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2021年国外空空导弹发展动态研究

2022-10-11刘晶晶

航空兵器 2022年4期
关键词:空空导弹战斗机导弹

任 淼,刘晶晶,文 琳

(中国空空导弹研究院,河南 洛阳 471009)

0 引 言

空空导弹作为空中对抗主要武器,始终以满足空中优势作战要求为目标,其性能的高低成为决定战争胜负的重要因素之一。经过不断的创新发展和升级换代,美国空空导弹一直处于领先地位,欧洲等国紧随其后。本文对2021年最新空空导弹发展情况进行了详细论述。

1 国外空空导弹的最新进展

1.1 美国空空导弹及武器项目

1.1.1 AIM-9X BlockⅡ导弹

2020~2022财年,美军计划在AIM-9X BlockⅡ项目中投入研究、 发展、 试验与鉴定(RDT&E)经费1.112亿美元,导弹采购经费7.769亿美元,购买AIM-9X BlockⅡ/Ⅱ+导弹1 892枚,其中BlockⅡ+导弹123枚。2021财年,美军完成了v9.4作战飞行软件的作战试验和部署。计划2022财年1季度开展SIP Ⅳ系统改进项目,通过研发先进传感器和升级电子器件来降低导弹分系统部件的老旧风险。需要改进和升级的老旧硬件包括惯性测量装置、 导弹处理器单元、 控制舵机系统电池和纳米复合光学陶瓷导引头头罩。美国海军AIM-9X BlockⅡ项目时间表如图1所示。

图1中,Lot为生产批次; FRP为批量生产; OFS为作战飞行软件; ECP为工程更改建议; CDR为关键设计评审; OTRR为作战试验准备状态评审; Dev.Test为研制试验; FOT&E为后续作战试验与鉴定。

AIM-9X BlockⅡ导弹制导舱的故障占导弹故障的95%,其中80%的故障需要更换新的惯性测量装置(IMU)。2021财年之后,美军将无法对原有的机械惯性测量装置进行采购或维修。从2024年开始,AIM-9X BlockⅡ+(AIM-9X-4)战术弹和挂飞训练弹将使用新的制导舱以提高可靠性。由于新制导舱内的环形激光陀螺的形状和安装方式不同,必须更换整个制导舱。

2020年5~11月,美军使用v9.410作战飞行软件(OFS)对AIM-9X BlockⅡ导弹进行了后续试验与鉴定(FOT&E)。FOT&E共进行了6次导弹发射试验(5枚实现了致命拦截),检查截获、 跟踪和可靠性的挂飞试验以及建模仿真试验。挂飞试验收集的适用性数据表明,v9.410作战飞行软件满足F-15和F-16飞机的部署要求。这些数据还将用于评估是否能解决IOT&E中F/A-18战斗机使用AIM-9X BlockⅡ导弹时发现的适应性缺陷。

2020年12月,美军开展了AIM-9X BlockⅡ和AIM-120C/D导弹的联合网络安全测试以及杀伤力建模与仿真。测试重点包括武器作战飞行软件、 主机平台1553总线连接、 导弹数据链、 弹药应用程序软件以及通用弹药BIT/重新编程设备支持。

图1 美国海军AIM-9X BlockⅡ项目时间表

雷神技术公司也积极拓展AIM-9X BlockⅡ导弹在防空作战中的应用。2021年9月,Dynetics公司获得了美国陆军价值2.37亿美元的间接火力防护能力(IFPC)增量2样机研制合同,生产移动式陆基武器系统,以对抗巡航导弹和无人飞机系统的威胁,如图2所示。Dynetics公司选择了AIM-9X导弹和密封整装弹药箱(AUR-M)作为其拦截弹。计划2024年3月底前生产16个发射装置和60个拦截弹。该系统采用了一个开放系统架构和新的发射装置,可以与美国陆军的“哨兵”雷达和综合防空与反导作战指挥系统(IBCS)一起工作,具有网络弹性和

图2 Dynetics公司间接火力防护能力(IFPC)增量2项目

电子战防御能力,拥有360°防空包线,能够同时打击多个目标。美国陆军计划在2023财年部署一个导弹连,在2025财年部署第二个导弹连。

2021年5月,雷神技术公司向美国海军交付了第1万枚AIM-9X导弹。2021年6月,雷神技术公司获得AIM-9X BlockⅡ导弹第7批大批量生产合同,为美国海军、 空军及其盟友制造565枚AIM-9X BlockⅡ/Ⅱ+导弹,价值3.282亿美元。

