小明拙作“共和国的雷达霹雳”

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/29 00:15:31


小文一篇,老大轻拍……
小明网易博客地址:http://riyueliuguang.blog.163.com/
    国庆60周年是最近军迷网友们最关注的热点之一。阅兵航空兵演练基地附近的朋友们都可以非常幸运地大饱眼福先睹为快国庆月饼时的空中编队阵容。根据阅兵空中编队演练现场发回的图片来看,这次国庆60年阅兵的各类作战飞机都带上了导弹模型。阅兵航空兵编队第一次带弹飞过天安门广场,这的确让网友们热议了一阵,也唤起了民众对我国航空武器系统的极大兴趣。今天,笔者简单来讲一讲我国的雷达制导空空导弹—PL11和PL12。
    在空空导弹领域,我国应该说是成果颇丰。从具备空空导弹研制生产能力以来,我国军工提供了数个型号系列几十个改型且数量庞大的空空导弹供人民空军执剑在手保卫领空。但是长期以来我国装备的空空导弹种类仅限于红外制导的近距空空导弹,比如霹雳2,霹雳5,霹雳8和供应出口的霹雳9等等。欧美和苏联较早涉足的雷达制导空空导弹领域,在中国空空导弹发展历史上有着相当长的空白期。其实在较早的时候,我国发展过一款半主动雷达制导的中距空空导弹---霹雳4。霹雳4是中国自行设计制造的第二个空空导弹,也是中国自行设计制造的第一个半主动雷达型空空导弹,以航空工业部所属第六一二所(现为洛阳光电技术发展中心)和株洲航空发动机厂为主,于1966年3月开始研制,1980年11月完成样机部件地面定型试验。1981年7月转入第二阶段研制,1984年生产出首批整弹样机、发射装置以及地面维护设备。1985年因其性能不能满足使用要求而停止研制。该弹采用与美国的“麻雀”3A(AIM-7D)相似的气动外形布局,即两对全动式梯形弹翼装在弹体中部,起控制舵和副翼双重作用,4片固定式三角形安定面装在弹体尾部,起纵向稳定作用。同时,该弹还采用与前苏联/俄罗斯在空空导弹设计上常用的方案,即“一弹、两头”方案,通过半主动雷达和被动红外两种不同导引头的互换,形成半主动雷达和被动红外两种导弹型号,代号分别为“霹雳”4甲(PL-4A)和“霹雳”4乙(PL-4B)。
根据相关资料介绍,霹雳4导弹是我国对美帝麻雀半主动雷达制导空空导弹进行逆向研制的结果。在越战时期,美帝发射的麻雀空空导弹命中率较低,有一些导弹燃料耗尽后落到地面,虽然受到一些损伤但是基本结构完好,对于我国这种对半主动雷达制导空空导弹研究比较薄弱的国家很具有参考价值。不过由于我国自身电子行业和火箭发动机实力薄弱,即便有先进的仿制原型也不可能将其性能完全实现。霹雳4在导引头探测距离,最大跟踪角速度和射程方面都与麻雀有着较大差距。随着霹雳4导弹装机对象歼九的下马,霹雳4导弹就没有继续发展。歼八二也曾经要装备霹雳4空空导弹,但是由于用于霹雳4导弹制导的208火控雷达一直没有完全实现制导半主动雷达导弹的功能,霹雳4也就没能在空中美男子的翼下一闪寒光而是随着时间的流逝掩埋在历史的灰尘下了。
霹雳4的基本参数:
最大射程 18km(PL-4A) 8km(PL-4B)
最小射程 1500m
最大速度 M2.2
使用高度 300~21000m
最大过载 40g
制导系统 半主动雷达(PL-4A)被动红外(PL-4B)<BR>
引  信 无线电引信和压电引信
战斗部   高爆炸药,重30kg
动力装置 固体火箭发动机
弹  重 150kg(PL-4A)148kg(PL-4B)
弹  长 3.235m(PL-4A) 3.128m(PL-4B)
弹  径 190mm
    经过了改革开放后多年的积淀,我国的电子产业尤其是雷达产业水平有了较高的提升,在接近上世纪90年代的时期,我国已经基本具备了研制现代机载火控雷达和雷达制导空空导弹实力,也立项了相关的武器型号。首先出现在国外媒体上的中国雷达制导空空导弹是被称作霹雳11的半主动雷达制导的空空导弹。国外媒体认为霹雳11半主动雷达空空导弹是中国对意大利阿兹派德半主动雷达空空导弹进行仿制的结果,而阿兹派德空空导弹的前身就是美帝的麻雀空空导弹。因此可以认为霹雳11是中国对麻雀导弹的曲线追寻。不过虽然霹雳11基本达到了仿制原型阿兹派德性能参数,但是半主动雷达制导的固有缺陷让其并不足以担当我国空军主力武器系统的角色。
霹雳11的基本参数
长:3.69米           
直径:20.3厘米
翼展:约80厘米        
发射重量:220千克.
