[转载]轰炸机打战斗机

(2014-06-29 00:41:26)

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原文地址：轰炸机打战斗机作者：物理学博士

—新防空武器之四

战斗机对轰炸机说：现在我不光能打空战，我还可以轰炸。我挂的炸弹越来越多，我飞的越来越远。老哥，你没用了，退役吧。

轰炸机说：不行！你反串了我的角色，我也要反串你的角色。今后，我也要打空战！

战斗机：开玩笑吧？你打空战靠什么？靠你的速度还是机动性？

轰炸机：你的速度快，快得过导弹吗？你的机动性好，躲得开导弹吗？

战斗机：那倒也是。

轰炸机：我个头比你大，我挂的导弹比你的大，我射的比你远。我打得着你，你打不着我。气死你！

战斗机：？！？！？！

轰炸机：实话跟你说吧，你的导弹最多能打100公里，我的导弹能打400公里。说不定你的雷达还没有发现我的时候，我就把你干掉了，哈哈！

战斗机：什么导弹，说说看？

远程空空导弹：现有的技术

要论远程导弹，射程超过1000公里的巡航导弹目前世界主要军事强国包括中国都有装备。但空对空导弹完全是另外一码事。巡航导弹的速度连飞机都追不上，就不用说用来打战斗机了。空空导弹要求速度一定要比战斗机快得多，通常速度都至少接近4倍音速。在这样的速度下，装在飞机和巡航导弹上的普通喷气式发动机，无论是涡扇还是涡喷发动机，都会失去效力，需要用火箭发动机。火箭是效率很低的推进方式，同样的重量，使用火箭发动机的导弹要比使用喷气发动机的巡航导弹射程近得多。

现役的空空导弹，能打到400公里的只有一种：俄国人的Novator K-100。这种导弹使用过很多名字，KS-1，R172等等。换了很多名字，似乎也只找到一个买主：印度要把它装在自己的Su30上。

没找到很多买主是有原因的，因为它的用处比较有限。虽然最远能射400公里，它的最大速度也只有3.8倍音速。想想假如用来打战斗机，敌人在你发射的时候逃跑。战斗机开足马力也有2倍音速，等你的导弹打到了，人家早就又跑出至少200多公里了。更何况，3.8马赫也只是它的最大速度，不是平均速度。固体火箭发动机的特点是一旦点火很快就会烧完燃料，剩下的时间里导弹靠惯性滑翔飞行，400公里以后早就是强弩之末。就算敌人不跑，到时候也可以轻易地甩脱这颗导弹。所以，俄国人从来也不说它可以打战斗机。它是用来打目标大而行动笨拙的预警飞机的。

至于美国人，在最远射程200公里的AIM-54C退役后，就没有远程空空导弹了。现在使用的空空导弹也就是最大射程100公里，有效射程估计连50公里都不到的AIM-120中程空空导弹。因为使用火箭发动机，远程空空导弹势必做得很大很重。战斗机靠机动性吃饭，挂上它很不合算。估计美国人自认为没有太大需求，就没有在这方面下功夫。

西方人在远程空空导弹上面的对策是冲压发动机。

冲压发动机和涡喷、涡扇发动机一样，属于喷气式发动机。它可以呼吸空气、利用里面的氧气，不像火箭发动机那样需要自己携带氧化剂。所以可以成倍地节省燃料。同时它还比涡喷、涡扇都简单，里面没有任何涡轮和风扇（这些东西在高速下阻力比推动力大），甚至没有任何转动的部件。基本原理就是空气冲进来，被进气管道压缩，和燃料混合，点火喷出去。使用冲压发动机，可以做出体积重量很小但射程很远的空空导弹。

不过有时候原理简单的东西反而不好做。西方人研究了很多年，到现在配备冲压发动机空空导弹也不见踪影。而且，对于远程空空导弹，冲压发动机也不是最好的结局方案。从前面的分析就知道，如果要在300-400公里外有效地打击现役的战斗机，平均速度至少要保持在6马赫以上。速度低了，敌人就容易跑掉。而普通的冲压发动机在3-5马赫之间最有效。6马赫以上的速度，普通冲压发动机（Ramjet）已经失效，需要用所谓超燃冲压发动机（SRamjet）。美国人的超燃冲压发动机经过多年研究最近也取得了一些进展，但是离实用就差得更远了。这方面可以参看博友秋风寒的博文。

超燃冲压发动机面临的难题是空气阻力，因为速度越大阻力就越大。这种发动机是需要呼吸空气的，不能飞到空气非常稀薄的高空。当然，在空气稀薄的情况下，增加速度可以增加进气量，但是进气量和速度成正比，空气阻力又偏偏和速度的平方成正比。所以，超燃冲压发动机虽然理论上比火箭更高效，但是优化推力/阻力比以及阻力带来的发热是很大的技术难题，实现这个理论上的高效并不容易。

远程空空导弹：二级火箭方案

最现实的远程空空导弹解决方案，还是火箭发动机。我们的二级火箭方案是可以很快研制出来装备部队的。

第一级用一个大力火箭产生高速度，第二级是一个主动制导的中程空空导弹。大概就像下面这张图的样子。

远程弹道导弹就有用双级火箭运载的，那是因为甩掉第一级大而重的外壳，第二级火箭的推进效率会更高。远程空空导弹除了这个原因还有一个，甩掉大个头的第一级火箭后，第一级火箭阻力小得多，在空气中飞行能够飞得更远。

这个导弹的个头会和卫士-2D火箭弹差不多。1.2—1.5吨重，7—8米长，400毫米左右的直径。这样的大家伙一般的战斗机携带很不方便，而改型的H-6K却可以挂上６枚。