目前有25个国家/地区采购了近3 000枚AIM-9X BlockⅠ和BlockⅡ/Ⅱ+导弹。2021年3月,阿拉伯联合酋长国申请采购AIM-9X BlockⅡ+导弹用于F-35战斗机的外部挂载。6月,美国国务院批准向菲律宾出售24枚AIM-9X BlockⅡ战术导弹、 24枚挂飞训练弹,价值为4 240万美元。

1.1.2 AIM-120先进中距空空导弹

2020~2022财年,美军计划投入RDT&E经费为2.628亿美元,采购经费12.549亿美元,购买AIM-120D导弹961枚。由于F3R(外形、 接口以及器件换新)项目试验计划延迟和导弹生产线的重新调整,美国海军决定2022财年不采购AIM-120D导弹。美国海军AIM-120项目时间表如图3所示。

图3 美国海军AIM-120项目时间表

图3中,Q为季度; F3R为外形、 接口以及器件换新; CDR为关键设计评审; TRR为试验准备状态评审; CET为对抗新型威胁; EMD为工程和制造研制; FCA为功能配置检查; MVP为最小可行生产; MVCR为最小可行的能力版本; ECP为工程更改建议; CA为合同授予; Opt为选择。

美军在2017年和2020年完成了AIM-120D导弹系统改进项目(SIP)中SIP-1和SIP-2软件的部署。2021年3月,先进中距空空导弹联合项目办公室(JPO)在穆古角海上试验靶场完成SIP-3软件集成试验项目(ITP)的最后一次导弹发射试验,为后续的作战试验和2022年的部署作好准备。由于美军增加了SIP-3软件试验,其功能配置检查(FCA)推迟到2021财年3季度,部署推迟到2022财年2季度。

美军开展的F3R项目旨在减轻AIM-120导弹制导舱陈旧问题,并将F3R导弹命名为AIM-120D-3导弹。由于F3R项目出现了硬件集成问题,试验准备状态评审(TRR)推迟到2021年第4季度,AIM-120D-3导弹部署推迟到2023财年3季度。SIP-3F项目就是在AIM-120D-3导弹上安装SIP-3软件,计划2022财年交付SIP-3软件,完成SIP-3F和对抗新威胁功能配置检查(FCA),并开展SIP-3 Tape 2和SIP-4软件的研发工作。SIP-3 Tape 2软件旨在解决新功能、 新威胁和作战试验出现的缺陷。SIP-4软件就是利用新的F3R硬件实现导弹性能的最大化。

美国海军的F/A-18F战斗机分别于2020年12月、 2021年5月在海上试验靶场完成了两次AIM-120D-3非制导导弹的实弹发射试验,导弹以预定的飞行轨迹飞行,验证其新型GPS-IMU(全球定位系统/惯性导航系统)导航和控制系统(导弹的安全分离自动驾驶仪和自由飞行导航能力),评估导弹截获、 跟踪和导向目标的能力,并为后续一系列研发飞行试验提供了关键数据。这两次自由飞行发射试验的成功是AIM-120D-3导弹集成试验阶段的重要里程碑,对圆满完成F3R项目具有重要意义。F/A-18F战斗机发射AIM-120D-3导弹如图4所示。

图4 F/A-18F战斗机发射AIM-120D-3导弹

2021年3月,埃格林空军基地空军寿命周期管理中心授予雷神技术公司一份价值7 400万美元的合同,为F-15,F-16,F/A-18,F-22,F-35战机以及其他2029财年前可能服役的下一代制空(NGAD)平台等集成AIM-120导弹,计划2032年3月完成。2021年4月,美军新披露的F-15EX“鹰”Ⅱ战斗机拥有23个武器挂点,执行空空作战任务时,可挂载AIM-120导弹12枚。

2021年3月,一架F-15C战斗机发射了1枚AIM-120导弹,在有记录以来最远的距离“杀伤”了一架BQM-167小尺寸无人靶机。此次试验中的导弹未进行任何改进,成本花费非常小,增强了战斗机的武器使用包线,也为未来埃格林试验和训练靶场的远程武器试验提供支撑。美国空军未来计划在多平台上对AIM-120,AIM-260导弹等远程武器开展试验,以改善远程杀伤链能力。

2021年8月,美军第85试验评估中队的F-15C战斗机首次利用红外搜索跟踪系统(IRST)的数据进行了AIM-120导弹实弹发射,成功命中QF-16全尺寸空中目标。IRST的被动目标跟踪能力与APG-63v3雷达相结合,将目标位置数据通过数据链传给AIM-120导弹,多光谱传感器协同工作,使导弹成功拦截目标并闭合杀伤链。