弹头:33千克高爆破片弹头   
制导:半主动雷达自引导
推进:单级固体发动机
最大射程:60公里
有效射程:25公里      
最大速度:4马赫
    半主动雷达制导原理是这样的:机载雷达对搜索范围内的空域进行搜索,截获目标机回波后即在平显或者仪表板上的显示器上,目标的方位角和高度等信息也会一并显示。飞行员根据回波的基本情况判断是否转入跟踪,如果需要对目标进行进一步探测,比如航迹生成,识别等等,飞行员在显示器上操纵跟踪波门套住相应的目标回波并按跟踪键。雷达转入对目标的跟踪后,就会按照一定的刷新速率生成目标的各种信息,完成发射导弹所需要的前期探测任务。如果需要发射导弹进行打击,飞行员即可发射半主动雷达空空导弹。于此同时,机载雷达的主瓣会持续性的对目标进行照射,半主动雷达空空导弹的导引头截获到目标反射的载机雷达回波后,即沿此回波方向飞行。也有些半主动雷达制导导弹还需要接受载机雷达的基准信号,与目标回波进行相干解算后得到目标位置。
    根据上述制导原理我们可以看出半主动雷达制导空空导弹的几个先天缺陷。半主动雷达制导导弹在飞行的过程中需要持续性的接收目标的雷达回波,这就要求载机在发射导弹之后必须一直操纵雷达的主瓣对目标进行照射。这大大限制了载机的战术机动灵活性,也给了对方反击无法猛烈战术机动躲闪的载机的机会。发射半主动制导雷达导弹之后,如果载机发现敌方也有导弹来袭,要么在不中断自己导弹制导的情况下进行机动躲闪,这会大大增加敌方导弹命中的概率;要么立刻中断自己导弹的制导进行规避,这虽然能暂时保全自己但是会丧失命中敌机的机会。
    现代战争对战斗机提出了同时攻击多个目标的战术性能要求。目前大多数机载雷达天线都是平板缝隙天线,只能提供一个主瓣信号进行搜索跟踪和制导。如果发射了半主动雷达制导空空导弹,雷达的主瓣就必须为导弹制导提供持续性照射,这也大大限制了雷达进行其他工作的能力,比如搜索和跟踪新的目标。因此,半主动雷达制导空空导弹也在多目标接战中无法方便使用。另外,半主动雷达空空导弹在发射后就一直按照比例导引率或者修正后的比例导引率进行飞行。如果目标发现载机的导弹发射,必定会采取战术机动降低导弹的命中概率。一般发现对方发射导弹后,目标机也会相应的射出一枚导弹对载机进行威胁,同时进行桶滚或者蛇形机动等导弹规避战术动作。导弹的火箭发动机通常只工作数秒时间,剩下的射程都是导弹靠惯性飞行,因此导弹的能量格外的有限。上述两个战术规避动作就是利用了这一点:桶滚和蛇形机动都是目标迫使导弹消耗额外能量的过程。目标在进行桶滚或者蛇形机动的时候,半主动导引头收到的目标回波自然会随着目标的运动而运动,从而也操纵导弹以一定的过载进行机动以保证满足比例导引率或者修正后比例导引率的要求。这就等于额外增加了导弹的飞行路程,额外消耗了导弹的能量。很可能原本在射程内的目标导弹甚至无法射到,或者就算是射到也没有足够的能量命中正在机动的目标。由此可见,半主动雷达空空导弹在航路优化方面的能力十分不足。这是由于这个原因,动力射程能够达到60公里左右的霹雳11空空导弹在实际空战中的有效射程也只有25公里左右,不可逃逸区则更近。麻雀,阿兹派德等半主动雷达制导空空导弹也有类似的情况。麻雀在宣传中70公里的射程也包含水分,实际作战中的发射距离也不会超过40公里,对战斗机等机动目标的有效射程预计也只有30公里左右。
    在几年前的珠海航展上初次露面的闪电10主动雷达制导空空导弹应该是中国第一型正式向世人解开神秘面纱的雷达制导空空导弹,也是第一型正式展出的超视距空空导弹。SD10虽然属于中国专门用于出口的中距雷达制导空空导弹,但是它的背后必然存在一个系统设计类似、性能更加优良的雷达制导空空导弹型号以供中国空军自己使用。其正式亮相标志着中国第四代空空导弹开始或者已经开始形成战斗力,标志着中国空军真正开始具备超视距空战能力,它的研制成功也标志着我国成为少数几个有能力自主研制主动雷达制导超视距空空导弹的国家。
共和国的雷达霹雳(二)
    上一篇博文中,笔者简单介绍了我国两个雷达制导空空导弹的基本情况,在博文的最后说到了我国空空导弹发展史上最具有转折性意义的闪电10空空导弹。本篇博文将会介绍闪电10以及我国空军实装的主动雷达空空导弹霹雳12的基本情况,并结合美帝AIM120的改进之路谈谈霹雳12空空导弹的未来发展。
    闪电10A 空空导弹是中国一航研制的第四代先进中距拦射空空导弹,采用主动雷达制导,无线电近炸引信,具有超视距发射能力、多目标攻击能力、发射后不管能力以及全天候作战能力,能够先敌发现、先敌发射、先敌摧毁、先敌解脱。可选择复合制导模式、发射后不管模式和被动跟踪模式等多种制导模式,具有多种抗干扰能力,适用于全天候、全高度、全方位的作战环境。能够在复杂多变的作战环境中精确有效地攻击各种有人驾驶飞机、无人驾驶飞机。
    根据媒体相关介绍,闪电10的自用型号,也就是我国空军自己将会装备的主动雷达空空导弹的型号是霹雳12。霹雳12空空导弹弹头部没有导线肋条,中部弹翼固定,采用了流行的尾舵控制。霹雳12的弹翼比霹雳11小很多,大致相当于美帝AIM-120A的尺度。采用主动雷达导引头,结合惯性和指令中继修正或者单向弹载数据链进行复合制导。出口型闪电10标称的最大射程有70-80公里,根据这个数字可以推算出霹雳12有效射程应该大于30公里。据航展上称,闪电10主动雷达引导头的有效作用距离在25-30千米左右,比AIM-120的略远。
