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以及改进设计的制导控制舱组合而成,主动雷达制导中距空空导弹

作者:军情热点    来源:未知    发布时间:2020-01-12 09:09    浏览量:

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>百舌鸟AGM-45A/B美国

兰德公司曾在2008年发表的研究报告《空战的过去、现在和未来》中总结到:“空中优势是美国所有常规军事行动的基础,而当前的空中优势依赖于先进的态势感知、隐身和超视距空空导弹。”可以说,谁拥有先进的空空导弹,就拥有决定空战胜负的重要力量,进而可能影响整个战争的进程。如今,主动雷达制导中距空空导弹作为雷达制导型空空导弹的第四代产品,正日益成为美俄欧军事技术角力的核心之一。

该弹是美国海军和海军陆战队使用的机载近距反辐射导弹,由攻击直升飞机和固定翼攻击机用来攻击敌高炮射击指挥雷达和近距地空导弹制导雷达,其名称“赛德阿姆”,为“响尾蛇反辐射导弹”(Sidewinder Anti-Radiation Missile,Side ARM)的英文缩写的音译。

该弹是美国海/空军装备使用的第一代空地反辐射导弹,主要用于摧毁地空导弹阵地、高炮指挥雷达和其他雷达设施。美国为了对付苏联设在古巴的防空体系,分别于50年代末和60年代初开始研制“乌鸦星座”(Corvus)和“百舌鸟”机载反辐射导弹,1961年发生古巴危机撤销了前项计划,而集中力量研制“百舌鸟”导弹。

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结构特点

该导弹由美海军武器中心在“麻雀”ⅢAIM-7空空导弹的基础上研制而成,由德克萨斯仪器公司为主承包商于1962年研制,同年6月开始试射,1963年开始投产,1964年1月完成基本型AGM-45A的研制,同年10月开始服役,1965年投入越南战场使用,随后用于中东战场,1986年美国海军用于利比亚冲突中,1981年停产。

主动雷达制导中距空空导弹,即采用主动雷达末制导方式、射程从25千米到上百千米的空空导弹,是雷达制导型空空导弹的最新产品。和早期空空导弹的半主动雷达制导方式相比,它降低了对载机火控系统的影响,提升了载机可接战目标数。另外,通过发射后即展开回避的方式,载机安全性能大幅提升。

该弹采用与AIM-9C完全相同的气动外形布局,并采用其标准的引信战斗部舱、发动机舱、弹翼和鸭翼组件,以及改进设计的制导控制舱组合而成,头部改为半球形天线罩。制导控制舱的更改部分是射频检测和信号处理装置,导引头位标器的陀螺稳定环架和伺服机构仍相同。引信改用AIM-9L的主动激光引信。

结构特点

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该弹采用与“麻雀”Ⅲ空空导弹相似的气动外形布局,弹体内部结构布局从前到后为:天线罩、制导舱(高频部分、低频部分和引信电子线路)、战斗部舱、控制舱和动力装置舱。

365bet备用网址 ,针对隐身技术日益扩散、电磁干扰日益严重的空战环境,主动雷达制导中距空空导弹的性能优势日益突出。因此,美俄欧纷纷推出了各自的主动雷达制导中距空空导弹。

1.美国AIM-120导弹

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AIM-120先进中程空对空导弹(AMRAAM,如上图所示)发展较早,是美国研制的第一款主动雷达制导视距外空对空导弹,最早于1991开始服役。该导弹具有全天候、全方向、全高度作战和超视距攻击、发射后不管、多目标攻击、抗多种电子干扰等先进能力,能够提供非对称的空战和空防优势。经过几十年的升级改造,AIM-120导弹已衍生了A、B、C、D四种型号,其中最新型AIM-120D导弹综合性能处于世界领先水平,该导弹已于2015年具备初始作战能力。

AMRAAM导弹改进历程如下图所示,从AIM-120A发展到如今的AIM-120D,导弹的气动面展宽变得更小,速度更快,射程更远,制导精度得到提升,毁伤效能大幅增强,抗电子干扰能力持续提高,具备以载机为中心的全向攻击能力和网络作战能力。

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AIM-120D导弹性能数据如下表所示(由于具体情况尚未披露,主要根据现有型号数据及披露改进信息估计而成):

AIM-120D导弹性能数据

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在外形结构方面,AMRAAM导弹采用大长细比、小展弦比尾舵控制的正常式气动布局,弹体中部装有保证低速飞行机动性的小弹翼,如下图所示。这种气动外形具有零升阻力小、法向力大的特点,可实现射程远、平均速度高和机动能力强的性能。从下图可以看出,得益于制导舱段和战斗部的小型化,火箭发动机占用了一半以上的弹体长度,这代表了采用常规固体火箭发动机的空空导弹所能实现的最佳性能。

