专家谈他机制导

节选自《兵器知识》第10期  

　　记：他机制导主动雷达空空弹时还存在哪些问题?
　　穆：首先是导航精度问题。GPS出现前，飞机与导弹主要用惯导来确定自身位置。飞机在起飞前，需对惯导进行误差归零，但只要飞机一起飞，惯导系统就开始出现误差，从惯导系统得出的战机相对地面固定坐标点之间的方位误差会随着时间的推移越来越大。不过在一般情况下，导弹载机负责对导弹进行制导，导弹发射前跟制导飞机是一体的，不需要确定双方的距离和方位的差异。战机所确定的目标方位，就是目标在以战机为原点的一个极坐标系中的方位。导弹在发射前，也在这个极坐标系的原点上。在导弹发射后，导弹从制导信号所获得的目标方位还是在这个极坐标系内。虽然导弹携带的惯导也有误差存在，使得导弹在确定自身在这个极坐标系内位置的时候会有误差，不过由于导弹攻击的时间很短，这个误差累积的幅度不大。到达拦截点后导弹自身雷达的扫描范围虽然很小，但导弹自身的导航误差不会使目标点位置处于这个扫描范围之外，从而并不影响最后的攻击效果。
　　刘：在刚才说的最简单的他机制导模式中，有导弹载机和制导飞机两架飞机，它们的惯导对它们相对某个地面坐标点的方位确定都有误差存在，即使用“塔康”等无线电导航措施也只是减少这个误差。简单说，如果两架飞机都打开雷达扫描同一个目标，确定了目标在以各自为原点的极坐标系之内的方位后，就可根据各自相对某个固定坐标点的位置换算出目标的绝对位置。这两架飞机得出的这个目标绝对位置是有差异的。美国在战机之间加装16号数据链后就发现了这个问题，两架战机通过数据链传递的同一个目标方位数据往往差距很大。在他机制导过程中，制导飞机与导弹载机必须互相通报各自相对位置，然后换算出带有双方惯导误差累计的彼此方位。制导飞机通过雷达得到目标机在自身极坐标系内的方位后，再根据导弹发射时制导飞机与导弹载机间的彼此方位，换算出目标机在以导弹载机为原点的极坐标系内的方位数据，然后在制导信号中向导弹发送目标的这个方位数据。
　　可以看出来，由于导航系统的误差，最后传送的这个数据跟真正的目标位置差异甚大，以至于根本无法有效制导导弹攻击目标。
　　在GPS出现后，由于导航精度不受时间累积影响，使飞机的定位误差始终保持较低。导弹载机和制导飞机之间的方位可通过GPS得以确认。数据链可保证发射前导弹载机和制导飞机之间大量的信息交换。要实现他机制导，导弹上需要安装GPS和双向数据链。目前的导弹只能被动接收制导信号，而安装双向数据链以后，导弹可以反过来向制导飞机发送GPS定位信息，甚至可发送导弹雷达获得的目标信息。制导飞机可根据这些信息对导弹进行更精确的控制。
　　目前只有美国在研的AIM-120D才装有双向数据链，也就是说，将来装备有AIM-120D并且具有相应火控系统的美国战机可能会首先实现他机制导。F-22和F-35是最可能进行他机制导攻击的战机。
　　记：如果空空导弹尚未装双向数据链，是否还能实现他机制导?
　　刘：目前看，如果导弹载机和制导飞机都装有GPS，同时导弹载机和制导飞机上都安装有高速数据链的话，他机制导最可能先通过一个变通方式来实现。那就是战机A携带导弹，而战机B雷达开机扫描目标，获得目标方位数据后，通过数据链实时向战机A发送目标机T的方位信息。战机A的雷达也打开，不过并不扫描目标，而是用雷达的旁瓣向导弹发送制导信号，导弹接收战机A发送的制导信号来修正自己的飞行路线。这种方法的好处很明显。战机A不需要用雷达扫描目标，而且雷达旁瓣的辐射量很小，不容易被目标机T发现。特别是使用了相控阵雷达的飞机，用雷达发射制导信号的波束非常小，很难被敌方所截获。这种制导方式对战机A来说，除了目标方位需要通过数据链来获得，其它过程都与战机A单机进行导弹攻击的过程一样，这就可减少火控系统程序的改变，更容易实现一些。不过相信导弹上安装的双向数据链可靠成熟后，战机A完全静默发射导弹，而战机B全程制导导弹的他机制导方式可彻底实现。
　　记：刚才这种情况，战机A用旁瓣发送制导信号，那么主瓣干什么?用主瓣给导弹传递制导信号是否可行?
