近日，美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室在2023年空軍和太空部隊(duì)協(xié)會(huì)戰(zhàn)爭研討會(huì)上，首次展示了正在研發(fā)中的“變異”空空導(dǎo)彈?！白儺悺钡挠⑽膯卧~為MUTANT，其實(shí)就是“鉸接式彈頭技術(shù)”的縮寫。與常規(guī)設(shè)計(jì)的空空導(dǎo)彈不同，“變異”空空導(dǎo)彈的“獨(dú)門絕技”就是在彈頭與前部彈體之間加裝一個(gè)特殊的旋轉(zhuǎn)段，從而使得彈頭可以實(shí)現(xiàn)大角度轉(zhuǎn)向。

以往各國設(shè)計(jì)研發(fā)的空空導(dǎo)彈無論采用哪種翼面布局和動(dòng)力系統(tǒng)，就彈體而言都可以視為一個(gè)剛性固定的筒形結(jié)構(gòu)，而“變異”空空導(dǎo)彈的出現(xiàn)，提出了“可變彎度柔性彈體”這樣一種全新的概念，真可謂“腦洞大開”。

“變異”空空導(dǎo)彈的彈頭可以實(shí)現(xiàn)大角度轉(zhuǎn)向。

突破瓶頸

應(yīng)該說，從整個(gè)航空武器裝備發(fā)展的角度來看，空空導(dǎo)彈的進(jìn)步實(shí)際上對于空戰(zhàn)能力的提升更為重要。無論是綜合性能如何出色的隱身戰(zhàn)斗機(jī)或者非隱身戰(zhàn)斗機(jī)，如果沒有配備足夠強(qiáng)大且先進(jìn)的空空導(dǎo)彈，那么其空戰(zhàn)能力都是要大打折扣的。

這一方面比較典型的例子就是蘇聯(lián)在冷戰(zhàn)時(shí)期一直與美國進(jìn)行先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)的競賽，到20世紀(jì)80年代終于研制成功了蘇-27和米格-29兩型第四代戰(zhàn)斗機(jī)的出現(xiàn)，取得了一定的技術(shù)優(yōu)勢。在蘇聯(lián)解體后的20世紀(jì)90年代中期，俄羅斯空軍曾經(jīng)與美國空軍進(jìn)行了多次戰(zhàn)斗機(jī)模擬空戰(zhàn)，參演的型號(hào)就是蘇-27與F-15，最終連美國飛行員也不得不承認(rèn)蘇-27的機(jī)動(dòng)性能要遠(yuǎn)優(yōu)于F-15。

但是，蘇聯(lián)在空空導(dǎo)彈發(fā)展上卻一直落后于美國，無論是近距空空導(dǎo)彈R-73還是中遠(yuǎn)距空空導(dǎo)彈R-77，綜合性能都比不上持續(xù)改進(jìn)的AIM-9“響尾蛇”和AIM-120系列，所以在經(jīng)歷了2019年空戰(zhàn)慘敗的經(jīng)歷后，印度無論如何也要為己方戰(zhàn)機(jī)換裝以色列生產(chǎn)的“德比”ER和國產(chǎn)的“阿斯特拉”中距空空導(dǎo)彈，代替俄制R-77，甚至不惜重金從MBDA公司采購大批“流星”中遠(yuǎn)距空空導(dǎo)彈。

從近年來各國空空導(dǎo)彈的發(fā)展來看，毫無疑問是遇到了一定的發(fā)展瓶頸或者說碰到了“天花板”。在經(jīng)歷了從常規(guī)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)到?jīng)_壓發(fā)動(dòng)機(jī)，再到雙脈沖發(fā)動(dòng)機(jī)，從鴨式布局到正常式布局、旋轉(zhuǎn)彈翼布局，再到無尾式、無翼式布局等設(shè)計(jì)理念的不斷更新迭代后，空空導(dǎo)彈似乎很難再有新的突破。

其實(shí)，目前空空導(dǎo)彈的主要發(fā)展趨勢就是兩點(diǎn)：一是在保持現(xiàn)有射程的前提下，大幅縮小彈體尺寸和重量；另一個(gè)發(fā)展趨勢就是在保持現(xiàn)有彈體尺寸和重量的前提下，大幅提升射程。

“變異”空空導(dǎo)彈若研制成功并量產(chǎn)很可能引發(fā)空空導(dǎo)彈發(fā)展的一次革命。

在縮小彈體尺寸和重量方面，美國雷神公司和洛·馬公司都在研發(fā)新一代小型中遠(yuǎn)距空空導(dǎo)彈，前者名為“游隼”，后者名為“梭魚”。這兩型正在研發(fā)中的空空導(dǎo)彈在外形尺寸上僅為AIM-120的一半，這就意味著F-22A“猛禽”隱身戰(zhàn)斗機(jī)在機(jī)腹彈艙內(nèi)如果全部裝備這種小型中遠(yuǎn)距空空導(dǎo)彈，數(shù)量將從AIM-120的6枚翻倍到12枚。