雷神技术公司致力于AMRAAM-ER导弹转接舱段的研制,将AIM-120C-7导弹直径约为178 mm的制导舱安装在ESSM直径254 mm的发动机和控制舱上,并对制导段的软件进行了优化以充分利用发动机的推力。2021年,AMRAAM-ER导弹投入生产。2021年4月20日和22日,雷神技术公司和康斯伯格公司在挪威的AndØya试验中心,首次完成了2枚AMRAAM-ER程控试验弹(CTV)的发射试验,评估了导弹性能和发射架接口,其关键飞行数据用于未来导弹软件算法的改善。发射时采用了KDA公司新的加长版NASAMS MK2发射箱,可容纳6枚导弹。AMRAAM-ER制导试验弹(GTV)对抗空中目标的试验将在2021年年底进行。AMRAAM-ER导弹的下一个生产版本将采用AIM-120-C8制导舱、 新型火箭发动机以及新控制舵机系统。挪威Nammo Raufoss公司研制一个直径较大(254 mm)的端羟基聚丁二烯(HTPB)固体推进火箭发动机,按照其所需的任务参数改进AMRAAM-ER导弹的推力曲线。KDA研制了新的控制舵机系统,优化导弹的飞行控制算法。新AMRAAM-ER导弹比AIM-120导弹要长305 mm,与基准导弹的性能相似,但能够满足严寒天气下的存储需求,预计在2022年底开展飞行试验。AMRAAM-ER导弹如图5所示。

2021年5月,雷神技术公司进行了AMRAAM-ER导弹在F-35战斗机内置武器舱的数字化适配检查。F-35A战斗机可以在内置武器舱挂载2枚AMRAAM-ER导弹,也可集成到已经部署AIM-120导弹的第四代战斗机的机翼和腹部中心线下。雷神技术公司称合同授予后,AMRAAM-ER导弹将在3~4年实现空中作战能力,射程超过AIM-120D导弹。

雷神技术公司称已经为世界用户生产了25 000枚AIM-120导弹。2021年3月和7月,雷神技术公司获得美国空军价值5.184亿美元和4.82亿美元的合同,用于第34批次和第35批次AIM-120导弹生产合同,预计将于2023年12月31日和2024年5月31日完成。

图5 AMRAAM-ER导弹

1.1.3 “远射”项目

2021财年,美国国防预先研究计划局(DARPA)“远射”(LongShot)项目的预算资金为2 400万美元(增加了200万美元)。

2021年2月8日,DARPA宣布分别与通用原子航空系统、 洛克希德·马丁和诺斯罗普·格鲁门三家公司签订了“远射”阶段1的初步设计合同。这种通过无人空射飞行器投送现有和先进空空武器的模式,打破传统武器增量改进,成为美军提升空战能力的另一个选择。DARPA透露后续将会进行全尺寸空中发射演示验证系统的飞行试验。

DARPA发布的“远射”项目概念图如图6所示,该图可能是洛克希德·马丁公司的竞标方案。“远射”概念图中显示了一种类似于巡航导弹的隐身飞行器,带有弹出式的机翼和后置的吸气式发动机,发射了2枚较小的空空导弹(导弹密封在内置武器舱中,外形与Cuda导弹相似,发射时面板抛落)。洛克希德·马丁公司曾从DARPA获得“空中优势”项目的研发资金开展Cuda导弹的关键技术研究工作。该弹采用了PAC-3导弹的碰撞杀伤技术,装有多模雷达导引头和前置姿控发动机,弹长为1.778 m,弹径大约为152 mm,弹重为70 kg。

图6 DARPA发布的“远射”项目概念图

诺斯罗普·格鲁门公司和通用原子公司也公布了其“远射”项目概念图。空射无人飞行器都采用外倾式双垂尾,以及收放或折叠式的机翼。诺斯罗普·格鲁门公司的飞行器有背负式进气口,两翼下各挂1枚导弹。通用原子公司的飞行器看不到进气口,机腹后部有内置武器舱。专家认为“远射”项目也存在与有人-无人组队相似的技术问题,如人工智能、 通信、 平台间信任,对抗敌人增益控制等。

为了保证“远射”项目可以挂装战斗机挂点或B-1B和B-52H轰炸机炸弹舱,其最大重量约为1 361 kg,外形特征可能与AGM-86C/D常规空射巡航导弹(CALCM)类似。CALCM的弹长为6.3 m,弹径为622 mm,射程为2 414 km。