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AIM-120导弹构型

在制导系统方面,AMRAAM导弹的制导系统主要由大功率发射机、接收机、低旁瓣天线及其伺服机构、惯性基准装置和电子组件组成。设计人员利用当时的微电子等先进技术,实现了该系统的小型化,并进行了一些创新性设计。例如利用混合薄膜微波集成电路技术把雷达接收机的射频处理机夹在平板缝阵天线的中间,以消除接收机中所有微波的“波导效应”,同时减轻了接收机的重量、成本和复杂程度。

制导体制采用惯性中制导和I波段(欧洲标准,8~10GHz)主动雷达末制导相结合的复合制导。该弹有四种制导模式:中段指令惯导和末段主动雷达制导、中段惯导和末段主动雷达制导、主动雷达制导以及雷达干扰寻的。在末段较远距离上用高脉冲重复频率测速,以提高导引头截获距离,而在低空下视或近距时,采用中脉冲重复频率,以提高对目标的分辨率和低空下视能力。

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AIM-120导引头

在飞行控制系统方面,AMRAAM导弹的飞行控制系统采用自适应增益控制自动驾驶仪和与之相配的四个独立控制的电动舵机。该电动舵机由三个锂-铝热电池组供电,传动机构为滚珠丝杠减速器,直流无刷整体式4极电机用脉冲调宽电子组件控制。

在动力系统方面,AMRAAM导弹的动力系统采用少烟、双推力、高总冲固体火箭发动机。尾烟少可降低敌方发现导弹发射或逼近而采取规避动作的机会。双推力方案,可在导弹点火后先用大推力把导弹快速推进到最大速度Ma=4,然后用小推力巡航,以满足中距导弹的射程和末端机动能力要求。该发动机采用贴壁浇注成型的HTPB推进剂,使总冲达到104kN•s,确保了导弹的高速度和远射程。

在打击能力方面,AMRAAM导弹采用主动雷达近炸引信,有四根天线,能在所有可能的末端遭遇条件下对付多种类型目标,包括歼击机、轰炸机和巡航导弹。AMRAAM采用高爆预制破片式战斗部,重22kg,尺寸和重量都比“麻雀”导弹小,但威力更大。该战斗部配合高精度制导系统和最佳延迟引信,具有很高的杀伤概率。

2.俄罗斯R-77导弹

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R-77空空导弹又称蟒蛇导弹,是苏联/俄罗斯于1980年代初期发展与美国AIM-120导弹对应的主动雷达制导中距空空导弹,于1992年开始服役,目前在役。该导弹具备发射后不管能力、有很大的有效射程范围(0.3km到大于80km)、有很强的机动性(能对付12g机动的目标)、能对付低空飞行器如巡航导弹、直升机等。

R-77导弹主要性能参数如下表所示:

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在弹型结构方面,R-77空空导弹主翼在弹身中后段,长方形、低展弦比,十字排列;尾段则是相当有特色的网状弹翼,也是十字排列,能向前折收以便于运送、储藏、以及放置于弹舱,可以采用AKU-RVV-AE弹射式发射架及APU-RVV-AE滑轨式发射架发射。由于R-77重量轻,长度短,可以在战斗机机身下面安装大量的这种导弹。

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R-77的网状尾翼

R-77使用短的、锥形的机翼,代替传统的三角形机翼,这种机翼形状类似美国海军早期的地对空导弹系统。R-77的主翼除了在超音速时减少网格翼迎接的来流速度外,对机动性能也有一定的帮助。例如当R-77要往某个方向移动时,当然要先用网格翼让导弹转过去,但网格翼除了让导弹转动外,也会产生反向作用力,而主翼产生的升力就能尽可能抵消这个力,甚至提供额外的升力供导弹机动使用。

R-77由于尾翼的弦很短,铰链矩很短,所以导弹只能依靠飞机本身的速度、海拔,角度进攻。它的力矩不允许超过1.5KGM,这就要求R-77导弹体积必须小,重量必须轻,并且需要利用电力有关引动器移动控制面。依据空气动力学原理,当攻击角度在40度以内时,导弹会有效的击中目标。同时它的控制面也有缺点,空气阻力很大并且需要很大的有效横截面,在折叠位置时,这种情况得到一定的缓解。

