长空霹雳——浅谈中国主动中距空空导弹

2021年2月2日，珠海市九届人大会议第九次会议上，珠海市市长姚弈生向大会作政府工作报告时表示，今年珠海将承办第十三届珠海航展，弥补2020年因为疫情没能举行的遗憾。

在2018年的珠海航展中，霹雳15空空导弹获得了参展许可，但空空导弹研究院最后还是取消了霹雳15的参展计划，预计在2021年的珠海航展中能够近距离一睹霹雳15的风采。

歼20战斗机弹舱挂载霹雳15空空导弹

本文旨在回顾中国主动中距空空导弹的发展历史，对关键产品战技特性进行分析，对某些关键技术做出盘点，并对世界上同类产品进行对比分析。

主动雷达弹的艰难起步

1985年前后，中国的先进雷达制导导弹技术预研工作开始进行。

1990年前后，以国外某型导弹为基础的技术借鉴研制工作开始进行，但长期无法定型。

1992年，位于陕西南郑县的三线航空工业202厂列入八五重点项目，获准搬迁至洛阳与014所导弹研发中心结合。

1996年，202厂正式完成搬迁至洛阳工作，014所曾主张202厂放弃军品生产，但最后还是因为多方反对作罢。

1997年，中国航空工业总公司提出自主先进雷达制导导弹项目，并在同年得到国防科工委怀国模副主任，空军副司令员王良旺支持，正式立项。航空工业部，航空航天部总工程师张彦仲担任总指挥，导弹研究院董秉印担任总设计师。确立研制分工，燃料与战斗部由航天，兵器单位承担，计算机，火控，惯导系统由631，613，618所承担，开始进行相关技术攻关。

1996年11月，在立项之前，导引头子系统在沧州进行了地面测试，以验证导引头的基本工作能力。

1997年12月24日，先进空空导弹项目在华阴进行了地面发动机试验，发动机进行地面试车以验证性能与采集工作数据。

1997年，空空导弹研究院对设计进行了重要修改，更换了战斗部与性能更加先进的信号处理芯片软件系统，改进弹体生产工艺，使得导弹性能达到预期指标要求。

1999年，五大军工企业再次改革，中航工业总公司拆分为中航工业第一与第二集团。014所与202厂属于第一集团，320，331厂属于第二集团，导弹业务研发力量遭到拆分，核心力量几乎全去了一集团，中航二集团开始了艰辛的续命努力...当然这个对014所和一集团来说没什么关系，都是后话了。

1999年，导弹地面战斗机挂载测试成功，导弹系统与战斗机航电，雷达系统兼容配合正常。

2002年，导弹外贸型号SD-10参加当年珠海航展。

2002年珠海航展，SD-10导弹第一次展出

不完善的早期作品

在兵工科技杂志2004年对先进空空导弹项目副总设计师梁晓庚的访谈中，梁副总师表示进入2000年后，SD-10/PL-12导弹项目已经结束了研发工作，开始进行初期实弹演示验证考核。这也代表着在2002年参加当年珠海航展的SD-10导弹还并不具备实战能力，其具体设计还有等待修改之处，日后证明也确实如此。

副总设计师访谈原话

闪电10导弹的基本设计

SD-10空空导弹

SD-10空空导弹全长3.85米，弹径0.203米，翼展0.674米，全重180公斤。导弹采用常规式气动布局，四片轴对称弹翼与四片五边形锐状尾翼。

相比之下，AIM-120C5导弹全长3.65米，弹径0.178米，翼展0.482米，全重157公斤。R-77导弹全长3.6米，弹径0.203米，翼展0.75米，全重175公斤。

SD-10导弹采用了与AIM-120导弹类似的常规气动布局，但SD-10导弹的尺寸体量要比AIM-120C5导弹大上一圈，其长度比R-77要长一些，重量稍微重一些，但没有采用R-77的栅格翼气动布局。发动机都是单脉冲传统火箭发动机。

闪电10导弹的战技性能

在2004年对副总设计师梁晓庚的访谈中，梁总明确指出了闪电10导弹的射程水平，我们可以据此来推算闪电10导弹的动力能力强弱。

SD-10在射程方面与R-77持平，优于AIM-120A/B，弱于AIM-120C5

根据国内相关仿真评估文献，AIM-120A/B导弹的总冲约为118000，AIM-120C5导弹的总冲约为130000，主要是通过电子设备减重，增加了数公斤的发射药，以及改进了药柱的燃烧性能，使得燃料比冲上升。北国防务杨政卫称R-77导弹的总冲约为140000。

考虑到R-77导弹的体量以及栅格翼带来的高阻力特性，以140000的总冲带来优于AIM-120B的射程性能，劣于AIM-120C5的射程性能，如果SD-10导弹拥有与R-77类似的特性的话，其总冲应比R-77少，比AIM-120A/B高，在130000左右的水平。

