在刚刚结束的珠海航展上,巴基斯坦军方人士首次透露将装备中国最新的SD-10B主动雷达制导中距空空导弹,并在未来作为空军的主力空战武器。那么该弹相比现有的SD-10A(中国官方编号为霹雳12)有何改进?未来对中巴空军和国产四代机又有怎样的影响?网易军事将予以独家解析。


超视距空战:从半主动雷达制导开始


浅析SD-10中距弹:性能看齐AIM-120S5

麻雀导弹是采用半主动雷达制导,空战从此进入了超视距时代。

机载雷达催生超视距空战


随着雷达的配备,现代战斗机已经可以穿透黑夜和云雾,具备超视距探测能力。与之相适应,人们自然希望能够拥有与之相配套的打击能力,从而可以攻击更远地方的目标,最简单的方法就是给导弹也配备雷达,将其可以探测到更远的目标。


可能出乎许多人意料的是主动雷达制导雷达导引空空导弹的出现要早于半主动雷达制导空空导弹。早在上世纪50年代,美国就开始尝试研制采用主动雷达制导的“麻雀”空空导弹(编号为AAM-N-3)。但是事情并没有想像的那么简单,我们知道雷达探测距离与雷达天线面积、发射机功率、接收机灵敏度等参数呈比例关系。由于导弹的直径较小,内部空间有限,因此微波器件技术有限的情况下,很难做的出安装到导弹内部的雷达,所以出现了简化的雷达制导方式——半主动雷达制导,也就是被大家熟悉的AIM-7“麻雀”系列空空导弹。


半主动雷达制导的缺陷


半主动雷达制导实际上就是将体积和难度较大的天线、发射机转移动战斗机上面,而导弹仅留下接收机及控制机构,也让空战从此进入了超视距时代。不过这种制导方式的限制也非常明显:在导弹飞行过程中,战斗机需要始终照射目标,因此限制了载机和导弹的机动,容易被对方干扰和攻击,另外就是无法攻击多个目标,在对付低空及严重杂波干扰下的目标时能力较为有限。


主动雷达制导:开创全新超视距空战时代


浅析SD-10中距弹:性能看齐AIM-120S5

AIM-120在实战中体现出了主动雷达制导空空导弹的巨大优势,开创了超视距空战的新时代。

主动雷达制导的巨大优势


随着现代作战飞机的发展,其性能特别是速度和机动性能有了较大的提高,这意味着空战交战的时间越来越短,战斗机在一次攻击中需要尽可能的攻击更多的目标。另外具备低空高速突防能力的空袭兵器的出现如战斗轰炸机、巡航导弹也需要作战飞机具备更好的下视下射能力。


在这种情况下,各主要国家开始研制主动雷达制导空空导弹。与半主动雷达导引头只有雷达回波接收机不同,主动雷达导引头同时安装了弹载雷达发射机和接收机。相当于导弹自己具备了独立搜索和锁定目标的能力。当然,弹载雷达受发射机体积和功率,雷达天线尺寸等限制不可能达到机载火控雷达的探测范围,不可能独立发现目标并且完全自主飞行。


但是与半主动雷达制导导弹不同的是,主动雷达制导导弹并不需要载机的机载雷达进行持续性的照射引导,而仅仅需要载机的机载雷达每隔一段时间就刷新一次与目标交汇的预定坐标点数据。这个数据信息可以通过机载雷达旁瓣直接上链给导弹也可以通过载机的数据链发送至导弹的弹载单向数据链。导弹接受到预定交汇点坐标后,就将其对应至惯性制导系统的坐标系,导弹就按照惯导系统的引导独立朝向此坐标飞行。这就大大降低了目标机机动对导弹能量特性的影响。


AIM-120在实战中体现主动雷达制导威力


1976年美国空军根据对2000年前后空战环境的分析,提出研制超视距、主动雷达制导空空导弹,这就是先进中距空空导弹计划-AMRAAM,也就是现在著名的AIM-120主动雷达制导空空导弹。