在导引头方面,导弹主动雷达引导头工作于J波段(欧洲标准,10~30GHz,即波长1至3cm),早期用9B-1348E引导头,对RCS=5平方米的目标探测距离为10~15km,长604mm,重16kg,口径200mm,采用机械陀螺,所以热机时间较长,且不是采用程序化设计因此无法以软件提升性能。

后来改用较先进的9B-1103M系列。9B-1103M系列引导头是AGAT MRI公司于1980年代开始研制的空空与地对空导弹通用引导头。其原型对RCS=5平方米的目标探测距离15到20km,长60cm,重14.5kg,口径200mm。

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3.欧洲流星导弹

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流星(Meteor,如上图所示)是由MBDA公司研制一型主动雷达制导的超视距空空导弹。该导弹具有多发齐射能力,能在复杂的电磁对抗环境下,有效攻击远程的机动目标。

流星导弹的几何外形受到严格限制,以确保能与欧洲现役战斗机机身下的半埋式发射架兼容。其他的一些主要性能要求包括:隐形发射;更强的动力性能,以追踪并摧毁高机动性目标;在电子对抗战中拥有稳健的性能;能够让载机先敌发现目标并发射导弹,立刻脱离战场以增强战斗机的生存能力。

流星导弹主要性能数据如下表所示:

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流星导弹结构组成如下图所示:

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流星导弹结构图

其前弹体包括惯性测量系统和主动雷达近炸引信子系统。近炸引信子系统在作战末段时探测到攻击目标,并计算出引爆战斗部的最佳时间,以求达到最大的杀伤效果。近炸引信子系统配有4根天线,对称分布于前弹体外围。动压传感器布置在近炸引信子系统内部。近炸引信子系统之后那一部分包括由ASB公司提供的热电池、交流供电单元、能源与信号发布单元。

推进系统由变流量固体火箭冲压发动机与整体式无喷管助推器组成。变流量固体火箭冲压发动机的优势在于能提供远射程、高巡航速度,以及从海平面到高空的大工作空域;此外,通过主动推力控制,导弹具有的灵活的弹道规划能力;它设计相对简单,且生产制造方面的供应链体系与传统的固体火箭发动机基本一致。

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流星导弹进系统示意图

推进系统主要包括4个部分:一个集成无喷管助推器的冲压燃烧室,进气道,级间过渡舱和为巡航提供能源的燃气发生器。推进系统自身也是弹体结构件的一部分,燃气发生器和冲压燃烧室使用的是钢制壳体。负责推进系统控制的电子控制器固定在进气道的整流罩内,其后布置的是驱动弹翼的舵机。

另外流星导弹具备数据联网功能。双向数据链使得载机能够为导弹提供中程制导信息升级,或者重新捕获目标,包括从第三方获取数据信息。数据通信链能够传递导弹多方面的信息,诸如导弹的工作与飞行状态、导引头获取的目标情况等信息。数据链电子单元安装在右侧进气道整流罩内,位于舵机前方。天线固定在整流罩的尾部。双向数据链能与台风战机和鹰狮战机兼容。

4.性能对比

3款导弹作为美俄欧现役主力主动雷达制导中距空空弹,在各自空战体系中都发挥着重要作用。然而从导弹单体性能而言,各型导弹都各有千秋。

在导弹射程方面,AIM-120D及流星导弹射程相近,均大于150km,达到中远程空空弹射程。在不可逃逸区方面,据MBDA官网介绍,流星导弹不可逃逸区达到AIM-120D的若干倍。

在制导方面,AIM-120D性能最为优异,其在原有的复合制导系统基础上还加装了一个双向数据链和GPS制导装置。GPS制导系统缩小了导弹在飞行过程中的累积误差。新增的卫星双向数据链取代了以前使用的单向接受数据链,增大了AIM-120D导弹在大离轴角状态下的空战能力,AIM-120D导弹可以攻击载机后面的空中目标,载机也可以在发射导弹之后迅速脱离战斗区域,还可以实现最新A射B导的功能。

在机动性能方面,R-77的网格翼使其具备极佳的飞行性能,甚至具备大角度离轴发射能力,相当于具备向量推力控制能力的专用格斗导弹,在同样性能载机的空战中,R-77要优于AIM-120。

在杀伤效率方面,R-77及流星导弹均采用高能破片式战斗部,主要依靠炸药爆炸时产生的高速飞散破片毁伤目标,破片散布范围较大,引信与战斗部容易配合。但由于破片离散分布,必须多个破片直接命中目标要害部位才能有效击毁目标,并且破片杀伤概率随作用距离增加而缓慢下降。而AIM-120采用了高能定向战斗部,毁伤能量集中、杀伤效率高。

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