美國空軍測試變異飛彈,飛行中能彎曲彈身鎖定目標

蔣蔣烽火談 發佈 2024-03-29T18:12:06.711871+00:00

美國空軍研究實驗室在本周於科羅拉多州奧羅拉舉行的2023年空軍和太空部隊協會戰爭研討會上展示了正式名稱為鉸接式彈頭技術(MUTANT,意為變異)的飛彈效用改造項目。

美國空軍研究實驗室在本周於科羅拉多州奧羅拉舉行的2023年空軍和太空部隊協會戰爭研討會上展示了正式名稱為鉸接式彈頭技術(MUTANT,意為變異)的飛彈效用改造項目。AFRL表示,MUTANT核心概念利用了可追溯到1950年代的相關研究和實驗,並經過了六年在相關技術方面所做的研發,從而發展出了帶有鉸接式彈頭的飛彈。這種飛彈的彈頭可以彎曲,從而增強飛彈擊中目標的機動性和準確性。

我們知道空空飛彈的翼面按彈體縱向的氣動布局包括鴨式布局、正常式布局、旋轉彈翼布局、無尾式布局、無翼式布局,各有其優缺點, 彈翼沿彈身徑向布置形式包括平面型、十字型與X型等,其中鴨式布局升阻比大,響應快,舵面效率高等。主要缺點是鴨舵很難作滾轉控制,還需要陀螺舵等輔助,主要用於近程彈,旋轉彈翼跟他類似。正常式布局響應慢、體積小、重量輕、阻力小,飛行速度更快、機動過載更大。但除了無翼式布局外,都有中部彈翼或前部鴨舵,這就會增大飛彈的阻力,從而影響射程。而無翼式布局通常應用於高速防空飛彈,但也有ASRAAM這種近程彈,隨著飛彈攻角提高到30-40度,彈體升力能占全彈升力的60%~70%,就可以取消彈翼減阻提高射程,飛彈的體積減小便於掛載,但控制系統難度更高,機動性降低,需要長時間保持大攻角,另外就是紅外/雷達導引頭必須要大視場,以保證對目標持續跟蹤。

既然無尾三角翼優點不少,MUTANT就在這個布局上作文章。想要追蹤目標航向修正不一定要靠鴨翼,實在不行飛彈頭部彎曲一下唄!這樣再大機動的目標也逃不過導引頭的追蹤,彎曲的彈身還能夠起到鴨舵的某些功效。為此AFRL開發了一種由緊湊型電磁馬達、軸承、齒輪和結構組成的電子控制驅動鉸接部件的系統,設計允許將組件布線通過圓形通道進入飛機機體,應用ACAS[關節控制驅動系統]技術。

這種鉸接結構類似於F-35B發動機上使用的三軸承旋轉噴管,這種噴管主要由發動機過渡轉接段。三段噴管筒體、三個軸承、密封裝置、作動機構以及控制系統等組成,三段筒體間通過軸承進行聯接並實現一定運動規律的相對轉動,從而實現向下偏轉,而MUTANT設計會更簡單,畢竟不需要考慮內部高溫問題,但轉動將是全向的。

為了在空對空飛彈中使用MUTANT結構,鉸接結構必須能夠承受高溫和與高速飛行相關的其他力,飛彈的整個頭部必須能夠承受飛行中快速改變方向的影響。因此AFRL一直在研究一種「包含填充有彈性體的金屬內部骨架的複合結構」。MUTANT網站表示,它預計這種結構的最終設計適用於以高超音速飛行的飛彈,其中組件可能暴露在超過900攝氏度的溫度下。

在具體實驗方面,AFRL已經在實驗室環境中以及通過使用火箭橇對該系統的各個組件進行了多次地面測試,使用的原型是經過大量修改的AGM-114地獄火空對地飛彈。AFRL表示,另一輪地面測試將在2024財年結束時結束,「最終實現基於地獄火的原型機的雙關節和機動鰭控制」,當然用他只是為了好改造好研究,畢竟空間大,並不是最終用於改造地獄火飛彈,最終MUTANT還是要應用到空空飛彈上去。

AFRL表示美國軍隊未來會面臨越來越多的機動性越來越強的空中威脅,包括先進的戰鬥機、無人機和飛彈。無人駕駛平台無需考慮人類飛行員的身體限制,很可能會以高超音速甚至高超音速飛行,同時進行特別極端的機動。這可能會降低現有飛彈系統對付它們的效率,而這正是MUTANT技術的強項,通過以有限的成本攔截更遠距離的高機動目標或威脅來滿足未來的下一代制空權NGAD要求。當然這種飛彈也有很多缺點亟待克服,比如彈體彎曲後氣動外形將會大變,控制系統設計起來可能更加困難,可能需要不同的控制率,占用的較長彈體空間同時也會影響射程和機動性,這不一定是正向的。同時這個結構需要更進一步加強彈體,否則鉸接結構將始終是彈體的弱點,而普通的氣動布局也可通過換用更大視場/探測範圍的導引頭做到持續跟蹤,以燃氣舵等增強機動性,可能在成本上和技術複雜程度上更具優勢。因此還需要繼續觀察AFRL的後續公布的信息,才能知道這種結構對飛彈性能有多大幫助。

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