　　穆：刚才这种情况下，战机A的主瓣什么也不干，只是控制它不扫描目标机就是了。一般情况下，主瓣是不能用于发送制导信号的。因为主瓣很窄，是要对准目标的。而空战时己方发射出去的导弹和目标机一般不在一条直线上，所以都是用呈辐射状的旁瓣来向导弹发送制导信号。如果你要用主瓣发送制导信号，则要更改战斗机火控系统，所以刚才讲的这种情况是最简便地利用战斗机当前系统，什么都不用改。
　　记：如果导弹载机、制导飞机及目标机都为多架，他机制导是否可行?
　　穆：这就涉及到战场的信息交换和目标分配问题了。由于战机彼此间可以通过数据链进行信息交换，战场态势了解得很清楚，这个不是问题。
　　而且，他机制导只会给战机带来更大的灵活性。从最简单的情况来说，战机携带导弹对目标攻击需要占领一个有利的导弹发射位置。因为雷达制导的空空导弹虽然可以保证对目标进行全向攻击，但是导弹与目标机之间的方位差异，导弹载机的高度、速度等，都对导弹的射程、命中率等影响很大。所以在目前的空战模式下，战机接收到预警机数据链发来的目标位置信息以后，往往要进行复杂的机动来占领发射位置。这个发射位置可以保证导弹有更大的命中率，而己方被对方发现的可能性最小，最有利于战机雷达发现目标。目前先进战机的火控系统内都有个决策系统，根据获得的敌方位置实时计算出一条最优航线，自动控制战机以优化的高度、速度按照这个航线去占领有利的空战位置。如果他机制导能实现，导弹载机可占领最有利于发挥导弹射程及命中率最高的位置，而制导飞机则可占领最有利于雷达发现目标的位置，互相配合完成攻击任务。再进一步说，一架没有装先进雷达的战机，只要装了数据链系统，就可作为导弹载机配合装有先进雷达的战机施行导弹攻击。导弹载机无需先进的雷达和火控系统，只需在导弹发射前对导弹装定由制导飞机提供的截击点位置，然后发射导弹就可脱离战场，后续的制导交给装有先进雷达的战机去实施。而且一旦实现他机制导，在战场上，导弹发射完毕以后的战机并不就立即失去战斗力，它还可制导其它战机的导弹攻击目标，这也提高了战机的作战效能。
　　而对于被攻击方，面对他机制导的攻击方式，也更难对抗。目前的战机可通过电子对抗装置找到对方雷达辐射源，探测到这个辐射源相对自己的距离和方位。在目前情况下，确定了雷达辐射源也就确定了敌机，跟它保持一定的距离就可以保证自己在对方导弹攻击范围之外。而对方是他机制导发射导弹的情况下，这种措施就完全失去了意义。
　　进一步来说，在对方使用主动制导空空导弹的情况下，确定对方是否已经向本机发射导弹可用以下办法：首先要能探测到对方雷达辐射中的制导信号，本机有意进行频繁的机动，如果发现某个雷达的辐射源频频发送制导信号，就可以确定对方已经发射导弹向自己攻击。因为在己方机动的情况下，对方不得不不断向导弹发送修正制导信号。
　　记：如何能确定此信号是敌方飞机给导弹的制导信号?
　　穆：制导信号一般是靠旁瓣来传递的，其特征与主瓣及其它电子信号不同，较容易识别。而当敌方用他机制导时，载机完全是静默发射导弹，同时制导飞机与导弹通过数据链进行制导信号交换。虽然这种数据链传递也可能被目标飞机探测到，但加密数字化信号无法被利用，而且无法得知它是传给战斗机的还是传给导弹的还是传给预警机的。这种情况下，现有这种对抗手段就会失去作用。
　　刘：他机制导给今后的作战留下了很大空间。目前无人机还无法参与空对空作战。而实现他机制导以后，无人机可充当导弹载机的位置。一架有人战机伴随多架无人机进入作战空域，有人机负责确定目标位置，无人机则机动到距离目标更近的位置发射导弹，发射后的导弹由有人机制导。目前隐身战机为保证隐身需要，内部弹舱携带的导弹数量都很有限。而无人机对机动性要求不高，完全可在隐身情况下携带更多导弹，两者配合，就等于提高了有人战机的载弹量，而无需付出重量和隐身的代价。
　　记：无人机充当制导飞机是否可行?
　　穆：探测目标，识别目标，都必须要有人在过程中，无人机充当不了制导飞机。
　　记：照上面这种理论的一个极端推演就是预警机直接控制低成本导弹载机发射。
　　刘：预警机雷达的波长较长，精度不能直接为导弹制导。导弹载机的档次也不能降低，因为没有高速数据链系统就无法实施这种作战。而高速数据链系统很昂贵。美军没有将F-15、F-16都照着F-22的标准进行改装，一方面因为这些战机接近了使用寿命，另外一方面如改装高速数据链系统，需要对机载设备大动干戈，成本上不划算。所以像很多人设想的歼-7、歼-8等改装为先进空空导弹的载机在成本上完全不现实。节选自《兵器知识》第10期  

　　记：他机制导主动雷达空空弹时还存在哪些问题?