这其实也反映出了当时中国的导弹技术还较为落后，以大于AIM-120C5和R77的体量，没有采用栅格翼，采用与AIM-120类似的传统气动设计的情况下，导弹的射程特性仍然要比AIM-120C5弱，只和R-77相当，SD-10导弹的燃料与火箭发动机，壳体，电子设备等技术还有着较大的改进空间。

这里给出国外对AIM-120C5导弹进行仿真建模文献分析的理论战技数据：

6000米高度，0.83马赫发射，导弹极速3.51马赫，抛物弹道最高14000米，速降至1马赫时水平方向飞行距离58千米飞行95秒，最远落地水平方向距离70千米。

13000米高度，1.5马赫发射，导弹极速4.25马赫，抛物弹道最高24000米，速降至1马赫时水平方向飞行距离85千米飞行125秒，最远落地水平方向距离105千米。

500米高度，1.1马赫发射，导弹极速3.2马赫，抛物弹道最高11200米，速降至1马赫时水平方向飞行距离42千米飞行90秒，最远落地水平方向距离50千米。

SD-10导弹的极速，速降，平均速度应该都要低于AIM-120C5导弹，预估其在13000米高度1.5马赫时，其最远落地水平方向距离应该为90~95千米左右。

遭遇挫折与改进成熟

2000年6月，项目总设计师董秉印逝世，樊会涛接任项目总设计师。

2003年秋冬季，地面导弹测试两次失败。

2004年春季，导弹地面发射测试成功，同年四次空中发射试验全部成功。

2005年9月17日，定型靶试与汇报演示取得全部中靶好成绩。但受到了时任总装备部部长的陈炳德上将告诫。一语成谶，导弹在定型生产之后初期真的出现了问题，大批已经生产的导弹不得不重新返厂检查检修。

回忆录《机载往事》中“我所经历的导弹那些事”片段节选，作者张东红

最终在问题得到解决后，PL-12（外贸版本SD-10A）导弹于2007~2008年前后正式进入服役，2008年珠海航展上，SD-10A导弹正式对外展出。

2008年珠海航展，SD-10A导弹展出

2012年珠海航展的SD-10A空空导弹

闪电10A导弹的改进

2010年珠海航展上SD-10A空空导弹的数据

SD-10A/PL-12导弹长3.934米，直径0.203米，重199公斤，翼展0.67米，使用高度0-21千米。相比之下SD-10空空导弹全长3.85米，弹径0.203米，翼展0.674米，全重180公斤。

相较于SD-10空空导弹，SD-10A导弹进一步加长加重，但翼展稍微变小了一点。在2004年对梁副总设计师的访谈中，梁总提到了SD-10的改进方向

增加射程是SD-10A的改进重点

而SD-10A的变化确实也符合梁总的叙述，至于具体是因为技术仍然有限，只能通过进一步加重的方式来增加动力冲量，还是因为想进一步的增强导弹的性能而增重，这就不得而知了。

AIM-120C5导弹在13公里以1.5马赫初速发射后走高抛弹道，在飞行90公里后速度下跌至不足1马赫，高度下跌至5000米左右，极限抛物射程落地水平方向距离约100~105公里（AIM-120B的此数据大约是80~85千米左右）。可以确定的是，SD-10A空空导弹的基础动力射程水平至少是达到了AIM-120C5的水准，总冲达到150000~160000，其具体射程表现则视其软件弹道优化技术决定。AIM-120家族到C5之后，也没有继续对基础动力方面进行增强，转而增强导弹的电子设备例如导引头，双向数据链，软件弹道优化等能力，据称AIM-120D的射程较B型提升了50%，那就是约120~130千米的水准。

SD-10A先天的大体量固然给载机携带等带来了困难，但同时也为导弹后续改进留出了较大的空间，这让SD-10A/PL-12空空导弹在采取改进壳体，电子设备措施后有更大的空间可以增强基础动力水平。

稳中求进的结晶

2015年，美国太平洋空军司令部司令赫伯特·卡莱尔（Herbert Carlisle）在2015年空军协会会议上发表讲话时，援引PL-15作为美国国会为一种新导弹拨款的理由。他表示关切的理由是PL-15的射程。其射程可高达150-200km。卡莱尔表示，压制住PL-15是美国空军高度重视的问题。“PL-15几乎让我们所有的导弹都过时了（指同类导弹），美军必须抓紧研发新导弹，在射程上超越它。”

2017年7月，英国《简氏防务周刊》网站7月18日刊发文章《新型超视距空空导弹可能已列装中国空军》，称近期出现中国空军装备的歼-10C战斗机携带新型超视距空空导弹的图片。该刊称这种新型导弹可能就是传闻已久的霹雳-15导弹。

