无极3iii 我国空空导弹学习的榜样——AIM-120先进中程空对空导弹

2020-01-09 11:29:15

无极3iii 我国空空导弹学习的榜样——AIM-120先进中程空对空导弹

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越南空战的实践表明,美军的空战系统:包括战斗机、导弹、空中预警系统、电子对抗机和空中加油系统的彼此配合问题多多,在对付灵活机动的苏式战机时显得力不从心。为了扭转这种局面,1974-1978 年,美国国防部牵头组织了一场针对空战战术和空空导弹技术的广泛评估项目。

aim-54“不死鸟”

具体是在美国内华达州内利斯空军基地,分别使用海军的 f-14“雄猫”和空军的 f-15“鹰”重型战斗机搭载“麻雀”和“响尾蛇”导弹扮演“蓝军”来对抗装备了 f-5e“虎”战斗机并搭载 aim-9l 导弹,模拟苏军的“红军”分队。整个 jt&e(联合测试和评估)项目包括两部分:针对空战战术的评估和空战中中距拦射导弹作用的评估。经过深入研究,人们发现对于“蓝军”而言最不利的情况就是让对方接近自己然后在视距内发射短距空空导弹,进入空中混战状态,为避免这种情况,中距制导空空导弹的作用不可忽视。但是现役的“麻雀”和“不死鸟”的性能都差强人意,美军必须研制一种新型中距雷达制导空空导弹:采用类似于“不死鸟”的制导方式,体积则与“麻雀”大体相当。

aim-120b/c型

上世纪 70 年代中期美国与欧共体签署了联合研制备忘录(就是著名的 moa 协议):联合研制下一代先进空空导弹系统来应对十年后潜在对手的空中威胁,并在研制过程中分享双方研发成果。其中先进近距离格斗导弹 (asraam)由欧洲(主要是英国和德国)牵头研制,而美国负责研制先进中距空空导弹——就是后来的 amraam 导弹。虽然这份协议在执行过程中历经周折最终搁浅,但是 amraam 导弹还是研制出来并最终装备部队。

f-18演示极限挂载aim-120

作为一种三军通用的空战武器,amraam 从项目立项阶段就要考虑到分别满足海军、空军和海军陆战队的需求 (此外还包括北约盟国)。美国空军和海军分别于 1991 年 9 月和 1993 年 9 月宣布 amraam 通过测试并形成战斗力。目前 amraam 正处于正常生产、储存、调度,并可从军方后勤保障体系正常获得操作支持的阶段。

aim-120击落靶机测试

服役之初,amraam 导弹被装备在空军的 f-15/16 战斗机上。海军于 1991 年开始接收 aim-120a 型导弹,但是由于与 f/a-18 战斗机之间的兼容性测试直到 1993 年才通过,所以正式列装的日期比空军晚了两年,海军当时决定将 aim-120a 导弹配备到 f/a-18ioc 战斗机上。

当休斯和雷声合并后,amraam 导弹自然而然就剩了一个承包商——新的雷声公司。于是美国政府决定实施一个新的武器竞购战略——amraam 远景 2000,这个战略的核心是与武器承包商进行协商来努力降低生产成本削减军费预算。作为只有一个承包商的武器项目,第 12 批次生产合同的成本降低了 1.5 亿美元,和 11 批次相比,导弹单价从 34,000 美元降低到 29,900 美元。

amraam 导弹采用正常气动布局,大长细比弹体。弹体中部装有较小的弹翼,以保证低速飞行时的机动性。尾部有四片控制舵,由电动舵机控制。弹体采用不锈钢材料,以适应高速气流引起的气动加热和大过载要求。

amraam 导弹采用模块式结构,主要由四个主要舱段构成:从前到后依次为制导舱、惯性基准装置与引信战斗部、发动机和舵机舱。制导舱内包括采用平板天线和行波管放大发射机的主动雷达导引头。天线被尖锥形的陶瓷天线罩覆盖。发射机后面是电子装置,其中有一个 32mhz 的微处理器,执行导航、自动驾驶、雷达、引信及自检功能。制导舱后面是惯性基准装置和引信战斗部。弹体后半部分是发动机、电动舵机和舵面,布置在发动机长尾排气管周围。发动机喷管旁边装有数据链的接收天线,载机发出的关于目标位置和速度矢量的修正信息通过此天线传到导弹上。导弹战斗部采用高能定向破片战斗部。

