索命于须臾之间：四代机的空中格斗是否还需要机炮
1/21 在之前的《出鞘》中，我们简述了超视距空战的发展及其局限性。在留言中有网友提到，希望了解为何歼-20取消了机炮。其实想要弄清楚这个问题，我们同样要从战斗机空中格斗的发展历程入手去考虑。那么本期《出鞘》我们就来从这一方面，谈谈机炮在未来空战中是否还有一席之地。
2/21 说起机炮与导弹之争，相信大家第一个想起的就是世界上第一型取消机炮，完全使用导弹作为空战武器的F-4鬼怪战斗机。从结果上来说，F-4战斗机的这一创新并不算成功，美国人也最终通过小步快撤的方式把内置机炮改了回来。这导致现在谈及炮-弹之争的时候，机炮的支持者们总能用这一案例来证明机炮的不可取代。
3/21 但想要真正弄清楚F-4鬼怪上的问题，我们可能还是要先把时间拨回到其诞生的年代。1956年，美国AIM-9B响尾蛇（Sidewinder）近距离格斗空空导弹问世。这种武器的出现大幅扩展了战斗机的交战范围，还第一次把空中格斗带入了制导武器时代。
4/21 当然，我们在上一期中所说的，一直以来困扰BVR导弹的几个重大问题在格斗导弹上也同样存在。比如AIM-9B的红外导引头的瞬时视场只有4°，虽然其通过导引头框架偏转可以达到25°的视场，但其导引头框架偏转速度仅为11°每秒。加上其最高仅为6G的过载能力，这种追尾攻击的导弹非常容易因为目标的大过载机动而脱锁。再加上其动力时间仅有短短的2.2秒，这种导弹对目标的追踪只是“一锤子买卖”，被目标甩脱一次就再也没有第二次机会了。
5/21 此外，格斗导弹还要面临一些更加独特的问题：首先，受早期制导技术所限，AIM-9B导弹采用的红外导引头只能单纯的追逐红外特征最明显的目标。在设计条件下，这应该是喷气式发动机的尾焰。但实际上，这种导引头很难分辨来自大自然的干扰——比如太阳、月亮和反射太阳光的云层等等。
6/21 其次，不同于BVR导弹可以采用抛离点火的方式进行发射，近距离格斗的特性要求格斗导弹必须直接在飞机挂架上点火发射。故近距离格斗导弹一般会采取导轨式挂架进行挂载。而我们知道，在飞机进行高过载机动时，导轨式挂架与导弹吊挂之间的压力会陡增数倍，这会使两者之间的摩擦力激增，如果此时强行点火发射导弹，有可能发生导弹卡死在挂架上发射失败的问题。
7/21 而即使导弹的前部、中部吊挂都顺利从导轨上滑出，残存在导轨上的后部吊挂也可能因为导弹的离轴运动倾向而达到转角限制而不能成功发射。相比于前一种情况，后一种情况由于导弹处于“已经发射”和“尚未发射”的中间状态，随时都有可能脱轨撞上发射机，故而更加危险。此外，格斗导弹在发射后会有一段只有动力没有引导的“无控制飞行阶段”。在这一阶段，由于导弹本身的静不稳定性，很容易做出抬头或低头的动作，这使其有可能撞上刚刚发射完导弹的战斗机，同样会威胁发射机的安全。
8/21 因为这些原因，AIM-9B的发射过载被限制到了2G。而在激烈的近距离格斗空战中，想要获得2G以下的导弹发射窗口，实在是非常困难的一件事。所以AIM-9B在诞生之初最广泛的用途并非用于对抗拥有良好机敏性的战斗机，而是笨重的轰炸机、侦察机等目标（换句话说，格斗弹被用成了截击弹）。据统计，在1965至1968年间，美国战斗机总共向苏制米格战机发射了175枚AIM-9B格斗导弹，但仅仅取得了28个战果，杀伤率仅为16%。相比之下，在训练中AIM-9B对截击目标的杀伤率高达几十个百分点。
