从靠捡美国的导弹残骸仿制到超越美国,中国中程空空导弹发展史

前言:从1958年至1995年,是中国雷达制导型空空导弹发展最坎坷的时期,在长达三十余年的时间内投入巨大的人力、物力和财力,花费了近乎两代科研人员的时间,进步乏善可陈。收获的更多是失败的教训。

一:有弹无机的霹雳-1空空导弹

1957年,聂荣臻率领代表团赴苏洽谈引进米格-19PM全天候歼击机的生产许可,并在第二年正式引进米格-19P歼击机和其配套的K-5M空空导弹的全部文件资料,K-5M型空空导弹是苏联第293厂第2试验设计局借鉴二战德国时期X-4空空导弹研制的,只是将拖曳导线指令改为无线指令,改进型的K-5M型空空导弹的射程比K–5型空空导弹增加了2千米,

中国的测绘仿制工程代号为7089项目,由湖南株洲的331厂为承制厂,为此331厂成立了综合试验室,从各个单位调集了技术骨干和全国各地选调了一批大学生,但几乎所有人都没见过空空导弹,90%的人对空空导弹的了解为零,只是在苏联专家帮助下用了一年零四个月建立了4300多种工装和130多套非标设备的零部件生产线,尽管有完善的技术和工艺文件,但很多工艺环节并不适合中国的环境,随后又进行技术革新,直到1960年3月才研制出第一枚空空导弹,被命名为霹雳-1空空导弹,

与此同时,解放军动用了一个步兵师及两个工兵团在西北戈壁上建设了一个包含机场、指挥所、技术阵地、航区及测量站的综合导弹试验基地,并抽调一批干部和技术人员组建了空空导弹试验部和航空勤务部,为了测试和校准靶场设备和考核部队训练,1959年12月13日-12月24日共发射了61枚K-5M空空导弹,但此时中苏交恶,苏联技术专家停止了技术交流,霹雳-1空空导弹仅仅完成了国产零部件组装,并没有涉及技术细节,调校工作一无所知,只能先投入试验,

在1960年8月13日,第一次射击试验中两发齐射未击中靶机,再次两发齐射依旧未击中,被迫中止试验。科研人员对测试数据反复分析后确认导弹脱靶量过大,超出了近炸引信距离而无法命中,但苏联专家已撤走,找不到解决方案,只好暂停仿制, 1960年9月,由五院二分院、空军技术部、空空导弹试验靶场、北京工业学院、北京航空学院、605所、712厂、212厂等单位组成的故障查找工作组花了九个月复查苏联技术材料,1207份图纸资料,541种基本材料和14305种工装后,发现很多问题苏联资料上就有却没有解决方案,苏联专家知道并没有传授,

1961年7月,空军组建了612研究所负责仿制,而331厂负责寻找苏联停止提供的材料和设备,经过一系列的改进措施和变更加工工艺和材料,解决了一个问题一个问题地,最终生产的空空导弹才完全符合技术规范,1963年11月至12月再次进行射击试验,20发导弹准确击落靶机,1964年4月正式批准定型投入批量生产,但这时仿制米格-19PM的歼–6甲型歼击机只交付了66架,而且在前几年全部不合格返厂重新翻修,从来没有用于作战任务,到1967年 废,与其配套的霹雳-1空空导弹也长期扔在仓库里闲置,直到1975年退役。

二:捡来的AIM-7“麻雀”空空导弹

美国空军的空空导弹比K–5型空空导弹先进得多,1955年雷锡恩公司研制的AIM-7“麻雀”空空导弹制导手段是战斗机用雷达照射住敌机,指引导弹飞向照射点,这种半主动雷达制导的空空导弹连苏联也处于落后状态,更没有向中国提供过,所以中国在在1965年之前对这方面的研究完全空白,而1964年的抗美援越让中国见识到了当时最先进的AIM-7D“麻雀”空空导弹,中国高炮部队进入越南后,也带来各种技术专家,目的是寻找被击落的美国飞机残骸,

