“侧卫”的超视距话语权

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  西方飞行员正面临真正的噩梦,多枚齐射的俄制远程空空导弹将采用完全不同的导引头和相差极大的来袭弹道,它们几乎不可能被同时干扰或规避。
  
  过去25年来,包括冷战最后10年的动荡期以及后冷战时代,俄罗斯航空工业在空空导弹设计方面展现出了巨大的创造性。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。
  这一切所导致的后果是:西方军队的作战计划人员,以及电子和红外对抗吊舱设计人员正面临真正的噩梦。来袭的俄制超视距空空导弹采用了几种不同半主动雷达导引头、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。这枚导弹还可能使用不同的弹体,因此具备多种攻击弹道。
  
  超视距齐射的命中率
  
  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,导弹较低的毁伤概率(尤其是因敌方采用干扰措施而出现性能下降的情况),将是制约空战成效的主要因素。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枚空空导弹,其中1枚采用半主动雷达制导,另一枚则采用热寻的方式。为尽可能击中目标,一些苏军战斗机甚至采用了以自动优化方式发射2枚导弹的方法。
  


  为何苏-27“侧卫”战斗机的各种衍生型号要装载多达8-12枚超视距导弹?答案很简单一一它们在空战的初始阶段能够以1枚以上(3-4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3-4枚间距极小的来袭导弹进行干扰、诱骗和/或机动规避。即便单枚导弹的毁伤率仅为30%,但4发齐射的总体毁伤率仍然超过75%。配合射频近炸引信以及新近研制的主动式激光近炸引信,俄式远程空空导弹拥有令人恐怖的毁伤效能。
  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”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。
  经过多年发展,目前F-22A战斗机装载的是“短翼展”AIM-120C3。AIM-120C4则采用了功率更大的火箭发动机以及更短的控制舱,由此具备优异空气动力和弹头性能,而AIM-120C6安装了性能更好的引信。最新型的AIM-120D采用了重新设计的导引头,它在高速摆动环境中稳定性很高,并采用双路数据链以及GPS辅助惯性导航,空气动力性能较好,其导引头在打击大离轴角目标时也具有出色锁定能力。
  但必须指出的是,迄今为止AIM-120A/B/C型导弹在实战中并未取得突出成绩。AIM-120C在试验场进行的测试中共发射214枚,有关方面声称其毁伤率达到85%。与之相比,上述三种型号导弹的实战毁伤数据大为逊色,美国自己的数据显示,该类导弹在实战中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,每个遭到攻击的目标都未安装现代化电子战设备,因此无法与现代超视距对抗时的最新“侧卫”相提并论。即便是在攻击“软目标”时,AIM-120的毁伤率也低于50%。那么,当AIM-120D面临基于高性能数字射频存储器研制的单脉冲反跟踪干扰器干扰时,是否还能实现远高于以前实战中50%的毁伤率?更不用说重现在试验场理想条件下取得的85%毁伤率了。
  
  在模拟空战中获胜
  
  当采用AIM-120导弹的西方空中力量,与超视距导弹携载量相当于其三倍的“侧卫”对抗时,到底会面临何种情况?以F/A-18E/F“超级大黄蜂”和F-35为例,后者的空优型装载2枚AIM-120,前者最多可装载6枚。假设“侧卫”飞行员并未利用占有优势的导弹射程首先发射导弹——这是一种乐观的构想——那么AIM-120载机在发射2-4枚导弹的情况下,最大毁伤率将超过90%。
  然而,如果假设敌方干扰系统发挥作用,以及所采取的空中机动使得AIM-120的毁伤率降至约50%——又一种乐观的统计——那么AIM-120在2发齐射时的总体毁伤率可达75%,4发齐射时则超过90%。因此只有4发齐射才能取得较好成效,但此时F/A-18E/F或F-35将消耗所装载的全部或绝大多数导弹,导致无法继续实施超视距空战。在“多对多”对抗中由于这两种型号战机飞行速度较低,因此难以摆脱敌方追击,并可能被另一架“侧卫”击落。
  


