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反辐射导弹发展简史

 太阳TAI 2016-09-24

小火箭出品


本文作者:邢强博士


雷达是个好东西。早在第二次世界大战期间,它就在远程预警、辅助定位导航以及指导攻击火力等方面大显身手,在世界大战后的几十年间,雷达在民用和军事领域为人类做出了巨大贡献。



至少,人们再也不用像这两位1917年的德国人这样用米老鼠的耳朵来寻找飞机了。


不过,如果你是一位正准备突破敌方防御阵地实行轰炸的飞行员的话,你对雷达的评价可能就会是另一个样子了。根据第二次世界大战的统计数据,在炮瞄雷达还未装备部队的时候,要想击落一架入侵的敌方飞机,地面火炮平均需要发射3000多枚炮弹。而在炮瞄雷达装备部队之后,完成相同的任务仅需83枚炮弹。


换句话说,如果一个由36架轰炸机组成的中队以往每次完成任务后都会损失一架飞机的话,在炮瞄雷达出现后,可能会因某次任务而全军覆没。雷达的出现为地面防空火力提供了极佳的视力,几乎是在一夜之间就改变了防守方的被动局面。因此进攻方强烈需要一种反辐射武器(意为专门打击雷达等辐射源的武器)的出现。


在战火中萌芽



地面雷达的天线多种多样,有的像一把横放的雨伞,有的是一个浑圆的球壳,相控阵雷达的天线则是一个盾牌的形状。这些外形上的特征给人们一种隐喻——或许雷达天生就爱偏袒防守的一方,喜欢为地面上的人提供荫蔽。对于进攻方来说,地面雷达的作用不容忽略。针对防守方雷达的各种打击方式应运而生。上图为位于夸贾林环礁的美军弹道导弹防御系统试验雷达。



围绕着雷达进行的攻防对抗开始于1944年6月的诺曼底登陆。那时,雷达技术还较为粗糙,反制雷达的技术更是刚刚起步。但是,就像我们应该感慨最早的地面雷达天线阵在二战期间保卫伦敦的战役中的优异表现那样,我们也应该去赞许最早的反雷达战斗的效果。上图为英国雷达阵列在二战期间的作用范围(基本上分为红色实线和红色虚线两道防线。)



早期的反雷达手段被划分为软杀伤与硬杀伤两个方向,这一分类方法一直影响到了今天。所谓软杀伤就是不摧毁敌方雷达,而是通过电子干扰等手段让其暂时失效的手段。盟军的强力电子压制使得德军雷达很难发挥作用,尤其是无法指引德国空军对盟军舰艇发起攻击。盟军参加登陆战的6000多艘舰艇只有6艘被击沉,软杀伤对盟军起到了很好的掩护效果。上图为二战期间,德军在诺曼底海滩布置的雷达。摄于1944年6月22日。


而硬杀伤方案的效果却不是很理想。英国开发了阿卜杜勒雷达导引系统,用来侦测和指定德军维茨堡高射炮火控雷达的位置并引导火箭与炸弹去攻击。在实验时,该系统能够将爆炸物引导到距离雷达仅91.4米的距离内。在导弹技术尚不成熟的时代,能够达到这样的精度实属不易。


然而,德国人也在研制自己的雷达硬杀伤武器,对这种武器的攻击方式已有所了解。在诺曼底登陆战役中,英国发射的反辐射武器在德国雷达屏幕上形成了一个向屏幕中心快速移动的亮点。德国人迅速关闭了雷达,使英国失去了制导信号的来源,无法再去攻击目标。


软杀伤的显著效果产生了一个新的作战方式,电子干扰与反电子干扰的时代随之而来。但是,软杀伤只能对敌方的雷达造成短期的损伤而硬杀伤则能一劳永逸地消灭敌方雷达。因此,虽然早期的硬杀伤方案虽没有立下赫赫战功但却并没有被人放弃。对该方案的持续研究催生了反辐射导弹武器的出现。


首战成名但缺陷较多


反辐射导弹是一种典型的进攻性武器。二战以后,最为热衷反辐射导弹的是正在实行全球扩张战略的美国人。1958年,刚刚制成世界上第一个硅晶体管和第一块集成电路的德州电器公司与位于中国湖的美国海军武器中心开始了名为“百舌鸟”(其英文名为Shrike)的反辐射导弹的研制工作。