    抛开具体的技战术性能不谈,霹雳12的出现让我国空军真正具备了超视距空战和多目标打击的硬实力。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。因为主动雷达制导空空导弹的中段飞行不会像半主动雷达制导空空导弹那样随着目标机的机动而机动,而是有着更加科学的飞行弹道。一般空空导弹的固体火箭发动机只工作数秒钟,发动机熄火后导弹靠惯性飞行命中目标。导弹末端的存能对于导弹能否命中机动目标有着很大影响。主动雷达制导导弹因为在中段飞行时只需要朝着预定拦截点,并不需要时时刻刻按照比例导引率跟踪目标,就有了更多的战术空间去优化自己的弹道。比如在发射初段,火箭发动机推力较大的时候,并不让导弹平飞增速随随便便的把能量变成与空气摩擦的气动加热,而是按照高抛弹道飞行。也就是说,导弹不直冲着目标飞行,而是首先爬升。这样就把火箭发动机宝贵的能量储存成了重力势能,等到了末端导弹再俯冲加速追击目标。这时即便火箭发动机已经熄火,导弹的能量依然比较充足,很大程度上避免了半主动雷达制导导弹的先天缺陷。因此即便采用同样的火箭发动机,主动雷达空空导弹的有效射程都要大于半主动雷达制导导弹。
    另外,主动雷达空空导弹也解放了载机。载机的机载火控雷达不用持续性的照射目标,就可以继续接战其他目标或者进行搜索跟踪等其他任务。机载雷达主瓣只需要在进行其他任务时,每隔一段时间对目标数据进行一次刷新,生成新的预定拦截点并由旁瓣或者数据链上链给导弹就行。就算载机遭到攻击被迫暂时放弃对目标的跟踪,导弹也不会因为失去雷达照射而脱锁,而是按照上一次刷新的预定拦截点飞行。载机进行了战术规避机动后,依然可以重新为导弹提供更新的坐标点,此时载机制导的暂时中段并不会对导弹的制导产生致命性影响,只会从某种意义上来说降低了导弹的命中概率。等导弹到达预定的拦截点后就完全独立,脱离载机的引导,启动自身雷达搜索并且攻击目标。这让导弹保持命中率的同时,大大提高了载机的战场生存力。
    主动雷达空空导弹一般具有30-40公里左右的有效射程,而其本身的主动雷达导引头的工作距离就有20公里左右。也就是说载机只需要负责导弹有效射程三分之一左右的制导任务即可完全不用管理导弹,这让载机进行多目标接战和攻击成为可能。在机群作战时,在较远距离上载机只需要对多个目标保持跟踪即可射出多枚导弹进行分别攻击。虽然一般的平板缝隙天线机载雷达只有一个主瓣,并不能同时照射多个目标,但是机载雷达的主瓣只需要按照一定速率扫过各个目标生成坐标即可。而且一旦导弹进入末端自导阶段,载机就完全不用管理导弹的飞行,导弹就会向各自瞄准的目标发动进攻。即便所有导弹都命中敌机的可能性不大,但是这样的多目标群射能够极大的大乱敌方的战术编队队形和战术意图,为下一波导弹攻击成功奠定非常好的战术基础。
    采取主动雷达制导的霹雳12空空导弹就是这样一型极具战术优势的空空导弹。如果我国空军需要与日本航空自卫队进行交战的话,只能使用麻雀半主动雷达制导导弹的F15J虽然号称是大名鼎鼎F15家族中的一名海外成员,但是在与我国歼十和歼十一战斗机所发射霹雳12超视距拦射的交锋中将不能讨到半点战术优势。霹雳12相对于麻雀的先射优势,就足以让日军航空兵的战术编队大乱。即便是F15J在我方战斗机发射霹雳12以后也发射麻雀进行战术威胁,我方战斗机也可以在霹雳12空空导弹进入自导段以后轻松脱离进行战术规避。而F15J要么在呼啸的霹雳12威胁下坚持对麻雀的制导,要么就必须放弃攻击脱离逃命。无论是哪种情况,F15J都会遭受到非对称的损失。
同样装备了主动雷达制导空空导弹AIM120的美军在其刚刚装备部队就开始了对其的改进工作。我国在拥有了霹雳12这样优秀的主动雷达空空导弹基本型以后也必然也必须对其进行进一步的改进,以提高霹雳12的作战效能。
    美帝对AIM120的改进方向主要集中在空空导弹两个最需要提高的地方—动力和导引头。我国也完全可以借鉴类似的思路对霹雳12进行改进。首先,可以为霹雳12换装推力曲线更加优化的火箭发动机。传统概念中的火箭发动机只能在点火后以一定的推力工作数秒钟。新型的多推力发动机则拥有更优化的推力曲线,比如在发射初推力较大,将导弹很快加速至巡航速度,中段则推力较小保证导弹具有一定速度,末端突然增大推力让导弹在遭遇目标时拥有更充足的能量优势。AIM120改装过程中,采用了脉冲推力火箭发动机和二次点火技术,让导弹的能量尽量少浪费多多的保存,从而在总的动力射程不变基础上,大大增加了AIM120改进型对机动目标的有效射程。霹雳12也可以换装我国类似的多推力火箭发动机。我国早已经在C701等反舰导弹上应用了双室双推力的固体火箭发动机,相信也有类似的火箭发动机用于霹雳12的改进。在改进后,霹雳12的有效射程很可能达到40公里以上,不可逃逸区也扩大至25公里左右。如果在霹雳12其他结构不进行较大改动的基础上,装备固体冲压发动机,则更可能改进出一个超远程空空导弹。