“远射”项目设计了一种可由战斗机外部挂载和轰炸机内部携带的消耗性武器投放装置,体型小、 造价低,具有一定隐身能力,可显著增加平台挂弹量。由于“远射”的尺寸限制,必须减小现有导弹尺寸以满足无人飞行器的挂载需求。制造适合紧密存放导弹的投放机构,以确保导弹在发射时不被机械装置卡住。“远射”无人飞行器是否具有发射后控制武器的能力尚不明确。

1.1.4 新型空空导弹技术和概念研究

2021年9月21日,为了响应AFRL广泛机构公告(BAA),波音公司在美国空军协会2021年度会议上,公布了一种带有助推器的固体火箭发动机的远程空空导弹(LRAAM)的半尺寸模型,如图7所示。波音公司对AFRL提出的多脉冲、 吸气式和两级导弹技术这三个领域都做出了回应,此次披露该型导弹就是一个通过两级设计概念来增加导弹射程的方法,两级设计允许后半部在飞行中脱离,从而增强导弹的气动效率。LRAAM的射程保密。

图7 波音公司远程空空导弹(LRAAM)概念模型

AFRL正在与工业部门合作开展的制空科学与技术(CAST)项目,探索了一种小型导弹概念,可增加平台的武器挂载数量。该项目聚焦近期、 潜在和远期导弹的先进部件技术,包括推进系统、 战斗部和杀伤力、 导弹飞行动力学以及导弹子系统共四个重要技术领域,以持续推进空空导弹关键技术的研发。

根据2021年4月美国预算文件,美国空军计划为F-15EX战斗机配备超远程空空导弹(VLRAAM),射程是AIM-120和R-77等超视距导弹的2~3倍,目标是拦截加油机、 侦察机和指挥控制飞机。配备VLRAAM的F-15EX战斗机可在与敌方战斗机保持安全距离的同时,通过双向数据链接收距离目标更近的F-22和F-35战斗机发来的目标数据,在不锁定目标的情况下向预期的战区发射VLRAAM。如果是配备了可节流的冲压发动机的导弹,可以低油耗的方式悄悄地向交战区域巡航飞行,到达战区后加快速度,减少杀伤链所需的时间。

1.2 欧洲的空空导弹

1.2.1 ASRAAM导弹

2021年8月,MBDA公司与印度巴拉特动力有限公司(BDL)签署了支持建立联合工厂的许可协议。MBDA公司通过“设备、 知识与培训”转让的方式,在BDL公司制造基地内建立总装、 集成与试验工厂,计划于2022~2023财年投入使用。工厂初期将致力于ASRAAM导弹的组装以及导弹的维护、 修理与大修服务,未来还可能开展“通用防空模块化导弹”(CAMM)的总装、 集成与试验工作。ASRAAM导弹将作为印度的新一代近距格斗导弹来装备升级后的“美洲虎”战斗机。

由ASRAAM导弹派生而来的CAMM和CAMM-ER(增程型)是可应用于海基和陆基多种防空系统中的下一代防空导弹。2021年2月,MBDA公司获得了一份为期11年的“海毒蛇-CAMM”项目的演示验证与制造合同,用CAMM导弹替代现有的“紫菀”15近距导弹,作为较远程“紫菀”30导弹的补充。2021年6月,CAMM-ER导弹再次成功进行了攻击机动目标的实弹发射试验,证实了CAMM-ER导弹的优异性能。

1.2.2 IRIS-T导弹

IRIS-T导弹仅通过细微的软件更改就可集成到地面发射系统上,形成IRIS-T-SLS近程防空系统。继为瑞典陆军研制IRIS-T-SLS MkⅠ防空系统和为挪威研制IRIS-T-SLS MkⅡ防空系统后,德国迪尔防务公司利用内部研发资金研发新的机动型IRIS-T-SLS MkⅢ系统。目前正在组装首个原型系统,初始试验计划2021年进行。

新型IRIS-T-SLS MkⅢ系统是一种新型的完全一体化式模块化改进系统,所有组件集成在了一个轮式装甲平台上,包括一个在伸缩天线杆上集成了敌我识别(IFF)系统的紧凑多任务型3D监视雷达、 一个指挥与控制(C2)系统,并配置4枚IRIS-T拦截弹。具有在移动中进行探测、 跟踪和交战的能力,并且能以最少的人员更快速和更高效地在战场进行重新装弹,可对抗武装直升机和无人机、 巡航导弹、 反辐射和空地导弹。IRIS-T导弹从固定的倾斜发射,可实现360°的交战能力,拦截12 km外、 8 km高的目标。目前搭载平台是“鹰”(Eagle)V型6×6轮式装甲车,还包括1辆单独的重新装填车和1辆近距离保护车。所有的车辆都能配备遥控武器站,用于自卫和超近距无人机防御。

