无弹翼、无尾翼或光弹体对空空导弹机动性的影响
图例基准导弹是麻雀F,飞行高度两万英尺,速度马赫数2。三根曲线分别是全弹、弹翼加弹体及无翼弹体,弹翼和尾翼均是无偏状态。可以看到全弹体25度迎角有16G的过载,弹翼加弹体约8G,光弹体只有2-3G。尾翼加弹体比弹翼加弹体略低,6-7G。
麻雀F单室双推发动机赋予导弹20千英尺最大速度即马赫数2,载机亚音速发射后约可维持20秒。理论上长径比相对较短的光弹体升力表现好一些,而细长的低阻弹体没有弹翼、尾翼即TVC辅助只能飞出很低的过载(假设用很小的尾翼机动)。
故无弹翼空空导弹设计要求相当高。只有小面积尾翼的情况下要么用很大的迎角达到要求过载,但会带来显著的升致阻力,导弹降速飞快,只能在攻击机动目标遭遇段前使用。要么使用先进的导引律,使导弹弹道尽量光滑,并且降低对遭遇段过载的需求。
好处当然是导弹废阻小,滑翔距离远,平均飞行速度高。特别是使用高抛弹道,导弹俯冲近似最大升阻比飞行,可以滑翔很远的距离。但也带来空气稀薄导弹机动性更加不足,需要用平滑弹道弥补,这又涉及到制导律及载机、导弹、目标三者参数是否满足高精度平滑控制的问题。
折衷方案是小弹翼设计,如AIM-120C、霹雳十五。此类外形攻击大机动目标依然需要很大的迎角保证低空40G左右的最大单轴过载,并且速度不能太低防导弹失速,故要求导弹能量特征要好。对升力最友好的设计自然是大展弦比旋转弹翼布局,比如R-27系列,只需要二十多度迎角即可满足攻击6-7G目标的需求。再就是长边条弹翼正常布局,如R-77、米卡,弹体刚度设计容易,升力也好。
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