     主动雷达空空导弹能否命中目标决定于其自己的主动雷达导引头能否有效的发现和锁定目标。现代战场通常都充斥着大量干扰。敌机在发现导弹来袭后,肯定会在进行战术规避的同时释放大量有源无源干扰。因此主动雷达空空导弹导引头的抗干扰能力就格外的重要。AIM120的重要改型C7在改进的过程中就格外关注了导弹的电子对抗能力。其综合了新型处理器和新型软件系统,并在雷达信号处理链接方面进行了改进,可具备更强的电子对抗作战能力。这种新导弹系统已经通过美军的验证测试,当时该型导弹在实施反干扰措施的情况下,成功将目标击落。该型导弹的第一次试射测试是于2003年8月19日在佛罗里达埃格林空军基地测试靶场举行,雷神公司将此次测试称为是使用了现实电子攻击技术;第二次试射是于2003年9月6日在白沙导弹靶场举行,雷神公司表示第二次试射是使用了复杂电子攻击技术。这两次试射都直接将目标击落。同样,霹雳12要想能够在更加极端复杂的战场环境中命中敌机,就也必须在抗干扰能力上下足工夫。霹雳12的改进可以采取与美帝类似的方式进行系统升级,采用计算速度更快体积更小的新型处理器并且在模拟对抗中更有效的摸索敌方干扰的信号特点编制出更加具有抗干扰能力的软件系统。
    建国60年,我国航空兵拥有的武器系统效能得以巨大的提升。这又是技术影响战场的典型例证。一个国家必须拥有深厚电子、气动、材料、结构、信号和工程领域基础才能研制出更加先进的空空导弹。在我国装备霹雳12之时,世界上能研制主动雷达空空导弹并且实装部队的国家寥寥可数。这是我国军工产业的骄傲也是我国航空兵战斗力生成的转折点。希望科学技术能够在我国得到最高的尊重,从而让祖国的银鹰翼下能够挂载更加令人胆寒的雷达霹雳,保卫着共和国的天空。

小文一篇,老大轻拍……
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    国庆60周年是最近军迷网友们最关注的热点之一。阅兵航空兵演练基地附近的朋友们都可以非常幸运地大饱眼福先睹为快国庆月饼时的空中编队阵容。根据阅兵空中编队演练现场发回的图片来看,这次国庆60年阅兵的各类作战飞机都带上了导弹模型。阅兵航空兵编队第一次带弹飞过天安门广场,这的确让网友们热议了一阵,也唤起了民众对我国航空武器系统的极大兴趣。今天,笔者简单来讲一讲我国的雷达制导空空导弹—PL11和PL12。
    在空空导弹领域,我国应该说是成果颇丰。从具备空空导弹研制生产能力以来,我国军工提供了数个型号系列几十个改型且数量庞大的空空导弹供人民空军执剑在手保卫领空。但是长期以来我国装备的空空导弹种类仅限于红外制导的近距空空导弹,比如霹雳2,霹雳5,霹雳8和供应出口的霹雳9等等。欧美和苏联较早涉足的雷达制导空空导弹领域,在中国空空导弹发展历史上有着相当长的空白期。其实在较早的时候,我国发展过一款半主动雷达制导的中距空空导弹---霹雳4。霹雳4是中国自行设计制造的第二个空空导弹,也是中国自行设计制造的第一个半主动雷达型空空导弹,以航空工业部所属第六一二所(现为洛阳光电技术发展中心)和株洲航空发动机厂为主,于1966年3月开始研制,1980年11月完成样机部件地面定型试验。1981年7月转入第二阶段研制,1984年生产出首批整弹样机、发射装置以及地面维护设备。1985年因其性能不能满足使用要求而停止研制。该弹采用与美国的“麻雀”3A(AIM-7D)相似的气动外形布局,即两对全动式梯形弹翼装在弹体中部,起控制舵和副翼双重作用,4片固定式三角形安定面装在弹体尾部,起纵向稳定作用。同时,该弹还采用与前苏联/俄罗斯在空空导弹设计上常用的方案,即“一弹、两头”方案,通过半主动雷达和被动红外两种不同导引头的互换,形成半主动雷达和被动红外两种导弹型号,代号分别为“霹雳”4甲(PL-4A)和“霹雳”4乙(PL-4B)。
根据相关资料介绍,霹雳4导弹是我国对美帝麻雀半主动雷达制导空空导弹进行逆向研制的结果。在越战时期,美帝发射的麻雀空空导弹命中率较低,有一些导弹燃料耗尽后落到地面,虽然受到一些损伤但是基本结构完好,对于我国这种对半主动雷达制导空空导弹研究比较薄弱的国家很具有参考价值。不过由于我国自身电子行业和火箭发动机实力薄弱,即便有先进的仿制原型也不可能将其性能完全实现。霹雳4在导引头探测距离,最大跟踪角速度和射程方面都与麻雀有着较大差距。随着霹雳4导弹装机对象歼九的下马,霹雳4导弹就没有继续发展。歼八二也曾经要装备霹雳4空空导弹,但是由于用于霹雳4导弹制导的208火控雷达一直没有完全实现制导半主动雷达导弹的功能,霹雳4也就没能在空中美男子的翼下一闪寒光而是随着时间的流逝掩埋在历史的灰尘下了。
霹雳4的基本参数:
最大射程 18km(PL-4A) 8km(PL-4B)
最小射程 1500m
最大速度 M2.2
使用高度 300~21000m
最大过载 40g
制导系统 半主动雷达(PL-4A)被动红外(PL-4B)<BR>
引  信 无线电引信和压电引信
战斗部   高爆炸药,重30kg
动力装置 固体火箭发动机
弹  重 150kg(PL-4A)148kg(PL-4B)
弹  长 3.235m(PL-4A) 3.128m(PL-4B)
弹  径 190mm
    经过了改革开放后多年的积淀,我国的电子产业尤其是雷达产业水平有了较高的提升,在接近上世纪90年代的时期,我国已经基本具备了研制现代机载火控雷达和雷达制导空空导弹实力,也立项了相关的武器型号。首先出现在国外媒体上的中国雷达制导空空导弹是被称作霹雳11的半主动雷达制导的空空导弹。国外媒体认为霹雳11半主动雷达空空导弹是中国对意大利阿兹派德半主动雷达空空导弹进行仿制的结果,而阿兹派德空空导弹的前身就是美帝的麻雀空空导弹。因此可以认为霹雳11是中国对麻雀导弹的曲线追寻。不过虽然霹雳11基本达到了仿制原型阿兹派德性能参数,但是半主动雷达制导的固有缺陷让其并不足以担当我国空军主力武器系统的角色。
霹雳11的基本参数
长:3.69米           
直径:20.3厘米
翼展:约80厘米        
发射重量:220千克.