8个IRIS-T-SLS MkⅢ系统可以构成一个火力单元编队,由1辆通用的指挥与控制车进行控制,战斗单元之间可进行高效的火力分配与共用空中图像的快速交换。其还能够灵活地集成到已部署的IRIS-T-SLM中程陆基防空系统(GBADS)体系架构中。

1.2.3 未来作战空空导弹(FCAAM)

2021年9月,德国迪尔防务公司在2021年国际防务与安全装备展览(DSEI2021)上,展示了“未来作战空空导弹”(FCAAM)模型。该导弹是在IRIS-T导弹基础上改进研制的一种隐身型空空导弹,欲装备法国、 德国和西班牙联合研制的“未来作战空中系统”(FCAS)隐身飞机平台。IRIS-T和FCAAM导弹模型如图8所示。

图8 IRIS-T和FCAAM导弹模型

FCAAM导弹并未沿用IRIS-T导弹的圆柱形弹体,而是采用了全新的矩形升力体弹体设计,隐身性能较好,可将电磁波散射到特定方向,使对方雷达接收机难以形成稳定跟踪和锁定,可使隐身战斗机外挂该导弹时仍能保持隐身特性。矩形弹体增加导弹升阻比,提高射程,有利于侧向机动飞行和弹道调整。导弹内部空间比较规则,可充分利用空间布置内部设备。扁平化的矩形弹体具有体积小的优势,导弹贮存、 运输、 包装方便,还可考虑串联/并联挂载来增加载弹量。导弹采用了特殊的弹翼布局,两片几乎与弹身等长的边条翼布置在弹身左右两侧靠近上表面的位置,与弹身相融合,弹体前部安装了固定式的展弦比较小的三角型切尖鸭翼,尾部有两组间距不规则的梯形舵面,两个安装在弹体尾部下方,另两个倾斜安装在边条翼上,并使用推力矢量控制系统,提高了导弹机动性。头部采用楔形整流罩,配装了多光谱导引头,具有更强的抵抗红外和定向红外干扰的能力。可根据目标来换装战斗部,使用了智能推力控制系统,可使导弹拥有更远的射程并在末端具备更好的动力学特性。

由于FCAAM导弹的控制需要同时考虑鸭翼、 尾舵、 推力方向和大小调节等,因此飞行控制系统的复杂性和设计难度也大大增加。由于FCAAM导弹设计大胆突破了传统思维,其发展还存在较多的不确定性。

1.2.4 “新一代麦卡”(MICA NG)空空导弹

MBDA公司研制的MICA NG导弹保留了与现役MICA导弹相似的物理特征和接口,带有新型双脉冲火箭发动机、 焦平面阵列红外成像导引头或有源相控阵雷达导引头、 新型双向数据链和雷达近炸引信、 先进含能材料聚焦战斗部,射程增加30%。

MICA NG项目的总投资额大约为18亿欧元。目前MICA NG/VL MICA NG导弹的技术成熟度达到了7级,一些导弹系统的原型样机已进行了初步设计评审,计划2022年初开展导弹系统的关键设计评审,2023年进行MICA NG导弹的地面发射试验,2024年进行VL MICA NG导弹的地面发射试验并获得首个大规模生产设备,2025年为生产导弹做准备,2026年开展批量生产。

2021年3月,法国武装部订购367枚MICA NG导弹的订单,计划于2028~2031年交付。加上2018年11月订购的200枚,总数为567枚。

MBDA公司通过软件改进,使VL MICA NG导弹在海上应用中能应对多种威胁,如掠海飞行的反舰导弹。VL MICA NG导弹系统是模块化的,在舰船上可采用16单元或32单元的发射井配置。2021年2月,MBDA公司获得了埃及海军的一份合同,为其“梅科”A200级轻型护卫舰装备VL MICA NG防空系统,配置一个32单元的发射井,埃及将成为该系统的首个国际用户。

1.2.5 “流星”导弹

2021年4月,德国空军宣布开始为升级后的“台风”战斗机装备“流星”导弹。计划对148架“台风”战斗机进行P2Eb软件升级并装备“流星”导弹以执行国土防空和北约空中警务任务。每架“台风”战斗机可装备4枚“流星”导弹。7月,“台风”战斗机完成“流星”导弹的飞行试验,研究了导弹对战斗机的燃料消耗和飞行行为的影响。