百舌鸟,其中文名也叫做伯劳鸟。伯劳科鸟类性情凶猛,有“雀中猛禽”之称。常立于高处俯视,伺机而动,捕捉昆虫、蛙、蜥蜴、小鸟和鼠类等,有把尸体插在棘刺上撕食的习性。《尔雅》记载,“鵙,伯劳也。”而《曹子建集》和《文选》均称伯劳为贼害之鸟。小火箭认为,用这种鸟来命名一款专门用来打击雷达的导弹算是名副其实了。



这种导弹在搜索雷达时采用的工作原理与二战时期的反雷达火箭类似,都是被动雷达制导。采用这种方式制导的导弹,其本身不向外辐射雷达波,它依靠跟踪目标向外辐射的能量来搜索目标的位置。这种类型的导引头内部结构和工作原理都较为简单。



百舌鸟的导引头主要由四个部分重叠的天线构成。四个天线分别对应着上下左右四个方向。当地方雷达的位置不在导弹的轴线上时,位置偏差产生相应的脉冲信号,经过放大和滤波处理后,这些信号会驱动导弹的舵面来消除位置偏差。



1965年,深陷越战泥潭的美国空军对北越部队的SA-2防空导弹颇为忌惮,即使大量使用“鹌鹑”电子诱饵弹也无法有效遏制被美军称为“飞行电线杆”的细长导弹对美军轰炸机编队的打击。原本用于摧毁前苏联在古巴建立的雷达基地的“百舌鸟”被仓促用到了越南战场上。



首次投放的15枚“百舌鸟”正式宣告了反辐射导弹的到来。这批导弹的命中概率并不是很理想(只有2枚命中),但是它们对地面雷达的操作人员带来了巨大恐慌。原本躲在屏幕后面指引导弹拦截轰炸机的猎手现在成了猎物。


恐慌往往来自于人们对事物的未知,而不是事物本身。虽然“百舌鸟”导弹在导引头内安装了专门用于自毁的机构(在导弹爆炸的同时,会有一个锥形帽击穿导引头,毁掉导弹的电路),但是仍有不少导弹落到了技术人员手中。那些未能成功启动自毁机构的导弹和一些其他来源的情报逐渐暴露了该导弹的缺点。


首先,它的导引头工作频段相当狭窄。为了尽量覆盖地面雷达的全部工作频段,“百舌鸟”需要14种导引头,只有在投放前选择了正确的导引头才能发挥其作战效能,否则导弹就会对雷达波束选择视而不见一头栽到地面上。


可是,如何判定地面雷达的工作频段则成了一个难题,除了采用情报手段和依靠指挥人员的经验之外,当时还没有其他更为有效的方法。于是,在早期型号的百舌鸟将要披挂上阵的时候,飞行员们是很为难的。


该型导弹采用了“麻雀”空空导弹的弹体,一架战斗机通常只能挂载2枚导弹。而在导弹头部安装哪一款导引头才能有足够的把握应付对方的雷达是个很严肃的问题。这就像是陪一名女士在琳琅满目的商品里挑出一双最符合时尚潮流的鞋子那样,需要经验和运气,更需要猜中对方的心思。


其次,该导弹的制导精度比较低。早期采用被动式制导方式的导弹不能主动发射特殊编码规则的主动雷达波,只能近似跟踪地面雷达的信号,采用这种制导体制的导弹的“视力”比较差。在上世纪60年代的20次反辐射作战中,仅有7枚导弹落在了距离目标中心7米以内的范围里


第三,该导弹的记性不太好。很多雷达专门设计了雷达附加器,可以在14km之外就能觉察到百舌鸟的来袭并迅速通知雷达操纵员。此时的地面雷达往往采取关掉电源或立即将天线摆到另外方向的策略使导弹失去辐射源,此后导弹只能依赖并不精确的惯性导航系统飞行,即使仅飞行10km,也会有340m的位置误差。


第四,该导弹只装有25kg烈性炸药,对无装甲目标的杀伤半径仅15m,对人员的杀伤半径也只有50m



在了解了这些特性之后,人们采取了各种应对措施使百舌鸟的命中概率从13.3%降到了3%到6%。而越南地空导弹武器系统在电子干扰设备和百舌鸟导弹软硬兼施的压制下损失也比较大,有17%的防空雷达被击毁,其导弹的防空效率有一定程度的下降。