弹头:33千克高爆破片弹头   
制导:半主动雷达自引导
推进:单级固体发动机
最大射程:60公里
有效射程:25公里      
最大速度:4马赫
    半主动雷达制导原理是这样的:机载雷达对搜索范围内的空域进行搜索,截获目标机回波后即在平显或者仪表板上的显示器上,目标的方位角和高度等信息也会一并显示。飞行员根据回波的基本情况判断是否转入跟踪,如果需要对目标进行进一步探测,比如航迹生成,识别等等,飞行员在显示器上操纵跟踪波门套住相应的目标回波并按跟踪键。雷达转入对目标的跟踪后,就会按照一定的刷新速率生成目标的各种信息,完成发射导弹所需要的前期探测任务。如果需要发射导弹进行打击,飞行员即可发射半主动雷达空空导弹。于此同时,机载雷达的主瓣会持续性的对目标进行照射,半主动雷达空空导弹的导引头截获到目标反射的载机雷达回波后,即沿此回波方向飞行。也有些半主动雷达制导导弹还需要接受载机雷达的基准信号,与目标回波进行相干解算后得到目标位置。
    根据上述制导原理我们可以看出半主动雷达制导空空导弹的几个先天缺陷。半主动雷达制导导弹在飞行的过程中需要持续性的接收目标的雷达回波,这就要求载机在发射导弹之后必须一直操纵雷达的主瓣对目标进行照射。这大大限制了载机的战术机动灵活性,也给了对方反击无法猛烈战术机动躲闪的载机的机会。发射半主动制导雷达导弹之后,如果载机发现敌方也有导弹来袭,要么在不中断自己导弹制导的情况下进行机动躲闪,这会大大增加敌方导弹命中的概率;要么立刻中断自己导弹的制导进行规避,这虽然能暂时保全自己但是会丧失命中敌机的机会。
    现代战争对战斗机提出了同时攻击多个目标的战术性能要求。目前大多数机载雷达天线都是平板缝隙天线,只能提供一个主瓣信号进行搜索跟踪和制导。如果发射了半主动雷达制导空空导弹,雷达的主瓣就必须为导弹制导提供持续性照射,这也大大限制了雷达进行其他工作的能力,比如搜索和跟踪新的目标。因此,半主动雷达制导空空导弹也在多目标接战中无法方便使用。另外,半主动雷达空空导弹在发射后就一直按照比例导引率或者修正后的比例导引率进行飞行。如果目标发现载机的导弹发射,必定会采取战术机动降低导弹的命中概率。一般发现对方发射导弹后,目标机也会相应的射出一枚导弹对载机进行威胁,同时进行桶滚或者蛇形机动等导弹规避战术动作。导弹的火箭发动机通常只工作数秒时间,剩下的射程都是导弹靠惯性飞行,因此导弹的能量格外的有限。上述两个战术规避动作就是利用了这一点:桶滚和蛇形机动都是目标迫使导弹消耗额外能量的过程。目标在进行桶滚或者蛇形机动的时候,半主动导引头收到的目标回波自然会随着目标的运动而运动,从而也操纵导弹以一定的过载进行机动以保证满足比例导引率或者修正后比例导引率的要求。这就等于额外增加了导弹的飞行路程,额外消耗了导弹的能量。很可能原本在射程内的目标导弹甚至无法射到,或者就算是射到也没有足够的能量命中正在机动的目标。由此可见,半主动雷达空空导弹在航路优化方面的能力十分不足。这是由于这个原因,动力射程能够达到60公里左右的霹雳11空空导弹在实际空战中的有效射程也只有25公里左右,不可逃逸区则更近。麻雀,阿兹派德等半主动雷达制导空空导弹也有类似的情况。麻雀在宣传中70公里的射程也包含水分,实际作战中的发射距离也不会超过40公里,对战斗机等机动目标的有效射程预计也只有30公里左右。
    在几年前的珠海航展上初次露面的闪电10主动雷达制导空空导弹应该是中国第一型正式向世人解开神秘面纱的雷达制导空空导弹,也是第一型正式展出的超视距空空导弹。SD10虽然属于中国专门用于出口的中距雷达制导空空导弹,但是它的背后必然存在一个系统设计类似、性能更加优良的雷达制导空空导弹型号以供中国空军自己使用。其正式亮相标志着中国第四代空空导弹开始或者已经开始形成战斗力,标志着中国空军真正开始具备超视距空战能力,它的研制成功也标志着我国成为少数几个有能力自主研制主动雷达制导超视距空空导弹的国家。
共和国的雷达霹雳(二)
    上一篇博文中,笔者简单介绍了我国两个雷达制导空空导弹的基本情况,在博文的最后说到了我国空空导弹发展史上最具有转折性意义的闪电10空空导弹。本篇博文将会介绍闪电10以及我国空军实装的主动雷达空空导弹霹雳12的基本情况,并结合美帝AIM120的改进之路谈谈霹雳12空空导弹的未来发展。
    闪电10A 空空导弹是中国一航研制的第四代先进中距拦射空空导弹,采用主动雷达制导,无线电近炸引信,具有超视距发射能力、多目标攻击能力、发射后不管能力以及全天候作战能力,能够先敌发现、先敌发射、先敌摧毁、先敌解脱。可选择复合制导模式、发射后不管模式和被动跟踪模式等多种制导模式,具有多种抗干扰能力,适用于全天候、全高度、全方位的作战环境。能够在复杂多变的作战环境中精确有效地攻击各种有人驾驶飞机、无人驾驶飞机。
    根据媒体相关介绍,闪电10的自用型号,也就是我国空军自己将会装备的主动雷达空空导弹的型号是霹雳12。霹雳12空空导弹弹头部没有导线肋条,中部弹翼固定,采用了流行的尾舵控制。霹雳12的弹翼比霹雳11小很多,大致相当于美帝AIM-120A的尺度。采用主动雷达导引头,结合惯性和指令中继修正或者单向弹载数据链进行复合制导。出口型闪电10标称的最大射程有70-80公里,根据这个数字可以推算出霹雳12有效射程应该大于30公里。据航展上称,闪电10主动雷达引导头的有效作用距离在25-30千米左右,比AIM-120的略远。