逐渐揭开面纱的６挂架轰－6K

根据网上的一些资料，卫士－２能把150-200公斤的战斗部加速到5.8倍的音速。再加上轰炸机本身的速度，这种导弹最大速度应该能达到6.5倍音速。

但是这种导弹和普通的空空导弹有很大不同，发射以后不是向前飞行，而是向上爬升。等到高度到30000米左右时，第一级火箭的燃料差不多烧完了，炸开外壳露出里面的第二级导弹，再开始向前滑翔飞行。

为什么要爬升到30000米的高度呢？因为在这个高度下，空气密度只是地面上的1%，而1000米处的空气密度仅仅是地面的1/4左右。假设第二级导弹是一个典型的空空导弹的尺寸，直径200毫米，重200公斤。假设它的阻力系数是0.15，那么如果在1万米的高度以6.5马赫的速度飞行，阻力在350公斤左右，而如果在30000米的高度飞行，正面阻力就只有14公斤左右。如果在10000米的高度飞行，不到100公里后速度就降到了只有4倍音速。阻力和速度的平方成正比，速度越高的导弹需要在更高的高度飞行来降低阻力，而火箭发动机的优势，就是可以迅速进入喷气式发动机无法工作的高空。

当然，在30000米的高空飞行，如果要产生升力保持高度就会在正面阻力的基础上进一步产生升致阻力。但是正常的导弹设计应当可以有5倍的升阻比。5倍升阻比意味着导弹飞行时，阻力只有重力的1/5。剩下的学过高中物理的都会计算，飞行400公里后仍有5.4倍的音速。如果敌人的战斗机在400公里以外，就算它在我们的导弹开始发射的时候掉头开足马力以2倍的音速逃跑，也会在200公里内被我们的导弹追上。那时我们的二级火箭尚未点火。它绝对跑不掉。

当然，如果要在400公里外打击敌机就首先要有雷达在这个距离上发现敌机。一般的作战飞机上不会有这样强大的雷达，这种远程导弹必须和地面、舰艇、或是预警飞机上的雷达结合使用。轰炸机发射后不管，由这些雷达把导弹引导到敌机附近，再打开导弹上的主动制导头，锁定敌机将其击毁。所以，轰6和这种远程导弹的组合非常适合于国土防空。

打瞎敌人的眼睛

这种导弹最远能打多远？如果始终保持5倍的升阻比，那么飞行近800公里后仍有4倍的音速，点燃第二级火箭能将射程再延伸100公里。所以这种导弹最远能射900公里以上。但是这个距离没有多大实际意义，因为没有什么雷达可以在这个距离上发现敌机。

但有一种情况例外。敌人的预警飞机有强大的雷达辐射，用一个普通的被动雷达也可以在很远很远的距离上发现敌人的预警飞机。考虑到地球的曲率效应，如果敌我双方都飞10000米左右的高度，我们飞机上的被动雷达是可以在800公里的距离上发现敌人的预警飞机的（被动雷达怎样确定目标距离是个有意思的课题，有办法解决的）。地面上的雷达看不了这么远，一定要用飞机上的雷达。

这个距离上，我们看得见敌人，敌人看不见我们。空战的时候我们可以直接从我们后方打击敌人后方的预警飞机。我们的导弹一发射后很快就甩掉了目标很大的第一级，第二级只是个普通中程空空导弹的大小，如果再涂上吸波材料，雷达发射截面会很小。并且也没有热辐射（这一点，如果使用冲压发动机或是超燃冲压发动机就做不到）。敌人不可能在很远的距离上发现我们。等到距离近到我们的主动制导头能够开机锁定它的时候，它想做什么都来不及了。

就算打不掉它，逼着它的雷达关机，战场的局面也可能因此扭转。

这样的导弹也可以做成地空导弹从地面发射，但是在地面发射的效果远不如在飞机上发射。地面发射不能借助飞机的速度，第一级火箭因为需要爬升和克服空气阻力也会损失一些速度。导致第二级导弹的初始速度从6.5马赫降低到5.5马赫左右。对空导弹最重要的就是速度，初速降低到5.5马赫，最大射程会损失350公里。

夺取制空权

对中国而言，轰炸机大显身手夺取制空权的战场首先就是南海。

南沙群岛离我军最近的海南岛空军基地有1500公里左右，歼-10飞到那里尚且需要空中加油，歼-8则需要两次空中加油。歼-11目前还不能空中加油但是可以勉强飞到那里。无论使用哪一种歼击机，到了南沙都不能久留在那里巡逻。当我们海军的巡逻舰艇需要空中支援的时候，我们的歼击机只能紧急从海南岛起飞。按现代战争的节奏，说不定赶到那里的时候战斗已经结束了。

而我们的轰-6则不然，新的轰-6K航程8000公里，足够在那里巡航大半天。当形势紧张时，一个轰炸机团以每批2架轮番出动，可以保证24小时不间断地巡逻。我们的远程空空导弹和探测距离高达370公里的中华神盾舰上的雷达是绝配。两架轰-6K和海面舰艇一起控制着直径接近1000公里的空域，12枚导弹足够给周边国家的空军以毁灭性的打击。

轰-6高兴了：七弟，八弟，十弟，十一弟，听见了吗？没有航母的时候，南海还得靠我呀！

青藏高原是另一个轰炸机的战场。那里地域辽阔，交通不便。在突发事件情况下，不容易很快把地空导弹部队拉到战区。几架轰-6带着空警-200一起巡逻，南边的那些苏-30就不敢轻举妄动。

在海上，我们的战斗机挂着导弹进攻敌舰的时候，我们轰炸机可以和预警机一起躲在200公里后的二线，用远程导弹打击前来拦截的敌方战斗机。

轰炸机：哇塞，轰炸机替战斗机护航，这下子彻底反串啦！

空军作战的理论彻底被颠覆了!