  最理想的“多对多”对抗环境下,F/A-18E/F或F-35在超视距空战中与苏一30MK或苏-35BM的交换率为一比一,这既是与可能的对手进行“视距内”空战时采用的一般性假设,也反映了历史上多次消耗性空中战役的统计数据的相关规律。而为了达到上述战损比,其实我们提出了一系列不利于“侧卫”的假设——反应迟钝的“侧卫”飞行员无法利用导弹的射程和火力优势;俄制超视距导弹的导引头性能不及AIM-120;以及俄制单脉冲干扰器在对AIM-120进行干扰时,后者毁伤率的下降程度不会超过50%。
  但现实战场却不会是纸上谈兵。一位优秀的“侧卫”飞行员将首先齐射3-4枚R-27远程空空导弹(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,他还将使用高性能的单脉冲干扰器并使AIM-120的毁伤率下降程度超过50%。在具备矢量动力性能的情况下'无论其干扰设备的性能如何,“侧卫”飞行员都能够让载机成为AIM-120极难攻击的目标。由于所有发射的AIM-120空气动力性能以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只要对其中1枚导弹有效,就能干扰其他所有导弹,而俄制导弹却让飞行员根本不用担心出现类似问题。
  虽然美军目前的一些作战能力仍处于保密状态,如使用APG-79和APG-81有源相控阵雷达(AESA)作为X波段高能干扰器干扰俄制BARS或“雪豹”-E无源相控阵雷达,但它们并非“万灵妙药”,而且实战中甚至有可能加速F/A-18E/F或F-35被淘汰的命运。原因很简单,即为了干扰俄制雷达,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)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,从而使其失去防御敌方反辐射 导弹攻击的唯一屏障。精明的俄罗斯雷达软件设计人员将采用所谓的“诱惑模式”,进一步利用上述效应。即采用窄带辐射信号,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。
  从电子战的其他手段看,情况也同样糟糕。F-14A/B/D战斗机安装了AAS-42型红外搜索和跟踪设备,即便在AWG-9/APG-71型雷达遭敌干扰时也能对目标进行跟踪。显然,正是出于相同目的,美国为“超级大黄蜂”安装了AAS-42吊舱,并采用“空对空”方式为F-35安装光电瞄准系统。虽然这种方法能够持续使用AESA型雷达HAIM-120进行数据链中段制导,但却无法阻止“侧卫”对己方实施超视距攻击。同时,这些辅助手段是否能够“屏蔽”俄制导弹的最新型数字化导引头也同样令人怀疑。
  显然,在电子战领域双方都不具备决定性优势;但“侧卫”战斗机和其携载导弹的空气动力性能却占据了绝对制高点,更关键的是,它们的超视距导弹装载数量相当于对手六倍。由此可以得出结论,F/A-18E/F或F-35飞行员应该避免与新型“侧卫”做超视距空战,这是因为实施此类空战的最好结果也只能打成平手,而最坏结果将是“侧卫”大获全胜。
  
  追求射程优势
  
  直到上世纪80年代,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,甚至在某些领域领先。用于视距内空战的R-73以及用于超视距空战的R-27和R-77的空气动力性能超越对手不止一点,而R-27改型的推进剂燃烧时间也超过了西方的所有固体推进剂一一这意味着更远的射程和更具侵略性的末端猎杀。
  下一步,俄罗斯三角旗设计局将重点研制采用冲压喷气发动机的RVV-AE-PD型空空导弹,这种导弹曾于90年代在多次武器装备展览上出现,它同时刺激了欧洲战斗机公司为“台风”战斗机研制“流星”空空导弹。冲压喷气发动机的优势在于:导弹具备持续转弯性能从而在攻击末段具备轴向动能,而安装固体火箭发动机的导弹仅采用惯性制导方式,在转弯时往往会迅速失速。值得注意的是,最新型的视距内导弹(如以色列“怪蛇”4/5)之所以具备极高毁伤能力,在很大程度上就是由于具备持续轴向攻击功能——在最后攻击阶段能够进行过载高达100G的机动,而绝大多数超视距导弹在该阶段已“有心无力”。
  必须指出的是,除F-22和F-111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。以1.5马赫在45000英尺(13725米)进行超音速飞行的苏-35发射导弹时,将使R-27或R-77的射程增加约30%。性能较差的战斗机(如F/A-18E/F和F-35)实际上根本未考虑这一点。它们所装载空空导弹的射程完全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利用储存燃料的能力。由此形成的结果是,虽然AIM-120C/D的理论射程大于R-77所有型号,但后者在实战中的射程却大干前者。
  
  来自美国的礼物
  
  自上世纪90年代初以来,俄罗斯在导引头技术方面已取得了长足进步,这很大程度上应归功于镓砷化物单块集成电路芯片和数字信号处理芯片在全球市场的商品化。玛瑙设计局分别为R-27E P/P、R-27E A/A和R-77系列导弹研制了9B-1101K半主动雷达导引头、9B-1103K主动导引头和9B-1348E导引头。该设计局曾在几年前透露,它在9B-1103K的“数字化”中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,从模拟和硬件数字化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(此前仅有美国、欧盟和以色列掌握相关技术)提供了多种选择。从实际情况看,与西方同类主动导引头相比,对9B-1103K或9B-1348E新型数字化型号的干扰难度并不亚于前者。
  9B-1103K或9B-1348E的单脉冲槽形平面阵列天线技术与AIM-120A相似,由于前两者采用双平面单脉冲设计,因此能够对一系列老式干扰技能做更好的反制。俄罗斯对西方干扰能力的担忧体现于上世fB80年代以来的研发趋势,即一直采用双平面单脉冲导引头,即便玛瑙设计局为R-27R/ER的改型研制的9B-1101K半主动导引头也使用了传统的单脉冲设计。
  