导引系统

整个导引系统具有雷达信号处理、导引头机械伺服以及普通计算机常有的中央数据处理功能。aim-120a 型导弹采用了 wgu-16/b 型导引系统;而 aim-120b 型导弹则采用了 wgu-41/b 型导引系统;aim-120c 型导弹则采用了 wgu-44/b 型导引系统。其中 aim-120b/c 型导弹导引头中包括了电可擦写可编程只读存储器,允许维护工程师通过重编程办法来升级导弹控制软件。导弹控制软件版本号由 tape 和 revision 数字二者构成,类似于普通软件的主版本号和子版本号,例如,tape 4 revision 16。

aim-120 型导弹的战斗部/引信的类型等技术指标目前是保密的,从公开资料看采用了 wdu-33/b 型战斗部,其中包括钝感炸药构成的爆炸部和 fzu-49/b 型安全臂引信和 mk-44 mod 1 助推器。此外引战系统还包括了武器挂架上的接口。

由于 amraam 导弹具备全天候、超视距、发射后不用管和多目标攻击能力。它的出现明显提高了美国及其盟国空中力量应对未来空中威胁的能力。作为 aim-7 “麻雀”导弹的后续型号,amraam 导弹的体积更小,飞行速度更快,有效射程更远,精确度更高,并且具备很强的对抗隐形目标的能力。此外 amraam 还拥有数据链功能,其中段制导既可由载机雷达通过数据链发送跟踪指令完成,也可由导弹跟踪目标反射载机雷达回波信号来完成;末端则启动导弹自带雷达系统引导导弹攻击目标。此外弹载惯性制导装置和微处理机也进一步减小了导弹对载机火控系统的依赖。

由于末端制导状态下导弹自带雷达系统可以自行引导导弹攻击目标,导弹具备了“发射后不用管”能力,载机发射了一枚 amraam 导弹后,一旦导弹进入末端制导状态,就可以转而跟踪其他空中目标。这样载机也具备了同时攻击多个空中目标的能力。

一旦导弹接近目标并进入自我归向导引时,amraam会启动主动雷达去寻找目标。如果目标出现在估计的位置或其附近,amraam会将自己导引至目标。当在近距离空战时(通常指视距范围内,最远10海里),无需雷达锁定可直接发射,amraam发射后会立即启动主动雷达,让导弹成为真正的射后不理,飞行员称为“mad dog”,意为“放疯狗咬人”。

这时amraam会做幅度很小、类似桶滚的动作,以增大amraam内雷达的搜索范围,增加补获目标的机率,但maddog下的amraam有可能打着自己人,因为任何空空导弹自身都不具备敌我识别能力,发射前的敌我识别靠的飞机自身体的iff(敌我识别系统),而不是导弹。北大西洋公约组织在无线电中使用代号"pitbull"来表示导弹进入自我归向导引模式,如同发射时使用的"fox three"(意指发射主动雷达导引导弹)。

拦截远距离目标时,amraam使用两段式导引。发射时,会将目标的动态和导弹发射的位置输入到amraam中。amraam利用导弹内的惯性导航系统(ins)和这些资讯来拦截目标。机载雷达、红外线搜索追踪装置(irst)、联合战术情报发布系统(jtids)或是空中预警管制机(awacs)都能提供目标的动态。

如果持续追踪目标,导弹内目标的资讯也会同时更新。amraam会根据目标速率、方向的改变,来修正拦截路线,让目标能成功的进入导弹主动雷达的侦测距离,进行自我归向导引。

可是不是所有amraam用户都决定购买中段升级方案,这限制了amraam的有效性。英国皇家空军决定不购买中段升级方案去强化他们的龙卷风f3,因而使得实际测试时,未配备中段升级方案的amraam,表现比不上配备半主动雷达导引的天闪空对空导弹--amraam本身的雷达的有效距离必然不及战机的雷达。

一般情况下,在进入终端模式之后,导弹先进的电子反反制(eccm)能力与优秀的机动性,代表它在对付有闪避机动能量的目标时,直接命中或近距引爆杀伤的概率还是很高(大约在90%上下)。

击杀率(probablity of kill,pk)是由包括与目标相对夹角(位于目标前方、侧方或是后方)、高度、导弹与目标空速与目标回转极限等因素所决定。

通常导弹在终端归向阶段拥有足够的能量时(代表发射导弹的飞机与目标距离不远,同时飞行高度与速度皆足),击中敌机的概率就非常的高。如果导弹自远距离发射,在接近目标时速度已经过低,或者是目标运动迫使导弹必须跟随,并且消耗许多速度而无法继续追踪时,击中的概率就会大幅降低。

面对性能较差的目标有两种接战型态。如果目标机组无武装或者是没有携带任何中或长距离射后不理的武器,发射amraam的飞机只需要依据是正对或者是尾追目标,以及导弹具有合理的命中概率来决定发射的距离。尤其在对付运动能力低的目标时,因为错失的机会低而可以自远距离外发射。