1981年AIM-120进行首次试射,1984年完成生产型AIM-120下线,1988年设计定型,投放小批量生产,1991年服役,并参加了当年的海湾战争,由于伊拉克空军已经去作战能力,所以并没有参加实战,1992年AIM-120取得第一个战果,一架F-16战斗机在伊南部禁飞区首次用AIM-120击落一架伊拉克空军的米格-25战斗机,此后AIM-120作为美国及北约盟国的主力空战武器,参加了90年代以来的历次战争,击落各种作战飞机10架左右,其中包括6架第三代米格-29战斗机,显现该导弹良好的技战术性能。除了美国外,前苏联/俄罗斯及法国也研制了自己的主动雷达制导空空导弹,并在上世纪90年代相继投入使用。


浅析SD-10中距弹:性能看齐AIM-120S5

主动雷达制导空空导弹性能的发挥,有赖于空战指挥引导系统的进步。

主动雷达制导须与空战体系融合


不过在AIM-120的战果中包括2架美国MH-60“黑鹰”直升机,原因是当时这两架飞机没有打开敌我识别系统,造成F-15战斗机误认为是对方目标,这件事实际上说明了主动雷达制导空空导弹虽然性能优良,但是其性能的发挥仍旧有赖于整个空战体系的配合,包括机载火控雷达、数据链、外敌我识别、部预警及指挥引导系系统的配套。


还有一个经典范例,当年德国空军的F-4ICE虽然装备了AIM-120,但是仍旧依赖话音进行空战指挥,而英国的狂风F3型飞机虽然装备的是天空闪光半主动雷达制导空空导弹,但配备了先进的LINK-16数据链,凭借LINK-16组成的联合网络空战系统,狂风F3击败了F-4ICE,显现主动雷达制导空空导弹的威力发挥更加离不开完整的空战指挥引导体系的支持,前者让后者的打击能力向前长跨一步,后者则提高更加全面的目标信息,让导弹能够打得更远和更准。


AIM-120:最先进的中距空空导弹


浅析SD-10中距弹:性能看齐AIM-120S5

AIM-120已进行多次改进,最新的是AIM-120D,射程增长到了140公里。小图为另一重要改型AIM-120C-7,该型导弹重点增强了抗干扰能力。

AIM-120生产数量超过1万枚


前面说过AIM-120开创了主动雷达制导空空导弹时代,也是目前最先进、唯一取得过战果的这种类型导弹,目前AIM-120已经发展了近十个型号,配备在西方国家几乎所有的作战飞机上面,装备国家超过20个,产量超过1万枚,并且已经发展了地空导弹型,进一步扩展了其使用范围。


AIM-120导弹的主要型号包括AIM-120A、AIM-120B、AIM-120C、AIM-120C-5、AIM-120C-7、AIM-120D,这其中AIM-120A是基本型,弹重157公斤,弹长3.65米,直径0.18米,翼展0.52米,舵展0.62米,最大时速M4,最大射程80公里,生产数量超过5000枚;AIM-120B、AIM-120C、AIM-120C-5、AIM-120C-7、AIM-120D则是升级改进型号。在升级改进过程中,AIM-120不断缩小尺寸和体积,换装推力更大的固体火箭发动机增大导弹射程,同时提高导弹导引头的数据处理和抗电子干扰能力,至最新改进型AIM-120D时,性能已得以大幅提高。


AIM-120D最大射程超过140公里


AIM-120D采用了推力更大的发动机,最大射程提高到140公里,为了避免射程增加带来的制导精度下降,它采用了紧凑型 GPS/惯性测量装置以减小导弹的对准误差。它还采用了双向数据链以使导弹发射后可向载机发回目标相关信息,提高远距作战效果。AIM-120D增强了导弹大离轴角交战能力,这使得它具备了更大的攻击范围,甚至可以攻击身后的目标。此外,由于采用双向数据链技术,能够允许另一架战机来控制导弹飞行,而让载机发射导弹后马上离开,从而提高了载机的攻击的突然性和载机的生存能力。