　　穆：首先是导航精度问题。GPS出现前，飞机与导弹主要用惯导来确定自身位置。飞机在起飞前，需对惯导进行误差归零，但只要飞机一起飞，惯导系统就开始出现误差，从惯导系统得出的战机相对地面固定坐标点之间的方位误差会随着时间的推移越来越大。不过在一般情况下，导弹载机负责对导弹进行制导，导弹发射前跟制导飞机是一体的，不需要确定双方的距离和方位的差异。战机所确定的目标方位，就是目标在以战机为原点的一个极坐标系中的方位。导弹在发射前，也在这个极坐标系的原点上。在导弹发射后，导弹从制导信号所获得的目标方位还是在这个极坐标系内。虽然导弹携带的惯导也有误差存在，使得导弹在确定自身在这个极坐标系内位置的时候会有误差，不过由于导弹攻击的时间很短，这个误差累积的幅度不大。到达拦截点后导弹自身雷达的扫描范围虽然很小，但导弹自身的导航误差不会使目标点位置处于这个扫描范围之外，从而并不影响最后的攻击效果。
　　刘：在刚才说的最简单的他机制导模式中，有导弹载机和制导飞机两架飞机，它们的惯导对它们相对某个地面坐标点的方位确定都有误差存在，即使用“塔康”等无线电导航措施也只是减少这个误差。简单说，如果两架飞机都打开雷达扫描同一个目标，确定了目标在以各自为原点的极坐标系之内的方位后，就可根据各自相对某个固定坐标点的位置换算出目标的绝对位置。这两架飞机得出的这个目标绝对位置是有差异的。美国在战机之间加装16号数据链后就发现了这个问题，两架战机通过数据链传递的同一个目标方位数据往往差距很大。在他机制导过程中，制导飞机与导弹载机必须互相通报各自相对位置，然后换算出带有双方惯导误差累计的彼此方位。制导飞机通过雷达得到目标机在自身极坐标系内的方位后，再根据导弹发射时制导飞机与导弹载机间的彼此方位，换算出目标机在以导弹载机为原点的极坐标系内的方位数据，然后在制导信号中向导弹发送目标的这个方位数据。
　　可以看出来，由于导航系统的误差，最后传送的这个数据跟真正的目标位置差异甚大，以至于根本无法有效制导导弹攻击目标。
　　在GPS出现后，由于导航精度不受时间累积影响，使飞机的定位误差始终保持较低。导弹载机和制导飞机之间的方位可通过GPS得以确认。数据链可保证发射前导弹载机和制导飞机之间大量的信息交换。要实现他机制导，导弹上需要安装GPS和双向数据链。目前的导弹只能被动接收制导信号，而安装双向数据链以后，导弹可以反过来向制导飞机发送GPS定位信息，甚至可发送导弹雷达获得的目标信息。制导飞机可根据这些信息对导弹进行更精确的控制。
　　目前只有美国在研的AIM-120D才装有双向数据链，也就是说，将来装备有AIM-120D并且具有相应火控系统的美国战机可能会首先实现他机制导。F-22和F-35是最可能进行他机制导攻击的战机。
　　记：如果空空导弹尚未装双向数据链，是否还能实现他机制导?
　　刘：目前看，如果导弹载机和制导飞机都装有GPS，同时导弹载机和制导飞机上都安装有高速数据链的话，他机制导最可能先通过一个变通方式来实现。那就是战机A携带导弹，而战机B雷达开机扫描目标，获得目标方位数据后，通过数据链实时向战机A发送目标机T的方位信息。战机A的雷达也打开，不过并不扫描目标，而是用雷达的旁瓣向导弹发送制导信号，导弹接收战机A发送的制导信号来修正自己的飞行路线。这种方法的好处很明显。战机A不需要用雷达扫描目标，而且雷达旁瓣的辐射量很小，不容易被目标机T发现。特别是使用了相控阵雷达的飞机，用雷达发射制导信号的波束非常小，很难被敌方所截获。这种制导方式对战机A来说，除了目标方位需要通过数据链来获得，其它过程都与战机A单机进行导弹攻击的过程一样，这就可减少火控系统程序的改变，更容易实现一些。不过相信导弹上安装的双向数据链可靠成熟后，战机A完全静默发射导弹，而战机B全程制导导弹的他机制导方式可彻底实现。
　　记：刚才这种情况，战机A用旁瓣发送制导信号，那么主瓣干什么?用主瓣给导弹传递制导信号是否可行?