每当击落一架美国飞机,中苏两国都会立即赶往坠落处寻找残骸,双方多次为争抢残骸发生冲突,越南军队也分成亲华派和亲苏派各自参与中苏的打斗,不过中国高炮部队射程不远,让用导弹的苏联人捡走了大部分高价值残骸, 1965年初,中国高炮部队的对空观察人员发现美国飞机发射了空空导弹,于是组织人员搜索,4天后一名当地越南百姓 告说他的房子被天上飞来的东西削掉了部分茅草房顶,中国搜索人员听说后前往勘查,判定方位后深入浓密的竹林和灌木丛寻找,发现这枚AIM-7D“麻雀”空空导弹在飞行60公里后失去动力后坠落在厚实的植被中,除了战斗部外壳破碎和连杆破片结构被摔散外基本完整,被运回国后送往北京,

同年4月9日,美国海军“游骑兵”号航母派出一个F-4B战斗机四机编队在越南海防市25英里处的北部湾巡逻,受到中国中国海军航空兵第8师的歼-5战斗机编队拦截,短短几十分钟内,F-4B战斗机发射了10发AIM-7D“麻雀”空空导弹,歼-5战斗机一弹未发,毫发无损,美国损失3架F-4B战斗机,2架因事故损毁,一架被自己人的AIM-7D“麻雀”空空导弹击落。 这架F–4B战斗机坠落在海南岛榆林以西外海,水深不到15米,美国海军的搜救却没有靠近坠机海域,

在确定坠落地点后,广州军区和南海舰队组织驻军、海上民兵和渔民前往坠机海域,使用大量渔船和拖 搜刮海底,渔船中布置了携带密码和电台的机要员,随时侦听指挥部指示,回信则不按压开关发出暗语,防止美军侦听和破译,经过一天搜索,捞出编号为R-3977和R-5725的AIM-7D“麻雀”型导弹两枚,还有发动机两台,火控雷达主机和计算系统以及有响尾蛇导弹红外位标器,由于条件有限,最后放弃打捞,两枚AIM-7D“麻雀”型导弹导弹关键部件较为完整,其他部分结构损毁,于是被拼成一套在10小时后被装上飞机运往北京,

两套导弹于1965年分别送到了洛阳主管空空导弹研制的612所和上海,这些当时最先进的实物成为中国雷达寻的制导技术的基础之一。 三:抄不了的AIM-7“麻雀”空空导弹 中国在这些样品中弄清了美国人实现半主动雷达制导的技术途径,AIM-7D空空导弹雷达位标器采用的是精度较高的面反射天线,尽管瞬时视角仅有1度多,但采用射前与照射器调谐,能有效地跟踪反射信号,有较高的角分辨率和较大的天线增益。由于空空导弹收到的信号多普勒频移远远高于飞机,导弹接收回波信号频率偏移范围远大于对机载雷达的频移。

雷声公司采用的是圆锥扫描测角,同时采用放宽接收频带,使目标回波信号无论发生多大的多普勒频移,都能落到几个接收滤波器的任意一个中,很巧妙地解决了半主动雷达制导的棘手问题,布局设计将前弹翼作为控制面,避开了发动机高温又缩短了液压管路长度,设计思想对中国研制人员带来极大的启发,“麻雀”上的小型化器件、优化控制电路更是让国内元器件生产和电路设计人员赞叹不已。

1966年5月28日,国家下达反向测绘AIM-7D“麻雀”空空导弹的要求,由全国120多家单位分工合作,代号为“528”工程,也叫霹雳-4空空导弹,霹雳-4空空导弹是完全仿制AIM-7D“麻雀”空空导弹,前半段气动布局几乎一模一样,导弹后半段为了减小尺寸和重量,弹体发动机几乎是重新设计的,只保留了“麻雀”上微型液压舵机控制系统,因为要减重,发动机燃料有限,射程只有18千米,仿制重点集中在器件小型化、雷达接受器和高能固体燃料上,但要求比“麻雀”空空导弹轻巧,

