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【最初的梦想】那年那兔超音速:中国海军超音速反舰导弹的前世

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一楼找图好累


1楼2013-01-22 16:26回复

      发射时惊天动地的“蚕宝宝”在80年代的两伊战争袭船战中扬名世界,但是在随后的海湾战争中就只有被美帝打火鸡的份儿。
      而此时海军的水面舰艇力量和航空兵力仍然不足以在设想的大规模战争中保证阻止敌人进入渤海湾在京畿之地发动登陆作战,因而新型反舰导弹还被要求具备100千米以上的射程,如此方能在战时依靠渤海湾西侧的发射阵地实现对渤海海域的覆盖。同时较远的射程获得的战术主动性,在假想中的山东半岛/辽东半岛抗登陆作战以及在东南沿海实现对台湾国民党海军力量的封锁作战中的价值,也远非只能“慢悠悠”的飞40公里的P-15可比。
      又要实现低空超音速飞行,又要实现远射程,以当时兔子掌握的技术而论,液体火箭发动机虽然加速快,但受限于较低的比冲值,难以保证射程;所以只有使用涡轮喷气发动机和冲压发动机两个手段,涡喷发动机虽然相对比冲值较高,但是发动机重量大,加速缓慢,难以做成超音速弹,等加速到M2了,好几百公里都出去了,这意味着巨大的燃料贮藏量和随之带来的巨大体积。
      这种大型反舰导弹以兔子那个年代的技术很难搞出来,就算搞出来,最后差不多也得是毛子的P-6/"柚子"那样的变态。而“柚子”的射程已经完全超出了兔子海军当时海岸观通系统工作范围的远界,除非祖国海岸线能隔几百公里出一个珠穆朗玛峰,否则根本没合适的地方架搜索雷达保证”柚子“400千米以上的射程。
      因此最后研制的基础还要落到之前毫无设计经验的冲压发动机上。
      从原理上看冲压发动机其实要比涡喷发动机简单很多,利用高速飞行(一般需要达到M1.5以上)中在进气口前产生的空气压力把大量空气”冲压“入发动机内部,空气进入发动机后受进气道斜板或调整中心锥的压缩后,压强增大速度降低(不努力方程~),在进入燃烧室时已经达到亚音速(所谓亚燃冲压是也);然后在燃烧室中和燃油混合点火燃烧,从喷口中喷射出去产生强大的动力。


    4楼2013-01-22 16:51
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      不明觉厉


      IP属地:上海5楼2013-01-22 18:47
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        不难看出,冲压发动机是依靠高速飞行产生的空气压力工作的,这相当于把涡喷发动机的压气机和带动压气机的涡轮都省略了,这大大简化了发动机的结构和重量。而要实现高速飞行这个能让冲压发动机工作的初始状态,就需要其他的动力手段辅助,美国著名的SR-71三倍音速战略侦察机所使用的J58发动机,就是通过涡喷与冲压相结合的手段,使得SR-71能实现长时间三倍音速稳定飞行的。
        对于无人驾驶且是一次性飞行的导弹来说,涡喷发动机相对火箭发动机显然要笨重且昂贵些,因此各国的冲压发动机导弹均选择了火箭+冲压的组合式动力,兔子同样也不例外。
        虽然在钱学森和梁守磐提出新型导弹构想的同一年,代号为三号弹,后来常被称为海鹰-3号岸舰导弹的新型导弹已经开始了方案论证,而新型冲压发动机的研制工作也已经起步;但是之后三年受政.治运动影响,长期没有进展,直到1967年研制才开始步入正轨,并于1970年组装完成了第一枚遥测弹。


        7楼2013-01-24 11:57
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          海鹰-3号样弹在发射架上引而待发,图中白色的四个物体就是助推火箭发动机,夹在两台助推发动机之间的就是冲压发动机。
          作为世界上第一种使用冲压发动机的反舰导.弹,海鹰-3如果能在70年代中期研制成功,无疑是当时世界上最先进的反舰导弹。当时世界各国对掠海高速目标普遍没有什么太奏效的手段,这种在海平面高度50米以两个马赫的速度掠海袭来的目标,留给诸如SA-N-1这样当时苏联海军普遍装备的防空导.弹系统的反应时间仅仅几十秒而已,而450公斤重的聚能爆.破战斗部的威力甚至足够击沉当时还没退役的美帝海军衣阿华级战列舰。
          不过由于其研制期间正值文.革高峰期过后大量后遗症集中爆发,导.弹研制生产中出现了很多不科学严谨的现象;举例来说,首次试射前经排查,共出现七十多处故障,最后发射前仍有二十多项没有解决。但是在当时的时代背景下,这些都在政.治挂帅的大旗下被忽略了,指挥人员下达了无视故障强行发射的命令,结果第一发遥测弹发射五秒后即爆.炸。据说爆炸的热浪过后,很多参试技术人员虽然心里不好受,但是对这一违背科学的结果却并不觉得意外。
          更加令人扼腕的是,由于缺乏超音速导.弹的研制经验等原因,导弹本身的设计和制造问题在整个型号研制期间从没真正得到解决。在此之后的六枚原型弹中,除了不具备俯仰控制能力的06号弹因完成了冲压发动机点火,飞行速度达到了M1.85,可算作部分成功之外,0批其他原型弹全部发射失败,有的甚至无法发射。因此这个直到下马时还是问题重重的项目在1981年宣告终止也就不让人觉得那么可惜了。
          此时换装了新型冲压发动机的改进原型弹刚刚生产出来,本着用完用烂的目的,加上刚研制出来的新型冲压发动机也需要进行飞行试验获得数据,即使项目已经终止,最后三院仍然决定把这三发弹打出去。只不过,在08号弹完成了整个三号弹原型弹中唯一一次全程飞行(大约90公里)后,三号弹已经再也不可能得到海鹰-3的正式型号,成为海军岸舰导弹部队的成员了。


