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[军事] 宏亮瞻局丨俄制导弹颠覆美制战机神话:透视俄空空导弹逆袭

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发表于 2018-2-22 05:47 PM | 显示全部楼层 |阅读模式


宏亮瞻局丨俄制导弹颠覆美制战机神话:透视俄空空导弹逆袭①

澎湃新闻特约撰稿 王宏亮

2018-02-15 11:58 来源:澎湃新闻

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数十年来被认为是“先进”典范的美制空优战机,近来日子不大好过。
2月10日,以色列军方公开证实,一架美制F-16战机被叙利亚防空火力击落,而叙军方11日称又重创了一架以军美制F-15战机。目前,叙军方使用何种防空导弹的说法众多,但无论是S-200“安加拉河”还是S-125“涅瓦河”,都是上世纪五六十年代研制部署的“老古董”了。
1月7日,在中东的另一块战场,也门胡塞武装宣布击落沙特一架战斗机。稍后一度有消息称被击落的是一架欧洲“狂风”战斗轰炸机,沙特方面则称飞机是因为机械故障坠毁。然而,第二天胡塞方面就通过网络直接公布了“打脸”视频,视频中明确显示一架沙特空军的F-15战斗机被导弹击落。
从视频画面中可以清楚看到,胡塞武装使用带有美国FLIR公司商标的红外光电系统跟踪了这架战斗机,随后一枚导弹命中F-15,两名胡塞武装人员在散落满山遍野的战斗机残骸上跳舞欢庆——这也是第一架有确切视频证据证实被击落的F-15战斗机。
R-27T导弹命中目标,沙特F-15战机被击落。 图片来源:外网
令人不可思议的还不仅是几十年来享有不败神话的F-15折戟沉沙,更加难以置信的“奇迹”还在后头:相关视频公布后,亲胡塞武装的网络媒体“南方战线”宣称,此次战斗中胡塞武装使用的是从地面发射架发射、经过改造的俄制空空导弹。战斗中他们发射了2枚空空导弹,一枚R-73,另一枚是R-27T,最终R-27T成功击落F-15。
这真是一个巨大的讽刺。F-15自服役后曾在中东、巴尔干等地多次与俄制战机交手,从没有明确的影像证据证明F-15在空战中被对手击落过。如今,在其服役生涯的尾声竟然被一枚从地面发射、经“游击队”简易改装的红外导引R-27T中距空空导弹击落——也许真应了那句电影台词:出来混,早晚要还的。
更有趣的是,沙特的F-15并非是被同样采用红外导引头的新型R-73格斗弹击落的,而是栽在了老掉牙的R-27T手里。尽管R-27T作为视距外拦射弹理论上比R-73射程更远,但由于只是在地面临时改装的发射台发射,胡塞武装不太可能拥有R-27在空中常规发射时必需的中段惯性指令修正技术,因此R-27T在本次战斗中的实际射程应该在红外导引头“视距”内。而且在公开的视频中,沙特飞行员在被击落前已释放了红外干扰弹并打开加力逃逸,却仍然没能逃脱俄制导弹的猎杀。
换言之,至少在该战例中,R-27T的表现超越了拥有更先进导引头和末端机动能力的R-73。同时,该战例也应该能在一定程度上为这款此前在局部冲突中口碑并不算好的经典空空导弹正名。
中俄空空导弹“联盟”
R-27空空导弹是苏联在冷战时期装备的最主要视距外空空导弹,其衍生出的庞大家族拥有三种不同类型的导引头。采用红外导引头的R-27T并非R-27家族的主力型号,因为红外导引头一般来说大多用在视距内格斗导弹上,而超视距发射的中远程空空导弹基本都采用雷达导引头。早期的AIM-7“麻雀”或R-27R/ER等型号均配备半主动雷达导引头,后来的AIM-120“阿姆拉姆”、R-27AE及R-27的换代产品R-77家族等则配备主动雷达导引头。后者在攻击末端不需要载机雷达照射,能够更大程度的解放飞行员和发射平台,并实现对多个目标的同时锁定攻击。
众所周知,中国空军在20世纪90年代初引进苏-27战机家族部分型号及其生产线后,也配套引进了一批红外及半主动雷达导引型的R-27空空导弹,这批导弹首次赋予了中国空军超视距打击能力,并为中国研制自己的第一代超视距空空弹(如“霹雳”-11)提供了技术参考。而随着“侧卫”引进/制造项目的进一步深入,中国又陆续从俄罗斯引进了上千枚采用主动雷达导引头的新一代R-77空空导弹,这些导弹在世纪之交一度构成了中国空军和海军航空兵超视距拦射的最重要火力储备。