  让远程导弹“格斗”
  
  自冷战结束以来,俄制超视距空空导弹的红外导引头也取得了巨大进步。早期的R-27使用Geofizika中央设计局的36T导引头。但有消息称,一些更新型号的导弹已采用乌克兰阿森纳尔中央设计局更为灵敏的Mayak/MK-80M导引头,这种导引头主要用于R-73M型视距内空空导弹,而三角旗设计局此后也宣布为R-77最初的热寻的改型研制导引头。
  R-73导弹的性能也在不断改进,其“数字化”的R-74E型已发展为具有高度竞争力的扫描双彩色设计,从而能在根本上压制曳光弹,其软件可编程系统也具备反制干扰的灵活性。在目前存在着将现存视距内导弹导引头“移植”至超视距导弹的背景下,可以预测新近研制的热寻的型R-27E T/T,以及更早的R-77T都可能使用M K-80M新型导引头(如MM2000子型号)。
  众所周知,俄罗斯军工行业正在为其未来的视距内导弹设计焦平面阵列(FPA)导引头,从而在性能上与“先进近程空空导弹”(ASRAAM)、AIM-9X、Iris-T以及“怪蛇”5等西方未来空空导弹对抗,并增加了红外干扰压制功能。有争论的问题是,俄罗斯的FPA是类似于雷声公司为ASRAAM/AIM-9X研制的256×256阵列所采用的锑化铟技术,还是“蛙跳”至性能更好的量子阱红外线探测器(QWIP),该技术由德国在90年代末发明。
  俄罗斯方面出版了大量与QWIP相关的科技文献。在采用这种技术的情况下,单一芯片可在两个红外彩色波段同时显示目标图像,并允许能带隙探测器技术(如ASRAAM和AIM-9X导引头使用的老式锑化铟技术)的单一红外彩色灵敏度缺失。除了目前退役的F-117A以及仍在服役的B-2A外,红外辐射一直是低可探测性战斗机在信号特征方面面临的主要问题。虽然“隐身”总体上可对抗雷达高频波段,但对高性能低波段红外传感器缺乏压制成效。如果飞行中段引导能够使超视距空空导弹足以接近和截获目标,那么在长波红外(LWIR)波段(波长8-12微米和15微米)运行的QWIP导引头导弹将具备极强攻击效能。   
  更聪明的导弹
  
  过去10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,转而发展数字化软件可编程技术。这使得俄国设计人员在将干扰技术运用至这些导引头时拥有巨大的灵活性,同时能够在智能信号处理方面有大量机会使得探测距离最大化。数字化自动引导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,而俄罗斯设计人员目前已弥补了自己在这方面的短板。
  目前已知的科技文献仍存在不明确问题,即俄罗斯是否有意扩充导引头技术的范围,从而在高强度干扰环境以及对抗隐身目标时提高毁伤率。俄罗斯并未采用渐进方式改进现役导引头,而是在高频毫米波段以及激光雷达技术方面采取措施。虽然对于无源红外传感器而言,它们在气象穿透方面面临同样的局限性;但在对流顶层以上,这种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,为何现役微波雷达以及激光导引头无法以渐进方式分别提供额外的毫米波段以及基于激光技术的引导?似乎没什么困难阻止俄国人做这样的拓展,而且它的作用是显而易见的。
  迄今为止,西方或俄制导弹仍未广泛采用多模(或多谱段)导引头,这主要是出于成本和结构复杂程度的考虑——最有名的例子是美国海军的RIM-116“拉姆”和RIM-7R“麻雀”,它们各自采用了将无源辐射计,半主动雷达制导与热寻的相结合的方式。体积更大的超视距空空导弹,如R-37和AAM-L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,如果其具备了红外制导能力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因素,对于以敌方预警机为目标的空空导弹却完全适用。
  俄罗斯目前还在尝试研发一种更有意思的空空导弹导引头,即玛瑙设计局的9B-1103K-150“蜂鸟”。它本来是安装于R-27EA/RVV-AE导弹导引头的缩小型衍生型号,用于R-73/R-74视距内导弹。虽然俄方仍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,采用主动雷达制导的R-73/R-74在近距空战中将具备多种抗干扰能力。
  其次,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,这也有助于理解:在末段采用9B-1103K-150或MK-80M/MM-200Gl的R-74为何要加装具备超视距攻击能力的远程导引头(由R-27或R-37的导引头改装)。此类导弹将使用可分离式中段弹体,从而在接近目标时提高末段毁伤率。虽然其结构比现役超视距空空导弹更为复杂,但它在末段毁伤能力方面将克服目前绝大多数型号存在的缺陷。
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