2018年珠海航展，歼-20战斗机挂载霹雳15导弹进行飞行展出，在珠海航展中也出现了一款名为SD30的地空导弹，与SD10A改的地空导弹并列展出，SD30就是霹雳15的地空改进型。

2018年珠海航展的SD-10A地空导弹与SD-30地空导弹

霹雳15导弹的长度，弹径参数与SD10A导弹基本相同，让人不得不怀疑是否就是在霹雳12导弹基础上改进而来的。但与霹雳12导弹不同的是，霹雳15导弹弹翼换用了蝶形翼设计以减少气动能量损耗，尾翼也从五边形锐状尾翼变为了与AIM-120类似的切尖尾翼。

相较于采用了新一代TDR冲压发动机技术的欧洲“流星”空空导弹，霹雳15选用的是较为保守成熟的双脉冲火箭技术，可能我国在TDR发动机上的技术储备远没有像德国拜尔公司那么雄厚也是一方面原因，用于试验的TDR发动机直到2013年才进行了首次飞行测试，距离小型化，导弹化还有着漫长的距离。

霹雳15空空导弹外形

双脉冲火箭技术

霹雳15导弹使用了双脉冲火箭动力系统，这种动力系统能够更好的分配燃料冲量，通过降低最高速度来降低空气阻力反冲量，从而提升导弹的总射程与末端速度。双脉冲火箭并不是什么新鲜技术，国外的多型导弹上此前也都已经运用了此种技术，只是实际运用到中距空空弹上霹雳15实属先例。

洛阳空空导弹研究院，即014所

某型空空导弹，即霹雳15

对于传统的固体火箭发动机而言，由于其为一次点火到位的动力装置， 推进剂一旦被点燃便难以中断，因此无法实现推力的终止和多次启停。双脉冲固体火箭发动机是在燃烧室内填装两个推进剂单元，并且共用一个燃烧室和喷管，通过控制各个推进剂单元的点火时间间隔，从 而实现多次推力控制。在同等情况下，采用双脉冲固体火箭发动机作为动力装置的导弹，其末速度可提高 20%，射程可增大 20%~30%。其作战效能得到了巨大提升。

左为传统单脉冲火箭，右为双脉冲火箭

国外自上世纪60年代就开展了双脉冲发动机的研究工作，设想通过某种隔离装置将一个燃烧室分割成两个独立的燃烧室，使得原本只产生一次推力的固体发动机可以实现两次推力控制。90 年代以前，国外在双脉冲发动机关键技术上取得一些突破，但仍停留在脉冲发动机的研制及试验阶段，并没有将双脉冲发动机运用在型号导弹上。最早将双脉冲技术用于空空导弹上的先驱是阿莱尼亚公司在八十年代后期研制的天空闪光主动雷达改进型导弹——IDRA，但IDRA导弹项目在1990年被终止，转而研发一种简化生产版本——天空闪光MK2。

时间进入2000年之后，多种双脉冲火箭构型逐渐成熟，例如德国拜尔动力公司开发的移动隔离式发动机，隔板式发动机，可扩展式双脉冲发动机等，2001年至2003年，拜尔动力公司正式制造了用于导弹构型的双脉冲火箭验证发动机，并进行了双脉冲点火试验。

拜尔公司双脉冲火箭导弹发动机验证机

2001年，美国标准-3海基中段反导导弹试射，其第三级火箭就采用了固体双脉冲火箭发动机作为动力，MK136 固体双脉冲发动机（TSMR），该发动机由ATK公司研发。TSRM 发动机直径为 340mm，长 965mm，Ⅰ、Ⅱ脉冲药柱分别采用 TP-H-3518A 和 TP-H-3518B 推进剂，喷管采用 TVC 柔性喷管。该发动机的最大技术创新是采用带药缠绕壳体工艺，在浇铸的双脉冲推进剂药柱之上缠绕纤维制成石墨/环氧复合体。导弹飞行过程中，Ⅰ脉冲为第三级提供变轨机动， 而Ⅱ脉冲用于修正相对位置误差，两次脉冲工作能独立地按照指令点火，以获得最大的时间上的灵活性。Ⅰ脉冲发动机熄火参数和Ⅱ脉冲发动机点火参数由大气层外中段导引算法计算产生。目前，标准-3已经衍生出了IA，IB，IIA多个型号，并进行了数十次拦截中程弹道导弹，远程弹道导弹，洲际弹道导弹的试验。

2004年，德国LFK公司与BGT防务公司合作推出了LFK-NG地空导弹，采用双脉冲发动机技术。

2006年，在德国国防部支持下，拜尔公司推出了MSA地空导弹，同样使用了双脉冲技术。

2008年，美国爱国者-3MSE反导防空系统拦截弹试射成功，其拦截弹采用了 Aerojet 公司设计的双脉冲发动机作为其动力装置、更大的气动舵、新的电池和电子设备。通过控制发动机第二推力的时间，增加了导弹的射程和飞行高度。

