青出于蓝,而胜于蓝—英国“天空闪光”空空导弹[组图]

sededede123 收藏 0 170
导读: AIM-7“麻雀”(Sparrow)是世界上最大的雷达制导空空导弹系列,它投入使用的型别涵盖了三代:第一代是采用雷达波束制导的 AIM-7A,第二代是采用半主动连续波雷达制导的 AIM-7C/D/E,第三代是具有半主动间断连续波(高脉冲重复频率)雷达制导能力的 AIM-7F/M/P。广泛的装备使它成为许多同类空空或面空导弹研制时的借鉴对象,其派生型除了美国自己研制的舰空型 RIM-7“海麻雀”系列外,还有英国的“天空闪光”(借鉴 AIM-7E-2)、意大利的“阿斯派德”(借鉴 AIM-7E-2)、我国的“
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AIM-7“麻雀”(Sparrow)是世界上最大的雷达制导空空导弹系列,它投入使用的型别涵盖了三代:第一代是采用雷达波束制导的 AIM-7A,第二代是采用半主动连续波雷达制导的 AIM-7C/D/E,第三代是具有半主动间断连续波(高脉冲重复频率)雷达制导能力的 AIM-7F/M/P。广泛的装备使它成为许多同类空空或面空导弹研制时的借鉴对象,其派生型除了美国自己研制的舰空型 RIM-7“海麻雀”系列外,还有英国的“天空闪光”(借鉴 AIM-7E-2)、意大利的“阿斯派德”(借鉴 AIM-7E-2)、我国的“霹雳”-4A(借鉴 AIM-7D)、“红旗”-61(借鉴 AIM-7D)和“猎鹰”-60(借鉴“阿斯派德”)。其中“天空闪光”(以及“阿斯派德”空空型)充分结合了研制国自身的先进技术储备,在主要作战性能上都超过了美国同期最先进的 AIM-7,可谓“青出于蓝,而胜于蓝”。


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俄罗斯 R-27 中、远距空空导弹系列与“麻雀”系列在发展思路、技术途径上有三个很明显的区别:R-27 系列同时发展了半主动雷达和红外制导型;R-27 系列中段都采用带指令修正的惯性制导;R-27 的半主动雷达制导型都是具有下视下射能力第 3 代雷达制导空空导弹。原苏联与 AIM-7A 对应的型号主要是


RS-1/-2/R-55(AA-1)


,与第 2 代“麻雀”对应的型号主要是


R-30R/-98R/-98MR(AA-3)



R-23R/-24R(AA-7)


。与“麻雀”系列相似,美国 AIM-9“响尾蛇”系列也涵盖了近距格斗导弹的第 1 代到第 4 代(严格地说,AIM-9X 应该属于全新研制的型别),而原苏联也是通过气动布局、结构布置各不相同的多种型号实现这一目标的。为什么两强空空导弹发展思路的差别如此之大?笔者认为这是因为美国在关键技术领域通常占有优势,所以可以通过制导控制系统、飞控系统、固体火箭发动机等关键部件的不断改进明显提高导弹性能(AIM-120 还可以通过更新软件实现一定程度的升级);而原苏联则强调通过自上而下的总体设计(即“TOP-DOWN”设计思路)实现综合性能指标,这样导弹的气动布局不断变化就是很自然的事了


需求牵引:“天空闪光”(Sky Flash)的诞生


60 年代初,英国皇家海军退出 P.1154 超音速垂直/短距起降战斗机项目后,选择由麦道公司在 F-4J 舰载防空战斗机的基础上发展 F-4K 取代“海雌狐”战斗机;1965 年 2 月独力难支的皇家空军也被迫取消了整个 P.1154 项目,并选择与 F-4K 相似的 F-4M 取代“猎人”战斗机。