不仅如此,近日网上流传的一组军报公开的照片显示南部战区某部正在进行的空空导弹换装训练,而其训练所使用的导弹,已经不是此前的老式R-77,而是更新型号的R-77-1(出口型号为RVV-SD),疑似是跟苏-35一同引进的最新型俄制主动雷达空空导弹。
南部战区为战机加挂新型R77空空导弹。 图片来源:中国军网英文版
R-77-1是俄罗斯在2000年才开始研制的新型号,其射程从80公里增加到了100公里以上,雷达导引头也得到升级。该导弹直到2011年才服役,并随苏-35S战斗机在叙利亚执行作战任务。该导弹可以说集中体现了俄罗斯空空导弹技术——尤其是超视距导弹技术——在冷战结束后所取得的突破性成就。
实际上,不仅是R-77-1这样一款可以在技术上挑战西方最新产品的导弹,从胡塞武装也许是“偶然”创造的“编队”攻击战术中,我们更可以看到俄国人在空空导弹设计方面所展现出的巨大创造性。这种将空空导弹的齐射攻击编配成复杂体系的哲学,将让对手的作战计划人员、飞行员,以及电子和红外对抗吊舱设计人员面临真正的噩梦。
目前,俄罗斯战斗机飞行员已能够使用功能繁多的空空导弹,既包括基于同一种弹体安装不同类型导引头的型号,又包括不同弹体使用同样导引头的情况。来袭的俄制超视距空空导弹“编队”很可能混合采用了半主动雷达导引头、主动雷达导引头、红外导引头或无源X波段反辐射导引头中的一种或几种。而即便能够判明来袭导弹的导引头模式,这些导弹还可能使用了不同的弹体,从而具备多种攻击弹道,由此大幅提高对手的规避门槛。
毫无疑问,上述思路对于中国空空导弹的研制和使用者来说,均具有重大的参考借鉴价值
赶超西方之路
要知道,直到上世纪80年代初,苏联空空导弹技术仍在推进剂、弹体设计以及制导系统方面落后西方。然而,随着R-27和R-73在80年代先后部署,苏联空空导弹的性能已与西方并驾齐驱,甚至在某些领域还有领先。用于视距内空战的R-73以及用于超视距空战的R-77的性能超越同时期对手不止一点,而R-27最新升级版的推进剂燃烧时间也超过了几乎所有西方同期产品——这意味着更远的射程和更具侵略性的末端猎杀。现在,俄罗斯三角旗设计局研制的R-77-1已经安装了火箭冲压喷气发动机,这使其具备持续转弯性能,从而在攻击末段具备更高的猎杀概率。
必须指出的是,除美国F-22和F-111战机的研发部门外,西方通常忽略了战机在发射导弹时自身的空气动力状态。当一架苏-35以1.3马赫的最大巡航速度在45000英尺(13725米)高度发射导弹时,将使R-27或R-77的射程增加约30%。巡航速度较慢的战斗机(如美制F/A-18E/F和F-35)就享受不到这种优势。它们发射空空导弹的射程更多取决于导弹推进剂的容量,以及飞行中段制导算法最大限度节省燃料的能力。由此形成的结果是,虽然AIM-120的理论射程可能大于R-77,但后者在面对F/A-18E/F和F-35实战中的射程却很可能大于前者
除空气动力性能外,俄罗斯在导引头技术方面也取得了长足进步,这很大程度上应归功于高性能的微处理芯片在全球市场的商品化。过去20年来,俄制超视距空空导弹的导引头已经彻底摆脱了老旧的模拟技术,转而发展数字化可编程技术。这使俄国设计人员在将抗干扰技术运用至这些导引头时拥有巨大的灵活性。同时,过去数字化编程技术对优化西方空空导弹的动力性能一直发挥着关键作用,而俄国设计人员目前已弥补了自己在这方面的短板。
美国德州仪器公司的TMS320AV7100PGW信号处理芯片。 图片来源:外网
俄罗斯玛瑙设计局分别为R-27ER/R、R-27EA/A和R-77系列导弹研制了9B-1101K半主动雷达导引头、9B-1103K主动雷达导引头和9B-1348E导引头。该设计局就曾透露,其在9B-1103K的“数字化”研发中就采用了美国德州仪器公司的TMS-320信号处理芯片,这种芯片是西方军用雷达的主要零部件之一。
对于俄罗斯军工产业而言,从模拟导引头发展为可编程数字化导引头是具有里程碑意义的跨越,因为后者为数字处理和抗干扰提供了多种选择。这意味着对9B-1103K或9B-1348E等新型数字化导引头的干扰难度不会比西方同类产品低。而此前仅有美国、欧盟和以色列掌握相关技术。
(未完待续)