SD-10:中国空军超视距空战的主战装备


浅析SD-10中距弹:性能看齐AIM-120S5

歼-8II与霹雳-11构成了中国空军第一套超视距空战武器系统,但效果上只能说差强人意。

仿制出身的霹雳11空空导弹


根据世界空战发展的趋势,中国空军至上世纪60年代开始着手发展新一代作战能力,包括配备有206拦射雷达和霹雳-4中程空空导弹的歼-9型战斗机、具备空中预警分系统的自动化防空指挥引导系统,这些将构成中国空军新一代空中防御体系,但是由于经济技术基础薄弱及其他原因,许多关键设备迟迟未能取得突破。


进入80年代,中国利用有利的国际环境,采用自行研制与引进技术相结合的办法,研制成功中国第一种具备超视距作战能力的歼-8II战斗机,该机通过483数据链与1125地面指挥引导系统组成了中国第一种半自动化防空指挥引导系统。标志着中国空军作战能力和航空武器发展达到了一个新的水平。


不过当时歼-8II战斗机使用的主要是由意大利阿兹派德半主动制导雷达空空导弹仿制而来的霹雳8半主动雷达制导空空导弹。虽然霹雳11基本达到了仿制原型阿兹派德性能参数(阿兹派德半主动制导雷达空空导弹的前身就是美国的麻雀空空导弹),但是半主动雷达制导的固有缺陷让其并不足以担当中国空军主力武器系统的角色。


浅析SD-10中距弹:性能看齐AIM-120S5

SD-10(中国官方编号:霹雳12)中距空空导弹已是中国空军现役三代机的主战装备。小图为研制时引进的俄罗斯9B-1103M主动雷达导引头。

引进俄罗斯技术的SD-10


进入90年代,随着发达国家主动雷达制导空空导弹的服役,中国也开始着手研制新一代主动雷达制导空空导弹,1997年中国空空导弹研究院开始研制新型导弹SD-10。考虑到当时国内技术基础仍旧薄弱,新型导弹引进的俄罗斯9B-1103M主动雷达导引头。9B-1103M是俄罗斯AGAT研究所为替代R-77第一代9B-1348导引头研制的新型主动雷达导引头,其提高了信号处理能力,计算机运算速度提供到5000万次/秒,内存提高到64K,探测距离从16公里提高到25公里左右,用光纤陀螺替代了后者的机械陀螺,可以快速预热,让导弹迅速完成从准备状态到发射状态的转换。


SD-10A进一步增强导弹性能


SD-10在研制中相继攻克了弹体强度、弹架干涉等问题,在1998年完成试射,2005年设计定型,并在当年首次完成中国双目标打击试验,标志着国产空空导弹进入了多目标攻击时代。根据海外资料SD-10导弹尺寸为长为3.51米,直径0.21米,翼展0.67米,发射重量180公斤,采用双推力固体火箭发动机,最大射速为4M,最大射程在70公里以上。性能与AIM-120A导弹相当。SD-10研制成功以后,中国继续对其进行改进,研制成功SD-10A型空空导弹,SD-10A提高了导弹的机动能力,同时加强了弹体强度,重量也增加到近200公斤。


SD-10主动雷达制导空空导弹是中国空军新一代空战体系的重要组成部分,新世纪中国空军作战飞机机载火控雷达性能有了较大提高,配备了联合式航电系统及玻璃化座舱,与此同时,空警-2000大型预警机、自动化指挥引导系统、数据链相继研制成功,已经初步形成了联合网络作战系统,中国空军的空战能力提高到一个新的水平,并为以后建立完整的网络化作战系统打下了坚实的基础。


