美先进反辐射导弹发展与应用分析

杨 艺，崔 宇，李 勇，王世超，王爱华

(1. 上海机电工程研究所，上海 201109；2. 上海航天技术研究院，上海 201109)

0 引 言

随着地面防空导弹武器系统向着网络化、智能化发展，空中实施作战任务的飞机正面临越来越严峻的威胁，对制空权的争夺变得空前激烈。机载反辐射导弹作为一种正面对抗防空系统的战术武器，受到了各国的高度重视。美军在越南战争、伊拉克战争及科索沃战争等对地空袭作战中均大量使用反辐射导弹，并取得了良好效果。在后续几十年里，反辐射导弹不断发展演化，先后经历了第一代AGM-45“百舌鸟”(Shrike)导弹、第二代AGM-78“标准”(Standard)导弹及第三代AGM-88“哈姆”(high-speed anti-radiation missile，HARM)导弹。最新装备的先进反辐射导弹(advanced anti-radiation guided missile，AARGM)，代号AGM-88E，具有速度高、射程远、全向多目标攻击、发射后不管以及抗关机抗诱饵能力强等诸多典型特点，是第四代空地反辐射导弹的杰出代表。

本文首先回顾了AGM-88系列导弹发展历程，研究其技术演化及性能提升路径。在此基础上，重点对目前最新的AGM-88E导弹的主要战技指标、武器系统及作战模式等进行了分析，以期对我国相应武器的发展提供一定参考。

1 AGM-88 “哈姆”系列反辐射导弹发展历程分析

AGM-88“哈姆”系列反辐射导弹起源于由美海军和空军支持的“高速反辐射导弹”研制计划，研制开始于1969年[1-2]，至今已经历多轮改进，包括被动导引头覆盖频段扩展、主被动复合导引头、增加GPS/INS导航等，导弹发展型谱如图1所示。其优异性能在多场战争中得到充分展现，尤其在海湾战争“沙漠风暴”行动中共发射2 000多枚[1]，压制及摧毁了伊拉克90%的地面雷达。

AGM-88系列导弹的研制过程并不顺利。初期因其指标要求超前，研制遇到了许多技术难点和故障，如接收低频雷达波时，不能分辨波束来自前方还是后方[2]；后期AARGM项目又在鉴定试验中发生一系列质量和软件问题，导致产品交付推迟9个月[3]。这些问题多与导引头相关，造成项目多次面临进度拖延、成本暴涨乃至险些下马的局面，侧面说明反辐射导弹尤其是导引头研制的技术难度大、复杂度高。

图1 AGM-88系列导弹的型号发展型谱Fig. 1 Development of AGM-88 missile series

1.1 AGM-88“哈姆”反辐射导弹及其发展历程

1.1.1研究背景

AGM-88系列反辐射导弹早期属于第三代反辐射导弹，用于取代第一代反辐射导弹AGM-45和第二代反辐射导弹AGM-78。其中，AGM-45虽在越战中取得了一定战绩，但其缺陷也同样非常明显：①单个导引头的工作频段狭窄，共需配备18种导引头才能覆盖1～20 GHz的工作频段；②制导精度低，脱靶量通常为20 m左右；③抗关机能力弱，不具备目标信息记忆能力，无法应对目标雷达关机场景；④仅装有25 kg烈性炸药，杀伤能力弱。

第二代反辐射导弹AGM-78对上述缺陷做了针对性设计，如增大导引头频率覆盖范围和灵敏度、增加目标位置和频率记忆电路，一定程度上解决了上述缺陷。但由于AGM-78是在RIM-66A“标准”舰空导弹基础上进行的改进，存在质量大、成本高等问题，并未成为一款成功的空地反辐射武器。

1.1.2发展历程

早在越战期间，美海军武器中心就于1969年根据实际反辐射作战经验发布了新一代反辐射导弹的研制需求，1972年由德州仪器公司(TI，后并入雷神公司)开展型号研制工作，1975年开始研制试验，1983年编号为AGM-88A的第一批次导弹被批准投入量产。

