AA82276761 2014-11-22 09:53
英國“天空閃光”飛彈
AIM-7“麻雀”（Sparrow）是世界上最大的雷達導引空對空飛彈系列，它投入使用的型別涵蓋了三代：第一代是採用雷達波束導引的AIM-7A，第二代是採用半主動連續波雷達導引的AIM-7C/D/E，第三代是具有半主動間斷連續波（高脈衝重複頻率）雷達導引能力的AIM-7F/M/P。廣泛的裝備使它成為許多同類空對空或對空飛彈研製時的借鑒對象，其派生型除了美國自己研製的艦空型RIM-7“海麻雀”系列外，還有英國的“天空閃光”（借鑒AIM-7E-2）、意大利的“阿斯派德”（借鑒AIM-7E-2）。其中“天空閃光”（以及“阿斯派德”空空型）充分結合了英國自身的先進技術儲備，在主要作戰性能上都超過了美國同期最先進的AIM-7，可謂“青出於藍，而勝於藍”。
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俄羅斯R-27 中、遠距空對空飛彈系列與“麻雀”系列在發展思路、技術途徑上有三個很明顯的區別：R-27 系列同時發展了半主動雷達和紅外導引型；R-27 系列中段都採用帶指令修正的慣性導引；R-27 的半主動雷達導引型都是具有下視下射能力第3 代雷達導引空對空飛彈。原蘇聯與AIM-7A 對應的型號主要是RS-1/-2/R-55（AA-1），與第2 代“麻雀”對應的型號主要是R-30R/-98R/-98MR（AA -3）和R-23R/-24R（AA-7）。與“麻雀”系列相似，美國AIM-9“響尾蛇”系列也涵蓋了近距纏鬥導飛彈的第1 代到第4 代（嚴格地說，AIM-9X 應該屬於全新研製的型別），而原蘇聯也是通過氣動佈局、結構佈置各不相同的多種型號實現這一目標的。為什麼兩強空對空飛彈發展思路的差別如此之大？這是因為美國在關鍵技術領域通常佔有優勢，所以可以通過導引控制系統、飛控系統、固體火箭發動機等關鍵部件的不斷改進明顯提高飛彈性能（AIM-120 還可以通過更新軟體實現一定程度的升級）；而原蘇聯則強調通過自上而下的總體設計（即“TOP-DOWN”設計思路）實現綜合性能指標，這樣飛彈的氣動佈局不斷變化就是很自然的事了
需求牽引：“天空閃光”（Sky Flash）的誕生
60 年代初，英國皇家海軍退出P.1154 超音速垂直/短距起降戰鬥機項目後，選擇由麥道公司在F-4J 艦載防空戰鬥機的基礎上發展F-4K 取代“海雌狐”戰鬥機；1965 年2 月獨力難支的皇家空軍也被迫取消了整個P.1154 項目，並選擇與F-4K 相似的F-4M 取代“獵人”戰鬥機。
F-4K/M（英國稱為“幽靈”FG.1/FGR.2）都能使用當時最先進的“麻雀” Ⅲ AIM-7E 半主動雷達導引中程空對空飛彈，但該飛彈不具備下射能力，所以不能充分利用機上AWG-11/-12 脈衝多普勒火控系統的下視能力；另一方面，當時英國正參與研製“多任務戰鬥機”（MRCA），其防空作戰型（後來的“狂風”ADV）也要求採用具有下射能力的新型中程空對空飛彈。於是，英國從1969 年開始了對新型中程空對空飛彈的導引頭、引信、自動駕駛儀、電源裝置、固體火箭發動機等關鍵部件的預先研究工作。
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F-4J 的AWG-14 脈衝多普勒火控系統，F-4J 從1966 年開始交付給美國海軍，它首次裝備了代號AWG-10 的脈衝多普勒火控系統，具有了下視探測能力。AWG-14 是AWG-10 換裝數字計算機、增加功能的改型，尤其是在飛彈發射計算中能充分考慮目標機動的情況（以前的火控系統基本只能較好地計算“直線碰撞”情況），使“麻雀”從攔射飛彈轉變成現代意義上的超視距空對空飛彈