但中国电子工业非常落后,很多元件技术短时间内解决无望,小型化更可能,只能用小型电子管替换,为了电子管散热又加大了金属封壳,可惜试制的电子管却让人失望, 在测绘雷达接收装置中发现存在区分电路设计,技术人员试验中发现此电路意义重大,在雷达波照射到高速飞行的目标上会产生多普勒效应,反射回来的信号频率不再是照射雷达发射频率,而是变化的频率。没有这个区分电路来区分反射和发射信号进行的话,很有可能导弹的雷达接受装置只接受发射信号而击落自已载机,制导设计是美国经过长时间严格试验的最优结果,中国当时的技术水平无法进行改动,只能照抄,

不过导弹整流罩使用高硅瓷烧制,透波性优于“麻雀”导弹。项目直到1980年才完成样机地面测试,直到1984年才完成整弹、发射装置和地面测试设备,但是研制工作完成时配套的SL-4机载雷达还没有踪影,连歼-8战斗机装备的SL-5机载雷达也没有能力使用这种导弹,只有在1985年下马,彻底终结长达19年的研制工作,此时。1980年决定利用已经研制成功的红旗-61地空导弹适配歼-8II飞机的霹雳-10导弹也打靶成功,但重量大,抗干扰能力较差,跟踪不可靠,定型以后并没有投产。

四:买来的“阿斯派德”空空导弹,

霹雳-4空空导弹之所以下马,除了性能平庸、高不成低不就,雷达项目久拖不决之外,与美国合作的“和平典范”是重要原因之一,80年代中期,中美修好。西方开始向中国出口武器,西方认定中国已经在研制半主动空空导弹,封锁意义不大,美国在实施“和平典范”的同时,意大利非常痛快答应出售“阿斯派德”半主动空空导弹的生产技术,“阿斯派德”是意大利塞列尼亚公司1966年引进美国雷锡恩公司的AIM-7E导弹技术,完善的“麻雀”导弹,性能和霹雳-4空空导弹没什么优势,,但稳定性和可靠性远远高于霹雳-4空空导弹,

有了“阿斯派德“技术转让,使得继续摸索霹雳-4空空导弹失去了意义,当时中国对”阿斯派德”很有兴趣,因为中国外汇紧缺,要求引进以最小的成本得到最高的效益,而能够同时满足海陆空三军防空却只需付出一个型号的成本 1985年中国与意大利达成引进“阿斯派德”地空导弹协定,同时计划采用“阿斯派德”空空型导弹配套当时正在研制的和平典范项目,尽管90年代中国与西方军事合作全部中断,但已经获得“阿斯派德”导弹完整的技术和工艺资料,90年代初期,中国决定利用“阿斯派德”导弹技术研制霹雳-11半主动雷达制导空空导弹,

这个项目让中国受益匪浅,在长达二十年的封闭后,还处于60年代初期水平的中国科技人员学会了全套的工艺和技术解决方法及设计思想,内容涵盖导弹本体的机械加工,雷达位标器的制造和设计细节,火箭发动机的设计和制造等, 虽然“阿斯派德”空空导弹是在AIM-7E基础上发展的型号,但已经达到了具有下视下射能力的AIM-7F型水平,足足领先霹雳-4空空导弹一个时代,对中国摸索二十余年的技术方向是颇颠覆性的冲击,让中国在研的地空导弹和舰空导弹纷纷用“阿斯派德”相关技术替换不成熟的开发部分。

不过中国虽然能生产“阿斯派德”导弹大部分元部件,但还有个别部件不能仿制,于是用国内产品替代,这也导致电子舱容积会有所增大和稳定性相对降低,由于整个项目技术成熟,因此进度较快。在1992年就进行了首次试射,1995年定型并投入批量生产,但此时中国与俄罗斯军事技术合作已经展开,和俄罗斯的空空导弹相比除了在成本优势外,空战价值已经非常有限了,所以霹雳-11导弹没有大量列装