AGM-88在前两代的基础上进行了大量创新。气动外形与AGM-45类似，但长度和弹径均略有增加，长度由3 050 mm增加至4 170 mm，弹径由203 mm增加至254 mm，如图2所示。制导体制为“捷联惯导+宽频被动导引头”，导引头采用双模平面螺旋和线列天线，天线波束宽度为50°～60°[4]，频段为0.8～18 GHz，覆盖绝大多数防空雷达的工作频率[5-6]。导引头灵敏度高，达-70 dBmW[7]，使导弹能从雷达辐射源的副瓣和背瓣方向发起攻击，并能截获跟踪连续波和脉冲体制雷达、波束环扫或扇扫的警戒雷达或制导雷达等多种形式的目标。采用激光近炸引信，预制破片杀伤战斗部预制有25 000多块钢制破片[5]，是AGM-45的两倍，虽二者质量相同，但杀伤威力大幅提高。动力系统为单室双推固体火箭发动机，推进剂AP/HTPB具有低烟、低可探测性(如图3所示，发射瞬间仅有尾焰，尾烟较少)，能够真正实现静默攻击。

图2 AGM-88“哈姆”、AGM-45“百舌鸟”和AGM-65“小牛”导弹Fig.2 AGM-88“HARM”, AGM-45“Shrike” and AGM-65“Maverick” missiles

图3 F-16CJ发射AGM-88导弹Fig.3 F-16CJ is launching AGM-88 missile

在AGM-88导弹基本型的基础上，各批次导弹分别进行了如下升级：

1) AGM-88A第一批次(1983年)：基本型，无法重编程，必须返厂分解进行软件修改。

2) AGM-88A第二批次(1986年)：导引头软件烧写在电可擦除可编程ROM(electrically erasable programmable ROM，EEPROM)中，一旦获取到新的威胁种类信息，可在外场快速完成信息更新,同时升级了相应软件。

3) AGM-88B第三批次(1989年)：导引头增加插件式硬件模块功能，可通过更换硬件模块方便地更换软件版本；导弹可在载机飞行过程中对软件进行重编程，将起飞前未掌握的信号特征更新至导引头软件中，提高了作战使用灵活性。

4) AGM-88C第四批次(1993年)：采用了更新的导引头(WGU-2C/B)；用单个天线替换之前的双模天线，推测应是从此批次开始采用现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)高速数字处理器，实现了在复杂电磁环境中的信号预分选与目标识别，可攻击采用频率捷变技术的雷达[6]；此外，导引头的灵敏度也提升了一倍；更换预制有12 845块破片的钨合金破片战斗部(WDU-37/B)[8]，对目标的破坏威力增大一倍[1]。

5) AGM-88C第五批次(1996年)：仅软件升级；精确制导武器逐渐采用GPS导航，为反制GPS干扰机，增加了导弹对于GPS干扰的制导和打击能力；对第三批次的导弹也做了类似升级，升级后称为第三A批次。

6) AGM-88D第六批次(2002年，未列装)：又称“精确导航更新”(precision navigation update，PNU)计划；采用了卫星/惯性(GPS/INS)组合导航，可实现精确坐标攻击；大幅提升导弹使用的灵活性和制导精度，同时提升其防误伤能力。

虽经历多轮改进，如优化导引头、增加射程和战斗部威力等，但技术及改进方案始终具有鲜明的第三代反辐射导弹的特点，制导系统仍仅采用被动导引头，制导精度相对较低，无法真正实现抗关机/抗诱饵。北约曾在空袭南联盟中对一个雷达目标发射了近100枚AGM-88导弹都未能将其摧毁。正因如此，AGM-88D最终未走到产品研制阶段，项目于2002年终止，让位于制导系统全面升级的AARGM。

1.2 AGM-88E反辐射导弹

AARGM研制计划由美海军提出，由轨道ATK公司承担研制任务。导弹的技术论证开始于1996年，2003年开始关键技术的演示验证，2010年正式定型并开始交付。相比于早期AGM-88导弹的“捷联惯导+宽频被动”的制导体制，其产品AGM-88E的制导精度和抗关机/抗诱饵能力有了革命性的飞跃。导弹方案的详细分析见第3章。

2 AGM-88系列导弹武器系统及作战模式分析

AGM-88系列导弹武器系统通常由导弹、LAU-118(V)1/A发射架和机载航电系统组成，在一些机型上，受制于机型条件，为充分发挥导弹的作战效能，还会配备目标指示吊舱。另外，武器系统组成将会对各种作战模式的可实现性产生影响，因此本章同时对导弹的作战模式进行介绍和分析。