1973 年7 月，“天空閃光”（SkyFlash）中程空對空飛彈的研製正式展開。它以美國當年服役的AIM-7E-2 為基礎，主承包商是英太航公司（今英航太系統公司）。1976～1978 年，“天空閃光”在位於加利福尼亞州穆古角的美國海軍太平洋武器測試中心進行了發射試驗，發射22 次，有20 次命中靶機（直接或間接命中）。1978 年飛彈交付，次年形成了作戰能力。
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AIM-7E 的最大迎頭射程約22～26 千米，最小射程1,500 米。1969 年美國海軍提出要提高它的抗干擾能力和機動性、縮短最小射程，因此發展了AIM-7E-2。AIM-7E-2 的主要改進是用Mk38 Mod4 發動機代替E 型的Mk38 Mod2，但導彈的抗干擾能力沒有得到改善
技術推動：超越“麻雀”AIM-7E-2
“天空閃光”尺寸3,660×203×1,020 毫米（彈長×彈體直徑×彈翼翼展），發射重量195 千克。尺寸、佈局、重量都和AIM-7E-2 相同。實際上該飛彈直接採用了AIM-7E-2 的後彈體及其內裝的液壓控制舵機、戰鬥部和雙推力固體火箭發動機等部件。
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天空閃光”空對空飛彈，除了全新的導引頭和引信，“天空閃光”還採用了新的全固態自動駕駛儀
“天空閃光”是世界上第一種投入使用的採用單脈衝半主動雷達導引頭的中程空對空飛彈。該導引頭由馬可尼公司（今GEC-馬可尼公司）研製，工作在J波段（頻率範圍10～20G 赫茲），比AIM-7E/-7E-2 採用的圓錐掃描式導引頭具有更好的抗電子干擾能力和導引精度，導引頭天線的最大轉動速度達到230°/秒（比戰鬥機雷達天線轉動速度快很多，如APG-70 雷達天線的最大轉動速度是140°/秒），最大跟踪角速度40°/秒（和AIM-7E/-7E-2 相當），接收機採用倒置式，具有很高的靈敏度。導引頭的可靠性也比較好，在地面狀態、載飛時的平均故障間隔時間分別達到300 小時、120～150 小時，而AIM-7E/-7E-2 只有50 小時左右（地面狀態）。
“天空閃光”的彈體後部還帶有頻率參考天線，它接收為飛彈提供目標照射導引的連續波照射器（CWI）的信號，把它的頻率特徵與導引頭接收到的、CWI 照射目標後反射回來信號進行對比，採用多普勒頻移（指由於載機和目標之間存在相對運動，從目標反射回來的信號頻率會發生變化）處理技術識別目標。這樣飛彈就能把低空運動目標從地面或海面反射的雜波背景中區別出來，具有了下射能力。帶倒置接收機的單脈衝導引頭加上多普勒頻移處理目標識別技術，還使導彈能夠識別目標群中的特定目標。
“天空閃光”的導引頭還能採用被稱為“干擾源尋的”（HOJ）的被動導引方式。當導引頭在半主動制導過程中受到敵機的電子乾擾而不能正常跟踪目標時，導引頭就將自動切換到這種制導方式。由於戰鬥機的有源電子干擾設備大都是外掛吊艙或機上固定的干擾天線，所以這種導引方式可以使飛彈“順藤摸瓜”地打擊敵機。
採用新的主動無線電引信是使“天空閃光”具有下射能力的另一個關鍵。該引信由湯姆遜-索恩公司研製，安裝在彈頭導引頭艙後，重約5 千克。引信發射脈衝的作用距離約16 米，也採用多普勒頻移處理技術識別目標，所以不會因為雜波信號的干擾而引爆彈頭。引信起爆延遲時間根據從導引頭獲得的接近速度和交匯角度信息自動調節，範圍0～100 毫秒，能保證對目標的殺傷概率。
