衛星給遠程導彈做導航打飛機?這事情很難辦!

昨天的文章中有粉絲提到了這樣的觀點:

W君的回覆是:“很難辦。”今天,我們就具體展開說說:爲什麼研發射程千公里以上的空空導彈是如此困難,甚至在很多方面“幾近”不可能實現。

要理解其中的技術難題,首先需要明確導彈射程的基本原理。空空導彈的射程主要取決於燃料容量(容積)、推進技術和飛行軌跡。現有的遠程空空導彈,如我國的霹靂-15、美國的AIM-260和俄羅斯的R-37,已經可以達到200至300公里的射程。然而,要將射程擴展至一千公里以上,不僅僅是單純地增加燃料量或採用更強勁的發動機,還涉及一系列複雜的設計問題,包括飛行姿態控制、導航精度、目標識別與制導等。

導彈在高空飛行時遇到的第一個問題是空氣稀薄導致的舵面效率降低。要知道,大部分空對空導彈的翼面並不提供升力,僅僅是氣動舵,普通的空氣舵在高空的稀薄大氣層中難以產生足夠的氣動控制力,因此要在數百公里的高空路徑內保持飛行姿態穩定,導彈可能需要使用燃氣舵或姿態控制發動機。

這類控制裝置通過噴射高溫氣體或利用小型姿態發動機來改變飛行角度,以確保導彈能夠在飛行過程中不斷調整軌跡、修正偏差。然而,這種不斷的姿態調節會大大增加燃料和控制裝置的需求,使得導彈的體積和重量急劇上升,不僅增加了研發難度,還極大限制了導彈的機動性和打擊精度。

即使解決了姿態控制的問題,超遠程空空導彈的導航精度仍然是一個嚴峻挑戰。當前的衛星導航系統(如GPS)雖然廣泛應用於現代武器中,但對於這樣一款高速、長距離飛行的導彈來說,GPS信號的分辨率遠不足以支持其精確導航。GPS系統在設計之初並未針對超高速飛行器,因此在導彈速度達到1500公里每小時以上時,GPS的定位精度已大幅下降,幾乎無法提供有效的方位信息。

爲此,導彈必須依賴慣性導航、星空導航等技術,利用星空或慣性設備測量自身的姿態和位置。然而,這些導航技術之間存在不同的座標參考系,需要極高的計算精度來實時修正。導彈、衛星和目標之間的信息更新稍有偏差,就可能導致導彈偏離軌跡,增加了命中目標的難度。

此外,敵方的機動能力也使得超遠程空空導彈的打擊效果更加不可控。千公里射程意味着導彈即便以4馬赫的速度飛行,也需要超過十分鐘才能抵達目標區域。在如此長的時間內,敵方飛行器完全有充裕的時間改變飛行方向,甚至迅速離開打擊區域。考慮到現代戰鬥機的靈活性和飛行員對來襲導彈的警覺,超遠程導彈很難確保在目標頻繁機動的情況下依然精準命中。這也意味着,雖然導彈的射程足夠遠,但時間延遲和目標的不可預測性使其難以發揮預期的戰術效果。

爲了確保命中率,理論上可以通過實時數據鏈將目標的最新位置反饋到導彈中,以調整其飛行路徑。然而,導彈在長距離飛行過程中會遭遇敵方的強力干擾,通信鏈路容易被截斷或擾亂。即便數據鏈能夠穩定工作,超遠程導彈依賴地面指揮中心、衛星或預警機的引導,其打擊時效性依然受到制約。這些複雜的技術限制,使得實際操作中超遠程空空導彈的作戰效能大打折扣,遠不如看上去那樣具有吸引力。

美國在上世紀曾提出“武庫機”概念,試圖將波音747客機改裝爲大型導彈平臺,提前向戰區發射導彈,爲前線戰鬥機提供火力支持。然而,在實戰演練中發現,武庫機與前線戰鬥機以及導彈之間的通信鏈路難以保持穩定,尤其是在戰鬥機需要實時將目標信息傳遞給武庫機時,通信延遲和信息傳輸效率嚴重影響了作戰效果。這一“設想美好、實戰受限”的戰術構想最終被擱置。而近年來,美國再次嘗試復活這一概念,提出在B-52或C-17等大型飛機上搭載空對空導彈或巡航導彈,以支援戰鬥機作戰,但也僅限於較短距離的支援,並未能在超遠程打擊領域獲得實質突破。

除了技術上的種種難題,超遠程空空導彈的研發和部署還面臨着成本和資源的巨大壓力。要實現如此複雜的推進、制導和通信系統,導彈的研發成本必然大幅上升,而高昂的費用並不一定能帶來顯著的戰術優勢。與傳統的空空導彈相比,超遠程導彈的開發和生產預算極爲龐大。面對有限的軍事預算,各國不得不仔細權衡是否優先發展這種昂貴的導彈,尤其是在其戰術效能仍存疑的情況下。

即便各國投入大量資金完成了超遠程導彈的研發,距離並非空戰中唯一的障礙。飛行時間帶來的延遲在空戰中是致命的。在導彈抵達目標區域的十幾分鍾內,戰場態勢可能已經發生顯著變化,敵方戰鬥機可能已飛離導彈預設的打擊點,或者完成了躲避機動。這種不可控的延遲因素,使得超遠程導彈在實際應用中面臨巨大的戰術挑戰,尤其是在空戰中的動態環境中,導彈的預期打擊效果可能難以實現。

要知道這種東西——下面圖片最大的一枚,型號是40N6

射程才只有380公里,而重量就來到了1.8噸。對比PL-15噸300公斤的重量這已經不是一個級別的產物了。當然了40N6從地面發射,需要從0起步的速度也需要更多的火箭燃料,但美國改了一批面對空的“標準”導彈,叫做AIM-174B。

在戰鬥機上掛載,常規的120公里射程的AIM-120和它比起來就已經是孫子輩的存在了,這貨射程才只有240公里……安裝這個算法你來想想,射程1000公里的空對空導彈尺寸是什麼樣子的?

就是上圖這玩意嘍……

得這樣搞才靠譜。

儘管如此,隨着科技的不斷進步,超遠程空空導彈的研發前景依然存在。未來,隨着材料科學、電子技術和無人機技術的發展,或許可以找到新的解決方案。例如,通過無人機充當中繼平臺,戰鬥機可以在更遠距離上發射導彈,並利用無人機在中途調整導彈飛行軌跡,延長作戰半徑。同時,結合更加先進的導航系統和抗干擾通信技術,或許可以部分克服當前的技術瓶頸,爲空軍提供更靈活的打擊手段。

研發射程達千公里的空空導彈雖然在技術上充滿挑戰,但在未來的空戰需求中仍可能發揮獨特作用。只不過,在當前的技術條件下,這種導彈面臨着推進、導航、通信等多重限制,尚不足以大規模部署。然而,隨着未來技術的不斷突破,超遠程空空導彈有望在高強度衝突或特定戰術場景中實現其潛力,成爲改變空戰格局的重要武器。不過,正如我們分析的那樣,距離這一理想的實現,或許還有很長的路要走。

其實,軍事領域有一個基本判斷就是“最優解”,在當前技術條件下,爲了達成一個特定的軍事目標或者性能指標,往往都會趨近於某個特定的數值,這個數值基本上就是這一代甚至下一代武器性能所能達到的天花板。目前最接近“天花板”的武器就是咱們的霹靂-15,射程達到了300餘公里,繼續PL-15的路子研發或許可以有10-20%的提升,是有可能的。但要是從300公里提升到1000公里以上的200%的提升就有點不現實了。