2021年1月,希腊国防部与MBDA公司签订价值4亿欧元的合同,为其18架F3R标准的“阵风”战斗机采购“流星”导弹并升级现役导弹。7月,首架战机交付希腊空军,机上的AESA RBE2雷达配合“流星”导弹,可使“阵风”战斗机满足密集的电子战情况下处理各种目标的需求,提供全天候的超视距作战空中优势。

1.2.6 复杂武器创新与技术合作

2021年,英国国防部和法国国防采办局(DGA)发起了“复杂武器创新与技术合作”(CW ITP)项目,每年投入1 300万欧元资助来自工业界、 中小企业以及学术界的提案,为未来导弹系统研发新颖且可利用的技术。

为了维持英法的工业与科学基础,应对未来复杂武器的能力挑战,确定导弹的颠覆性技术,CW ITP项目计划从2022年2月开始在复杂武器领域开展材料、 结构及电子器件、 任务系统及算法、 导引头、 推进系统以及杀伤力的研究。2022年,还将开展“用于复杂武器的人工智能应用”挑战,评估未来空中优势路线图,为未来作战飞机研发一套通用武器。

2021年10月27~28日,来自英国国防部、 国防科学技术实验室、 法国国防采办局以及工业界(包括MBDA公司、 泰勒斯公司和莱昂纳多公司)的代表出席了“导弹材料与部件创新技术合作”(MCM ITP)末次会议,讨论了那些转入CW ITP的技术。从2007年至今,MCM ITP为了确定导弹的下一代材料和部件已完成了180个项目,并应用于未来导弹项目中。

1.3 俄罗斯“产品”300M空空导弹

2021年初,温贝尔设计局披露正在通过“未来发展基金”的资助开展“产品”300M空空导弹的外形设计研发工作。

“产品”300M是“产品”300(即K-30/K-MD近距导弹)的改进型,旨在取代R-73导弹,原计划在2013年服役,但由于俄罗斯选择了在R-73基础上只做少量更改的R-74M和R-74M2导弹作为近距空空导弹的后继型号,“产品”300M一直处于停滞状态。

“产品”300导弹弹体设计类似于ASRAAM导弹,去掉了R-73导弹弹体头部的控制舵和减稳器,弹体后部采用4个呈十字型尾舵。采用由AOMZ战术导弹公司研制的红外成像导引头,其跟踪距离是R-73导弹的两倍,具有更强的抗干扰能力和目标识别能力。采用大比冲双脉冲固体火箭发动机,装备新研制的燃气舵,用喷气叶片气体控制装置来代替常见的在喷嘴上安装扰流板,减少推力损失。“产品”300M与“产品”300相比没有进行整体结构的改变,采用新研的导引头和控制系统组件,改进了发动机。“产品”300导弹仍处于方案研制阶段,还未进入样机阶段。

1.4 以色列“怪蛇”-5和I-Derby ER空空导弹

“怪蛇”-5(Python-5)和I-Derby ER导弹是以色列拉斐尔公司研制的红外近距和雷达中距空空导弹,具备空空和陆基防空双用途,可直接用于现有SPYDER-SR/MR防空系统。

“怪蛇”-5导弹弹体与“怪蛇”-4导弹相同,装备了新型双波段制冷锑化铟红外成像焦平面阵列导引头,具有100°的离轴角,最大射程超过32 km。装有新型光纤陀螺惯性测量装置可实现发射后锁定,通过战斗机雷达、 头盔瞄准具、 Global Link SDR提供的目标数据,能与载机360°范围内目标交战。“怪蛇”-5的后继型导弹(FAAM)也正在研发中。

I-Derby ER导弹是I-Derby导弹的增程改进型,其弹体与I-Derby导弹相同,采用新研的轻型软件控制的雷达导引头,新设计的小型化电子系统和新型射频近炸引信为双脉冲火箭发动机增加更多的装药空间,卓越的电子对抗措施设计提升了作战灵活性,射程可达到100 km。具有Global Link SDR技术的双向通信功能,可根据发射条件和目标行为实施弹道优化。

2021年4月,印度的LCA“光辉”战斗机成功进行了I-Derby ER导弹和“怪蛇”-5导弹的发射试验,导弹都成功命中空中目标。此次发射试验是“光辉”战斗机一系列导弹试验的最后一次,验证战斗机在极具挑战环境下的性能。此前,“怪蛇”-5导弹已与“光辉”战斗机完成了一系列的挂飞试验,以评估导弹与航空电子设备、 火控雷达、 导弹武器投放系统和飞行控制系统的集成情况。