一架F-16B正在发射一枚AGM-45百舌鸟反辐射导弹。


历经改进逐渐成熟


针对“百舌鸟”导弹的爱挑剔视力差记性不好力气小这四大缺陷,美国通用电气公司在“标准”舰空导弹的基础上开发了新一代反辐射导弹——“标准”反辐射导弹。标准的导引头有较宽的工作频段,仅用两个导引头就可以几乎覆盖地面雷达的全部工作频段,并且采用了被动雷达导引头与红外导引头的复合制导体制,具有较强地抗干扰能力。该弹有专门的记忆电路,即使在目标雷达关机之后也能较为准确地记住目标位置。



另外,“标准”的战斗部比“百舌鸟”的大一倍,对人员的杀伤半径超过了100m,其战斗部内掺有磷光物质,有利于其他战斗机发现目标进行进一步打击。但是,在追求高技术,力图弥补前辈的缺陷的同时,“标准”导弹走向了另一个极端,其重量为620kg,是百舌鸟的3.3倍,不利于战斗机的挂载。而成本更是达到了百舌鸟的5倍。因此,这款导弹虽然采用了记忆回路和超宽频段等新技术,但是终因造价昂贵和过于笨重没能向它的前辈那样流行,只造了3000多枚(百舌鸟的产量超过了25000枚)。



一架F-105G战斗机的左翼挂载了一枚AGM-78B 标准反辐射导弹,右翼则挂载了一枚AGM-45百舌鸟反辐射导弹。正好可以让我们比较这两枚反辐射导弹的大小。

 


这架F-105的右侧有一枚百舌鸟和一枚标准反辐射导弹,可以看到标准的个头儿实在是太大了。



这是以色列开发的陆基标准反辐射导弹发射系统。这卡车是大名鼎鼎的M809 5吨战术卡车。只不过,即使是这样的卡车也抵不过岁月的沧桑。导弹能够经受住多少岁月呢?详见小火箭的微信公众号文章《导弹的“保质期”有多长?》微信ID: ixiaohuojian



对武器装备的极致追求驱使着美军研制更新一代的反辐射导弹。1986年,第三代反辐射导弹“哈姆”首次用于实战。在1986年3月,两架A-7E攻击机从美军“萨拉托加”号航空母舰上起飞并发射了两枚哈姆导弹,摧毁了利比亚防空部队的S-200导弹的制导雷达,在利比亚密集的防空网络上撕开了一个口子。1991年的海湾战争时期,在海湾战争中,有数千枚哈姆导弹被发射用来摧毁与压制伊拉克的防空系统,在高峰时期,仅一天就发射了300枚哈姆导弹。


改进型的哈姆导弹有着可以耐受820℃以上高温的弹体,可以飞到3倍音速以上。哈姆的名字来源于英文HARM的音译,是High Speed Anti-Radiation Missile(高速反辐射导弹)的缩写。该弹的导引头工作频段覆盖了0.8-18GHz的超宽频带,不再有战时更换导引头的麻烦。弹内有可读写的移动存储器,可以拷贝进新的辐射源信息,为将来应对新型雷达预留了升级空间。



乔治华盛顿号航空母舰上,一位工作人员正在一枚哈姆反辐射导弹旁边。注意,红色帽子和红色坎肩表示他是一名负责机载武器挂载的专业人员。另外,从机翼来看,这应该是一架F/A-18C大黄蜂舰载战斗机。



另外,其灵敏度有了大幅提高,不仅可以从雷达主瓣进行攻击,还可以从雷达的旁瓣甚至背后来偷袭目标。以往的反辐射导弹的射程与低空导弹相当,并且只能从雷达的主瓣进行攻击。这导致了早期的反辐射导弹与地空导弹的对决类似于中世纪的骑士之争,而采用无烟推进剂并能从出其不意的方向发动攻击的哈姆导弹打破了矛与盾的平衡,使对抗中增加了更多的阴谋与诡计



一架隶属于美国空军第23战斗机中队的F-16C战斗机。注意,她的机翼上挂载了AIM-120、AIM-9与AGM-88三种导弹,分别用来执行中距空对空、近距空对空和空对地反辐射任务。这种挂载形式充分体现了F-16战斗机的多用途设计理念。


