战斗机越肩攻击:美好的画饼

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导读:[align=center] [/align] [align=center]从飞机进行空战起,就有一句至理名言,“攻击目前之前,要回头看看没有敌机跟在你后面”,从战斗机问世起,它的武器就是根据飞机的轴线前向安装,相应的也就只能攻击前半球的目标,这样的话,如果能够占据目标后半球,也就是六点钟方向,那么就会得到我能够打击对方,对方却无法攻击我的局面,显然这种局面是相当有利的,因此在现代空战中双方都试图占据对方后半球的有利位置,以得到这样有利的地位。 [/align]

战斗机越肩攻击:美好的画饼

我国PL-10具备越肩攻击的潜力

近日,有媒体报道说我国PL-10近距格斗空空导弹已经具备越肩攻击能力,,即战机发射导弹后,能够越过机翼向后攻击。俄罗斯的苏-35也具备这样的能力。

从这段描述来看,PL-10这个能力似乎属于越肩攻击的前射方式,就是导弹向前发射导弹,导弹越过飞机机翼攻击后面的目标地,从现在的情况来看,导弹想实现这样的能力,在机载探测、导弹制导、推力矢量等方面都存在着许多技术上的困难,所以PL-10具备这样的一些条件,但是实用价值可能还是要持保留态度。

从飞机进行空战起,就有一句至理名言,“攻击目前之前,要回头看看没有敌机跟在你后面”,从战斗机问世起,它的武器就是根据飞机的轴线前向安装,相应的也就只能攻击前半球的目标,这样的话,如果能够占据目标后半球,也就是六点钟方向,那么就会得到我能够打击对方,对方却无法攻击我的局面,显然这种局面是相当有利的,因此在现代空战中双方都试图占据对方后半球的有利位置,以得到这样有利的地位。

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后方是空战最有利的阵位

由此有人提出能否有一种武器可以向后射击,这样在对方占据后半球的时候,这个问题看似简单,实际上却非常复杂,它需要解决一系列的问题,包括目标探测、导弹制导、飞行控制等方面,从现在来看,目前越肩射击主要有两种形式,一种是导弹向前发射,然后转弯,攻击后面的目标,一种是导弹采用后挂载的方式或者导弹挂架可以转动,可以直接对后面目标射击,前一种方式对于飞机要求较低,导弹不但可以具备向后攻击能力,还具备攻击前半球目标的能力,但是它对导弹的要求较高,另外一种方式对于导弹要求较低,但是它的缺点是导弹失去了向前攻击能力,或者要使用转动挂架,由于机械转动机构的存在,会增加战斗机的重量,并且在薄薄的机翼面找到安装这种机构的空间也不容易。

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俄罗斯关于越肩攻击的描述,不过至今尚未看到实用的迹象

不论是向前射击或者向后攻击,首先解决的就是目标定位问题,对于航炮来说,它可以由飞行员进行操纵,搜索目标,识别敌我,对于空空导弹来说,恐怕就没有这样的便利,特别是对于单座的战斗机来说,显然不能专门再安排一个飞行员执行向后警戒和射击的任务,对于空空导弹来说,它就需要专门的探测系统来进行目标探测、识别、跟踪和锁定,直到攻击目标,否则的话,所谓的越肩攻击显然无从谈起。

对于空空导弹这样的精确制导武器来说,它存在着所谓“攻击区”这样的概念,就是在目标周围有一个区域,载机在这个区域内发射导弹,就能以不低于某一给定概率杀伤目标,如果超出这个区域,导弹的命中概率就会显著降低,因此导弹能够命中目标的一个前掉,就是能够在攻击区内发射,而攻击区并不是一成不变的,它的大小和形状受导弹的性能、载机的飞行高度、速度、离轴角、进入角、目标速度、高度、机动能力、太阳夹角、气象条件等等因素的影响,也就是说导弹发射的条件是在不断的变化,所以需要机载火控系统进行解算,以便导弹提供精确的制导支持。

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越肩攻击首先要解决对后探测问题,现在没有看到有较大进展的迹象

除此之外,机载火控系统还要完成目标的搜索、探测和识别,根据目标的类型和攻击条件,从多个目标中确定攻击对象,排定攻击次序,选择武器和发射方式,完成发射前准备,包括惯导系统初始对准,制导系统通电等都需要机载火控系统来完成,同时导弹发射后可能还需要机载火控系统继续对导弹进行制导和控制,以便导弹能够准确的命中目标。

可见使用空空导弹尤其是雷达制导空空导弹对于机载火控系统的要求较高,而机载雷达是飞机火控最重要的探测系统,所以飞机要腾出机头宝贵的空间给机载雷达,但是对于喷气式飞机来说,它的尾部空间基本上被发动机喷口口占据,难以找到足够的空间给火控雷达,同时发动机喷口产生的高温及热气对于机载雷达来说也有着不容忽视的影响,我们知道决定雷达探测距离两个关键参数就是孔径和功率,特别是天线孔径,它直接影响着雷达的探测距离,显然在喷气式飞机的后部无法给机载雷达找到这样大的空间,显然就无法安装大孔径的天线,即使勉强安装,它的探测距离也很难有较好的表现。

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据说苏-34的尾锥有后视雷达,但是从导锥的尺寸来看,即使有雷达性能也不高

此前曾经有消息说,苏-34歼击轰炸机的尾锥里面配备有后视雷达,可以为空空提供火控,但是从它的尾锥尺寸来看,它的雷达天线应该很小,发射机功率估计也不大,所以它的探测距离、搜索范围较低,应该在20公里以内,这样的指标显然无法完成中距空空导弹的火控任务。