9/21 以AIM-9B为基础，美国海军研制出了其改进版——AIM-9D。这种导弹在AIM-9B的基础上重点提升了导引部的效能与火箭发动机的性能。其采用的全新导引头瞬时视场下降到了2.5（一说2.7）°，但导引头追踪速度、追踪范围与精确度均有了一定程度上的提升。可能也正是这样的进步，以及对未来空空导弹继续进步的预期，给了美国海军取消F-4战斗机内置机炮的信心。
10/21 但美国人显然压错了宝，格斗导弹的发展并没有他们想象中的那么迅速。在整个60-70年代，AIM-9系列导弹的深度发展都是以改进导引头框架跟踪速度、提升鸭翼扭矩（影响导弹机动性）、为导引头添加新的搜索模式等方面为突破口的。而在更为根本性的，导弹动力时间，导引头抗干扰能力、导引头抗干扰能力等方面，并没有显著的进步。
11/21 事实上，AIM-9响尾蛇导弹家族第一款真正“好用”的版本是在上世纪70年代末服役的AIM-9L。这款导弹第一次使用锑化铟导引头替换了此前的硫化铅导引头，导引头的改变第一次解决了这款红外制导导弹“锁日锁月锁云层”的尴尬bug，大幅提升了响尾蛇导弹的抗干扰能力。此外，新的导引头还允许响尾蛇导弹在更广阔的阵位上锁定敌人，而非几乎只能用于追尾锁定。
12/21 导引头的改进（最大偏转角度上升到40°）加之导弹机动性能（最大可用过载约20G）和动力时间的增加（约5.23秒），使AIM-9L的实用型相较于之前的响尾蛇导弹型号有了实质性的飞跃。在其参加的头两场空战——马尔维纳斯群岛战争空战与贝卡谷地空战中，AIM-9L导弹的杀伤概率均超过了80%。从武器设计的角度上来看，此时的空空格斗导弹已经基本可以作为空中格斗的唯一武器使用了。
13/21 在格斗导弹不断演化的同时，机炮本身也在持续的进行演化，不过其时间轴相较导弹更加绵长，演化的速度也远不及导弹那么剧烈。在活塞飞机时代，战斗机的速度、机敏性都较差，进攻一方在开火时通常有较长的射击窗口。所以这一时期战斗机机炮对射速和威力的要求都还不高，这使得其火力持续时间通常较为绵长。以一代神炮西斯帕诺-絮扎404为例，其早期型号射速仅600发/分钟，二战后期开始服役的英国西斯帕诺Mk.V机炮也仅仅把射速提高到了850发/分钟。这意味着一架每门机炮备弹120发的喷火战斗机火力持续时间约为12秒。当然，这在其同行中并不算长，美国装备AN/M2机枪的P-47、P-51战斗机火力持续时间甚至可达数十秒之久。
14/21 二战结束后，喷气机开始逐步取代活塞机成为空战的绝对主力。而随着战后第一代喷气战斗机速度和机敏性的提升，空中格斗中双方态势、阵位的变化开始加速。这意味着进攻方在开火时的射击窗口越来越小，老旧的二战武器至此已经基本难堪大用。在更短的时间内抛射出更多的弹药成为了航炮设计的大趋势。在这一时期，英国阿登机炮、美国M39机炮、法国DEFA 55机炮等射速1200发/分钟以上的转膛机炮开始集中涌现出来。但受机体空间所限，这时的机炮备弹数量并没有明显上升，以英国霍克猎人战斗机为例，其每门机炮备弹量仅150发，火力持续时间仅为6秒钟，相比于喷火战斗机缩短了整整一半。
15/21 不同于北约国家，作为冷战另一阵营领袖的苏联的航炮设计走上了另一条道路——既然射速存在天花板，那就用单发威力来弥补。战后苏联人开发了NR-23、NR-30等航炮。以NR-30为例，其30×155射弹质量约410克，几乎是阿登机炮30×113弹的两倍。但巨大的炮弹也同样影响了苏联飞机的备弹量。比如米格-19战斗机头炮备弹仅55发，翼炮备弹为75发，在NR-30机炮850发/分钟的射速下，火力持续时间仅为3.6秒和5.4秒。