2010年，以色列与印度联合研制的巴拉克8舰空防御导弹试射成功，该导弹采用了双脉冲技术以增强导弹应对掠海反舰机动导弹目标的能力。

2020年，美国AARGM-ER反辐射导弹试射成功，作为取代哈姆的新一代反辐射导弹，AARGM-ER也采取了双脉冲火箭发动机作为动力以增强导弹射程性能。

2021年，印度预计将在今年进行Astra MK2导弹试射，该导弹采用了巴拉克8的双脉冲发动技术。

我国对脉冲固体火箭发动机的研究已经有20多年，已经取得多项关键技术的突破。脉冲固体火箭发动机典型的结构有隔舱式和隔层式两种。根据级间隔离装置的材料和结构不同，隔舱式双脉冲发动机又可以分为陶瓷式、喷射棒式、金属膜片式等。

目前国内对于多脉冲固体火箭技术已经有了长足进展，但与世界顶尖水平仍然还有着差距，围绕着隔舱结构设计，材料制造技术，长时间工作轴向隔层技术等还有着较大的改进发展空间。

霹雳15导弹的战技性能分析

1：导弹的冲量特性

双脉冲技术并没有对基础动力冲量有着显著增强，反而还会减少，因为隔层与隔舱会占用原本可以填充固体燃料的体积。而霹雳15的尺寸与闪电10A导弹相比基本没有变化，所以想塞更多的燃料只能考虑改进壳体材料，改进电子设备减轻重量和体积等。

据此推算，霹雳15的导弹总冲相较霹雳12应该没有大的提升，预估总冲在160000~180000的水准。

2：导弹的推力特性

单脉冲火箭与双脉冲火箭推力，速度特性对比

单脉冲导弹只是持续输出一段推力，而双脉冲导弹则是输出两段推力，并且推力间隔可调。除此之外，输出推力大小限制等与单脉冲一致，没有什么区别。

3：导弹的射程速度特性

在014所的论文中，文献给出了一种双脉冲空空导弹模型的仿真。

导弹初始质量 m0=180 kg，导弹直径 D=180 mm，弹长 L=3 650 mm，参考面积 S=0.024 m2。 发动机总冲 I=170 kN·s，发动机总装药质量为 72.5 kg， Ⅰ脉冲、Ⅱ脉冲最大推力间隔为 100 s。

条件1。发射高度 10 km，

速度 Ma1.2；目标高度 10 km，速度 Ma0.9；进入角 180°， 目标不机动。

条件2。发射高度 3 km，速度 Ma0.8；

目标 高度 3 km，速度 Ma0.8；进入角 180°，目标不机动。

可以看出在使用了双脉冲技术之后，通过改变两个脉冲之间的间隔时间，高空条件和低空条件下的最大射程可以提升25%~30%。

而双脉冲间隔时间对走高抛弹道的高空条件平均速度改变不明显，但随着脉冲间隔的增大，低空条件下的导弹平均速度会降低。

脉冲间隔增大，高空条件下的末速度会降低，但低空条件下的末速度会增高。

对于实战而言，双脉冲技术能够显著增大导弹的高空第一波迎头发射距离，从而在与敌交战中先手攻击，将敌方逼下高空，抢占先机。但对于双方进入低空近距离后的搏杀，双脉冲技术对于战斗效能的提升则不明显，因为此时主要考验导弹的平均速度，而双脉冲间隔如果增大，则会降低低空条件下的导弹平均速度。

据此估算，采用了双脉冲技术的霹雳15导弹能够将霹雳12导弹的极限落地水平距离从110~130公里的水准增强至140~170公里水准，显著增强导弹的第一波迎头发射距离和抢占先手攻击的能力。如果霹雳15通过改进壳体，改进电子设备等方式减重以携带更多的燃料，其理论极限落地水平距离很可能达到超过180公里，接近200公里的水准，称其为目前传统火箭发动机中距空空弹中的王者不为过。

但我们也要认识到霹雳15的局限性，在空空导弹上使用三脉冲甚至四脉冲技术并没有多大意义，对于性能的提升不是很明显，还会削减更多的燃料空间。传统火箭发动机导弹到双脉冲基本就到头了，双脉冲技术只是将有限的燃料冲量优化分配以获取更好的性能，但除非基础燃料技术能够突破性的进展，否则导弹性能的上限就是固定的，在此基础上演进而来的还有可调推力的固体火箭技术，能够较大幅度提升传统固体火箭的能力。与之相比，使用TDR发动机作为动力的欧洲“流星”导弹虽然存在着其固有缺点，但其先天带来的巨大冲量优势与连续调节推力的能力，无疑是传统火箭拍马不及的，是未来中远距空空导弹的主要发展方向，有着更加广阔的改进发展空间。

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