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红外导引头怎么“看” 现在的近距红外空空导弹，都在拼命强调自己的全向攻击能力，特别是迎头的攻击能力。而影响导弹迎头攻击的最主要因素，就是导引头。不同材料制成的导引头，其攻击能力也并不相同，因为在不同的导引头“眼”里，战机也是不同的。 就一架战斗机而言，在没有开启后燃器时最大的红外辐射来源是发动机尾管，而开启加力后尾焰红外辐射将超过尾管，将辐射波长为l-3微米的短波长红外线。而被高温尾管加热的机体尾部结构与蒙皮，温度差不多在600-800K左右，对应的是3-5微米的中波长红外线。再次是机体与座舱罩反射的日光，是中波长红外线。最后则是飞行时机体蒙皮与空气摩擦产生的热，对应的是长波长红外线。 对战机正后方的尾管、尾焰，只要使用硫化铅这种老式的短波长红外感应材料就行：而对机体侧面，使用中波长红外线的矽化铂也可应付：但机体正前方来说，由于遮蔽了辐射强度最高的发动机尾管与尾焰，只能透过碲镉汞这类长波红外线侦测器，来捕捉蒙皮与空气摩擦产生的热辐射；而AIM-9L这类采用锑化锢导引头的导弹，战机正前方的热辐射谱段基本上不落入导引头的敏感范围，是导引头的侦测盲区。因此AIM-9L所谓的全向攻击，也只有300度而已。 有读者会问，现在最新的近距空空弹，例如AIM-9X不都是采用红外成像技术了，应该具有全向攻击能力了吧。其实不然，红外成像改善的是抗干扰能力，是为了从热焰弹中分辨出战机。如果选用的成像材料对某些辐射波长不敏感，丝毫不能改善攻击能力。就像人类视觉也是成像方式，但只能在可见光波段作业，对于辐射红外线或紫外线波段物体，无论辐射强度多高也都不能看到。 就以AIM-9X来说，目前传闻的导引头为类似ASRAAM的锑化锢凝视焦平面阵列，显然，这种导引头还是一样难以在正面远距离锁定目标。然而AIM-9X的威力在于，就算在1-2公里的距离才向迎面目标射出导弹，靠矢量推力它还能追上目标。 至于为什么不选用感应长波的碲镉汞材料，主要原因有两个，其一自然界处于长波红外辐射范围的物体非常多，导引头需在嘈杂背景中将目标识别出来，牵涉到的运算量太大，技术难度高，其二就是，它太贵了。 针对上面的缺陷，解决方法有使用双色或者多色导引头，从而取得完整的目标前半球侦测能力。此外还可以使用光机扫描线阵列，减少感应阵元的数量，同时使用长波长的感应材料。 多目标攻击的疑问 “多目标攻击能力”并不是一个新词。最近刚刚退役的著名的F-14战斗机，就以“同时跟踪24个目标并攻击其中6个目标”的超强能力而傲视群雄。凝望这一代名机远去的背影，我们却不禁要问，“雄猫”的多目标攻击能力真的有那么神吗？“不死鸟”这种主动制导中距空空导弹能够“六箭射六雕”吗？ 相较于同时代的系统，F-14属于飞跃性的进步。但受到设计需求及技术上的限制，F-14的多目标攻击能力实际上非常有限。不管是美国海军还是伊朗，也都没有在实战中用“不死鸟”导弹同时攻击过2个以上的目标。 如前文所述，“不死鸟”导弹发射前先以AWG-9雷达的“扫描同时追踪模式”分别锁定多个目标，解算出目标方位、高度、速度、导弹发射区与优先攻击顺序后发射导弹，其后AWG-9波束仍以2秒1次的频率接触目标，轮流为每枚导弹提供目标位置，直到距目标15-18公里开启导弹上的DSQ-26主动导引头为止。2秒1次的频率是保证中段指导精度的基础，而AWG-9雷达的机械扫描天线的转动速度可是有限的。AWG-9作一次范围最广的水平±65度、垂直8行的扫描，需要13秒的时间，为了保证2秒1次的接触频率，天线的扫描范围只能限制在水平±40度，垂直2行；或者水平±20度，垂直4行。显然，这只能涵盖很狭窄的空域，实战中很难有很多目标挤在这小片天空里。F-14必须将目标维持在扫描范围内，一旦目标逃出，导弹将无法及时修正弹道，当主动雷达导引头开启后，可能会找不到目标。  事实上“不死鸟”导弹唯一一次同时接战6个目标的公开试射，就暴露了局限性。为“配合”AWG-9的扫描范围，当时6架靶机是被挤在一个28公里宽、高 6100-7300米的空域，靶机间隔不超过600米，以0.6-1.1马赫的时速以直线向F-14A接近，且未进行大幅度机动，也没有实施电子干扰。即使这样宽松的环境，6枚导弹也只命中4架靶机。1枚脱靶是因为制造缺陷，还有一枚就是最外侧BQM-34的靶机飞到AWG-9的扫描范围之外。 