16/21 在此之后，随着战斗机速度、机敏性的进一步发展，航炮也在同样的道路上越走越远。在各国的经典第三代战斗机中，除了“一遭被蛇咬、十年怕井绳”且三代战斗机起步最早的“技术先烈”美国人之外，其他国家的战斗机均已放弃将机炮作为战斗机的重要格斗武器使用。以大名鼎鼎的苏联GSh-30-1机炮为例，其在苏-27战斗机上的备弹量仅为150发。由于射速过快而备弹过少，所以在发射时GSh-30-1机炮需要通过射控程序控制进行点射，具体射击方案为前4轮点射每轮发射25发炮弹，最后一轮点射直接射完剩余的50发。
17/21 说到这里，或许有读者会说：美国毕竟是世界上空军实力最强的国家，其机炮备弹量充足必然是有其道理的。但实际上，在美国战斗机的发展过程中我们也可以看到其对于机炮的态度同其他国家是一样的：90年代中期服役的F-22A战斗机的M61火神炮备弹量仅为480发，比起三代重战F-15少了整整一半还多； F-35A战斗机的GAU-22火神炮备弹数量也下降到了180发（几乎与其他国家处于同一数量级）比其之前的F-16、F/A-18战斗机下降了三分之二（当然其中一个原因是25毫米炮弹比20毫米炮弹大一些）。
18/21 相比于导弹，机炮的杀伤力、精准度（毕竟射出去就不可控了）以及发射包线都悲剧性的被格斗导弹所碾压。此前其相对于导弹唯一的优势——容错率也开始随着火力持续时间的减少而悲剧性下降。在此消彼长之中，机炮已经基本沦为了摆设：以90年代初的沙漠风暴行动为例，多国部队共计击落了约110架伊拉克军机，而在这之中仅有两例战果来自机炮——两次都是无法携带格斗导弹的A-10攻击机使用GAU-8火神炮击落了伊拉克直升机，这也是90年代以来唯一能够确认的航炮的空战战果。
19/21 在三代机时代，战斗机机体空间尚相对充裕，机炮本身的重量也不算太大，所以各国也都还愿意在战斗机上安装一门机炮“以防万一”。这个道理大致相当于步兵通常喜欢随身携带一把手枪，虽然绝大部分情况用不到，但毕竟带了不嫌多，不带不嫌少。而在四代机时代，由于机载传感器数量的极速飙升，以及内置弹舱的应用，战斗机的机内空间被迅速压缩。这使得任何不必要的设备都应该予以抛弃。举例而言，F-35A战斗机装备的GAU-22火神炮占据了整个F-35A战斗机左进气道上部空间，而如果将其取消改为油箱，F-35A战斗机可能就可以因此多出数百公斤的燃油，并使其作战半径扩展数十公里。
20/21 所以我们也可以看到，除了F-35A以外，F-35战斗机的另外两个变种：F-35B和F-35C均取消了内置机炮。虽然两者取消机炮的实际考虑有所不同（前者是为了安装体积巨大的升力风扇、后者则是为了在空重增加的前提下保证航程），但这也已经足以说明哪怕是“被蛇咬过”的美国人，也开始认为机炮并非第四代战斗机的“生活必需品”了。对于我国歼-20战斗机来说，其设计理念本身突出飞机的高速和大航程，为了满足这一需求，取消一种自上世纪90年代以来就再也没有证明过自己价值的武器，其实是理所当然的事情。那么本期《出鞘》就到这里，我们下期再见。
21/21 《出鞘》完整内容可扫描图片二维码关注新浪军事官方微信抢先查看（查看详情请搜索微信公众号：sinamilnews），《出鞘》每天在新浪军事官方微信完整首发，阅读往期《出鞘》请查看新浪军事官方微信历史消息，搜索《出鞘》文章请回复关键词查询，如查看本期《出鞘》，回复空中格斗，查看上期《出鞘》，回复意大利。