    抛开具体的技战术性能不谈,霹雳12的出现让我国空军真正具备了超视距空战和多目标打击的硬实力。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。因为主动雷达制导空空导弹的中段飞行不会像半主动雷达制导空空导弹那样随着目标机的机动而机动,而是有着更加科学的飞行弹道。一般空空导弹的固体火箭发动机只工作数秒钟,发动机熄火后导弹靠惯性飞行命中目标。导弹末端的存能对于导弹能否命中机动目标有着很大影响。主动雷达制导导弹因为在中段飞行时只需要朝着预定拦截点,并不需要时时刻刻按照比例导引率跟踪目标,就有了更多的战术空间去优化自己的弹道。比如在发射初段,火箭发动机推力较大的时候,并不让导弹平飞增速随随便便的把能量变成与空气摩擦的气动加热,而是按照高抛弹道飞行。也就是说,导弹不直冲着目标飞行,而是首先爬升。这样就把火箭发动机宝贵的能量储存成了重力势能,等到了末端导弹再俯冲加速追击目标。这时即便火箭发动机已经熄火,导弹的能量依然比较充足,很大程度上避免了半主动雷达制导导弹的先天缺陷。因此即便采用同样的火箭发动机,主动雷达空空导弹的有效射程都要大于半主动雷达制导导弹。
    另外,主动雷达空空导弹也解放了载机。载机的机载火控雷达不用持续性的照射目标,就可以继续接战其他目标或者进行搜索跟踪等其他任务。机载雷达主瓣只需要在进行其他任务时,每隔一段时间对目标数据进行一次刷新,生成新的预定拦截点并由旁瓣或者数据链上链给导弹就行。就算载机遭到攻击被迫暂时放弃对目标的跟踪,导弹也不会因为失去雷达照射而脱锁,而是按照上一次刷新的预定拦截点飞行。载机进行了战术规避机动后,依然可以重新为导弹提供更新的坐标点,此时载机制导的暂时中段并不会对导弹的制导产生致命性影响,只会从某种意义上来说降低了导弹的命中概率。等导弹到达预定的拦截点后就完全独立,脱离载机的引导,启动自身雷达搜索并且攻击目标。这让导弹保持命中率的同时,大大提高了载机的战场生存力。
    主动雷达空空导弹一般具有30-40公里左右的有效射程,而其本身的主动雷达导引头的工作距离就有20公里左右。也就是说载机只需要负责导弹有效射程三分之一左右的制导任务即可完全不用管理导弹,这让载机进行多目标接战和攻击成为可能。在机群作战时,在较远距离上载机只需要对多个目标保持跟踪即可射出多枚导弹进行分别攻击。虽然一般的平板缝隙天线机载雷达只有一个主瓣,并不能同时照射多个目标,但是机载雷达的主瓣只需要按照一定速率扫过各个目标生成坐标即可。而且一旦导弹进入末端自导阶段,载机就完全不用管理导弹的飞行,导弹就会向各自瞄准的目标发动进攻。即便所有导弹都命中敌机的可能性不大,但是这样的多目标群射能够极大的大乱敌方的战术编队队形和战术意图,为下一波导弹攻击成功奠定非常好的战术基础。
    采取主动雷达制导的霹雳12空空导弹就是这样一型极具战术优势的空空导弹。如果我国空军需要与日本航空自卫队进行交战的话,只能使用麻雀半主动雷达制导导弹的F15J虽然号称是大名鼎鼎F15家族中的一名海外成员,但是在与我国歼十和歼十一战斗机所发射霹雳12超视距拦射的交锋中将不能讨到半点战术优势。霹雳12相对于麻雀的先射优势,就足以让日军航空兵的战术编队大乱。即便是F15J在我方战斗机发射霹雳12以后也发射麻雀进行战术威胁,我方战斗机也可以在霹雳12空空导弹进入自导段以后轻松脱离进行战术规避。而F15J要么在呼啸的霹雳12威胁下坚持对麻雀的制导,要么就必须放弃攻击脱离逃命。无论是哪种情况,F15J都会遭受到非对称的损失。
同样装备了主动雷达制导空空导弹AIM120的美军在其刚刚装备部队就开始了对其的改进工作。我国在拥有了霹雳12这样优秀的主动雷达空空导弹基本型以后也必然也必须对其进行进一步的改进,以提高霹雳12的作战效能。
    美帝对AIM120的改进方向主要集中在空空导弹两个最需要提高的地方—动力和导引头。我国也完全可以借鉴类似的思路对霹雳12进行改进。首先,可以为霹雳12换装推力曲线更加优化的火箭发动机。传统概念中的火箭发动机只能在点火后以一定的推力工作数秒钟。新型的多推力发动机则拥有更优化的推力曲线,比如在发射初推力较大,将导弹很快加速至巡航速度,中段则推力较小保证导弹具有一定速度,末端突然增大推力让导弹在遭遇目标时拥有更充足的能量优势。AIM120改装过程中,采用了脉冲推力火箭发动机和二次点火技术,让导弹的能量尽量少浪费多多的保存,从而在总的动力射程不变基础上,大大增加了AIM120改进型对机动目标的有效射程。霹雳12也可以换装我国类似的多推力火箭发动机。我国早已经在C701等反舰导弹上应用了双室双推力的固体火箭发动机,相信也有类似的火箭发动机用于霹雳12的改进。在改进后,霹雳12的有效射程很可能达到40公里以上,不可逃逸区也扩大至25公里左右。如果在霹雳12其他结构不进行较大改动的基础上,装备固体冲压发动机,则更可能改进出一个超远程空空导弹。