机载光电探测系统为飞机的后视提供了技术上的可能,举一个例子,现代飞机配备有导弹逼近告警系统,它通过探测导弹飞行的尾烟向飞行员告警,与雷达相比,光电系统体积和重量更小,随着大面积器件阵的使用,光电系统的探测性能也有较大的提高,不过光电系统的缺点就是无法提供目标的距离,需要激光测距仪的配合,但是在稠密的大气层里面,激光也需要较大的功率才能传输较大的距离,同时光电系统需要突出机体之外才能探测目标,而第四代作战飞机采用隐身设计,机体表面要求光滑平整,不能用鼓包、缝隙等存在,所以这样会增加飞机设计的难度。

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F-35的分布式光电系统是飞机后视的发展方向

在这种情况下,越肩攻击只能局限在红外制导空空导弹,因为它对于机载火控系统的要求低一点,但是早期的红外制导空空导弹采用点光源制导,红外导引头的探测距离、范围、精度有限,灵敏度不高,所以它的攻击区只能局限在目标尾后有限的区域内,攻击过程中需要飞行员不断的操纵飞机使用载机轴线、导弹轴线始终对准目标,直到导引头截获目标,待载机进入攻击区后,才能发射导弹,而对于越肩攻击来说,它攻击后面的目标,命中的是机头部件,所以难以实现越肩攻击。

根据红外点光源导弹的缺点,红外成像制导空空导弹出现了,红外成像制导空空导弹的优点灵敏度高,制导精度高,它是根据目标部件的温度差绘出目标红外图像,然后对其进行数字化,区别目标和背景,不但可以攻击目标后半球,也可以打击前半球,,它的探测距离更远,抗干扰能力更强,特别是能够对抗传统闪光弹的干扰,从而有效的提高导弹的整体作战能力。

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红外成像制导系统提高导弹离轴攻击能力,也为越肩攻击打下了基础

高灵敏度的导引头还提高了导弹的离轴发射能力,传统红外点光源红外制导导弹只能定轴发射,离轴发射能力较低,而红外成像制导空空导弹可以在更大范围内探测和锁定目标,因此它可以在更大范围内攻击目标,根据相关资料,第四代空空导弹如AIM-9X的离轴发射角度可以达到正负90度左右,这样的话它就可以支持发射后锁定模式,也就是说机载雷达、光电探测系统、头盔显示/瞄准系统发现目标后,将目标坐标传递给导弹导引头,导引头转向目标预定的位置,然后就可以发射导弹,导弹在飞行员探测和锁定目标,从而有效的提高导弹的攻击距离。

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AIM-9X的推力矢量装置

红外成像导引头只解决了导弹对目标的探测问题,但是导弹转弯也是一个问题,我们知道升力与载体速度的平方呈现正比,在导弹发射之初,由于速度较慢,所以弹翼产生的升力较小,一般而言导弹的初始段速度较低,气动动压小,因此气动控制效率只有正常状态的10%左右,这样的话很难产生导弹迅速转弯所需要的法向力,因此难以支持较大过载的机动动作,而越肩攻击需要导弹在发射后不久就转弯,以便能够越肩攻击目标,在这种情况下,就需要导弹有其他的控制手段来确保导弹能够及时的转弯,解决的办法就是推力矢量,推力矢量就是通过改变推力的方向,从而能够导弹在低速度下也能够进行大机动动作,根据国内外的经验来看,在垂直发射状态下,导弹在正常气动状态下需要上升到1000米以上才能进行转弯等大机动动作,而在推力矢量控制下,仅需要10米就可以进行转弯。

当导弹进行转弯这样的大攻角动作的时候,动作急剧,状态变化在在,导弹空气动力的非线性较强,会产生的较大的控制问题,如控制通道之间的气动耦合问题,从而对控制系统产生不利的影响,造成控制系统不稳定,从而造成导弹飞行状态的不稳定,因此需要大攻角气动耦合技术来降低这些负面的影响,此外为了让导弹在转弯后,能够准确的指向目标平面,还需要初始制导系统,为导弹提供实际状态、速度和位置等信息,所以第四代近距空空导弹采用了捷联式惯导系统,由于战斗机是不断运动的目标,还需要有数据链不断来更新制导系统的信息,以但导弹能够精确的捕捉目标。

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目前所谓的越肩攻击仍旧属于大离轴攻击范畴

综上所述,可以看到目前各国的第四代红外成像制导空空导弹都具备越肩攻击的潜力,但是距离实用还是有一定的距离,首先就是向后探测系统,从现在来看,各国在战斗机尾视探测系统方面仍旧没有太大的突破,即使第四代红外成像空空导弹,导引头的探测范围也比较小,这样的话对战斗机这样的高机动性能目标能力仍旧十分有限,这就直接限制了越肩攻击的实用,另外导弹弹在起始阶段就是急剧转弯,会消耗大量的能量,从而降低它的有效射程,也就是说即使第四代红外成像格斗空空导弹能够越肩攻击目标,但是它的射程也很近,这个时候对方已经能够用中距主动雷达制导空空导弹进行攻击了,那么这个时候作战飞机更应该做的是迅速进行机动,摆脱对方的锁定,并且采取措施转换攻防位置。

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高能武器可能是后向射击的最佳选择

正是因为如此,尽管俄罗斯上世纪90年代就宣称苏-34具备越肩攻击能力,但是到T-50似乎还没有看到这个技术实用的迹象,美国的AIM-9X也号称有越肩攻击能力,但是它的攻击过程依然是前半球锁定目标,当目标与载机擦肩而过的时候,急剧转弯攻击目标,因此仍旧属于前射大离轴攻击,而不是越肩攻击目标。

对于作战飞机来说,攻击的目标可能需要更加先进的技术,如保形天线和分布式光电系统,实现对飞机周围全方位的覆盖,高能武器如激光武器。可以全向射击,这样才真正解决对于后半球目标的攻击问题。










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