“天空閃光”的連續桿彈頭部重約32 千克（其中爆炸裝藥重量9 千克），有216 根鋼條連續桿，爆炸生成的破片平均飛散速度超過1,400 米/秒，對飛機的有效殺傷半徑為12～15 米；採用的Mk38 Mod4 雙推力固體火箭發動機重65.5 千克，其中推進劑佔42.73 千克。飛彈最小射程1,000 米，最大迎頭射程29 千米，最大飛行速度馬赫數3，低空最大橫向機動過載30g，都和AIM-7E-2 相當。
“天空閃光”在設計時充分注意了和AIM-7E-2 的互換性，所以能使用AIM-7E-2 的戰鬥機改用該飛彈時不需要做多少硬體改動。它可以由F-4K/M 和“狂風”F.2/F.3 機腹的半埋入式彈射掛架發射，也可以用傳統的滑軌掛架發射。瑞典在1978 年訂購了該飛彈裝備JA-37“雷”截擊機，1981 年開始服役，編號為Rb71。根據有關報導，意大利、沙烏地阿拉伯和安曼也訂購了該飛彈裝備“狂風”ADV。
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機腹攜帶有“天空閃光”的“狂風”F.3，“天空閃光”是“狂風”F.2/F.3 的標準空戰武器之一，在北約90 年代的演習中，攜帶該飛彈的“狂風”曾利用數據鍊和雷達探測範圍的優勢擊敗德國空軍攜帶AIM-120B 飛彈的F-4F
從1985 年開始英國對“天空閃光”進行了一些改進，包括改進電子組件、採用新型火箭發動機增大射程和速度、採用更薄的彈翼降低阻力等。改進後的飛彈最大迎頭射程增加到40 千米，最小射程減小到500 米，最大速度提高到了馬赫數4。
“天空閃光”的研製成功使英國的中程空對空飛彈從一無所有一下站到了世界最前沿。它是世界上最早的第3 代雷達導引空對空飛彈（典型性能指標是具有下射能力），與1980 年才服役的AIM-7F（“麻雀”系列中第一種具有下射能力的型別）比較，在抗電子干擾能力、導引精度、對低空目標的殺傷概率等關鍵性能上佔優勢，機動性相當，只在電子組件的可靠性、最大射程方面略遜，並且不能採用間斷連續波（高脈衝重複頻率）導引。在採用“天空閃光”的導引頭技術之後，1982 年試服役、1985 年投入大批生產AIM-7M 的關鍵性能才真正全面超越了“天空閃光”（負責AIM-7M 導引頭研製的雷錫恩公司在1975 年1 月就購買了“天空閃光”導引頭的特許生產權）。
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在近距纏鬥飛彈發展史上，英國霍克•西德利公司的“紅頭”具有重要的地位。它在1965 年進入皇家空海軍服役，是當時世界上最優秀的飛彈之一，也是20 世紀70 年代皇家空海軍戰機的標準飛彈。該飛彈採用致冷的銻化銦導引頭、重達31 千克的連續桿彈頭、可自動確定最佳引爆點的紅外近炸引信、雙推力固體火箭發動機、模塊化艙段結構和大量晶體管印刷電路。相比之下，“響尾蛇”系列中1972 年服役的AIM-9H 才開始大量採用固態電子器件和適合高空使用的連續桿戰鬥部、1978 年服役的AIM-9L 才採用致冷銻化銦導引頭，分別比“紅頭”晚了7 年、13 年。不過“紅頭”採用超前技術也在體積、重量上付出了不小的代價——它的尺寸是3,270×222×910 毫米，重達150 千克；而AIM-9L 的尺寸只有2,870×127×640 毫米，重約87 千克