 楼主| 发表于 2018-2-22 05:47 PM | 显示全部楼层

宏亮瞻局丨俄制导弹颠覆美制战机神话:透视俄空空导弹逆袭②

澎湃新闻特约撰稿 王宏亮

2018-02-16 18:09 来源:澎湃新闻

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混装导引头技术
在常用于格斗弹的红外导引头方面,俄制超视距空空导弹同样取得了巨大进步。早期的R-27T使用Geofizika中央设计局的36T导引头。但有消息称,一些更新型号的R-27ET/T、R-77T等超视距空空导弹已经采用了乌克兰阿森纳尔中央设计局更为灵敏的Mayak/MK-80M导引头,这种导引头本来主要用于R-73M视距内空空导弹。
R-73导弹的性能也在不断改进,其“数字化”的R-74E型已具备极强性能的扫描双彩色设计,从而能在根本上压制红外干扰弹,其软件可编程系统也具备反制干扰的灵活性。俄罗斯军工行业还正在为其未来的视距内导弹研制焦平面阵列(FPA)导引头,从而在性能上与AIM-9X、Iris-T等西方最新型格斗空空导弹对抗。所有这些技术都完全有可能被移植到类似R-77T这样的红外制导超视距空空导弹身上。
不仅是为超视距拦射弹配备红外导引头,俄国人还为格斗弹配备了本来常用于拦射弹的雷达导引头。玛瑙设计局的9B-1103K-150“蜂鸟”本来是安装于R-27EA的导引头的缩小型衍生型号,用于R-73/R-74视距内导弹。虽然俄方未透露实施这种改进的具体原因,但显然包括以下两方面:首先,具备主动雷达制导能力的R-73/R-74在近距空战中将具备额外的抗干扰能力,如果“侧卫”在近距空战中同时发射搭载有红外导引头和雷达导引头的格斗弹,对手将很难实施干扰。
地面展示的俄制R-27系列空空导弹
此外,从历史角度看,俄罗斯一直强调研发两级或加装助推器的空空导弹,这不仅仅是出于提高射程的考虑。此类导弹将使用可分离式中段弹体,从而在接近目标时仍拥有充足的机动能量来提高猎杀概率(类似于火箭二级发动机点火)。为这样的近距格斗弹配备主动雷达导引头则可以在更远的动力射程边际进一步增加目标捕获/锁定概率。
既然格斗弹和拦射弹都可以选择雷达或红外导引头,那么按照这种开创性思维的惯性,俄国人就完全有可能在同一枚导弹里同时安装两种导引头模块来进一步提高抗干扰能力与猎杀概率。不过迄今为止,西方或俄制导弹仍未广泛采用这种多模(或多频段)导引头,这主要是出于成本和结构复杂程度的考虑。但体积更大的超视距空空导弹,如俄制R-37或KS-172(射程远达400公里)将能够较为容易地找到容纳多模导引头的空间,基于此类导弹的成本及其预定攻击目标的极高价值,如果同时装备主动雷达和红外导引头也没有必要感到惊讶。那些对于小型空空导弹而言不具备较高效费比的设计,对于以敌方预警机为目标的大型超远程空空导弹来说却完全适用。
目前已知的科技文献仍存在不明确问题,即俄国人是否有意扩充现有导引头技术的范围,从而在高强度干扰环境以及对抗隐身目标时提高命中率。近年来俄罗斯已经在高频毫米波段或激光雷达导引头等新技术上取得突破,但却并没有将这些技术直接用在改进现有导引头上,而是试图研发全新的型号。虽然这两种技术在气象穿透方面仍然面临局限性,但在对流层以上,空气稀薄时的天气因素对高空超视距空战的影响可以忽略不计。因此没有基本的技术理由解释以下问题,为何俄国人不能通过对现有导引头的技术升级来拥有上述能力?似乎没什么困难阻止俄国人做这样的拓展,毕竟这种能力在抗干扰和反隐身作战中的作用是显而易见的。
