被人遗忘的 加装相控阵雷达的日本81式防空导弹

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导读:日本81式防空导弹 提起相控阵雷达和防空导弹,大家首先想到的可能是美国的爱国者系统和苏联的S-300系统,但很少会有人知道,就在这两种声名显赫的防空导弹系统研制的同时,还有另外一种隐藏在重重深帷中的型号,它也采用相控阵雷达,但豪华的配置却只使用红外制导近程导弹。这就是日本的81式防空导弹,一种独特、古怪的系统。 ◎ 填补4000米高度的空白   20世纪50年代,美国为了对抗以苏联为首的社会主义阵营,大力对盟友给予武器、经济与技术援助以强化其防务和经济实力的MSA援助(基于《相互安全保障法

日本81式防空导弹


提起相控阵雷达和防空导弹,大家首先想到的可能是美国的爱国者系统和苏联的S-300系统,但很少会有人知道,就在这两种声名显赫的防空导弹系统研制的同时,还有另外一种隐藏在重重深帷中的型号,它也采用相控阵雷达,但豪华的配置却只使用红外制导近程导弹。这就是日本的81式防空导弹,一种独特、古怪的系统。

◎ 填补4000米高度的空白


20世纪50年代,美国为了对抗以苏联为首的社会主义阵营,大力对盟友给予武器、经济与技术援助以强化其防务和经济实力的MSA援助(基于《相互安全保障法》的援助)。在远东,美国人不顾日本身负的太平洋侵略战争重重血债,减轻了对其军国主义罪行的清算,将其重新武装。1953年5月,美国国务卿杜勒斯访日,声明准备给予日本MSA援助。随后日本陆上自卫队从保安队基础上改建。很快,陆自便以美制武器为基础建立了装备体系并迅速完善。


虽然战后的日本受美军军事思想影响很深,但他们在陆基防空领域的思想却不尽相同,日本陆上自卫队认为必须建立严密的中、近程防空体系,才能够确保在纵深狭窄的日本本土作战时的活动自由。因此他们先后引进或圈定了奈基、霍克等美制防空导弹和瑞士厄利孔双35高炮等。但是,1958年日本防卫厅要求陆自就陆上野战防空体系进行评估,陆上自卫队对当时的野战防空能力进行了仔细分析,发现奈基导弹和霍克导弹之间配合较好,但在近程防空方面,己部署的35毫米双管90式高炮(射程4公里)和霍克中程地对空导弹(射程35公里)存在一段空白。从射程上考虑,当敌机突破霍克导弹拦截线后,有20公里以上的空白无法发扬火力,而当敌机进入高炮射程后,往往又难以反应。再则,当时日本的假想敌苏联空军已经装备了射程在15公里以上的空对地导弹,仅靠高炮的最后一道防线是难以抵挡的。从射高上考虑,35毫米高炮的射高不足4000米,而霍克导弹初期型的最佳杀伤区下限在3500-4000米,也就是说,苏联战斗机在4000米高度上下的空域内可以几乎不受威胁的突防。所以,必须有一种射程在7-12公里、最佳杀伤区在4000米上下的近程防空导弹来填补这一空白。1960年,日本防卫厅以“机动式近程防空导弹”(ML-SAM)系统的名义展开了本文将要述说的81式系统的初期研制工作。


◎ 别连科叛飞事件


由于日本在二战中重工业受打击十分严重,许多以往技术实力雄厚的大集团也刚刚从被解除武装的状态苏醒过来。为了保证研制速度,日本战后第一代武器系统的发展并没有采用广泛的招投标制度,而是在计划指令基础上给与主承包方有限的商业自主权。考虑到东芝公司当时在电子工业领域展现出很强的实力,陆上自卫队直接将ML-SAM项目交给了东芝公司。1960年,初期方案设计展开,东芝先后拿出了8种方案,从采用光学制导到红外制导、无线电指令制导等多种思路都进行过理论推导。由于受战败国地位制约,能够投入的经费不足,因此虽然陆自中间曾经多次检查东芝公司的研制进度,但苦于无米之炊而进展缓慢。不过由于有ML-SAM项目牵引,东芝公司和早稻田大学密切配合继续进行理论深化,为日本的雷达技术进步打下了坚实基础,同时也锻炼了公司自己的科研力量,为项目研制的电子元件和生产工艺等都成功地提前运用到了东芝公司的民用大型设备中,从中获得使用经验再反过来推动研究。所以,从这一角度上说,在当时正处于重新起步阶段的日本能够做到这一切也实属不易了。