2.1 武器系统

全套武器系统具备辐射源目标信息探测、截获，给出目标的方向、位置等不同精度等级信息，以及将目标显示在任务界面上供飞行员决策等功能，还可选择一个威胁等级最高的辐射源发射一枚或多枚导弹。武器系统具备鲜明的根据“观察、定位、决策、行动”(observation-orientation-decision-action，OODA)循环完成打击任务的特征。实际作战中，根据不同作战模式会略去一些步骤，如“自卫模式”时通常无法完成目标定位就必须发射导弹，需要由导弹自主截获目标。

可挂装AGM-88导弹执行反辐射作战任务的载机主要有以下3类：

1) 装备先进雷达告警接收机(radar warning receiver，RWR)的多用途战斗机，能够提供精确的目指信息，如美海军F/A-18E/F；

2) 专门执行防空压制/摧毁(suppression/destruction of enemy air defenses, SEAD/DEAD)任务的电子战机和战斗机，如美海军EA-6B、EA-18G和美空军F-16CJ；

3) 普通多用途战斗机，如美空军早期的F-16C。

通常，美军要求机载无源定位设备提供3个等级精度的目标指示功能：①低精度，可作为AGM-88导弹发射条件；②中精度，可提示成像传感器精密瞄准；③高精度，可直接制导JDAM等精确制导炸弹实施打击[9]。因此，理论上装备有RWR的载机就可为AGM-88导弹提供目指信息，在随遇目标(target of opportunity，TOO)模式下，甚至完全依靠导弹自身的被动导引头工作截获目标完成发射。但是，美军在实际使用时，会更倾向于掌握目标位置后使用预置(pre-briefed, PB)模式实施防区外尽远打击。典型战例如海湾战争中F-4G防空压制飞机先于己方混合编队前出实施对地压制和摧毁，兼为编队中其他携带AGM-88导弹的攻击机指示目标位置[10]。

下面以典型载机F/A-18E/F为例介绍AGM-88导弹武器系统工作过程。若载机受到雷达照射，其配备的高灵敏度、覆盖频段为0.65～18 GHz和20～40 GHz[11]的AN/ALR-67(V)3全向RWR即对辐射信息进行截获、跟踪、测量，提取目标辐射特征，并迅速给出粗精度的目标指示信息，这已可满足自卫(self-protect，SP)模式的发射条件。如需对目标进一步精确打击，可由AN/ALR-67(V)3进行时间累积，若目标在前向，则融合作用距离达200 km的AN/APG-79相控阵雷达的合成孔径雷达(synthetic aperture radar，SAR)成像信息实时给出高精度目标坐标(直接制导JDAM)[12]。目标测量信息传递给为AGM-88导弹专门配备的发射指令计算机(command launch computer，CLC)，由其保证多源数据(各传感器的测量信息，TOO模式下还包括导弹被动头测量信息)的时间同步性，完成目标识别、优先级排序和座舱显示；待飞行员下达发射指令后，由CLC向导弹装订拟打击目标的特征和方位信息。对AGM-88E的使用继承了上述工作流程框架和相关航电设备[13]。

另外，EA-18G电子战机除具有与F/A-18E/F相同的目标测量和指示手段外，还配备有2台强大的AN/ALQ-218(V)2战术接收机，最大作用距离达360 km，安装在翼梢两端，如图4(a)所示，采用基于长基线干涉仪的定位方法快速实现精确无源定位。F-16CJ上的对应设备则是AGM-88导弹专用的AN/ASQ-213目标指示吊舱(HARM targeting system，HTS，如图4(b)所示)，覆盖频段0.5～20GHz，在其最新改进型R7上安装了GPS接收机，采用了到达时间差/频率差(time difference of arrival/frequency difference of arrival，TDOA/FDOA)技术，明显提升了对“时敏目标”的快速定位能力[9]。

(a) EA-18G翼梢两侧的AN/ALQ-218(V)2战术接收机(b) F-16CJ进气道一侧的AN/ASQ-213目标指示吊舱图4 防空压制飞机的目标指示定位设备Fig.4 Target indication and positioning equipment of aircraft for SEAD