          8楼2013-01-24 11:59
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            根据海军导.弹武器的命名规则,一般比较庞大笨重的岸舰导弹以海鹰系列命名,相对轻巧的空舰导.弹则以鹰击命名。借助海鹰-3发展的东风催生出的鹰击-1型空舰导.弹,相对于海鹰-3绝对是个小个子。
            在海鹰-3尚处于研制阶段的60年代末期,海军航空兵也对这种超音速反舰导.弹很感兴趣,只不过海鹰-3重达4吨多的重量和巨大的体型实在找不到一款合适的飞机去挂载,即使是同期提出规划的轰-6D也很难外挂这样的大型导.弹(后来的鹰击-6也不过是亚音速的海鹰-2上天的结果)。随着海航用于替换老旧的别-6的水轰-5水上飞机上马研制,由于其技术任务书中同样包含反舰作战使命,所以此时利用海鹰-3型号发展中的一些关键技术,特别是组合式冲压发动机技术,为该机配套研制一种空舰导弹也就水到渠成了,毕竟谁都看得出来超音速反舰导.弹的诱人之处。
            该弹从布局上看就是海鹰-3的缩小版,固体火箭助推发动机数量从4台减少到2台,同样使用两台外挂的液体冲压发动机,为了提供俯仰机动能力同样在弹头附近增加了一对小鸭翼。


            9楼2013-01-24 11:59
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              改装鹰击-1进行海上适应性实验的515号024型导弹快艇,两个圆形发射筒和发射上游-1号的椭圆形发射筒还是有区别的。
              于是乎蹉跎20年,海鹰-3和鹰击-1这两种国产超音速反舰导.弹就此成为昙花一现。
              随着90年代兔子大举进军国际军贸市场,这两个项目在90年代初期曾以C-301和C-101的名义短暂借尸还魂(早年间珠海航展上还有呢),不过由于没人愿意投资,靠着三院自筹资金造出的三发C-301样弹都没有进行飞行试验,C-101也同样无人问津。毕竟,在那个Made in Russia的超音速反舰导.弹一统出口市场的年代,两个历经坎坷早已落后,最后连自己祖国的军队都不屑一顾的倒霉蛋,最后又有谁能看好呢。


              11楼2013-01-24 12:01
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                但是整体式冲压发动机技术从哪里来呢?当时已经开始在第三世界国家大面积装备的2K12/萨姆-6几乎是唯一的选择。作为苏军第一代野战中程防空导弹,萨姆-6在第四次中东战争中打出了名气,在当时是一款兼具成熟性和先进性的地空导弹,其发动机便是整体式冲压发动机,整体外形颇为紧凑。
                和一般想象中这种东西应该是从中东地区某个”友好国家“获得的不同(什么T-55啦,米格-21MF啦还有米格-23MS啦......),萨姆-6是我国当时通过正规渠道从苏联引进的原装货。


                13楼2013-01-24 12:02
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                  (以下段落引自《日落共青城》,本人不负责证实PU爷段子的真伪。)
                    “马罗科夫中将对来访的中国贵宾表示,北京最近从中东国家获得了一些相对陈旧的米格-21MF和米格-23MS飞机。莫斯科非常清楚中国方面是想在这些飞机的基础上,发展新一代的作战飞机或者对飞机进行分析以获得所需的技术,实际上中国同志完全可以通过正常渠道,从我们这里获得所需要的一切。
                     即便在1969年边界冲突后不久,莫斯科照样批准了用于新型战舰的汽轮机锅炉以及米-6和米-8型军用直升机的出口。在爆发中越边界冲突以前,还向中国出口了‘立方体’导.弹系统。这种导.弹因为在第四次中东战.争中大显身手,而被国际军.火商称之为“萨姆铁拳”。
                  ”立方体“,就是萨姆-6导.弹在苏联国内的绰号。