1967年至1968年间,东芝公司最终确定系统的最终设计框架,决定以相控阵雷达作为搜索-火控雷达,导弹采用红外制导,并完成了基本样机。并和日本精工公司、日产汽车公司达成协议共同研制、生产。随后的1970年,日本防卫厅借提出新“防卫指针”之机,重新审核了一批因为资金原因进展缓慢的项目,ML-SAM也因此受益。1971年8月正式改名为近程萨姆(Tan SAM)系统,随后,东芝公司拿到了一笔相当于以往近10年内先期研发费用3倍的资金。不过这次东芝公司却将这笔资金的相当部分先用来改造厂房、更新设备,当时东芝公司正在研制数控机床,便借机搭了近程萨姆项目的车。


1971年,系统的原理样弹在富士试验场进行了首次发射试验,同年8月陆自将其定名为短程萨姆系统。1972年,东芝公司开始进行发射系统的试验和指控系统的研制工作,一年后指控系统试验完成,1976年,第一台全样机系统的制造完成,而由于红外导引头的研制迟缓,全系统各组成部分的技术试验直到1977年才完成。从1978年开始进行了为期两年的全系统作战模拟试验。


就在近程萨姆缓慢发展的同时,1979年发生了苏联空军飞行员别连科叛飞事件,他驾驶低空性能并不好的米格-25侦察机成功避开了日本航空自卫队截击,而陆自的防空网也没有及时掌握,别连科最后在日本北部重要基地涵馆顺利着陆。此事给予日本防卫厅以巨大震动,立即要求陆自和空自对防空网络进行“彻底整肃”,并就近程防空系统研制情况做出汇报。此时,英国乘机鼓吹其正在投入装备的轻剑导弹的低空补网作用,由于英国和美国在北约中的特殊关系,加上出于商业考虑,美国也建议日本放弃近程萨姆的研制,转而购买或引进生产长剑系统,或者购买有美国参与的罗兰特系统。向来受美国影响严重的防卫厅内部也出现了自研和引进两种声音。于是从1979年12月开始,防卫厅组织近程萨姆与其它导弹进行选型竞争,到1980年1月,为期2个月的对抗性招标结束,近程萨姆击败罗兰德和轻剑中选。日本防卫厅在1980年3月最终做出决定,将近程萨姆作为发展对象,否定了从欧美引进同类导弹的意见。至此,近程萨姆才真正进入快速发展时期。1982年,近程萨姆完成最后定型,被命名为81式近程防空导弹。年中,81式初步具备作战能力,1983年开始大批量生产,第一批81式按照惯例首先装备日本陆上自卫队重点方向的师团:驻北海道直接和苏联对峙、号称“虎子”部队第7师团。1984年起,81式防空导弹 开始陆续装备本州的陆上自卫队师团一级单位和航空自卫队的各基部防空部队

◎ 走红的背景

日本防卫厅在1980年3月最终做出决定,将近程萨姆作为发展对象,至此,近程萨姆才真正进入快速发展时期。1982年,近程萨姆完成最后定型。被命名为81式进程防空导弹。1983年起开始大批量生产,第一批81式按照惯例首先装备日本陆上自卫队重点方向的师团:驻北海道第7师团。1984年起。81式防空导弹,开始陆续装备本州的陆上自卫队师团的一级单位和航空自卫队的各基部防空部队。




在野战防空体系中,研制种类、装备数量最大的武器系统是近程防空导弹。它成为各国野战防空的中坚。它的主力地位奠定是有历史原因的。直到20世纪70年代为止,传统的观念还是以火炮为主要防空力量。防空导弹只是作为补充。但一般来说,高炮的火力范围为4公里左右,它只能对付实施临空投弹轰炸的轰炸机和歼击轰炸机。随着空袭兵器的迅速发展,特别是精确制导武器的问世,以火炮为主的野战防空已经不能适应现代战争的要求。在越南战争中,美军对越南的攻击充分显示了空地导弹和反辐射导弹等精确制导武器在夺取战斗胜利中的强大力量。