2021年2月,拉斐尔公司宣布其完成了I-Derby ER地面发射型导弹的研发工作。I-Derby ER导弹在SPYDER防空系统上进行了一系列发射试验,验证了导弹指挥和控制、 导航和飞行轨迹等性能指标。I-Derby ER导弹无助推器可拦截40 km以内的目标,装备助推器后可拦截80 km的目标,极大地提高了SPYDER防空系统的防御范围。

1.5 印度“阿斯特拉”空空导弹

“阿斯特拉”Mk1导弹已完成与苏-30MKI战斗机的集成,与米格-29、 “光辉”和米格-29K战斗机的集成工作正在进行中,射程超过110 km。2020年7月,印度国防部批准购买248枚“阿斯特拉”Mk1导弹,48枚用于海军。

“阿斯特拉”Mk2导弹采用的本土研发的雷达导引头已经完成了3次发射和挂飞试验,其惯性测量装置和双脉冲火箭发动机也在研制中,射程达到160 km。2021年2月,“阿斯特拉”Mk2导弹首次从一个地面发射架上发射以测试弹道性能。随后将在战斗机上进行发射试验,计划在2022年底完成研发并投入使用。

2021年3月,印度国防研究与发展组织(DRDO)进行了固体燃料涵道式冲压发动机(SFDR)技术的飞行演示,利用光电、 雷达和遥测仪监控导弹飞行并获取数据。包括助推发动机和无喷管发动机在内的所有子系统的性能都符合预期,验证了多项新技术。SFDR可提供超过1 000 s的高比冲,计划用于“阿斯特拉”Mk-3远程空空导弹。

DRDO在“阿斯特拉”导弹的基础上派生了“快速反应地空导弹”(QRSAM)。QRSAM导弹的射程为30 km,作战高度可达10 km。导弹由巴拉特动力有限公司制造。一个完整的QRSAM防空连包括车载X波段四面多功能雷达、 车载C波段监视雷达、 指挥所车以及装备有6枚箱式导弹的移动发射车,具有移动搜索、 跟踪功能,可与360°范围的多目标同时交战。

2020年11月,DRDO成功进行了两次QRSAM系统发射试验。13日,进行了首次实弹发射试验,雷达从最远的距离开始跟踪“女妖”靶机,在目标进入杀伤区域内发射导弹,雷达导引头制导实现了末段主动寻的并直接命中中等距离和高度靶机,验证了其雷达和导弹性能。17日,试验中演示了QRSAM系统的近炸效果并采集了完整的飞行数据,验证了导弹性能。印度曾在2017~2018年进行了4次QRSAM导弹的试射(第3次试射遭遇失败)。预计将在2021年内完成用户试验并投入生产。

2 国外空空导弹发展特点

总结2021年空空导弹的发展动态,具有以下特点:

(1) 为应对高端战争,“机弹并重”发展空战装备。

美国和欧洲一方面改进优化现有装备扩充体系规模,另一方面研制先进高端空中装备填补空战能力缺口,通过更经济有效的组合方案提升“空中优势”能力。

美军通过系统改进项目(SIP)持续推进AIM-9X和AIM-120导弹系统能力升级,根据未来战场威胁环境、 战斗机需求、 导弹可生产性和全寿命周期维护,优化软件性能和更新频率,更换老旧器件,最大化提升导弹作战性能。未来带有v10.4作战飞行软件、 新制导舱和头罩的AIM-9X BlockⅡ/Ⅱ+导弹,带有SIP-4软件和F3R硬件的AIM-120D-3导弹,将是美国近中距空战的主力军。AFRL和DARPA加大空空导弹高精尖技术研发力度,通过空中优势技术、 新型远程空空导弹技术、 新概念扩展导弹作战应用等项目,投资潜在技术,开展样机设计和演示验证,积极响应作战需求,快速形成战斗力,披露的CAST、 MSDM、 LREW、 超远程空空导弹、 “远射”等研究项目都在探索在高强度、 高风险战场环境下有效打击敌人并保证己方高价值平台安全的途径和方法。为了在2030年保持强大的空中优势,美军除了继续使用F-22战斗机和A-10攻击机外,还订购F-35、 F-15EX、 F-16战斗机和下一代空中优势项目(NGAD)来提升空中作战能力。F-35战斗机的Block4的升级将在2025财年完成。F-15EX战斗机可以在腹部中心线的位置挂载火箭推进高超声速滑翔弹和超远程空空导弹,填补空军战术飞机能力的缺口。NGAD项目将于2025财年完成研制试验,2026财年进入生产准备阶段。未来F-35、 F-15EX、 下一代战斗机和挂装空空导弹的空射无人机将混合组成战斗编队执行空中作战任务。