F-4K/M(英国称为“鬼怪”FG.1/FGR.2)都能使用当时最先进的“麻雀” Ⅲ AIM-7E 半主动雷达制导中距空空导弹,但该导弹不具备下射能力,所以不能充分利用机上 AWG-11/-12 脉冲多普勒火控系统的下视能力;另一方面,当时英国正参与研制“多任务战斗机”(MRCA),其防空作战型(后来的“狂风”ADV)也要求采用具有下射能力的新型中距空空导弹。于是,英国从 1969 年开始了对新型中距空空导弹的导引头、引信、自动驾驶仪、电源装置、固体火箭发动机等关键部件的预先研究工作。


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F-4J 的 AWG-14 脉冲多普勒火控系统,F-4J 从 1966 年开始交付给美国海军,它首次装备了代号 AWG-10 的脉冲多普勒火控系统,具有了下视探测能力。AWG-14 是 AWG-10 换装数字计算机、增加功能的改型,尤其是在导弹发射计算中能充分考虑目标机动的情况(以前的火控系统基本只能较好地计算“直线碰撞”情况),使“麻雀”从拦射导弹转变成现代意义上的超视距空空导弹


1973 年 7 月,“天空闪光”(SkyFlash)中距空空导弹的研制正式展开。它以美国当年服役的 AIM-7E-2 为基础,主承包商是英宇航公司(今英宇航系统公司)。1976~1978 年,“天空闪光”在位于加利福尼亚州穆古角的美国海军太平洋武器测试中心进行了发射试验,发射 22 次,有 20 次命中靶机(直接或间接命中)。1978 年导弹交付,次年形成了作战能力。


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AIM-7E 的最大迎头射程约 22~26 千米,最小射程 1,500 米。1969 年美国海军提出要提高它的抗干扰能力和机动性、缩短最小射程,因此发展了 AIM-7E-2。AIM-7E-2 的主要改进是用 Mk38 Mod4 发动机代替 E 型的 Mk38 Mod2,但导弹的抗干扰能力没有得到改善


技术推动:超越“麻雀”AIM-7E-2


“天空闪光”尺寸 3,660×203×1,020 毫米(弹长×弹体直径×弹翼翼展),发射重量 195 千克。尺寸、布局、重量都和 AIM-7E-2 相同。实际上该导弹直接采用了 AIM-7E-2 的后弹体及其内装的液压控制舵机、战斗部和双推力固体火箭发动机等部件。


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天空闪光”空空导弹,除了全新的导引头和引信,“天空闪光”还采用了新的全固态自动驾驶仪


“天空闪光”是世界上第一种投入使用的采用单脉冲半主动雷达导引头的中距空空导弹。该导引头由马可尼公司(今 GEC-马可尼公司)研制,工作在J波段(频率范围 10~20G 赫兹),比 AIM-7E/-7E-2 采用的圆锥扫描式导引头具有更好的抗电子干扰能力和制导精度,导引头天线的最大转动速度达到 230°/秒(比战斗机雷达天线转动速度快很多,如 APG-70 雷达天线的最大转动速度是 140°/秒),最大跟踪角速度 40°/秒(和 AIM-7E/-7E-2 相当),接收机采用倒置式,具有很高的灵敏度。导引头的可靠性也比较好,在地面状态、载飞时的平均故障间隔时间分别达到 300 小时、120~150 小时,而 AIM-7E/-7E-2 只有 50 小时左右(地面状态)。


“天空闪光”的弹体后部还带有频率参考天线,它接收为导弹提供目标照射制导的连续波照射器(CWI)的信号,把它的频率特征与导引头接收到的、CWI 照射目标后反射回来信号进行对比,采用多普勒频移(指由于载机和目标之间存在相对运动,从目标反射回来的信号频率会发生变化)处理技术识别目标。这样导弹就能把低空运动目标从地面或海面反射的杂波背景中区别出来,具有了下射能力。带倒置接收机的单脉冲导引头加上多普勒频移处理目标识别技术,还使导弹能够识别目标群中的特定目标。


“天空闪光”的导引头还能采用被称为“干扰源寻的”(HOJ)的被动制导方式。当导引头在半主动制导过程中受到敌机的电子干扰而不能正常跟踪目标时,导引头就将自动切换到这种制导方式。由于战斗机的有源电子干扰设备大都是外挂吊舱或机上固定的干扰天线,所以这种制导方式可以使导弹“顺藤摸瓜”地打击敌机。