“混合编队”战术
俄罗斯的超视距作战模式起源于冷战。苏军当时的作战分析认为,越战和中东战场的空战情况表明,空空导弹较低的命中概率(尤其是因敌方采用干扰措施而出现性能下降的情况),将是制约空战效果的主要因素。因此在上世纪70年代,苏联超视距空空导弹发射的标准模式是:以齐射方式对同一目标发射2枚导弹,其中1枚采用半主动雷达制导,另一枚则采用红外制导。为进一步提高命中率,部分新型号的苏军战斗机甚至采用了以电脑程序根据实时战情自动优化流程,来选择最佳时机先后发射2枚不同导引头导弹的技术。
为何苏-27“侧卫”战斗机的各种衍生型号经常挂载多达8枚甚至更多的超视距导弹?答案很简单──它们在空战的初始阶段将以1枚以上(2至4枚)的方式齐射。敌方飞机在遭受此类攻击时会面临极为困难的局面,它必须对多枚间距极小的来袭导弹进行干扰、诱骗和机动规避。即便单枚导弹的命中率仅为30%,但如果4发齐射的话总体命中率仍然超过75%。配合无线电近炸引信以及更先进的主动式激光近炸引信,俄式中远程空空导弹将拥有令人恐怖的作战效能。
在评估俄罗斯超视距空空导弹的攻击战术时,可以参考作为西方战斗机主要超视距空战武器的美制AIM-120导弹。AIM-120A在冷战末期服役,是一种可以“发射后不管”(实际上中段飞行仍需要载机干涉)的主动雷达制导武器,该弹还安装了飞行中段惯性导航系统并由载机雷达提供数据链支援,从而能够同时发射多枚导弹攻击多个不同目标。其他国家的新型超视距空空导弹也大体采用了类似技术模式。
AIM-120是美国研发的"发射后不管"先进中距空对空导弹,也是西方现役主力空战导弹,在中国周边空军也大量装备。但是,在实际空战中,其优势未必有美军宣称的那么明显。
然而,无论是AIM-120A还是其后续升级版,在实战中却并未取得突出成绩。美军目前装备的主力型号AIM-120C在试验场进行的测试中共发射214枚,美军宣称其命中率达到85%。但与实战中的命中率相比,这个数字就显得很可疑了。根据美军自己统计的数据,该型导弹在实战中共10次击落空中目标(包括误击1架己方UH-60直升机),其中仅有6次是真正意义的超视距攻击,而在此过程中消耗的导弹超过12枚。
需要特别注意的是,在被计入统计的所有实战案例中,每个遭到攻击的目标都未安装现代化电子战设备。换言之,即便是在攻击“软目标”时,AIM-120的超视距实战命中率也肯定达不到试验场理想条件下的85%。那么,当AIM-120D面临俄罗斯或中国的高性能机载或地面电子干扰设备,且目标能够做出各种非常规机动动作时,其是否能实现50%的命中率都会很成疑问。
空战模型
当采用AIM-120导弹的西方空中力量,与超视距导弹挂载量通常多两到三倍的“侧卫”对抗时,到底会出现何种情况?这里将以F/A-18E/F“超级大黄蜂”和F-35“闪电2”这两种中型多用途战斗机为例做推演。从某种程度上说这并不公平,但考虑到F/A-18E/F是目前美国海军唯一的可作战固定翼飞机,而F-35又是美国空军、海军、陆战队及其盟国未来装备数量最大的主力战斗机,那么对于同样以“侧卫”家族作为装备主力(至少是主力之一)的中俄空中力量而言,该模型就自然有其现实意义。