                  14楼2013-01-24 12:03
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                      这批导.弹在引进后似乎并未担任大范围的战备值班任务(据说空军不太想要这种东西,陆军想要却又插不进来手,体制问题......),而是被用于各种分解研究和测试。后来在实际测试中发现,冲压发动机用在交战空域和速度变化范围很大的野战防空用地空导弹上并不是一个好主意(美帝的”波马克“等应用冲压发动机的型号是用于国土防空拦截的),于是并没有安排对萨姆-6这个型号的批量仿制。不过萨姆-6的一体式冲压发动机技术对于当时仍然停留在海鹰-3号这个半成品的水平上的兔子来说,在工程技术上仍然具备很大的借鉴意义,通过对固体冲压发动机的技术摸底,兔子掌握了一体式冲压发动机的结构设计思路和制造工艺(海鹰-3后期几次试射失败其实究其原因大部分是制造上的问题),也为之后新型号的研制打下了基础。

                    上面两张图便是摸底之后的一些成果。


                    15楼2013-01-24 12:04
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                        空军最早执行SEAD的单位,空3师9团的苏-30MKK与Kh-31P训练弹。注意主翼下挂载的Kh-59ME训练弹。
                        当然,由于毛熊在电子技术小型化方面的劣根性,导引头精度不够——增大战斗部保证毁伤概率——增大燃料箱保证射程——傻大黑粗化——这一毛子早期精确制导武器的恶性循环到了Kh-31P这儿还是难免,虽然其发射重量相对其前辈Kh-58的650kg已经缩减到了590kg,尺寸也缩小了不少,却仍然限制了其在中小型战术飞机上的应用(不过八爷表示俺还能挂俩呢);而且由于毛熊导引头宽频段探测技术限制,Kh-31P需要配套三个覆盖不同频段的反辐射导引头(L-111,L-112和L-113)才能满足对战场上大部分型号雷达的攻击需求,在实战中需要对该地区进行先期电子侦.察才能确定使用何种导引头挂载起飞作战。这一缺憾不仅增加了导.弹的复杂程度和战斗准备时间,更要命的是在间不容发的SEAD作战中,如果有前期情报没有探明的雷达(这在实战中太正常了)突然出现,就意味着明明发现目标却无法发射导.弹,不仅会错失战机,甚至可能会导致雷达猎手最后沦为猎物。
                        事实上,Kh-31P的交付甚至早于苏-30MKK本身,在1997年兔子就向毛熊购买了三枚样品用于先期研究评估(现在可没这好事儿了),而2001年后大量交付的型号则应兔子的要求,将主导引头L-112E的频段针对台湾装备地空导弹型号对应的搜索/火控雷达频率进行了调整,以暂时弥补上面提到的导引头切换这个蛋疼的问题(小概率事件就小概率事件吧)。之后可能交付了一些射程延长的Kh-31PD(出口型也称Kh-31P Mod2),2005年之后俄国人还向兔子推销过所谓全面改进型的Kh-31AM/PM,不过兔子似乎并未动心,因为此时Kh-31的衍生型鹰击-91已经开始生产了


                      17楼2013-01-24 12:06
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                          空军试训中心3团装备的苏-30MKK同时外挂6枚Kh-31P进行挂载试验。
                          2004年引进的苏-30MKK2则装备了Kh-31家族中的反舰型号Kh-31A,虽然射程不过70km,弹头重量也仅有100kg,而且这东西已经被解体后的毛熊卖给美帝做研究了,注定不是什么主战货色(两位数的引进数量,绝对是听响用的)......但是这毕竟也让海航终于得到了梦寐以求多年的超音速反舰导.弹(实际上这东西比射程略近的YJ-8K还要轻一些);而且高达M3.5的飞行速度也部分弥补了弹头重量不足的缺憾,一架苏-30MKK2同样可以携带6枚Kh-31A遂行反舰作战任务。

                          海空雄鹰团检修中的苏-30MKK2,注意挂载的Kh-31A上的俄文字母。该弹使用常规的主动雷达导引头,倒是没有了Kh-31P更换导引头之苦,理论上苏-30MKK2也可以挂载Kh-31P用于压制军舰上的雷达使用。


                        18楼2013-01-24 12:07
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                          20楼2013-01-24 12:08
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                              这个出现在珠海航展中一架飞豹模型机翼下的导.弹模型曾被很多人传为鹰击-12。
                            按下发展过程扑朔迷离的鹰击-12不表,作为空地反辐射导.弹发展的鹰击-91的仿制进程倒没有多大波折,毕竟和苏-27的引进一样,Kh-31也是兔子明媒正娶而非欺男霸女之作。


                            22楼2013-01-24 12:12
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                              23楼2013-01-24 12:15
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