80 年代初，瑞典國防物資管理局（FMV）開始獨立研究為“天空閃光”採用主動雷達導引頭，發展“主動天空閃光”。主要研究工作由薩伯動力公司承擔，而英國航太則被選為次承包商。瑞典希望用這種飛彈裝備JAS-39“鷹獅”，因為當時美國的AIM-120 雖然已經接近完成研製，但可能不會很快出口，即使出口售價也會相當昂貴，瑞典希望能有一種新型中程空對空飛彈的低成本選擇方案；另一方面兩國也想在新型中程空對空飛彈的競爭中分一杯羹，按英國航太的估計，“主動天空閃光”可能會有約4,500 枚的市場。薩伯動力同時還提出了“敏捷型主動天空閃光”方案，設想採用無翼佈局和“尾控”技術（只用尾部控制舵面操縱，現在英國的ASRAAM、美國的ESSM 都採用了這種控制方式）。
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採用“尾控”技術的ASRAAM。作為英國最新研製的近距空對空飛彈，儘管它無法再現當年“紅頭”的榮耀，但仍然是AIM-9X 目前最強大的競爭對手，在EF2000 上它將配合“艾德”頭盔顯示器工作，與“聯合頭盔指示系統”（JHMCS）＋AIM-9X 的組合恐怕難分伯仲。不過在競爭澳大利亞的近距空對空飛彈合同時，AIM-9X 的承包商雷錫恩公司曾攻擊ASRAAM 不能有效對付1,600～2,400 米以內的目標，而筆者迄今不知道英國方面對這個攻擊做了什麼回應
隨後薩伯動力和英國航太的進一步分析表明：要想使超視距攻擊真正有效，新型空對空飛彈最關鍵的性能指標是射程、動能而不是其它。所以FMV 從1984 年開始轉向兩個新方案：在原“主動天空閃光”基礎上採用新型固體火箭發動機的Rb71A 和全新的、採用沖壓發動機推進的Rb73，為此薩伯動力又和英國航太達成了合作研究Rb73 的諒解備忘錄。
Rb71A 在英國航太被稱為“天空閃光”90（表示90 年代的“天空閃光”）。1987 年，FMV 由於經費不足而中斷了對Rb71A/Rb73 方案研究的支持，而英國航太在次年與湯姆遜-CSF（今泰利斯公司）達成協議，由雙方自籌資金聯合繼續“天空閃光” 90 的研製（由於這時英國國防部還沒有提出對新型中程空對空飛彈的需求，所以英國航太並沒有獲得政府投資），計劃採用J 波段主動雷達導引頭、帶指令修正的中段慣性導引、德國火箭技術公司（LFK）的破片殺傷戰鬥部和“阿斯派德”的固體火箭發動機。其中導引頭由湯姆遜-CSF 公司研製，充分使用了該公司70 年代初為德國“鸕鶿”空對艦飛彈研製的RE576 主動雷達導引頭所採用的技術，如單脈衝、頻率高度穩定的全固態發射機、具有被動制導方式等（原來的倒置卡塞格倫天線則改成平板縫陣天線），能適應嚴重的電子干擾環境。1990 年導引頭樣機研製成功，1991 年開始空中載飛試驗並在當年全部完成。不過次年雙方便擱置了聯合研製計劃。
在合作研究Rb73 方案時，薩伯動力和英國航太提出了Rb73D/DL 兩種方案，它們都有彈翼和帶指令修正的中段慣性導引，預計迎頭射程達到約100 千米，比Rb71A 高一倍；最大飛行速度達到馬赫數4～5。導引頭計劃採用“主動天空閃光”的改型，或者由馬可尼公司全新研製主動毫米波雷達導引頭（可以明顯提高制導精度、抗干擾能力和減小體積重量）。FMV 取消資助後，薩伯動力和英國航太自籌資金繼續進行研究，但改由英國航太牽頭（因為預定裝備對像變成了英國牽頭研製的“歐洲戰鬥機”EFA），方案名稱也改為S225X/XR （“S”表示隱形、“225”是英國航太負責該項目管理人郵箱的編號、“X”表示在研項目、“R”表示採用沖壓發動機推進）。S225X/XR 吸收了“敏捷型主動天空閃光”的設計，也採用無翼佈局和“尾控”技術，在1992 年的範保羅航展上首次公開。從這裡我們可以看出英國人的精明：FMV 投資的取消使薩伯動力無力對Rb71A 繼續投資，英國航太便立刻與湯姆遜-CSF 合作，先突破以主動雷達導引頭為核心的新型中程空對空飛彈關鍵技術；同時又在總體氣動佈局、飛控等方面需要技術突破的S225X/XR 項目上繼續和薩伯動力保持合作。