     主动雷达空空导弹能否命中目标决定于其自己的主动雷达导引头能否有效的发现和锁定目标。现代战场通常都充斥着大量干扰。敌机在发现导弹来袭后,肯定会在进行战术规避的同时释放大量有源无源干扰。因此主动雷达空空导弹导引头的抗干扰能力就格外的重要。AIM120的重要改型C7在改进的过程中就格外关注了导弹的电子对抗能力。其综合了新型处理器和新型软件系统,并在雷达信号处理链接方面进行了改进,可具备更强的电子对抗作战能力。这种新导弹系统已经通过美军的验证测试,当时该型导弹在实施反干扰措施的情况下,成功将目标击落。该型导弹的第一次试射测试是于2003年8月19日在佛罗里达埃格林空军基地测试靶场举行,雷神公司将此次测试称为是使用了现实电子攻击技术;第二次试射是于2003年9月6日在白沙导弹靶场举行,雷神公司表示第二次试射是使用了复杂电子攻击技术。这两次试射都直接将目标击落。同样,霹雳12要想能够在更加极端复杂的战场环境中命中敌机,就也必须在抗干扰能力上下足工夫。霹雳12的改进可以采取与美帝类似的方式进行系统升级,采用计算速度更快体积更小的新型处理器并且在模拟对抗中更有效的摸索敌方干扰的信号特点编制出更加具有抗干扰能力的软件系统。
    建国60年,我国航空兵拥有的武器系统效能得以巨大的提升。这又是技术影响战场的典型例证。一个国家必须拥有深厚电子、气动、材料、结构、信号和工程领域基础才能研制出更加先进的空空导弹。在我国装备霹雳12之时,世界上能研制主动雷达空空导弹并且实装部队的国家寥寥可数。这是我国军工产业的骄傲也是我国航空兵战斗力生成的转折点。希望科学技术能够在我国得到最高的尊重,从而让祖国的银鹰翼下能够挂载更加令人胆寒的雷达霹雳,保卫着共和国的天空。
共和国的雷达霹雳后记:不完美的红外空空导弹
    空空导弹的出现让空战形式发生了转折性和革命性的变化,这也生动地体现了技术和工业水平对战争的深刻影响。机炮时代的空中狗斗确实是实实在在的格斗。早期的飞官为了能够将致命的炮弹射入敌机的躯体通常要进行艰苦卓绝的空中拼杀。由于机炮和空空火箭弹都不能够对目标进行跟踪,因此要想造成命中就必须创造敌机航迹与炮弹弹道极为精准交汇的机会。通常情况下,稳定而良好的射击机会都出现在敌机六点钟位置。此时,敌机与己机的相对角速度最小(在迎头或侧向射击情况下,敌机与己机的相对角速度很大,通常造成命中的机会较小),跟踪也较为稳定。进入敌机的六点钟通常是胜利的一半。不过进入敌机六点钟位置这个过程却是痛苦的过程。为了避免这个痛苦的过程,人们希望一种能够自动追踪的航空武器出现,能够减轻飞行员的压力,更快的赢得空战的胜利。

    空空导弹就是在航空兵前辈的期盼中走上战争舞台的。早期空空导弹的工作原理源自响尾蛇的灵感。导弹通过跟踪飞机热信号的方式进行制导。随着时间的流逝和科学技术的发展,红外制导成为了现代近距格斗导弹的核心技术,并且也有一些中距空空导弹采用了红外制导体制。通常使用近距红外格斗导弹的过程是这样的:载机获得目标的雷达回波或者从光电设备上发现了目标的存在。雷达或者光电传感器将测量的目标方位角和距离信息传送至座舱显示系统建立航迹并且持续性稳定获取目标数据更新。飞行员在判定空战形式需要使用近距红外弹时就打开红外导弹导引头的冷却装置(一般为高压冷却气瓶),待导引头冷却至工作状态就开始按照雷达或者光电探测系统提供的目标方位数据搜索目标。当截获目标红外信号特征时导引头停止搜索,并且用0.5秒到2秒钟左右的时间(此时目标机动过大或者干扰过强都会造成脱锁或者锁定时间延长)对目标建立锁定。导弹建立锁定后,战斗机座舱内的平显中显示的目标截获方框会被锁定环套住并且飞行员的耳机内会出现连续锁定音或者语音提示。如果根据当前己机和目标机的距离、过载和速度等基本参数符合导弹的发射包线,平显上就会出现允许射击符号。此时,飞行员即可发射。导弹发射后初始段做惯导控制的直线加速飞行,导弹速度达到弹翼控制允许范围内时接通制导回路,导弹开始自导飞行。此时导弹会根据导引头提供的目标与导弹的相对位置误差信号按照比例导引率或者修正后的比例导引率飞向目标。近炸引信在导弹与目标之间的坐标关系满足战斗部威力要求的时候引爆战斗部实现对目标的杀伤。

    红外制导的成熟过程也是其自身缺陷暴露的过程。由上述红外空空导弹制导工作的基本过程原理我们可以看出,红外空空导弹要想有命中目标必须满足两个基本条件:一是目标的红外信号强度必须能够满足红外导弹导引头接收机的最低灵敏度要求,此时导弹能够“飞向”目标。二是红外导弹的动力系统必须有足够的能量将导弹送至起爆点,此时导弹能够“飞到”目标。可惜的是红外空空导弹要实现这两个基本要求的条件是相悖的,也就是说红外空空导弹的导引头优势区和射界优势区相反。现代喷气式战斗机红外特征最强烈的地方就是尾部,这个位置有大量高温高压的发动机燃气喷出。因此对于红外空空导弹的导引头来讲,目标的尾部是优势探测区。目标的侧向红外特征虽然不是最强烈但其实也足够好,因为战斗机高速飞行时候的气动加热和发动机热量会共同提高目标红外信号特征。