假设目标和发射飞机处于接近的状态,特别是在高接近率时,飞行距离持续快速缩短使得导弹也可以自远距离外发射。在这种状况下,即便目标进行回转,也很难有机会在导弹追上前加速并且拉开足够的距离(只要导弹并未过早发射)。此外他们也不太可能在这种高接近率下有足够的能力闪避开来。在尾追的情况下,发射的飞机可能需要与目标拉近至一半到四分之一的最大射程以内发射(对速度更高的目标,需要更近的距离)才能够让导弹追上。

如果目标有携带导弹,amraam具备的射后不理的性能就更佳珍贵,在发射之后飞机就可以转向离开。即使目标配备远程半主动雷达导引(semi-active radar homing,sarh)导弹,他们也得要保持追击才得以让导弹继续追踪,很容易会让他们进入amraam的射程范围之内,要是他们发射半主动雷达导引导弹之后就转向,这些导弹将不可能击中目标。

当然,假设目标机组配备远程导弹,就算不具备射后不理能力,迫使发射amraam的飞机转向离开就足以降低导弹命中的概率,因为在欠缺中途更新目标资料的情况下很可能无法在最后阶段找到敌机。即使受到这些因素影响,导弹还是有挺高的机会命中目标,而且发射的飞机也能够避开威胁,这就让配备amraam的飞机有先天上的优势。若是发射出去的导弹都没有命中,飞机可以掉头再度进行接战,只是这样一来在回转时损失的速度会让他们比追击的敌机较为不利,同时也得要避免被半主动导引导弹锁定。

海湾战争中,amraam 导弹被送往前线进行测试,当时部分美军 f-15 战斗机配备了该型导弹,但是没有发射记录。amraam 导弹首次投入实战是在 1992 年 12 月 27 日,美国空军的 f-16d 战斗机发射 amraam 导弹击落了一架伊拉克 mig-25 战斗机,当时后者进入了伊拉克南部禁飞区。差不多一个月后另一架美军 f-16c 战斗机也发射 amraam 导弹击落了一架伊拉克 mig-23 战斗机。

mig-23

amraam 导弹的第三个战果出在 1994 年的波黑战场上,当时美国空军的 f-16c 战斗机(又是 f-16)发射该型导弹击落了一架闯入联合国规定禁飞区的塞尔维亚的 j-21 攻击/教练机。在那次空战中,塞尔维亚一口气损失了 4 架 j-21 攻击/教练机,其他三架都是被 f-16 发射的 aim-9“响尾蛇”导弹击落的。整个上世纪九十年代前五年,amraam 导弹三次参战三发三中,表现出较好的战场适应性,而三次战果竟然都是由挂载了 amraam 导弹的 f-16 轻型战斗机获得的,不但说明导弹本身的性能相当不错,也说明 f-16 战斗机携带 amraam 导弹出击表现出很高的任务灵活性和弹性,而不用非要出动相对成本高昂的 f-15 战斗机。为此 amraam 导弹赢得了一个绰号——“地狱(slammer)”。

1998 年~1999 年,世界形势格外紧张,伊拉克飞机开始频繁闯入禁飞区,为此多国部队空中力量加强了禁飞区的空中巡逻,其中美军 的f-15 战斗机曾经对伊拉克飞机发射过 amraam 导弹,但是这次不知道为什么导弹失的了。海湾地区的局势还不算最坏,真正的热点在万里之外的巴尔干半岛上,科索沃地区已经是战云密布。1999 年春季,伴随着巡航导弹攻击南联盟首府贝尔格莱德的滚滚炮声,代号为“联盟力量”的北约空中打击行动正式开始,在这次空中打击行动中,弱小的南联盟空军没有半点退缩(一如 60 年前他们的前辈英勇抗击纳粹德国空军那般),但也付出了沉痛的损失——6 架 mig-29 战斗机被北约空中力量击落(其中 4 架被美军 f-15c 战斗机击落,1 架被美军 f-16c 战斗机击落,1 架被荷兰空军的 f-16a mlu 战斗机击落),所有这些战果都是被 amraam 导弹击落的。值得一提的是有记录显示,被美军 f-16c 击落的那个战果很可能是被南联盟防空部队的 sa-6 地空导弹误击导致的。

aim-120d 型导弹是 amraam 导弹家族中一个重要改型——几乎在导弹的所有方面都有了很大提高:导弹的有效射程在 aim-120c-7 型基础上提高了超过 50%;改进了导引头;导弹的不可逃逸区有了增大。在 2008 年 8 月 5 日的,雷声公司宣布在白沙导弹试验场,一架 f/a-18f“超级大黄蜂”战斗机使用 aim-120d 型导弹成功击落了一架 qf-4 靶机。

从目前态势看,amraam 导弹仍将在美国三军中服役到至少 2020 年前后。按照既定计划,到那时新一代“联合多重角色空中优势导弹”(jdradm)将开始服役。目前 aim-120 系列中的 a/b 型号的服役周期接近结束了,而最新型 d 型则正处于全速生产阶段。

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