2.2 作战模式

2.2.1 随遇目标(TOO)模式

随遇目标模式是一种发射前锁定(lock on before launch，LOBL)模式。这种模式下，被动导引头架上开机，作为载机RWR的补充对辐射源进行探测、识别和定位。该模式下，允许在导引头的探测范围内对辐射源进行离轴攻击。一方面，非专用防空压制飞机通常使用此模式打击随遇目标；另一方面，因被动导引头的高灵敏度，许多F-16CJ飞行员利用此模式将导弹作为机上又一个探测信息源，与HTS互为补充，从而发现更多潜在威胁目标[14]。图5为该模式的攻击过程和典型弹道示意图。

(a) 攻击过程 (b) 典型弹道图5 TOO模式和典型弹道示意图Fig.5 TOO mode and typical trajectory

2.2.2 预置(PB)模式

预置模式是一种发射后锁定模式(lock on after launch，LOAL)，这是一种“定点清除”式的攻击模式，用于对已知类型和位置的辐射源进行尽远打击。载机先从情报库系统获得目标的大致类型和位置；然后精确探测目标的类型和位置，待这些信息确定后由载机装订给导弹；最后载机朝最大可能范围区域发射导弹。导弹按照高抛弹道飞行，根据精确位置由GPS引导进行飞行，直到导弹被动导引头截获目标并实施攻击。

该模式是防空压制飞机的一种基本攻击模式。该模式下导弹按照能量最优弹道飞行，因此是射程最远的一种模式。图6为该模式的攻击过程和典型弹道示意图。

(a) 攻击过程 (b) 典型弹道图6 PB模式和典型弹道示意图Fig.6 PB mode and typical trajectory

2.2.3 自卫(SP)模式

自卫模式是一种中短程被动式的攻击模式。载机RWR探测到辐射源照射信号后，进入紧急状态，快速对辐射目标进行分类、威胁判断和攻击排序，优先选定威胁程度最高的目标，向导弹装订目标类型和初步测向、定位信息后即快速发射，由导弹自主截获并攻击目标。在该种模式下，只要目标进入导弹射程即可发射导弹，无需进入导引头视场，因此可实现对目标的360°全向攻击。图7为该模式的攻击过程示意图。

图7 SP模式攻击过程Fig.7 Attacking process of SP mode

3 AGM-88E导弹系统组成及方案特点

AGM-88E导弹的各舱段布局如图8所示。由于AGM-88E是在AGM-88B/C型号的基础上改进而来，因此除导引头以外的其他舱段均与AGM-88B/C具有良好的继承性与互换性。

图8 AGM-88E导弹的各舱段布局图Fig.8 Layout of AGM-88E missile sections

3.1 气动外形

AGM-88E采用大展弦比弹翼控制的旋转弹翼式气动布局。固定尾翼安装于发动机尾端，提供飞行稳定性；可动旋转弹翼在弹身中部质心位置附近，同时为导弹的主升力面及控制面，弹翼偏转即产生气动法向力，动态特性好。但由于弹翼靠近质心，力臂短，需要很大的弹翼面积来产生足够的操纵力，造成了AGM-88系列的翼展大，铰链力矩大，不便于内埋挂装。

3.2 控制舱

AGM-88E的控制舱继承AGM-88B/C的控制舱，并做了一定的升级。导航系统采用GPS/INS组合导航，集成数字地形高度数据(digital terrain elevation data，DTED)，用于末端精确地辅助导航；卫星接收机装有可选择利用反欺骗模块(selective availability anti-spoofing module，SAASM)，用于提高GPS的抗干扰性能。这些改进措施极大地增强了导航系统的精确度，确保导弹能够使用精确的目标位置并避开免攻击区域，减少了误伤概率。

引战配合系统由引信逻辑控制器进行控制，将主被动导引头的探测信息和GPS的定位信息作为输入，根据引战配合策略适时引爆战斗部。

3.3 制导系统

AGM-88E的主被动复合导引头如图9所示。由于采用了较多新技术，最终方案经过9轮半实物仿真试验和58次制导系留试验才得以确定，形成“组合导航/被动雷达中制导+主动雷达末制导+双向数据链”的复合制导体制。

图9 AGM-88E主被动复合导引头及研制试验Fig.9 AGM-88E active-passive combined seeker and the development experiment

主动导引头采用卡塞格伦机械扫描天线，体制为圆锥扫描测角，频率为94GHz(波长3 mm)。器件具有重量轻、体积小的优势，且波束宽度窄、方向性好、角分辨率高[15]。