目标的迎头红外特征就比较微弱了,一方面飞机正截面本身的截面积就较小,气动加热红外特征不是很明显,另外一方面,机身将机尾的发动机燃气全部遮挡,此时红外空空导弹的导引头对目标的锁定距离最近。但是偏偏迎头发射导弹时,导弹的射程最远,尾追情况发射时导弹射程最近。这个很容易理解,迎头发射时其实导弹自己的飞行距离小于目标和己机之间的实际距离,因为导弹飞行过程中目标也在迎着导弹“凑上来“。而尾追的时候,导弹不仅仅要飞过载机和目标之间的距离,还要在飞行的过程中飞过目标远离载机飞过的距离。也就是说,红外空空导弹在迎头打目标时,动力射程够远,导引头发现距离却不足,打尾追目标时,导引头发现距离足够,但是射程有限。某些导弹在尾追十几公里就能发现目标,但是必须等到距离缩短到几公里的时候才能构成发射条件,而迎头基本不具有攻击能力,白白浪费了射程优势区。

    解决这个问题的办法就是采用发射后锁定技术,让红外空空导弹在迎头发射的时候并不先进行锁定,而是在发射后飞行至离目标足够近的地方再进行对目标的搜索和锁定工作。但是红外空空导弹的光学导引头为了减少背景红外杂波的干扰和提高信噪比,通常都采取了较窄的瞬间视野,并不利于对目标的搜索。另外,还需要根据目标的航向和距离进行判断目标是否进入导引头的探测包线,这又需要进行测距。而且多出来的中段导引工作也需要载机提供制导。额外的增加的系统复杂度和成本等于抹杀了红外空空导弹发射前锁定的优势,这在近距格斗中是相当大的缺陷。当然,发射后锁定的红外中距空空导弹也并不是没有,但是实战效果值得怀疑。红外导引头都对导弹的飞行速度有一定限制,否则导弹的前端将会形成较强的气动加热影响红外导引头对目标的探测。而中距作战时,导弹的速度至关重要。导弹更早的抵达末端制导阶段,为导弹提供中段制导的载机就能早一步进行脱离和规避,减少伤亡。如果导弹速度较慢,在导弹还未进入末端导引时,敌方的导弹就已经来袭,载机就不得不进行规避,中段导引就会中断,导弹也会因为中段制导信息消失而打丢。因此,红外制导的中距空空导弹的射程就有较大限制。

    天气和云层也是影响红外制导空空导弹的因素之一。如果出现雾气或者雨雪,在大气中传播的目标红外信号强度衰减就会加快。在晴朗天气能较远距离锁定的目标则无法在预定距离锁定。如果天气更加极端恶劣,那很可能红外空空导弹就彻底不能使用。

    鉴于红外空空导弹较为适合做近距格斗武器和空战对远射界武器需求的矛盾,雷达制导空空导弹逐渐登上了战争的历史舞台。
小明又出新文啦
小明好文。先顶再看。
长文,先顶后看
SD10卖给小巴了吧?希望早日实战,用它干掉印度的飞机。
小明是谁,是龙腾自己么?
先顶后看!
土豆烧洋芋坨坨 发表于 2009-10-6 00:05
日月为明也
好文一篇,先顶后看.


……不错的文章。

……不错的文章。
不是有老大说雷达霹雳有问题然后用的是罗刹的头么?
我们自己那个带冲压发动机的空对空导弹呢?
秋天的猪 发表于 2009-10-6 10:19
正在研制……
内部资料[:a2:]
内部资料[:a2:]
lizyu 发表于 2009-10-6 08:24
所谓的“甲弹”吧……
龙腾日月 发表于 2009-10-6 10:48
什么是甲弹?
对PL12是否过于乐观了?
对于主动载机也不是全程不用制导吧…………
19# sunlibo1986
你想听哪一年的老皇历?
顶版主好文~有一点不知道对不对,洛阳光电技术发展中心好像是六一三所,文中说的是六一二,请老大们解惑,谢谢了~
好文收藏顶之。具某大说12的改进也很客观。[:a2:]
淹死的鱼 发表于 2009-10-6 15:10
折叠弹翼四代专用滴,固冲滴,和基本型性能加强版都会有滴……
能一并发图不?
龙腾日月 发表于 2009-10-6 10:48

山寨从越南捡回来的麻雀的那种吧!
科普,学习了!
楼主是网易那篇文章的作者吧
学习了
楼主好文啊!顶是必须的。
吃果果!好好烟酒烟酒一番先
龙腾日月 发表于 2009-10-6 17:11
粉好,偶稀饭{:3_83:}
传说中的PL13就是冲压滴?{:3_96:}
有个疑问:文中"导弹的火箭发动机通常只工作数秒时间,剩下的射程都是导弹靠惯性飞行"。空空导弹的火箭发动机难道只是提供一个初始速度吗,而不是全程的动力?如果只是一个初始的动力,那导弹在末端时如何实施机动?
ship2007 发表于 2009-10-7 08:33

……惯性。
好文一篇,先顶后看.
Ranger17th 发表于 2009-10-6 19:29
是啊,网易搞国庆六十周年专题,本菜应邀写的小文字……
下面是网易编辑之后的文字,图文并茂更适合阅读,大家可以去围观……http://war.news.163.com/09/0725/21/5F3LBHEJ00011232.html
taoweihust 发表于 2009-10-7 02:33
根据本菜掌握的一点点信息,依然是12……
所谓传说中的红色流星么?
我有一事不明:为什么霹雳4使用红外引信却有最小射程这一说?再进一点炸可不可以?或者说是不是考虑到导弹和敌机的破片对飞机的伤害才设定为1500米?
小明也刻薄啦,过去踩踩,嘿嘿