即使是现在的AIM-120导弹，尽管可以仅靠旁波瓣来更新目标资料，但是显然的，载机仍须保持与目标间的雷达接触，才有可能持续提供滞空的AIM- 120目标位置的更新资讯，因此在AIM-120的中途导引阶段，目标不能逸出载机雷达的扫描范围。实际是，目标分别向不同方位作高速的爬升或俯冲，很快就会超出雷达侦测的范围。一但逸出，则随著时间的过去，导弹原先的预设拦截点位置与目标实际位置的误差将越来越大，考虑到主动雷达导引头的侦测距离与扫描角度都很小，当导弹到了预定拦截点开启导引头而找不到目标，只能自动引爆。 这些困难的根源，即在于机械扫描雷达的扫描速度和范围是相互矛盾的。因此就机械扫描雷达来说，所谓的多目标攻击并不实用，只有等到相控阵(ESA)雷达普及后，才能具备真正的多目标接战功能。不管是被动式还是主动式的相控阵雷达，从一个目标跳到另一个方位相差100度的目标不用1毫秒，换成机械扫描方式就至少需要近1秒的时间，两者相差超过1000倍：因此相控阵雷达即使把扫描范围扩大到120-140度，也仍然能够提供高精度、高更新率的目标资料。总而言之，相控阵雷达扫描范围的扩大，降低了目标机动逸出侦测范围的机率：而波束操作的灵活性，也消除了目标机动来逃脱侦测的可能，只有相控阵雷达能够充分发挥主动雷达中距弹的性能。  静默攻击现实吗 多目标攻击的难度还告诉我们，要想尽可能的提高中距空空导弹的命中率，最好要给它创造一个好环境，最好敌机就像靶机一样傻乎乎的，然而在实战中不能指望敌机自动“投怀送抱”，最好的方法就是——发动偷袭。载机依靠第三方制导实施静默发射。 所谓第三方制导，即指导弹载机（射手机）本身不负担导弹制导工作，而把制导权转交给其他友机（感测机），一般配合AIM-120之类的主动雷达制导导弹使用，可分为完全静默发射和射手中继制导两种方式。 完全静默发射时，需要感测机锁定日标，同时将目标资料透过Link 16之类的数据链转发给射手机，射手机接收后发射导弹，而导弹的中继指令修正由感测机的雷达提供，直到主动制导头开启。在这种作业方式下，射手机完全不需开启自身的射控雷达，仅需打开Link 16接收目标资讯即可，对方无法经由雷达信号察知射手机的存在，最多知道被感测机的雷达接触而已。不过由于射手机、感测机与目标间的相对位置不固定，某些情况下导弹可能会收不到感测机火控雷达发送的中继指令。 射手中继制导则是导弹发射后的中继修正指令上链，是由射手机火控雷达的旁波瓣转发由感测机传送的目标信息。在这种作业模式下，由于射手机雷达不能关闭，否则就会没有与导弹间的沟通渠道。不过由于射手机雷达不用直接指向目标，被目标察觉的机率较低。 完全静默发射的优势在于射手机完全不用开启自身雷达，但这种方式必须要由感测机直接提供中继指令给射手机的导弹，在现实将会遭遇许多技术困难。射手机探测目标然后发射导弹就会建立起坐标校准以及中继信号的频率、编码调谐，但若改由第3方的感测机来提供中继制导就有许多麻烦。首先，射手机与感测机的射控雷达的频率与编码必须同步，否则感测机即使向导弹发送指令，导弹也会认不得(因为它只认射手机指令)；其次是感测机的坐标系也必须与导弹同步，否则导弹接收也只会造成混乱而已。例如美军就发现，受到惯导系统精度的限制，不同载台间的坐标不能同步，A机看到的目标坐标，在B机的看来却是另一个位置。这个同步动作对射手机本身来说很简单，但对作为第三者的感测机来说就很困难了。 目前雷达只能把讯息送给导弹，但导弹无法反过来向雷达回应其状态，因此难以在感测机与射手机射出的导弹间完成这种同步动作。虽然也可改成在射手机与感测机之间建立即时的坐标同步，从而间接的使感测机导弹间达到同步，但这种同步方式所需的时间与得到的精度，要达到导弹导引的要求也有许多困难，实际上几乎没有实用性。 因此目前主要还是射手中继制导方式，射手机还是要开启雷达以向导弹传输资料，并不是真正的”静默发射”。不过将来随著具备双向数据链功能的AIM-120D、流星等新型导弹的服役，或者搭配精度更高的GPS/惯性测量单元的普遍使用，也使各载台与导弹都能擭得GPS提供的绝对座标校准进而提高导航精确度，使惯导的误差从数十米降为不到数米，理论上就能使发射机雷达完全静默的第三者制导真正实现。 资料块：另一种静默发射 日本AAM-4空空导弹在与F-15J搭配时，是以l具独立的J/ARG-1修正指令发送装置来产生修正指令，再通过修改后的空对空答询器将指今调制成信号，然后借敌我识别天线（IFF）完成传输动作，无须透过机载雷达。这种方式的好处是可在保持雷达静默的情况下，借由第三者传来的目标资料执行上链动作，而且IFF一般都是开启的，比火控雷达更不易被敌方察觉。