PL-21导弹
PL-21导弹
简介
PL-21导弹是我国自主研制远程空对空导弹，专为空军的第5代战机设计，可用于狙杀敌方预警机！
主要用途
前不久简氏防务周刊报道我国正在研制霹雳-21型远程空空导弹，该导弹将在近期设计定型，从为我国空军空战又一利器。
从珠海航展公布的我国空空导弹规划图来看，现役主力的霹雳-12已经发展了采用冲压发动机的远程拦射型号，那么为什么还要发展霹雳-21远程空空导弹，笔者认为这实际上表示我国已经将把打击预警机这样的高价值目标列为重中之重，也就是说未来第四代战斗机之间的空战首先并不会在战斗机之间发生，而是双方寻找机会打击对方的预警机。
性能推测
从海外媒体发表的相关图片来看，霹雳-21弹体两侧出现了进气道，这表明霹雳-21采用的是冲压发动机，我们知道目前空空导弹的主流动力系统是固体火箭发动机，固体火箭发动机的优点就是结构简单、体积紧凑、工作可靠、造价低，适用高度和速度范围广、维护方便，缺点就是比冲低、工作时间较短、推力调节困难，并且难以实现多次开关机，固体火箭发动机为了提高工作时间，以提高导弹的有效射程，采用了单室双推力的办法就是在一个燃料室内通过装药设计的不同或者两种不同燃速成的药柱产生两种推力，即起飞段的高速燃烧的大推力和巡航段低速燃烧的小推力，但是这样增加了发动机的复杂程度和成本，特别是固体火箭发动机需要自带氧化剂和燃料，所以随着导弹射程的增加，其重量和体积也随着猛涨，象美国AIM-54空空导弹的重量超过400公斤，几乎同时期的AIM-7M麻雀空空导弹重理的一倍，AIM-54的偏大的重量和体积不但自身的机动性能，也降低了战机的载弹量和机动性能，所以远程空空导弹需要新的动力系统以实现射程和机动性能的统一，这就是冲压发动机，与固体火箭发动机不足，冲压发动机是吸气式发动机，就是利用空气中的氧气作为助燃剂，与导弹自身的携带的燃料混合燃料，从而形成推力，由于不需要携带助燃剂，与普通吸气式发动机相比，冲压发动机利用导弹高速飞行产生的静压，从而不需要常规喷气式发动机所需要的压气机，从而具备结构简单、质量小、造价低的特点，因此采用冲压发动机的导弹可以较为有效的控制体积和重量，但是冲压发动机也有自己的缺点；静止式不产生推力，所以不能自行起飞，需要助推系统，另外低速时的推力小，不适于低速飞行，油耗也较高，还有就是对飞行状态变化较为敏感，飞行高度、攻角、速度的变化都会对冲压发动机的性能和状态产生影响。根据上述缺点，出现了整体式冲压发动机，就是将固体火箭助推器和冲压发动机一体化，将固体火箭助推器燃烧后的壳体作为冲压发动机的燃烧室从而降低冲压发动机的重量和体积，目前用于空空导弹的冲压发动机有两种，一种是固体火箭冲压发动机，一种是液体燃料冲压发动机，前者是就是我们熟悉的流星空空导弹，它配备了采用贫氧固体推进剂的燃气发生器，利用发生器产生的贫氧燃气作为燃料，供给冲压发动机燃料室进行二次燃料，而液体燃料冲压发动机使用就是普通的航空煤油做为燃料，而当年和流星竞争的先进中距空空导弹，就是采用液体冲压发动机，就两者性能特点而言各有优点，固体火箭发动机具备结构简单、可靠性高的特点，但是能量较低，而液体冲压发动机能量较高，但是结构较为复杂，可靠性低。霹雳-21导弹采用了正常气动布局，即弹翼在前，舵面在后，这种布局的优点是舵面离导弹的重心较远，因此较小的面积的舵面就可以得到较大的力矩，从而降低导弹的体积和重量，同时由于弹翼固定不动，对于后面的舵面带来洗流影响较小，空气动力性能较好，缺点就是于导弹的发动机一般位于中后部，所以舵机和操纵系统的安装受到限制，另外弹翼产生的升力有时和舵面产生的升力方向相反，导弹的响应性较差，特别是导弹自身的重量和体积较大的时候，所以霹雳-21在弹头增加了一组固定小翼，其作用就是提高导弹全弹道飞行的稳定性和机动性能，先进的发动机和可靠的气动布局只是解决了导弹的飞行距离的问题，要想有效的攻击目标，还需要精密的制导系统，我国已经掌握了中程主动雷达制导空空导弹的复合制导系统技术，因此霹雳-21空空导弹的制导系统肯定会从这个系统的基础上发展而来，我国主动雷达制导空空导弹的末制导雷达来源于俄罗斯的9B-1103M，其对RCS=5的目标探测距离大约在25公里左右，尽管预警机的RCS要远高于战斗机，大型飞机如B-52的RCS在100平方米左右，预警机如E-3A还要更高，但是考虑到雷达探测距离与RCS的四次方根呈正比，所以霹雳-21对预警机的探测距离应该在50