采用新的主动无线电引信是使“天空闪光”具有下射能力的另一个关键。该引信由汤姆逊-索恩公司研制,安装在弹头导引头舱后,重约 5 千克。引信发射脉冲的作用距离约 16 米,也采用多普勒频移处理技术识别目标,所以不会因为杂波信号的干扰而引爆战斗部。引信起爆延迟时间根据从导引头获得的接近速度和交汇角度信息自动调节,范围 0~100 毫秒,能保证对目标的杀伤概率。


“天空闪光”的连续杆战斗部重约 32 千克(其中爆炸装药重量 9 千克),有 216 根钢条连续杆,爆炸生成的破片平均飞散速度超过 1,400 米/秒,对飞机的有效杀伤半径为 12~15 米;采用的 Mk38 Mod4 双推力固体火箭发动机重 65.5 千克,其中推进剂占 42.73 千克。导弹最小射程 1,000 米,最大迎头射程 29 千米,最大飞行速度马赫数 3,低空最大横向机动过载 30g,都和 AIM-7E-2 相当。


“天空闪光”在设计时充分注意了和 AIM-7E-2 的互换性,所以能使用 AIM-7E-2 的战斗机改用该导弹时不需要做多少硬件改动。它可以由 F-4K/M 和“狂风”F.2/F.3 机腹的半埋入式弹射挂架发射,也可以用传统的滑轨挂架发射。瑞典在 1978 年订购了该导弹装备 JA-37“雷”截击机,1981 年开始服役,编号为 Rb71。根据有关报道,意大利、沙特阿拉伯和阿曼也订购了该导弹装备“狂风”ADV。


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机腹携带有“天空闪光”的“狂风”F.3,“天空闪光”是“狂风”F.2/F.3 的标准空战武器之一,在北约 90 年代的演习中,携带该导弹的“狂风”曾利用数据链和雷达探测范围的优势击败德国空军携带 AIM-120B 导弹的 F-4F


从 1985 年开始英国对“天空闪光”进行了一些改进,包括改进电子组件、采用新型火箭发动机增大射程和速度、采用更薄的弹翼降低阻力等。改进后的导弹最大迎头射程增加到 40 千米,最小射程减小到 500 米,最大速度提高到了马赫数 4。


“天空闪光”的研制成功使英国的中距空空导弹从一无所有一下站到了世界最前沿。它是世界上最早的第 3 代雷达制导空空导弹(典型性能指标是具有下射能力),与 1980 年才服役的 AIM-7F(“麻雀”系列中第一种具有下射能力的型别)比较,在抗电子干扰能力、制导精度、对低空目标的杀伤概率等关键性能上占优势,机动性相当,只在电子组件的可靠性、最大射程方面略逊,并且不能采用间断连续波(高脉冲重复频率)制导。在采用“天空闪光”的导引头技术之后,1982 年试服役、1985 年投入大批生产 AIM-7M 的关键性能才真正全面超越了“天空闪光”(负责 AIM-7M 导引头研制的雷锡恩公司在 1975 年 1 月就购买了“天空闪光”导引头的特许生产权)。


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在近距格斗导弹发展史上,英国霍克•西德利公司的“红头”具有重要的地位。它在 1965 年进入皇家空海军服役,是当时世界上最优秀的格斗弹之一,也是 20 世纪 70 年代皇家空海军战机的标准格斗弹。该导弹采用致冷的锑化铟导引头、重达 31 千克的连续杆战斗部、可自动确定最佳引爆点的红外近炸引信、双推力固体火箭发动机、模块化舱段结构和大量晶体管印刷电路。相比之下,“响尾蛇”系列中 1972 年服役的 AIM-9H 才开始大量采用固态电子器件和适合高空使用的连续杆战斗部、1978 年服役的 AIM-9L 才采用致冷锑化铟导引头,分别比“红头”晚了 7 年、13 年。不过“红头”采用超前技术也在体积、重量上付出了不小的代价——它的尺寸是 3,270×222×910 毫米,重达 150 千克;而 AIM-9L 的尺寸只有 2,870×127×640 毫米,重约 87 千克