在欧洲,随着苏联战术空军前线强击航空兵武器装备的不断进步,他们对地面机动作战部队(包括坦克、机械化部队和其它军事目标)的攻击已从使用普通铁炸弹临空轰炸、机炮射击向机载精密制导武器对地攻击发展。由于普通炸弹对装甲车辆无济于事,而且由于投弹距离近,载机易受地面火炮的射击。因此苏军从20世纪70年代开始,以战斗轰炸机、武装直升机为平台,广泛装备各类对地攻击导弹以对付北约地面装甲部队。装备空地弹和高性能探测、观瞄仪器的新型作战飞机成为地面机动装甲部队的最大空中威胁。野战防空从以火炮为主转变到以防空导弹为主成为20世纪70-80年代野战防空的大趋势。


虽然各国早就研制了多种中程防空导弹,但随着作战飞机、直升机的低空性能进步,战场上的一些重要保护目标,如雷达站、空军基地和装甲编队等,越来越容易受到包括从中程导弹防区外发射的空地弹到盘旋在地面杂波中的直升机等的威胁。虽然中程防空导弹系统也可以提供保护,但这些系统采购维持费用太高,无法满足大规模配属机械化部队执行随行保护的要求,从作战方面考虑,这些系统组成庞杂,机动性相对较差。而超近程防空系统虽然机动性好,但射程却只有1-6公里;另外其虽然成本低,但仅限于使用肩射型发射装置时,一旦采用车载发射装置时,性价比会迅速下降。那么,最好的选择是什么呢?那就是射程6-12公里的近程防空系统。



日本防卫厅在1980年3月最终做出决定,将近程萨姆作为发展对象,至此,近程萨姆才真正进入快速发展时期。1982年,近程萨姆完成最后定型。被命名为81式进程防空导弹。1983年起开始大批量生产,第一批81式按照惯例首先装备日本陆上自卫队重点方向的师团:驻北海道第7师团。1984年起。81式防空导弹,开始陆续装备本州的陆上自卫队师团的一级单位和航空自卫队的各基部防空部队。




射程为12-15公里左右、射高在6000米左右的空域是一个比较独特又十分重要的空域。负责这一空域的近程面对空导弹,其火力覆盖区域的上界与中远程面空导弹主要负责的空域相重叠,下界与超近程面空导弹负责的空域相重叠。这一空域的另一个特点是正好处于热成像仪或前视红外装置、电视摄像机和激光测距仪等光电传感器的有效作用范围之内,可以实现多传感器制导。该系列的导弹武器系统既可自主承担野战或要地的主要防空任务,又可与中远程防空导弹武器系统和超近程防空导弹武器系统组网,以形成完整的防空体系。因此,各国陆军都以近程低空防空导弹系统作为随机械化部队一同行动,掩护在战术地幅内前出的营级分队或上述点目标。


要担任此重任,首先要能够对付先进的空中威胁,这是81式采用相控阵雷达的主要原因。要能够进行大批量生产成本要适中,因此81式将射程选在7公里,这对于20世纪70年代的固体火箭技术来说不是难事,而且采用红外导引头肯定比任何形式的雷达导引头要便宜。另外要与坦克和机械化步兵一起作战,同时要用于保护固定的设施,系统应具有很高的机动性。因此81式选用高机动底盘,但出于日本国土狭窄,有限的系统需要经常机动考虑,没有发展固定型,这也是结合实际的演绎。从这几点上看,81式的射程选取和系统组成以及整体性能取舍是成功的。


◎ 管中窥豹


由于日本自卫队向来对81式的具体性能、参数和作战使用情况等严密封锁,外界甚至忘记了它是世界上第三种投入实用的相控阵防空导弹系统。下面我们就根据零碎的日方资料一点点揭开这种隐藏不露的暗箭的真实面貌吧。



日本防卫厅在1980年3月最终做出决定,将近程萨姆作为发展对象,至此,近程萨姆才真正进入快速发展时期。1982年,近程萨姆完成最后定型。被命名为81式进程防空导弹。1983年起开始大批量生产,第一批81式按照惯例首先装备日本陆上自卫队重点方向的师团:驻北海道第7师团。1984年起。81式防空导弹,开始陆续装备本州的陆上自卫队师团的一级单位和航空自卫队的各基部防空部队。