事實(shí)上，隱身戰(zhàn)斗機(jī)彈艙載彈量較少一直是未能解決的難題。首開世界隱身戰(zhàn)斗機(jī)先河的F-22A“猛禽”可攜帶2枚AIM-9“響尾蛇”近距空空導(dǎo)彈和6枚AIM-120中遠(yuǎn)距空空導(dǎo)彈，而非隱身的F-15戰(zhàn)斗機(jī)通?？梢話燧d4枚AIM-9“響尾蛇”近距空空導(dǎo)彈和4枚AIM-120中遠(yuǎn)距空空導(dǎo)彈，F(xiàn)-35“閃電”Ⅱ的載彈量更少，只有2枚AIM-9“響尾蛇”近距空空導(dǎo)彈和4枚AIM-120中遠(yuǎn)距空空導(dǎo)彈。到了美國最新研發(fā)的F-15EX戰(zhàn)斗機(jī)，其極限載彈量可達(dá)到驚人的22枚AIM-120中遠(yuǎn)距空空導(dǎo)彈。所以，如果“游隼”和“梭魚”這類小型中遠(yuǎn)距空空導(dǎo)彈能夠最終研發(fā)成功，對于隱身戰(zhàn)斗機(jī)的戰(zhàn)斗力提升將是質(zhì)的飛躍。

接下來我們聊聊提升導(dǎo)彈射程。洛·馬公司研發(fā)的JATM、雷神公司研發(fā)的LREW以及波音公司研發(fā)的LRAAM都是這一思路，其外形尺寸、重量與AIM-120基本相當(dāng)，或者略大一些，但是射程都有大幅提升，一般都要達(dá)到200公里，甚至400公里。所以，F(xiàn)-22A“猛禽”和F-35“閃電”Ⅱ也可以選擇掛載這類大型超遠(yuǎn)距空空導(dǎo)彈，以獲得打擊對方空中預(yù)警機(jī)、空中加油機(jī)等這類重要特種飛機(jī)的能力。

那么，如果美國空軍正在研發(fā)的鉸接式彈頭技術(shù)能夠獲得成功，對于空空導(dǎo)彈的發(fā)展來說，即便稱不上是一場顛覆式的革命，至少也是一個(gè)值得關(guān)注的“里程碑”。

傳統(tǒng)氣動(dòng)布局的空空導(dǎo)彈的發(fā)展已經(jīng)快到天花板了。

有何特點(diǎn)

我們可以做一個(gè)類比，采用常規(guī)設(shè)計(jì)布局的空空導(dǎo)彈好比是魚類，在水中需要利用尾鰭、背鰭以及腹鰭等各種鰭，再加上身體的高速擺動(dòng)來實(shí)現(xiàn)前進(jìn)以及控制方向，那么，“變異”空空導(dǎo)彈就好比是蛇類，雖然沒有各種鰭，但是在水面以及水中游動(dòng)時(shí)的速度和靈活性其實(shí)不輸于魚類，甚至更好。而蛇在游動(dòng)時(shí)，除了利用身體擺動(dòng)，行進(jìn)方向則主要依靠蛇頭來控制。從仿生學(xué)的角度看，“變異”空空導(dǎo)彈可以大幅擺動(dòng)的彈頭就相當(dāng)于蛇頭。

那么，對于“變異”空空導(dǎo)彈來說，采用鉸接式彈頭技術(shù)的第一個(gè)好處就是不需要再配備各種舵面以及控制用的舵機(jī)，包括利用發(fā)動(dòng)機(jī)尾流實(shí)現(xiàn)控制的燃?xì)舛妫?dāng)然也不再需要依靠折流板來實(shí)現(xiàn)方向控制的矢量推力系統(tǒng)。這樣的話，“變異”空空導(dǎo)彈的外形尺寸和體積就可以大幅減小，以實(shí)現(xiàn)更多的載彈量。或者，保持原有的尺寸和體積，將預(yù)留下來的內(nèi)部空間用來裝載更多的燃料或者其他設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)射程的大幅提升。也就是說，在空空導(dǎo)彈的兩大發(fā)展趨勢上，“變異”空空導(dǎo)彈都能夠得到更好的性能提升。

“變異”空空導(dǎo)彈具備對付高機(jī)動(dòng)目標(biāo)的能力。

第二個(gè)好處就在于“變異”空空導(dǎo)彈通過彈頭的大幅擺動(dòng)，可以更好地鎖定跟蹤高機(jī)動(dòng)目標(biāo)。關(guān)于這一點(diǎn)，美國空軍在對“變異”空空導(dǎo)彈進(jìn)行技術(shù)說明的時(shí)候也提到了，其主要目的就是針對未來可能出現(xiàn)的高機(jī)動(dòng)、大過載無人戰(zhàn)斗機(jī)。

