遠程狙殺

前不久，《簡氏防務周刊》報道我國正在研制“霹靂”-21遠程空空導彈，稱該導彈將在近期設計定型，從而使我國空軍又增添一件空戰利器。報道是否確實不得而知，但根據國際同類裝備發展背景和我國空軍現實需求，本文將試做解析。

隱形戰機時代的新要求

從珠海航展公布的我國空空導彈規劃圖來看，作為現役主力的“霹靂”-12已經發展了采用沖壓發動機的遠程攔射型號，那么為什么還要發展所謂“霹靂”-21遠程空空導彈呢？筆者認為這表示我國空軍已經把打擊預警機等高價值目標列為作戰重點之一，也就是說，未來第四代隱形戰斗機之間的空戰首先并不會在戰斗機之間發生，而是雙方先尋找機會打擊對方的預警機等感知系統。

許多人可能認為空空導彈的射程越遠越好，但實際上只要戰機在正確的時間向正確的方向積極機動，任何空空導彈都不能確保命中。例如F-14配套的AIM-54“不死鳥”遠程空空導彈雖然號稱射程180千米以上，但從兩伊戰爭的相關戰例來看，其發射距離仍舊沒有超過普通中距空空導彈的距離（約50千米），這還是在當時戰區空情不復雜的情況下；等到了海灣戰爭期間，由于敵我戰機混雜，發射距離被進一步限制。經科學試驗，西方航空強國通過對機載雷達、敵我識別系統和導彈技術發展的預測，判定新世紀空空導彈對典型戰斗機目標進行攔射時，其有效距離不會超過80千米。正是出于上述預測，美國海軍決定退役F-14和AIM-54導彈，并且中止其后續遠程空空導彈AAAM的研制。

隱形戰機的普及進一步限制了空空導彈射程的延伸。其實空空導彈的射程增加相對容易，可以通過提高發動機的技術水平、提高燃料性能等措施達成，但受限于彈體的空間、重量、燃料技術水平，空空導彈末制導雷達系統的天線孔徑和發射機功率并沒有得到較大的提高，這樣其孔徑與功率之積（這決定了雷達探測距離）就難以提高，從而制約了導彈探測性能。而第四代隱形戰機的RCS最不利角度也在0.5平方米以下（甚至某些角度RCS低于0.1平方米），相比三代戰機的RCS在3~5平方米左右，根據“雷達探測距離和目標RCS的四次方根呈正比”的原理，我們能得到結論：主動雷達制導空空導彈對隱形戰機的探測距離比三代戰機至少減少50%以上，這意味著需要更長的時間來跟蹤、鎖定隱形戰機，以便對導彈進行必要的彈道修正，這顯然會影響本機隱形能力的發揮。所以筆者認為，隱形戰機之間的空戰很有可能重新回到近距格斗模式。

由于隱形戰機不能隨便開啟自身雷達，以避免因電磁信號偵測而暴露自身位置，所以隱形戰機可能更依賴于預警機提供指揮引導。在這種情況下，誰能率先攻擊（至少干擾）對方的預警機，誰就可能在空戰中占據先機。但預警機雷達有較大的探測距離，可以在敵方戰機逼近前探測到威脅，然后指揮護航戰斗機進行攔截，因此長期以來攻擊敵預警機成功率很小，不過隱形戰機的服役卻為攻擊預警機提供了技術基礎。

既然隱形戰機可以把敵方雷達發現自身的距離降低一半以上，而當前大型預警機（如E-3系列）對三代戰機的探測距離大約在400~500千米，那么其對隱形戰機的探測距離就會降低到200千米甚至更低。而隱形戰機憑借大功率機載有源相控陣雷達，理論上可以在這個距離之外就探測和鎖定目標特征明顯的預警機，然后用空空導彈攻擊，將預警機擊落或者迫使預警機離開巡邏區域，從而使敵方失去對戰區空情的掌握能力。正因如此，俄羅斯堅持研制KS-172遠程空空導彈，美國也在放棄AAAM多年后，近日重啟了遠程空空導彈的研制。我國的“霹靂”-21遠程空空導彈也應該是在這個背景下展開研制的。

動力技術探討

從海外媒體發表的相關圖片來看，“霹靂”-21彈體兩側出現了矩形進氣道，這表明“霹靂”-21采用的是沖壓發動機。

空空導彈的傳統動力模式是固體火箭發動機，其優點是結構簡單，體積緊湊，工作可靠，造價較低，適用高度和速度范圍廣，維護方便，但也有需自帶氧化助燃劑和燃料，工作時間較短，推力調節困難等缺陷。采用固體火箭發動機動力的空空導彈為了提高工作時間，增加有效射程，采用了“單室雙推力”的辦法——在一個燃料室內通過巧妙的裝藥設計或融合兩種不同燃速的藥柱，產生兩種推力，即起飛段高速燃燒的大推力和巡航段低速燃燒的小推力，可以相對節約燃料，提高射程，但這樣也增加了發動機的復雜程度和成本，隨著導彈射程增加，其重量和體積也隨之猛漲，不但制約了自身的機動性能，也降低了戰機的載彈量。所以遠程空空導彈需要新的動力系統兼顧遠射程和機動性能，這就是沖壓發動機。