凤凰涅槃:从“主动天空闪光”(Active Sky Flash)到“流星”(Meteor)


80 年代初,瑞典国防物资管理局(FMV)开始独立研究为“天空闪光”采用主动雷达导引头,发展“主动天空闪光”。主要研究工作由萨伯动力公司承担,而英宇航则被选为次承包商。瑞典希望用这种导弹装备 JAS-39“鹰狮”,因为当时美国的 AIM-120 虽然已经接近完成研制,但可能不会很快出口,即使出口售价也会相当昂贵,瑞典希望能有一种新型中距空空导弹的低成本选择方案;另一方面两国也想在新型中距空空导弹的竞争中分一杯羹,按英宇航的估计,“主动天空闪光”可能会有约 4,500 枚的市场。萨伯动力同时还提出了“敏捷型主动天空闪光”方案,设想采用无翼布局和“尾控”技术(只用尾部控制舵面操纵,现在英国的 ASRAAM、美国的 ESSM 都采用了这种控制方式)。


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采用“尾控”技术的 ASRAAM。作为英国最新研制的近距空空导弹,尽管它无法再现当年“红头”的荣耀,但仍然是 AIM-9X 目前最强大的竞争对手,在 EF2000 上它将配合“艾德”头盔显示器工作,与“联合头盔指示系统”(JHMCS)+AIM-9X 的组合恐怕难分伯仲。不过在竞争澳大利亚的近距空空导弹合同时,AIM-9X 的承包商雷锡恩公司曾攻击 ASRAAM 不能有效对付 1,600~2,400 米以内的目标,而笔者迄今不知道英国方面对这个攻击做了什么回应


随后萨伯动力和英宇航的进一步分析表明:要想使超视距攻击真正有效,新型空空导弹最关键的性能指标是射程、动能而不是其它。所以 FMV 从 1984 年开始转向两个新方案:在原“主动天空闪光”基础上采用新型固体火箭发动机的 Rb71A 和全新的、采用冲压发动机推进的 Rb73,为此萨伯动力又和英宇航达成了合作研究 Rb73 的谅解备忘录。


Rb71A 在英宇航被称为“天空闪光”90(表示 90 年代的“天空闪光”)。1987 年,FMV 由于经费不足而中断了对 Rb71A/Rb73 方案研究的支持,而英宇航在次年与汤姆逊-CSF(今泰利斯公司)达成协议,由双方自筹资金联合继续“天空闪光”90 的研制(由于这时英国国防部还没有提出对新型中距空空导弹的需求,所以英宇航并没有获得政府投资),计划采用 J 波段主动雷达导引头、带指令修正的中段惯性制导、德国火箭技术公司(LFK)的破片杀伤战斗部和“阿斯派德”的固体火箭发动机。其中导引头由汤姆逊-CSF 公司研制,充分使用了该公司 70 年代初为德国 “鸬鹚”空舰导弹研制的 RE576 主动雷达导引头所采用的技术,如单脉冲、频率高度稳定的全固态发射机、具有被动制导方式等(原来的倒置卡塞格伦天线则改成平板缝阵天线),能适应严重的电子干扰环境。1990 年导引头样机研制成功,1991 年开始空中载飞试验并在当年全部完成。不过次年双方便搁置了联合研制计划。