五:秒杀周边国家战机的“霹雳”15中距空空导弹 ,

90年代中期,为了配套歼10战斗机,中国空军开始研制“霹雳”12空空导弹,不过在研制小型主动制导雷达和捷联惯导系统、高比冲固体火箭发动机方面不是顺利,在获得俄罗斯的R-77主动雷达中距空空导弹及相关技术后,“霹雳”12空空导弹的问题得到了解决,于2004年开始进行测试,试射了数十枚,性能完全达到要求,开始小批量生产,2010年后,随着国产战斗机的数量不断增加,“霹雳”12空空导弹大量投产,

这款第三代中距空空导弹重185千克,弹径0.20米,射程约70千米,单脉冲主动雷达探测/跟踪距离为20千米,可以同时发射后攻击2-6个目标,技术和性能与美国1991年的AIM-120A空空导弹相当,不过在强电磁干扰下极易脱靶,对隐身战斗机可能无法有效探测, 中国又研制了增加中段数据链和数字抗干扰制导系统的“霹雳”12A空空导弹,除了体积、重量和射程不及美国AIM-120C3空空导弹之外其他性能基本相当。开始全面装备歼10A、歼8D/F和歼11A/B战斗机,使其全部具备了超视距多目标交战能力,

不过这些战斗机都是用机扫雷达,探测距离为100-150千米,锁定距离在80千米左右,实际交战距离在50千米左右,对最大射程为70千米的“霹雳”12A来说是足够的,但对装备大孔径机载有源相控阵雷达的歼20,歼16战斗机来说是就不足够的,这两种战斗机上的有源机载相控阵雷达对隐身战斗机跟踪及锁定距离达80千米,四代机达到150千米,高水平的雷达配低射程导弹与携带类似导弹的四代机比并没有什么太大的优势,而且“霹雳”12A空空导弹尺寸较大,歼20的弹舱只能携带4枚,歼20,歼16战斗机需要一种射程更远的第四代中距空空导弹,

这种中距空空导弹叫“霹雳“15,在“霹雳”12A中距空空导弹研制成功后就开始研制,弹体长度和弹径与“霹雳”12A中距空空导弹基本相当,但主弹翼和尾翼翼展减小到0.5米,重量减小到170千克,射程达到180千米,末段机动能力不低于25g,和美国的AIM-120D中距空空导弹相当,由于中国的有源相控阵雷达技术在2010年大突破,无论是设计能力、基础材料还是制造工艺都达到一流水平,“霹雳”15中距空空导弹也采用了双向数据链和有源相控阵主动制导雷达,目前只有日本的AAM-4空空导弹使用,远远领先于AIM-120D中距空空导弹的机扫单脉冲雷达,对相同大小目标的探测距离高出60%~80%,探测、跟踪能力提高5倍,不可逃逸区范围扩大了3倍, 使中国空军实现中距空空作战的突破,直接带动中国空军整个空战体系的转变,

空战中,“霹雳”15中距空空导弹可以对标准射程的AIM-120C5、R-27系统、R-77中距空空导弹的F-15J、F-16A、“幻影”2000-5、苏30MKI、苏27S、苏30MKK战斗机在120千米以外就实施远程拦截,对手还差50千米才有机会开火,可以说具备了单向猎杀能力。 不过中国空军并没满足,2018年又装备了一种全新的超远程空空导弹,长5米、弹径0.3米,射程达到350~400千米,相控阵雷达天线直径达到0.25-0.28米,探测距离超过35千米,远远超过普通0.15~0.18米雷达天线直径15到20千米的水平,主要目标是加油机、预警机这类机动性较差的大型目标,

六:结语

中国中距空空导弹缓慢爬行了四十年,一直没有形成能大量装备的型号,谁也没想二十一世纪后短短十余年,就研制出超越美国的中距空空导弹。这与科研人员艰苦的努力和中国猛进的经济水平分不开,相信随着技术的成熟,中国空军的空空导弹序列会以更惊人的速度不断超越自己,直到完全进入无敌时代。

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