SD-10B:未来将装备国产第四代战斗机


浅析SD-10中距弹:性能看齐AIM-120S5


F-22展示内埋弹舱。除了性能提升外,SD-10B还将在尺寸和重量上进行缩减以增加未来在国产第四代战斗机的内埋弹舱的载弹量。

SD-10B体积重量都将有缩减


SD-10A虽然性能优良,但是该导弹也存在一定的缺点,与美国的AIM-120中距空空导弹(AIM-120A仅重157公斤)相比,它的体积和重量明显偏大,因此在配备在较小型作战飞机对其性能影响较大。如配备在JF-17机翼靠近外侧的挂架时,需要挂架前伸以调节重心。还有一点不容忽视的是中国正在研制第四代战斗机,届时将采用内埋弹舱以提高飞机的隐身能力。如果体积较大,将直接影响中国第四代战斗机的载弹量,所以SD-10B作为一款未来将配备国产四代机的空空导弹除了要进行性能上的必要提升外,还要和AIM-120C系列一样,对导弹的体积和重量进行了一定的缩减,以提高导弹的适载范围和挂载能力。


SD-10B可能配备了主/被动复合制导导引头


SD-10B最引人注目的是其据说采用了“主/被动”复合末制导体制,需要指出的是中距空空导弹早就具备被动制导能力,这就是干扰源制导方式,就是导弹在攻击过程中如果目标施放干扰,导弹制导天线就转换接收干扰信号,攻击干扰源。不过从报道分析,SD-10B应该没有采用干扰源制导这种方式,而是使用了主/被动复合制导导引头,实际上SD-10B并不是第一个计划采用这种导引头的空空导弹,AIM-120就曾经计划加装被动雷达导引头,而俄罗斯也曾经研制成功研制出9B-1032被动雷达导引头,配备在R-27导弹上面,不过改进后的R-27只是单纯被动制导方式。


浅析SD-10中距弹:性能看齐AIM-120S5


AIM-120A导弹的导引头。现在中距弹一般都具备干扰源制导方式这种被动制导能力,不过笔者分析SD-10B可能是采用了主/被动复合制导导引头。


与干扰源制导不同,主/被动复合制导导引头添加的被动制导方式是接收对方的机载雷达电波,需要被动接收是单向接收信号,因此信号强度较双向传输雷达电波信号高,这相当于增加了雷达的功率,根据雷达距离公式,雷达探测距离与发射功率呈现正比,而对于内部空间有限的空空导弹来说,提高发射功率比较困难,因此添加被动雷达制导系统可以从一定程度上提高末制导雷达的探测距离。


但是其也存在较大的技术上的困难,首先被动制导系统频率较宽,精度较差,特别是机载雷达是个高速运动的目标,新一代有源相控阵雷达又采用了闪烁和猝发等低截获概率工作模式,因此空空导弹新的主/被动制导系统要求能够两者能够同时工作,以提高对目标的定位精度。


还有就是在有限的弹体空间内同时布置主/被动制导系统比较困难,目前解决的办法就是主/被动制导系统共用一个天线,形成宽频复合天线,同时还要解决宽带天线罩、高灵敏度宽带接收机等技术难关,特别是有两个制导系统同时工作,需要解决两种制导信息的信息融合问题。所以目前还没有相关系统投入实用的报道。如果SD-10B真的配备是这种导引头,那的确是中国导弹技术水平一个重大的突破。


结语

巴基斯坦空军采用SD-10B中距空空导弹意味着枭龙战机将继续采用中国的航电系统,未来枭龙战机还将配备有源相控阵雷达,配合中国正向巴基斯坦提供的ZDK-03型预警机,势必会大幅提高该机的空战性能,并形成新一代的空战体系。届时枭龙战机也将完全可以对抗装备有BARS无源相控阵雷达和R-77E中距空空导弹的印度空军苏-30MKI战斗机,从而大大改善目前巴基斯坦在印巴空军对比中的劣势处境。


而单从性能上来看,SD-10B重量在180公斤左右,最大动力射程约100公里,作战性能应该与美军现役AIM-120C5相当,与美国最新型的AIM-120C7和在研的AIM-120D仍有较大差距。