81式系统组成为导弹、发射车和火控车,以排为火力单元,每个导弹排装备两辆导弹发射车和一辆火控车,总人数为15人。作战时,发射车通常配置在离火控车周围300米半径范围内,火控车用100米长的电话线与发射架相连,互相传递信息和通话联络。


导弹采用正常式气动布局,动力为一台单级固体火箭发动机,最大推力为8400公斤。战斗部装填烈性炸药质量9.7公斤,最初杀伤方式为连续杆式,后来改为破片杀伤式以提高对高速作战飞机的杀伤概率。出于保险考虑,战斗部在使用近炸引信的同时,还有备份的触发引信,近炸状态的有效杀伤半径为5-15米。虽然陆自和东芝公司嘴上都说导弹是自行研制的,但从弹体结构上看,明显仿英国轻剑导弹的布局,仅将头锥改为圆形,以便于装红外导引头。整个弹体为一细长的圆柱体,气动布局采用无前翼常规式,在弹体中后部装有4个后掠角很大的弹翼,控制翼在导弹尾部。弹翼均按十字形配置,并处在同一平面上。导弹平时放在充氮气的包装箱内密闭保存,只有装填导弹时才打开。按照设计指标,导弹应该在10年内不必开箱检查。但陆自为了保险,也为了提高训练强度,一般在导弹保存期限超过2/3之前都打掉了。因此现有的81式导弹都很“新鲜”。


81式导弹的导引头为被动红外导引头,工作在4.1微米波长上,由于设计时美国红眼睛超近程导弹已经问世,机载的响尾蛇正在进行“提高灵敏度改造”计划,因此东芝公司对这些已有型号多有借鉴。其导引头与美国毒刺导弹的类似,采用了宽视场探测器和旋转调制盘,旋转频率为1-3KHZ。另外还装有噪声抑制器,以便消除探测器接收的噪声、调制盘自身产生的噪声和背景噪声对红外导引头的影响。导弹发射前,红外导引头扫描宽度由地面火控计算机进行程序控制,将扫描带宽缩的很窄,这样可以避免阳光干扰,81式导弹受阳光干扰的平均死角约为1.5度,这比美国的AIM-9K响尾蛇以前的型号都要高。


81式的雷达-导弹控制回路采用了瞄准线指令制导体制,这种制导体制很适于近程低空防空导弹,其优点是弹上的制导系统构成简单,弹道算法外推复杂程度比其他形式低,由此弹上设备量也可以下降,便于实现多传感器复合制导。当81式导弹发射后由弹上自动驾驶仪按预定飞行程序控制先爬升飞行,同时相控阵雷达也为导弹提供目标信息,当导弹具备一定高度速度后,红外导引头启动开始捕捉目标,当跟踪上目标后,由导引头提供信息,另外相控阵雷达的信息也输入到自动驾驶仪中进行数据融合,最后得出目标的真实方位。


81式的发射装置采用四联装发射架。发射装置由两个可同轴俯仰的矩形架组成,每个矩形架的上、下各有条导轨,每条导轨上装一枚待发导弹。矩形架的前端各有两个红外导引头护罩。发射架装在可旋转360度的平台上,位于导弹发射车的车体后部。发射架借助车体两侧的液压装弹机进行装弹,先由人工把导弹放在装弹机上,然后起动液压装弹机将导弹装填到位,总装弹时间共约3分钟。作战时,发射架与跟踪雷达同步。在采用光学瞄准具跟踪目标时,发射架与主瞄准具随动。


81式的火控、制导系统的核心是装备相控阵雷达的火控车,它能同时跟踪和处理6批目标,并将所产生的各种数据通过两对野战电话线以数字形式传送给导弹发射车。这一切在今天看来平白无奇,但倒退回去30年在研制时可绝对是世界一流水平。相控阵雷达阵面不大,因此没有采用美苏的爱国者、S-300上的具有独创性的空间馈电方式,而沿用了以往的辐射器馈电,波导和喇叭口等在阵面背后,也就是说,日本人实际上是将以往雷达的抛物面或卡塞格隆天线换成了铁氧体移相器阵面,这样实现相控阵技术难度不大、研制进度快,而且由于天线阵面小,波长选取在5厘米波段,铁氧体的数目也不多,这又降低了制造和调试难度,也减少了成本,提高了经济性。就是这样的精打细算,日本才能够成为第三个将相控阵雷达技术投入实际防空导弹型号的国家,而且至今为止,81式是第一个也是唯一在近程防空导弹系统上运用相控阵技术的。由此可见日本工业体系的巨大战争潜力。