但缺点是需设有额外的指令产生装置。 资料块：再看“先视先射” 空战中“先下手为强”可算得上是一个不变法则，通过更长的雷达侦测距离与更远的武器射程，是否就一定能居于不败之地呢？其实未必，这个问题的关键战机和导弹之间的“最大脱离距离”。所谓最大脱离距离就是导弹击中目标时，撞击点与载机的距离，是空对空导弹的一项重要参数。当然，最大脱离距离越远越好，最好大于敌方导弹的最大脱离距离，才能避免遭遇反击。对近距空空导弹来说，由于导引头的探测距离有限，因此载机很难做到“光打人不挨打”。AIM-7“麻雀”这种半主动雷达制导中距弹糟糕的地方就在于，即使机载雷达探测距离较远，允许脱离的距离却很近。如果携带A1M-7M的战机在拦截携有近距空空导弹的目标时，虽然可以先视先射，但也可能被对方导弹击落。事实上美空军在20世纪80年代初期的红旗演习中，参演部队使用携带AIM-7F的F-15A，对抗假想敌部队携带AIM-9L的F-5E，多次发生二者同归于尽的情况。当然，这是一种极端的情况，现在也有了AIM-120等主动雷达导弹，但值得我们深入思考。  真实的空空导弹 随着空空导弹的大规模装备，很多原来很“玄乎”的空空导弹逐渐脱下他们神秘的外衣。这里我们就可以选取几种典型的导弹进行新的“解读”。 AIM-9L“响尾蛇”——一般资料都显示AIM-9L的最大射程为18公里左右，但这肯定这只是某种假设条件下的理想数值。从实际的攻击包线可以看出，在15000米的高空，AIM-9L在目标的后半球位置，有8公里左右的最大发射距离。在目标的前方，AIM-9L的导引头能在3000米左右发现目标，但是导弹的最小射程就有2000米，所以载机在发现目标后，只能飞1000米就必须发射导弹。这对于高速喷气战斗机来说，AIM-9L等于说很难从前半球发射。如果高度降到海平面，AIM-9L已经完全没有迎头攻击能力，就是在目标的后半球射程仅有2000米。这个结果也可以从实战中得到证明。巴基斯坦在 20世纪80年代于阿富汗边境发生的空战中，有8次确认的AIM-9L击落目标的战绩，但是巴基斯坦飞行员从来没有在超过5公里的距离上发射导弹。   R-73——这款有名的俄罗斯“响尾蛇斯基”射程也有夸大的问题。在公开的资料中，R-73在15000米对迎头目标的射程高达30公里，尾追的射程也有 10公里。但是流传到外部的俄罗斯空军手册却显示，这种射程对于像B-52这种大型轰炸机才可能达到。而对于战斗机，R-73的尾追有效攻击距离仅有8公里，迎头仅有10公里，在海平面这些数字都要减半。这还是面对开加力的战斗机，否则数字还要缩水。然而与AIM-9L相比，R-73在迎头攻击上有了很大的改善，这主要得益于R-73装有推力矢量装置。但是俄军手册仍然不提倡在目标正前方±30度的区域内发射导弹，可见在R-73上，迎头攻击仍然是个弱项。 R-27R/ER——有资料宣称标准的R-27R射程可以达到80公里，而增程型的R-27ER竟然达到了170公里。俄方宣称R-27战术性能指标全面超越美国的AIM-7M导弹，在某些方面也超过了AIM-120A导弹。然而实际上R-27R在15000米对迎头目标（战斗机）最大动力射程仅有60公里，R-27ER也就100公里，在尾追情况下又分别降到30公里和60公里。此外，这些数字也不能反映实战性能。就实际的战术使用来说，俄空军手册建议战机制导导弹缩用的雷达照射时间分别为：R-27R约15-20秒；R-27ER约30-40秒，由此换算出来的导弹最大有效距离也就是在30公里到50公里左右，远低于宣传的数字。 受限于现有的资料，像AIM-9X、AIM-120C、R-77-RVV-AE这类新型空空导弹的更深入的信息还没有披露。从性能上来说，它们肯定要强于那些第三代空空导弹。但是本文的目的在于说明空空导弹是一种非常复杂的武器子系统，无论是第三代还是第四代空空导弹，在使用时必须满足一些条件，必须同注意战场实际的环境，必须注意同载机及其他系统的配合。然而军工企业为了宣传的需要，所透露的性能数据往往是不切实际的，对于详细的制导方式以及限制更会讳莫如深。当然，民众没有必要也无法了解这些详细的情况，即使是有兴趣的军事爱好者也只能是管中窥豹。然而本文想对您说的，就是空空导弹是空战的主力武器，但需要在正确的时间、正确的地点和对正确的目标使用。这不但需要庞大、复杂的系统支持，人的准确判断和果断选择永远也不可缺少。   |
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