　　穆：刚才这种情况下，战机A的主瓣什么也不干，只是控制它不扫描目标机就是了。一般情况下，主瓣是不能用于发送制导信号的。因为主瓣很窄，是要对准目标的。而空战时己方发射出去的导弹和目标机一般不在一条直线上，所以都是用呈辐射状的旁瓣来向导弹发送制导信号。如果你要用主瓣发送制导信号，则要更改战斗机火控系统，所以刚才讲的这种情况是最简便地利用战斗机当前系统，什么都不用改。
　　记：如果导弹载机、制导飞机及目标机都为多架，他机制导是否可行?
　　穆：这就涉及到战场的信息交换和目标分配问题了。由于战机彼此间可以通过数据链进行信息交换，战场态势了解得很清楚，这个不是问题。
　　而且，他机制导只会给战机带来更大的灵活性。从最简单的情况来说，战机携带导弹对目标攻击需要占领一个有利的导弹发射位置。因为雷达制导的空空导弹虽然可以保证对目标进行全向攻击，但是导弹与目标机之间的方位差异，导弹载机的高度、速度等，都对导弹的射程、命中率等影响很大。所以在目前的空战模式下，战机接收到预警机数据链发来的目标位置信息以后，往往要进行复杂的机动来占领发射位置。这个发射位置可以保证导弹有更大的命中率，而己方被对方发现的可能性最小，最有利于战机雷达发现目标。目前先进战机的火控系统内都有个决策系统，根据获得的敌方位置实时计算出一条最优航线，自动控制战机以优化的高度、速度按照这个航线去占领有利的空战位置。如果他机制导能实现，导弹载机可占领最有利于发挥导弹射程及命中率最高的位置，而制导飞机则可占领最有利于雷达发现目标的位置，互相配合完成攻击任务。再进一步说，一架没有装先进雷达的战机，只要装了数据链系统，就可作为导弹载机配合装有先进雷达的战机施行导弹攻击。导弹载机无需先进的雷达和火控系统，只需在导弹发射前对导弹装定由制导飞机提供的截击点位置，然后发射导弹就可脱离战场，后续的制导交给装有先进雷达的战机去实施。而且一旦实现他机制导，在战场上，导弹发射完毕以后的战机并不就立即失去战斗力，它还可制导其它战机的导弹攻击目标，这也提高了战机的作战效能。
　　而对于被攻击方，面对他机制导的攻击方式，也更难对抗。目前的战机可通过电子对抗装置找到对方雷达辐射源，探测到这个辐射源相对自己的距离和方位。在目前情况下，确定了雷达辐射源也就确定了敌机，跟它保持一定的距离就可以保证自己在对方导弹攻击范围之外。而对方是他机制导发射导弹的情况下，这种措施就完全失去了意义。
　　进一步来说，在对方使用主动制导空空导弹的情况下，确定对方是否已经向本机发射导弹可用以下办法：首先要能探测到对方雷达辐射中的制导信号，本机有意进行频繁的机动，如果发现某个雷达的辐射源频频发送制导信号，就可以确定对方已经发射导弹向自己攻击。因为在己方机动的情况下，对方不得不不断向导弹发送修正制导信号。
　　记：如何能确定此信号是敌方飞机给导弹的制导信号?
　　穆：制导信号一般是靠旁瓣来传递的，其特征与主瓣及其它电子信号不同，较容易识别。而当敌方用他机制导时，载机完全是静默发射导弹，同时制导飞机与导弹通过数据链进行制导信号交换。虽然这种数据链传递也可能被目标飞机探测到，但加密数字化信号无法被利用，而且无法得知它是传给战斗机的还是传给导弹的还是传给预警机的。这种情况下，现有这种对抗手段就会失去作用。
　　刘：他机制导给今后的作战留下了很大空间。目前无人机还无法参与空对空作战。而实现他机制导以后，无人机可充当导弹载机的位置。一架有人战机伴随多架无人机进入作战空域，有人机负责确定目标位置，无人机则机动到距离目标更近的位置发射导弹，发射后的导弹由有人机制导。目前隐身战机为保证隐身需要，内部弹舱携带的导弹数量都很有限。而无人机对机动性要求不高，完全可在隐身情况下携带更多导弹，两者配合，就等于提高了有人战机的载弹量，而无需付出重量和隐身的代价。
　　记：无人机充当制导飞机是否可行?
　　穆：探测目标，识别目标，都必须要有人在过程中，无人机充当不了制导飞机。
　　记：照上面这种理论的一个极端推演就是预警机直接控制低成本导弹载机发射。
　　刘：预警机雷达的波长较长，精度不能直接为导弹制导。导弹载机的档次也不能降低，因为没有高速数据链系统就无法实施这种作战。而高速数据链系统很昂贵。美军没有将F-15、F-16都照着F-22的标准进行改装，一方面因为这些战机接近了使用寿命，另外一方面如改装高速数据链系统，需要对机载设备大动干戈，成本上不划算。所以像很多人设想的歼-7、歼-8等改装为先进空空导弹的载机在成本上完全不现实。