81式有全自动和半自动两种工作状态,不过由于日本工业自动化水平处于世界领先地位,因此其一般在全自动状态下进行战斗,由此甚至导致过部分陆自官兵进行考核时,在半自动状态下显得行动缓慢、无所适从,陆自曾经专门为此事进行过“整肃”,这虽然反映的是训练情况,但从一个侧面也可见81式的技术水平。另外由于日本陆自常和美军联合进行靶试演习,当81式首次在美军防空炮兵的军官和技术人员面前亮相时,他们都无不对其高于爱国者的自动化程度表示佩服。


81式的火控计算机和作战系统是东芝公司在美国IBM公司指导下完成的,中央处理器运算速度达到了700万次/秒,这在当时是非常了不起的成就。在高速的计算机帮助下,系统实现了空域管制、空情判断、目标搜索、敌我识别、威胁评估、目标分配、跟踪和火控的全自动化。高性能的硬件加上良好的作战软件和人机界面配合使得系统反应时间只有5秒,只需一名操作员就可完成作战任务。火控计算机配有大容量软件包,能自动对所有空情信息进行处理,可同时处理来自搜索雷达的20个被监视目标的数据,并从中选择和跟踪8个威胁最大的目标,发射装置的转动、导弹发射顺序控制以及采用多传感器制导的最佳制导方式选择都由计算机实施。当武器系统处于全自动作战状态时,从目标探测到杀伤效果评估的全过程都无需外部的介入而自动完成。在计算机的控制下,该系统自动完成目标的搜索、分析、评估和识别、攻击目标的选择、对目标的跟踪及参数计算、导弹的选择、发射与制导及杀伤评估装置的启动。

◎ 改进与后续发展

81式导弹系统从1966年到1978年的全部研制经费为3500万美元,1981财年提出的项目预算为640万美元。1982年底的导弹售价为22万美元,两套发射装备和一部火控系统价格为760万美元。1994财年,每枚导弹单价上升到28.9万美元。截止1993年底生产 2332枚。


日本在1988财年共采购 74套81式导弹火力单元,其中27套装备航空自卫队,47套装备陆上自卫队,共订购导弹1212枚。1991财年,日本海上自卫队采购2套,陆上自卫队又采购4套。


除美国的FIM-92A毒刺导弹系统之外,81式是日本三大自卫队装备的唯一一种防空导弹。日本防卫厅对其的改进、发展十分重视,早在1995财年,日本就对81式导弹进行了小的改进,该渐改型系统主要对导弹的红外导引头进行了改进,增加在红外干扰条件下分辨目标的能力。原计划这种改进型在20世纪90年代中期研制完毕,末期开始部署,但由于冷战结束,生产部署速度放慢,根据日本陆自的计划,现役的81式导弹系统(渐改型)将以每年两个火力单元的速度生产,直到后续改进型投产。


81式后续改进型(Type 81 Kai 81改)的研制工作始于1999财年,项目拨款6.4亿日元。2000和2001财年每年的经费为7亿日元,2002年经费为9亿日元。根据研制进度看,81改有可能在几年内投入生产。81改的改进部分主要是具备模块化能力,可在多平台上使用,另外准备采用一种能使射程增加到14公里的改进型发动机,比现有导弹增加1倍,速度提高到2.6M。还有一种改进型为81式海用型,但一直未见采用。


根据目前的情况看,日本对外派兵势头不减,正在逐步放慢用于本土防御作战的武器系统研制、装备进程,而逐步增加在进攻性武器方面的投入,因此短期内不会研制新的近程防空导弹,所以81式肯定会继续作为陆自的主力近程防空导弹使用,这支东洋暗箭将依旧藏在暗处隐而不露!



如今,81是防空导弹与87式自行高射炮共同承担起日本陆上自卫队的低层防御任务。


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