-60公里左右，而战斗机要在200公里外对预警机进行拦射才能较好的保证自身的安全，我们知道目前采用的冲压发动机属于亚燃冲压发动机，也就是说当气流进入燃料室前要减速到亚音速以保证燃料的稳定性，在这个过程中由于气动做功，燃料室内的温度急剧升高，所以目前冲压发动机的速度一般不超过4马赫，这样导弹要飞行近2分钟才能进入末制导，这对于隐身飞机来说是相当不利的，所以笔者认为需要为霹雳-21移植为霹雳-12B空空导弹研制的复合末制导系统技术，就是添加被动制导系统，被动制导系统是利用对方雷达电波信号进行制导，信号只是单程减少并且预警机的雷达功率较大，所以可以扩大末制导系统的探测范围，从而减少对战斗机引导的依赖。
研制过程
我国研制冲压发动机起步较早，从上世纪60年代开始就着手研制采用冲压发动机的超音速反舰导弹海鹰-3号，90年代开始又突破了整体式冲压发动机技术，相继研制成功整体式液体冲压发动机和整体式固体火箭冲压发动机，那么霹雳-21采用的哪一种，从两者发动机的特点来看，笔者认为是整体固体火箭发动机的可能性更大一点，前面说过固体火箭冲压是利用燃气发生器中贫氧推进剂燃烧所产生的高温富燃燃气成为冲压补燃室的强大火源，因此发动机可在宽广的空/燃比下工作。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。这对于经常需要改变飞行轨迹的空空导弹来说是非常宝贵的，对于固体火箭冲压发动机能量不足的缺点，燃料效率高的高金属含量推进剂的出现弥补了这个缺点，这也是为什么采用固体火箭冲压发动机的流星导弹能够在竞争胜出的主要原因，霹雳-21导弹的进气口位于两侧弹体侧下的位置，并且进气口后掠，用于增加进气口的面积，这样的做的目的在于提高导弹在大攻角条件下能够利用弹体对气流进行预压缩，从而减少进气道内的气流紊流，提高进气效率，避免因为导弹机动而造成冲压发动机工作状态的变化和熄火。
意义
霹雳-21远程空空导弹的研制成功，大大提高了我国空中防御能力，特别是让我国空军具备了打击对方预警机这样关键系统节点的能力，那么就可以从根本上削弱对方空战系统乃至整个作战系统的能力，从相关的资料来看，目前国外探测能力最强的预警机是经过雷达升级(RSIP)计划改进后的E-3A预警机，它号称对于RCS=0.5的目标可以提供550公里的探测能力,那么根据海外资料歼-20的RCS=0.05计算的话,那么E-3ARSIP型预警机对于其探测能力也就在200公里左右,这样歼-20已经可以凭借霹雳-21对其进行拦射,尽管有消息说E-3A的改进也包括增加电子支援、导弹逼近告警、干扰物投放等系统，但是面对快速逼近的空空导弹，可能还是要采取航线机动、施放干扰要结合的办法，同时可能还要对雷达采取断高压，降低电磁信号甚至关机的等措施，这样不可避免的就会失去对战区空情的掌握能力，而失去了外部空情信息的指挥引导支援，即使是F-22这样的隐身战斗机无法显现其全部作战能力，如果配合弹道导弹、巡航导弹对其预警机基地进行打击，就会让对方预警机处于“飞不起，落不下”的尴尬境地。而预警与与F-22形成的联合作战体系是目前最具威力的空战系统，可以说是维持美国战区空战乃于联合作战能力的基础，如果能够威胁预警机，就可以从这样就从根本上削弱了对方战区空中作战能力。
霹雳-21还能有效的拦截巡航导弹，当年美国发展AIM-54重要原因就是拦截前苏联反舰导弹，在公海上，敌我泾渭分明，在平坦的海面背景下，这些弹道呆板的反舰导弹成为AIM-54的绝好的靶子，对于我国来说，如果对方从第一岛链发射巡航导弹，那么巡航导弹需要在海面上飞行近一个小时，那么在这个时候，利用高精度的机载AESA火控雷达，可以在较远的距离上就可以拦截巡航导弹，从外推防御纵深，从而为内层防御扩展时间和空间，还有一点就是利用歼-20的隐身优势，配合霹雳-21的远程拦射能力，可以在突入到第一岛链周围，拦射挂载巡航导弹的轰炸机，由于一架轰炸机可以挂载10多枚巡航导弹，这样击落一架轰炸机等于拦截更多的巡航导弹，同时还可以迫使对方在更远的距离就发射巡航导弹，这样就增加了巡航导弹的暴露概率，从而增加了我方拦截时间和效率。
从以上分析我们可以看出，如果说歼-20为我国空军提供打出去的物质基础的话，那么霹雳-21就将这种能力转换为战斗力，尤其是具备了打击预警机这样关键信息节点的能力，能够从根本上削弱对方的作战能力，这一点在现代空战乃至现代高技术局部战争中是非常关键的。