沖壓發動機是吸氣式發動機，利用空氣中的氧氣作為助燃劑，與導彈自帶的燃料混合，形成推力。由于不需要攜帶助燃劑，沖壓發動機可以利用導彈高速飛行產生的靜壓，省略固體火箭發動機導彈攜帶的壓氣機，從而具備結構簡單、質量較小、造價較低的特點。但沖壓發動機的缺點是靜止時無法啟動，所以沖壓發動機飛行器需要助推系統，且不適于低速飛行，油耗較高，對飛行狀態變化（飛行高度、攻角、速度等變化）也較為敏感。為了克服上述缺點，出現了整體式沖壓發動機，就是將固體火箭助推器和沖壓發動機一體化設計，將固體火箭助推器燃燒后的殼體作為沖壓發動機的燃燒室，從而進一步降低沖壓發動機的重量和體積。目前用于空空導彈的沖壓發動機有兩種：一是固體火箭沖壓發動機，代表是歐洲“流星”遠程空空導彈，它配備了采用貧氧固體推進劑的燃氣發生器，利用產生的貧氧燃氣，供給沖壓發動機進行二次燃燒；一是液體燃料沖壓發動機，使用普通的航空煤油燃料，但采用這種動力的空空導彈方案當年和“流星”競爭落敗，主要因為它雖然獲得能量較高，但結構復雜，可靠性低。

我國上世紀80年代就研制成功了采用液體燃料沖壓發動機的超音速反艦導彈，90年代又突破了整體式沖壓發動機技術（包括液體和固體兩種模式），那么“霹靂”-21采用了哪一種呢？筆者認為整體式固體火箭沖壓發動機的可能性更大，因為它的燃氣發生器中使用貧氧推進劑燃燒，產生高溫富燃氣體供給沖壓補燃室，因此發動機工作適應性強，在外界大氣條件和飛行姿態有較大變化時不會熄火，這使飛行器能具備較大攻角，增強機動性，對于經常需要改變飛行軌跡的空空導彈是非常寶貴的。至于固體火箭沖壓發動機能量不足，用燃料效率高的高金屬含量推進劑可以有效改善這個缺點，這也是當年“流星”導彈擊敗液體燃料沖壓發動機方案的關鍵因素。

氣動布局與制導系統

“霹靂”-21導彈的進氣口位于彈體兩側下方，且進氣口明顯后掠，可以增加進氣面積，其設計目的在于提高導彈在大攻角條件下的適應性，利用彈體對氣流進行預壓縮，從而減少進氣道內的氣流紊流，提高進氣效率，避免因導彈劇烈機動而造成沖壓發動機工作效率下降甚至熄火。

“霹靂”-21導彈采用了正常氣動布局，彈翼在前，舵面在后。這種布局的優點是舵面離導彈的重心較遠，因此較小的舵面就可以得到較大的力矩，提高控制效率，從而降低導彈的體積和重量。同時由于彈翼固定，對于后舵面帶來的洗流影響較小，空氣動力性能較好。其缺點就是導彈的發動機一般位于中后部，所以舵機和操縱系統的安裝受到限制，彈翼產生的升力有時會跟舵面產生的升力方向相反，使得導彈的響應性較差（特別是導彈重量和體積較大時）。也許是考慮到這個不足，“霹靂”-21在彈頭增加了一組固定小翼，就是為了提高導彈全彈道飛行包線的穩定性和機動性。

先進的發動機和可靠的氣動布局只能確保導彈的飛行距離，要想精確有效地攻擊目標，還需要先進的制導系統。我國已經掌握了主動雷達制導中距空空導彈的復合制導技術，“霹靂”-21的制導系統很可能從這個基礎上發展而來。據悉，我國主動雷達制導中距空空導彈的末制導技術與蘇聯技術遺產R-77空空導彈密切相關，后者對RCS為5平方米的目標探測距離約25千米，再考慮到預警機的RCS遠高于戰斗機（盡管美國沒有公布E-3系列的RCS，但B-52轟炸機的RCS在100平方米左右，E-3系列顯然更高），雷達探測距離與RCS的四次方根呈正比，所以“霹靂”-21對E-3系列預警機的探測距離應該在50~60千米。

按照現代空戰體系計算，戰斗機要在200千米外對預警機發動攻擊才能基本保證自身安全，而目前導彈采用的沖壓發動機屬于亞燃沖壓發動機，即氣流進入燃料室前，要減速到亞音速來保證燃料的穩定性，避免氣體做功導致的導彈燃料室內溫度過高，所以目前沖壓發動機的速度一般不超過4馬赫，從200千米外要飛行近2分鐘才能進入50千米末制導距離，這對隱形戰機相當不利。所以筆者認為可以考慮為“霹靂”-21移植“霹靂”-12系列空空導彈的復合末制導技術，即添加被動制導系統，利用對方雷達電波信號隱蔽制導，恰好預警機的雷達功率較大，可以擴大被動制導系統的探測范圍，減少對隱形戰機本身引導的依賴。