F-35一般挂载2至4枚AIM-120,F/A-18E/F可挂载6枚。假设“侧卫”飞行员并未首先发现目标并发射导弹──对西方来说这是一种乐观估计,但“侧卫”的机载干扰系统发挥作用,再加上所采取的空中机动使得AIM-120的命中率降至约50%──又一种乐观估计──那么AIM-120在2枚齐射时的总体命中率可达75%,4枚齐射时则超过90%。因此只有4枚齐射才能取得较好的效果,
但此时F/A-18E/F或F-35将消耗掉所装载的全部或绝大多数的超视距导弹,导致无法继续执行拦射任务。它们既有可能被脱靶或未受攻击的“侧卫”在视距外击落,也可能将空战拖到视距内。而在近距格斗中,无论“超级大黄蜂”还是“闪电2”,面对升级版的“侧卫”都毫无优势可言。 
美国空军曾计划将B-1B战略轰炸机改造为大量携带AIM-120空空导弹,以大幅扩充空战当中携带导弹的数量。
更何况一位优秀的“侧卫”飞行员很可能会首先齐射3至4枚R-27空空导弹(使用不同导引头),同时保留再实施一或两次齐射所需的超视距弹药,而且他还将使用高性能的机载干扰机。而在具备推力矢量性能并拥有极高机动摆脱能力,且处于跨声速巡航(1.5马赫以下)的状态下,无论其干扰设备的性能如何,“侧卫”飞行员都能大幅提升AIM-120的脱靶率。由于所有发射的AIM-120空气动力性能及抗干扰性能完全相同,因此“侧卫”飞行员采取的任何干扰措施或摆脱战术只要对其中1枚导弹有效,就对所有来袭导弹有效,而复杂的俄制导弹编队却很可能让西方飞行员“手足无措”。
虽然美军目前的一些作战能力仍处于保密状态,如使用AN/APG-79(装备F/A-18E/F)和AN/APG-81(装备F-35)有源相控阵雷达(AESA)作为X波段高能干扰器干扰俄制BARS(装备苏-30)或“雪豹”-E(装备苏-35)无源相控阵雷达,但它们并非“灵丹妙药”,而且实战中甚至有可能增大F/A-18E/F或F-35被击落的概率。原因很简单:为了干扰俄制雷达,APG-79或APG-81必须对俄制雷达使用的频率进行压制,这将使两者成为完全暴露的X波段高能信号源,进而极易遭受采用反辐射导引头的俄制超视距空空导弹(如R-27EP或R-77P)的攻击。
另外,对俄制雷达的干扰将在很大程度上制约APG-79或APG-81的跳频灵敏度,从而使其在面对反辐射导弹攻击时变成“傻瓜”。精明的俄罗斯雷达软件设计人员完全可以运用所谓的“诱惑模式”,进一步利用上述效应。即针对美机压制俄制雷达的确定频率,采用锁定概率更高的窄带辐射频段,使得类似于9B-1032这样的早期型反辐射导引头也能轻易锁定目标。
显然,尽管与很多人的传统印象可能相悖,但的确没有明确证据能够证明在空中电子战领域目前西方占有决定性优势;“侧卫”战斗机却在面对F/A-18E/F或F-35时拥有速度和机动性优势,其挂载导弹的导引模式和攻击弹道也更复杂,而且它们的挂载数量更多。因此,“超级大黄蜂”或“闪电2”飞行员也许应该尽量避免与新型“侧卫”做超视距空战。(本文参考了澳大利亚独立防务智库Air Power Australia研究员卡洛·科普博士所著《超视距空战的俄罗斯哲学》)

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