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英國航太和薩伯動力設計的S-225X 長3.45 米，重165 千克，最大迎頭射程100 千米。它的特色是採用雙脈衝固體火箭發動機，能在飛行過程中通過脈衝的點火與關機控制飛彈的飛行彈道和能量。在超視距作戰時，第一個點火脈衝先工作幾秒，把飛彈加速到預定速度後關機轉入被動飛行，在與目標遭遇前幾秒再次點燃第二個脈衝，大幅度提高飛彈的迎頭射程和末段能量；當攻擊近距目標時，雙脈衝將連續工作。S-225X 採用的隱形措施包括在彈體上塗敷雷達吸波塗料、衰減尾煙的紅外輻射等。S-225XR 在S-225X 的基礎上採用整體式沖壓發動機，能在更大的、連續的射程範圍內保持殺傷高機動目標所需要的能量。該飛彈中段、末段分別採用“傾斜轉彎”（BTT）和傳統的“側滑轉彎”（STT）控制方式，還採用推力矢量技術增強機動性。英國還曾考慮為該飛彈採用主動雷達/紅外凝視成像雙模導引頭和超視距作戰用的敵我識別（IFF）裝置
在英國國防部發布“超視距空對空飛彈”（BVRAAM）需求後，英國航太和薩伯動力將研究工作集中到了射程更遠的S225XR上，1993 年開始意大利、法國、德國和西班牙也參加研製，該方案被重新命名為“流星”（Meteor）。後來“流星”在競爭中擊敗了雷錫恩系統公司以AIM-120 為基礎的“未來中程空對空飛彈”（FMRAAM）方案，將成為EF2000“颱風”、“陣風”和JAS-39 的主要空戰武器之一。“流星”將使英國的空對空飛彈繼“紅頭”、“天空閃光”之後實現新的跨越式發展，不知它又會給空對空飛彈領域帶來什麼樣的震撼呢？
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流星”飛彈飛行速度的調整是通過調節沖壓發動機中燃料的流量實現的，這使它的不可逃逸攻擊區遠遠大於現有的中程空對空飛彈。按英國航太系統公司的說法，該飛彈從最小射程到80 千米距離的殺傷概率幾乎是一個常數，最大迎頭射程不低於100 千米。面對“流星”的挑戰，美國空軍仍然計劃通過漸進改進AIM-120 保持技術領先地位，就像以前不斷改進AIM-7/-9 系列一樣。但俄羅斯R-73 最終促使了事實上是全新設計的AIM-9X 的出現，那麼“流星”會不會成為一種全新設計的AIM-120 誕生的催化劑呢？
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於F/A-22 的機內彈艙容積有限，所以美國空軍和雷錫恩公司在AIM-120 增程改進中將首先採用與S-225X 類似的雙脈衝固體火箭發動機和新型燃料，而不是採用會導致彈體直徑增大的沖壓發動機。有一種觀點認為：F/A-22 一般是在高空、馬赫數1.5 左右發起超視距攻擊，這時飛彈的射程可以比相同條件下在亞音速、與目標同一高度時發射提高約50 %，所以它使用AIM-120C 時在攻擊距離上不會比“流星”差太多。這種觀點忽視了EF2000 典型的超視距作戰方式：首先將飛機加速到馬赫數1.6～1.8，然後發射AIM-120C 或“流星”飛彈