配合隱形戰機

“霹靂”-21遠程空空導彈的研制成功，明顯提高了我軍空戰能力，特別是具備了打擊敵方預警機這樣的關鍵系統節點的能力，進而可以從根本上削弱對方空戰系統。根據國外資料，探測能力最強的預警機是經過升級的E-3A RSIP，號稱對于RCS為0.5平方米的目標可以提供550千米的探測能力，國外資料同樣預測殲-20的RCS約為0.05平方米，那么E-3A RSIP對于殲-20的探測能力恰恰在200千米左右，因此殲-20憑借“霹靂”-21可以對其形成較大威脅。盡管E-3A RSIP增強了電子支援、導彈逼近告警、干擾物投放等電子戰系統，但面對快速逼近的遠程空空導彈，可能還是要采取航線機動、施放干擾相結合，甚至包括臨時對本身雷達斷高壓、降低電磁信號甚至關機等措施，這樣雖然能提高自身安全性，但不可避免地失去了對戰區空情的掌握和對己方隱形戰機的指揮引導，使得己方隱形戰斗機無法發揮全部作戰能力。如果再配合我方的彈道導彈、巡航導彈對敵方預警機前沿基地進行打擊，就會讓敵方預警機體系整體面臨尷尬。而預警機與隱形戰機形成的聯合作戰體系是目前最具威力的空戰系統，可以說是維持航空強國的戰區聯合作戰能力的基礎，如果能夠威脅預警機，就可以從根本上削弱敵方作戰能力。

現代大甲板航母最大的優勢是可以運用固定翼預警機，從而在對方近海建立空中預警與指揮引導體系，由艦載預警機和高性能戰斗機組成聯合網絡作戰系統。同時隨著相控陣雷達的引入和數據鏈傳輸速率的提高，艦載預警機還可以與水面艦艇形成協同交戰系統，后者利用預警機傳遞的信息，可以充分發揮遠程艦空導彈的射程，在更遠的距離上攔截來襲目標。尤其是新型E-2D預警機還配備了先進的紅外探測系統，具備一定的彈道導彈探測能力，可以抵近到戰區附近監控彈道導彈發射，然后引導具備彈道導彈攔截系統的“宙斯盾”艦予以消滅。但受限于航母甲板、機庫及升降機的能力和尺寸，艦載預警機尺寸受限，搭載雷達的孔徑和功率都要低于岸基大型預警機，那么對隱形戰機的探測能力更低，殲-20反而可以更加從容應對艦載預警機，使得航母編隊失去最主要的空情來源，在低空、超低空留下巨大的信息空白。“宙斯盾”系統的相控陣天線重量和體積較大，難以安裝在艦艇較高處，如“伯克”級相控陣雷達離水線僅有10米左右，對于掠海高度10米的反艦導彈的探測距離不足40公里，且受限于艦空導彈照射雷達的位置和數量，在各個方向同時應對目標能力并不如宣傳的理想，敵方完全可以集中攻擊機從低空進入，利用反艦導彈進行“飽和攻擊”，從而撕破防空驅逐艦的防線，配合反艦彈道導彈等武器，對航母編隊構成較大的威脅，迫使其遠離近海。

“霹靂”-21還能有效攔截巡航導彈。當初美國發展AIM-54的重要目標就是攔截來襲的蘇聯反艦導彈，在平坦的海面背景下，反艦導彈巡航段的彈道僵化，較易攔截。具體到我國的作戰環境，如果敵方從第一島鏈外側向大陸發射“戰斧”等亞音速巡航導彈，需要在海面上飛行約1個小時，期間的彈道比反艦導彈更僵化，那么殲-20利用有源相控陣機載火控雷達，可以在較遠的距離上探測甚至攔截，擴大防御縱深，為本土防御擴展時間和空間。甚至在信息保障允許的情況下，可以利用殲-20的隱形優勢，配合“霹靂”-21的遠程攔射能力，突入到第一島鏈附近，襲擊巡航導彈發射平臺（如可掛載10多枚巡航導彈的戰略轟炸機），至少可以迫使敵方從更遠的距離發射巡航導彈，增加巡航導彈的暴露概率和我方的攔截時間和效率。

結語

我們評價四代隱形戰斗機殲-20的意義時，稱它為我國空軍“提供了打出去的物質基礎”，那么“霹靂”-21遠程空空導彈就將這種基礎轉換成切實戰斗力。在我方日趨完善的信息系統支援下，殲-20配合“霹靂”-21具備了打擊敵方預警機等關鍵信息節點的能力，能夠從根本上削弱敵戰區聯合作戰能力，從而在隱形戰機空戰時代乃至現代高技術局部戰爭中發揮關鍵作用。