在合作研究 Rb73 方案时,萨伯动力和英宇航提出了 Rb73D/DL 两种方案,它们都有弹翼和带指令修正的中段惯性制导,预计迎头射程达到约 100 千米,比 Rb71A 高一倍;最大飞行速度达到马赫数 4~5。导引头计划采用“主动天空闪光”的改型,或者由马可尼公司全新研制主动毫米波雷达导引头(可以明显提高制导精度、抗干扰能力和减小体积重量)。FMV 取消资助后,萨伯动力和英宇航自筹资金继续进行研究,但改由英宇航牵头(因为预定装备对象变成了英国牵头研制的“欧洲战斗机”EFA),方案名称也改为 S225X/XR(“S”表示隐身、“225”是英宇航负责该项目管理人邮箱的编号、“X”表示在研项目、“R”表示采用冲压发动机推进)。S225X/XR 吸收了“敏捷型主动天空闪光”的设计,也采用无翼布局和“尾控”技术,在 1992 年的范保罗航展上首次公开。从这里我们可以看出英国人的精明:FMV 投资的取消使萨伯动力无力对 Rb71A 继续投资,英宇航便立刻与汤姆逊-CSF 合作,先突破以主动雷达导引头为核心的新型中距空空导弹关键技术;同时又在总体气动布局、飞控等方面需要技术突破的 S225X/XR 项目上继续和萨伯动力保持合作。


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英宇航和萨伯动力设计的 S-225X 长 3.45 米,重 165 千克,最大迎头射程 100 千米。它的特色是采用双脉冲固体火箭发动机,能在飞行过程中通过脉冲的点火与关机控制导弹的飞行弹道和能量。在超视距作战时,第一个点火脉冲先工作几秒,把导弹加速到预定速度后关机转入被动飞行,在与目标遭遇前几秒再次点燃第二个脉冲,大幅度提高导弹的迎头射程和末段能量;当攻击近距目标时,双脉冲将连续工作。S-225X 采用的隐身措施包括在弹体上涂敷雷达吸波涂料、衰减尾烟的红外辐射等。S-225XR 在 S-225X 的基础上采用整体式冲压发动机,能在更大的、连续的射程范围内保持杀伤高机动目标所需要的能量。该导弹中段、末段分别采用“倾斜转弯”(BTT)和传统的“侧滑转弯”(STT)控制方式,还采用推力矢量技术增强机动性。英国还曾考虑为该导弹采用主动雷达/红外凝视成像双模导引头和超视距作战用的敌我识别(IFF)装置


在英国国防部发布“超视距空空导弹”(BVRAAM)需求后,英宇航和萨伯动力将研究工作集中到了射程更远的 S225XR上,1993 年开始意大利、法国、德国和西班牙也参加研制,该方案被重新命名为“流星”(Meteor)。后来“流星”在竞争中击败了雷锡恩系统公司以 AIM-120 为基础的“未来中距空空导弹”(FMRAAM)方案,将成为 EF2000“台风”、“阵风”和 JAS-39 的主要空战武器之一。“流星”将使英国的空空导弹继“红头”、“天空闪光”之后实现新的跨越式发展,不知它又会给空空导弹领域带来什么样的震撼呢?


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“流星”导弹飞行速度的调整是通过调节冲压发动机中燃料的流量实现的,这使它的不可逃逸攻击区远远大于现有的中距空空导弹。按英宇航系统公司的说法,该导弹从最小射程到 80 千米距离的杀伤概率几乎是一个常数,最大迎头射程不低于 100 千米。面对“流星”的挑战,美国空军仍然计划通过渐进改进 AIM-120 保持技术领先地位,就像以前不断改进 AIM-7/-9 系列一样。但俄罗斯 R-73 最终促使了事实上是全新设计的 AIM-9X 的出现,那么“流星”会不会成为一种全新设计的 AIM-120 诞生的催化剂呢?


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由于 F/A-22 的机内弹舱容积有限,所以美国空军和雷锡恩公司在 AIM-120 增程改进中将首先采用与 S-225X 类似的双脉冲固体火箭发动机和新型燃料,而不是采用会导致弹体直径增大的冲压发动机。有一种观点认为:F/A-22 一般是在高空、马赫数 1.5 左右发起超视距攻击,这时中距弹的射程可以比相同条件下在亚音速、与目标同一高度时发射提高约 50%,所以它使用 AIM-120C 时在攻击距离上不会比“流星”差太多。这种观点忽视了 EF2000 典型的超视距作战方式:首先将飞机加速到马赫数 1.6~1.8,然后发射 AIM-120C 或“流星”导弹



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