這是因?yàn)槟壳案鲊邪l(fā)裝備的各型空空導(dǎo)彈，特別是用于格斗空戰(zhàn)的近距空空導(dǎo)彈基本上都是以有人駕駛戰(zhàn)斗機(jī)或者其他飛機(jī)來進(jìn)行設(shè)計(jì)的，而我們知道，按照現(xiàn)有的航空技術(shù)水平，飛行員能夠承受的瞬時(shí)最大過載也只有9g。但是，隨著無人機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，事實(shí)上能夠突破人體過載限制的高機(jī)動(dòng)、大過載無人戰(zhàn)斗機(jī)已經(jīng)出現(xiàn)端倪。尤其是采用飛翼布局的無人戰(zhàn)斗機(jī)，其在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度上更有優(yōu)勢，最大過載超過10g乃至12g也不再只是夢想。那么，在這種情況下，即便是現(xiàn)有機(jī)動(dòng)性最強(qiáng)、瞬時(shí)最大機(jī)動(dòng)過載超過60g的空空導(dǎo)彈，也未必能夠?qū)Ω哆@種極其靈活的且目標(biāo)特征較小的無人機(jī)。

所以，“變異”空空導(dǎo)彈采用鉸接式彈頭技術(shù)后，通過彈頭的擺動(dòng)，一方面可以實(shí)現(xiàn)更快的方向控制響應(yīng)速度，相對彎曲的彈體也可以承受更大的機(jī)動(dòng)過載。而以往常規(guī)空空導(dǎo)彈采用的剛性固定式筒形結(jié)構(gòu)在超大過載情況下，很容易受力折斷。另一方面，“變異”空空導(dǎo)彈的導(dǎo)引頭在彈頭擺動(dòng)的情況下，還能夠大幅拓展跟蹤鎖定視野，避免因?yàn)闊o人機(jī)瞬時(shí)大機(jī)動(dòng)脫離而丟失目標(biāo)。事實(shí)上，我們在《動(dòng)物世界》《人與自然》這些紀(jì)錄片中看到蛇類捕獵的場景時(shí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)蛇在高速追擊目標(biāo)的時(shí)候，蛇頭是始終跟著目標(biāo)的移動(dòng)而擺動(dòng)的，這不僅可以保證蛇始終可以緊盯住目標(biāo)，還能夠進(jìn)一步引導(dǎo)身體行進(jìn)的方向。那么，“變異”空空導(dǎo)彈跟蹤鎖定空中目標(biāo)的方式，就與蛇類非常相似。

美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)進(jìn)行鉸接式彈頭技術(shù)的驗(yàn)證測試。

前景幾何

目前，美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)以AGM-114“地獄火”空地導(dǎo)彈的彈體為基礎(chǔ)進(jìn)行鉸接式彈頭技術(shù)的驗(yàn)證測試。未來，除了空空導(dǎo)彈，其實(shí)這一技術(shù)可以應(yīng)用在其他有高機(jī)動(dòng)、大過載要求的各型導(dǎo)彈上，包括地空導(dǎo)彈、空地導(dǎo)彈、反艦導(dǎo)彈等等。

那么，在空空導(dǎo)彈的應(yīng)用上，筆者分析有兩種可能：一是在近距空空導(dǎo)彈上，采用彈頭擺動(dòng)的方式，有利于大幅提升機(jī)動(dòng)性能。如果在彈頭部再加裝小型的十字形邊條翼，氣動(dòng)效果可能會(huì)更好，尾翼則可以采用固定式的小展弦比十字翼面。在中遠(yuǎn)距空空導(dǎo)彈上，旋轉(zhuǎn)段設(shè)在導(dǎo)彈尾部也許效果會(huì)更好一些，能夠取代傳統(tǒng)的燃?xì)舛嬉约笆噶客屏ο到y(tǒng)，彈體中部設(shè)置十字形邊條翼即可，無需其他翼面。而對于一些大型導(dǎo)彈來說，在頭部和尾部各設(shè)置一個(gè)旋轉(zhuǎn)段，實(shí)現(xiàn)彈體三段式擺動(dòng)，對于提升飛行性能、機(jī)動(dòng)能力以及搜索目標(biāo)的能力都有很多好處。

當(dāng)然，當(dāng)一項(xiàng)新技術(shù)出現(xiàn)且處于研發(fā)階段的時(shí)候，其面臨的困難和難關(guān)也是比較多的。對于鉸接式彈頭技術(shù)來說，首先要面對的就是旋轉(zhuǎn)段的可靠性問題。雖然美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室是借鑒了F-35B隱身戰(zhàn)斗機(jī)可旋轉(zhuǎn)尾噴管來設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)段，畢竟導(dǎo)彈要在高速飛行且承受大過載的情況下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，其難度是可想而知的。此外，旋轉(zhuǎn)段也會(huì)成為整個(gè)導(dǎo)彈彈體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度比較薄弱的地方，如何使其能夠滿足強(qiáng)度要求，也是一個(gè)急需解決的難題。

總之，鉸接式彈頭技術(shù)的出現(xiàn)，確實(shí)為我們展示了空空導(dǎo)彈在設(shè)計(jì)上的一個(gè)新的方向，其究竟能否帶來飛躍性的進(jìn)步，可以拭目以待。