被动导引头进行了如下升级：天线为三角形微带天线所组成的环状共形天线(图9(b))；采用全数字信号处理，实现目标自动探测，提高视场角和测角精度，对近轴目标测角精度可达1°～3°[7]；覆盖更宽的频段(0.8～18GHz)并具备更高的灵敏度。相应地，导弹中制导弹道也进行了适应性调整，增大曲率，帮助导引头从多方向、多角度接收辐射信息，确定目标相对于导弹的方位，将其与GPS数据融合，即得到目标大致的地理坐标[16]。若主动导引头也探测到目标，则可获得垂直方向上目标相对于导弹的俯仰角，修正后即可获得目标更为精确的坐标信息。

导弹发射后，复合导引头和组合导航联合抗关机过程如下：

1) 如果目标关机发生在中制导段，则导弹根据前期装订和探测到的目标方位，依靠GPS导航飞向预定区域，等待雷达再次开机；若雷达一直不开机，则末制导段导弹主动导引头在预定区域搜索截获目标并实施攻击。

2) 如果目标关机发生在末制导段，此时已完成中末制导交班，主动导引头指向的强散射点目标有很大概率为敌防空系统的雷达车或发射车，此时的攻击都将对防空系统造成摧毁性打击。

3.4 数据链

加装数据链设备，一方面可从数据链获得外部来源的目标信息，与导弹测得的数据融合，实时更新目标位置、目标辐射特征，增强对战场态势的感知能力；另一方面，在弹道末端可将毁伤情况和目标精确位置回传至载机和指挥控制中心，方便后续波次对目标区域实施定点式精确打击。

另外，因在TOO模式下需要持续加电工作，导弹平均故障间隔时间(mean time between failure，MTBF)可达300 h以上，能够满足TOO模式下导弹持续加电工作的需要。AGM-88E的主要性能参数如表1所示。

表1 AGM-88E的主要性能参数Tab.1 Main parameters of AGM-88E

4 导弹主要技术特点和优势

AGM-88系列导弹经过数十年的演进，已经发展成为先进机载反辐射导弹的标杆之一。总结该系列导弹的发展历程，可知其具有以下明显的技术特点和优势：

1) 制导精度高。历次升级中，相当大一部分升级针对的都是制导系统。宽频被动导引头、毫米波主动/宽频被动复合导引头、组合导航等设备和技术的相继应用，极大地提升了导弹在复杂电磁环境中的目标识别、精度链闭环和精确打击的能力。

2) 抗诱饵、抗关机能力强。在地面防空系统与反辐射导弹的对抗中，布设阵地诱饵、雷达关机等一系列防护手段大大降低了传统反辐射导弹的攻击效能。AGM-88E的复合制导体制使得导弹在应对阵地诱饵和雷达关机等措施时能够优势互补，将各自获取到的目标信息分时接入制导回路，大大提高了导弹的抗诱饵、抗关机能力。

3) 速度快、射程远。在空地高强度对抗中，为了让地面雷达系统没有足够的时间来运用各种防护手段，导弹采用单室双推发动机和高抛弹道，具有平均速度高和射程远的特点，可实现先敌到达、尽远打击的目的；

4) 模块化、系列化升级，提高效费比。AGM-88系列导弹的发展来源于同一基本型，可根据任务需求和技术发展对相应的分系统进行模块化的升级和更换。这一举措既能保证导弹的通用性和继承性，同时又节省了研制经费，缩短了研制周期，极大地提高了导弹研制的效费比。

5) 持续跟踪并应用先进技术。从二十世纪八九十年代的EEPROM和FPGA，到数字计算机的应用，再到近年来成熟的毫米波雷达技术，各次升级无不体现着对于前沿尖端技术的跟踪和应用。因此，AGM-88系列导弹也长期保持着对于其他同类型产品的跨代优势。

5 结束语

AGM-88系列反辐射导弹使得美海、空军空中力量在与防空系统的博弈中占据了极大的优势，同时作为美国尖端精确制导武器发展的典范，其源于实战的高制导精度、高平均速度、抗关机抗诱饵等能力，高效费比、渐进式的改进思路，着力于制导系统的升级特点，以及对于前沿技术的跟踪和应用，乃至发展过程中走过的弯路，均可为我国反辐射导弹相关研发工作提供一定的借鉴。