威胁巨大花样繁多


反辐射导弹在战场上的威慑是巨大的。以较古老的“百舌鸟”导弹为例。在1982年,南北半球各爆发了一场较为有名的局部战争。在北半球,以色列发动了对叙利亚贝卡谷地的袭击。在以色列用无人机诱骗叙利亚地面雷达开机之后,大量“百舌鸟”导弹从30km外扑来,摧毁了叙利亚所有的19个防空基地,使进攻与防守双发立即形成了“代差”,战场变为了以方的表演场



在南半球,英国和阿根廷爆发了马岛战争。英军临时在“火神”轰炸机上装备了“百舌鸟”导弹,给阿根廷的防空部队带来了巨大压力,致使其在“火神”尚在100多公里之外就匆忙关闭了地面雷达,给了“火神”在战场上空毫无顾忌地倾泻弹药的机会。



目前反辐射导弹已发展到第四代,并开始走多元化的道路。针对地面防空系统的雷达多布置在医院、学校和教堂附近以使进攻方为避免造成平民伤亡而放弃打击的情况,美国海军推出了AARGM计划,该计划在传统反辐射导弹的被动雷达导引头上加装了毫米波主动雷达。这样的改进在本质上提高了反辐射导弹的抗关机能力和打击精度,同时使导弹具有了攻击导弹发射车、指挥中心等本身没有明显辐射源的目标的能力。



若美军的EA-18G咆哮者携带AARGM来袭的话,其强大的电子干扰能力配合反辐射导弹的打击能力将对防空系统造成严重威胁。美国空军则接过了雷声公司的HDAM方案,在传统反辐射导弹上加装高精度的GPS/INS制导模块,使导弹不仅能攻击雷达等辐射源,还能攻击地面上的任何已知坐标的目标。为弥补轻型战斗机无法大量挂载反辐射导弹的不足,美军将上千枚AIM-9C半主动雷达制导的响尾蛇导弹改装成了轻型反辐射导弹



目前提到的反辐射导弹的留空时间均在1分钟以内,为了持续压制地面防空火力,就需要向战区投放大量反辐射导弹,这无疑是一笔很沉重的经济负担。在1998年北约轰炸南联盟的战争中,美军向一个南联盟地面雷达发射了多枚哈姆导弹仍未能将其摧毁,而英军发射了一枚“阿拉姆”导弹便完成了战术任务。上图为携带2枚“阿拉姆”导弹的狂风战斗机。



“阿拉姆”反辐射导弹的特点是当目标雷达采取进行关机、摆头等策略使导弹暂时失去目标的时候,导弹会爬升到12000m的高空,在发动机熄火后,导弹打开降落伞,并使导引头的头锥始终指向目标附近。这枚导弹能在目标上空悬浮数分钟,当目标雷达以为危险已过而再次开机之后,导弹立即甩掉降落伞以俯冲的方式垂直击毁雷达。


反辐射武器对留空时间的要求促使了反辐射无人机的出现。如美国的“沉默彩虹”无人机,在发射后会一直在战区上空做巡航飞行。在多架该无人机的配合下,整个战区的地面雷达会处在24小时的威胁之中。地面一旦开机就会遭到打击,不开机则会延误战机,一下子便陷入了两难境地


结束语



从上到下:AGM-88 哈姆、AGM-45 百舌鸟、AGM-65 小牛。



从上到下:百舌鸟、标准和哈姆。


反辐射导弹从名为Shrike的“史莱克”家族一路走来,经历了多次改进与众多战场的洗礼。英国、法国、俄罗斯等国也各自发展了自己的反辐射导弹体系。两伊战争期间,法国“阿玛特”反辐射导弹对美国“霍克”导弹制导雷达的八发七中显示了法国的实力。俄罗斯的反辐射导弹则以射程远而见长。另外,有的国家甚至创造性地研发出了地对空反辐射导弹,专门用来打击入侵的干扰机和预警机等,能够扫除敌方故意制造的战场疑云和打击敌方的空中指挥中心,使地面防空系统拥有了真正意义上的积极防御能力。在纵深打击和岛屿争夺战场上,反辐射导弹多次担任了急先锋的角色,更多的反辐射战例与更新的反辐射型号也将在未来的战争中再次证明反辐射导弹的作用

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