂载 1 枚混装弹(按惯例推测,应该是部分部件使用俄制产品的导弹)成功击落靶机。2004 年 6 月,第 2 枚 PL-12 国产弹靶试成功;8 月,完成最后 1 枚国产弹靶试。
2004年,《兵工科技》5 月刊刊载《国产最先进主动雷达空空导弹权威报告 —— 访 SD-10 空空导弹副总设计师梁晓庚》一文,给出 2003 年迪拜航展分发宣传资料数据:作战高度 0 至 25 千米,最大发射距离 70 千米,最大速度(导弹与载机叠加后速度) 4 马赫,最大使用过载 38(6000 米高度、4 马赫速度下的瞬时过载);弹长 3850 毫米,直径 203 毫米,翼展 674 毫米,弹重 180 千克。梁晓庚补充信息包括:该弹可视为 PL-12 外贸版本。SD-10 典型目标特征为飞行高度 5 至 25 千米、速度 0 至 3 马赫、最大机动能力为 10;载机和目标高差不超过 10 千米。此阶段 SD-10 射程优于 AIM-120A/B,略逊于 AIM-120C;SD-10 净增速大于 3 马赫,使用高效能杆式杀伤战斗部。
2005 年,PL-12 定型,设计定型靶试共取得 13 发 13 中的成绩。同年 11 月,PL-12 双目标攻击实弹靶试成功。设计定型后,批生产产品批检靶试 2006 年 5 月、2006 年 12 月、2007 年 1 月连续三次失败,海峡前线部队提前接收的战备弹亦被迫运回检查返工。导弹院开展深入质量整顿活动后才在后续靶试中取得成功。
2008 年,SD-10A 导弹亮相珠海航展。宣传册及弹体标注数据为:弹长 3934 毫米,直径 203 毫米,翼展(Wing span)670 毫米,尾舵舵展(Fin span) 752 毫米,弹重 199 千克(另有中航官网数据称 198 千克)。作战高度 0 至 21 千米,最大发射距离 ≥70 千米,最大速度 ≥5 马赫,最大使用过载 38;宣传资料标明“不仅可用于中距截击,也可用于狗斗”(SD-10A can be used for not only medium-range interception, but also dogfight)。制导方式为:捷联惯导+无线电修正+主动雷达末制导。
2024 年,PL-12AE 导弹亮相珠海航展。中航工业官方给出数据为:弹长 3939 毫米,弹径 203 毫米,弹重 ≤214 千克,攻击距离 ≥120 千米,最大可用过载 38;制导方式为:捷联惯导/北斗卫星组合+双向数据链修正+主动雷达末制导。另据爱好者测量,PL-12AE 动力段明显加长。
洛阳光电中心(LETRI)和607研究所联合研制的超视距(BVR)主动寻的空空导弹“派力-12”(PL-12)以俄罗斯R-77导弹为基础,专门用于对抗美国的AIM-120先进中程空空导弹(AMRAAM)。其小型化的AMR-1主动导引头是仿制R-77导弹上的俄罗斯9B-1348导引头,由莫斯科AGAT研究所协助研制。数据链也得到了俄罗斯方面的支持。与AMRAAM相比,PL-12更长、更宽、更重,其尾部控制翼底部有独特的缺口。PL-12配备两根用于中段制导的数据链天线,弹头内部装有近炸引信。可变推力固体燃料发动机可在助推阶段提供两种动力等级,从而形成良好的不可逃逸区(NEZ)。随着后续型号的研发,改进的电子对抗能力(ECCM)也得以应用。PL-12的整体性能可能与R-77(RVV-AE)和AIM-120 C-4相媲美。
PL-12A/B/C(C型配备可折叠尾翼)使中国工业能够深入了解现代空空导弹的研发过程;这催生了广泛的自主研发,同时逐步减少了对俄罗斯外部支持的依赖。据信,PL-12D型已测试过冲压喷气发动机推进系统。 PL-12空空导弹以SD-10A的型号出口,装备于JF-17平台。SD-10B拥有更大的负偏距、更强的抗干扰能力,并可能具备被动寻的能力,用于对抗空中预警与控制(AEW&C)飞机。PL-12的最大射程在60-90公里之间。通过PL12的研制,中国基本上站到了与美俄同一条起跑线上,相继引进了双脉冲和双向数据链技术,完成了PL15、PL17远程超远程空空导弹。考虑到PL15 2015年就服役,一样是洛阳的8英寸 4米弹,硬件兼容性和PL-12没有区别(仅仅只是略重一点点),基本可以看作PL-12的pro max版。