欧洲也在加速推进“未来作战空中系统”(FCAS)项目的研制,计划在2027年前研发一型新一代战斗机验证机。FCAS项目的核心是将有/无人驾驶的新一代战斗机、 远程运载工具、 无人“忠诚僚机”和网络化空战云,构成欧洲“下一代武器系统”。其中远程运载工具将包括拦截弹、 诱饵弹、 传感器和干扰机。迪尔防务公司的“未来作战空空导弹”(FCAAM)将作为拦截弹装备下一代平台。

(2) 构建数字化研发环境,加速导弹改进和新产品的开发、 交付和维护。

美国通过以数字模型为中心的数字工程生态系统,为美军提供更敏捷、 响应更快的研发环境和更卓越的工程设计。美国各公司都参与到数字化生态体系中,推动建立基于模型、 数据驱动的全寿命周期分析与控制方法。

雷神技术公司通过数字化设计对武器寿命周期的每个阶段(从研制到生产再到维护)进行虚拟化设计、 改进和测试,比传统方法节约了大量时间和成本,加快武器系统部署。在AIM-120D导弹的F3R项目中,采用基于模型的系统工程(MBSE),对制导舱中的15个电路板组件进行改进,在采购零件和形成模块化产品前,对设计进行虚拟试验和验证。通过AIM-120导弹的软件研发仿真来预测导弹性能,投放后导弹可以按照指令到达并击中目标,使作战人员在实战环境中更容易操作导弹。通过数字技术将新研发模型的所有需求统一链接到公共数字数据库中,工程师可以了解每个需求的来源,更快地解决AIM-120导弹生产中的问题或在需求变化时进行设计调整。通过知识共享,利用AIM-120导弹F3R项目生成的模型为ESSM导弹形成了新设计。数字工程和敏捷软件研发也为工程师创建新系统提供帮助。雷神技术公司正在利用数字化工具设计一种新的巡航导弹,通过数字线索识别和管理“权威数据源”,在虚拟数字环境中设计和测试新功能。下一代全球精确攻击武器(GPAW)的研发也采用数字工程工具和开放式系统架构,可快速集成定位、 导航、 授时、 传感、 自主等技术,在虚拟环境中使用数字孪生进行修改后再进行实物生产。

诺斯罗普· 格鲁门公司利用其在先进技术武器、 自主系统和打击平台的广泛知识,在“远射”空射无人机项目中通过数字工程技术增加武器射程和效能。波音公司也在LRAAM的概念中采用了数字工程,公司从数字线索出发在物理世界开展研发领域以减少试验,使LRAAM设计从概念到部署只需要5年的时间。

(3) 依托现有空空导弹和派生武器,一弹多用快速形成新的作战能力。

在世界军费持续削减的大趋势下,空空导弹派生为其他武器,既可增大导弹销售数量、 降本增效,简化武器的维护与后勤保障,也可缩短新武器的研制周期。各国通过在原有空空导弹基础上拓展新的用途或应用新的成熟技术对其进行升级改进,延长了原有导弹的全寿命周期,拓展了新的作战领域。美国和挪威联合研发的NASAMS防空系统,通过集成AIM-9X BlockⅡ导弹、 AIM-120导弹和AMRAAM-ER导弹,实现了全空域防空能力。德国在IRIS-T导弹的基础上,研发了IRIS-T-SLS和IRIS-T-SLM系统后,又研发了新的机动型IRIS-T-SLS MkⅢ系统,可灵活集成到各国防空系统架构中。MBDA公司在MICA NG导弹的基础上派生的VL MICA NG 导弹可集成到现有的VL MICA防空系统。印度也在“阿斯特拉”导弹的基础上派生了快速反应地空导弹(QRSAM)。

在空空导弹派生的防空导弹中得到验证的导弹和相关技术也对空空导弹性能和技术的发展提供了极大的助力。如AMRAAM-ER原来只用作防空拦截弹,但雷神技术公司为了拓展其空空作战用途,开展了其与F-35战斗机内置武器舱的数字化适配检查,以增加武器射程。MBDA公司以ASRAAM导弹为基础研制的CAMM导弹,最初设想是发展一种空基、 陆基以及海基平台通用导弹,虽然目前仅用于陆基和海基发射,但是ASRAAM导弹和CAMM导弹共用的组件包括固体燃料火箭发动机、 舵机、 战斗部、 安全与解除保险装置、 惯性测量装置、 电子器件与动力装置、 发动机安全装置以及遥测装置。因此,通过利用CAMM导弹分系统组件来升级ASRAAM导弹,解决ASRAAM导弹寿命中期翻新问题,使其可以服役至2030年后。

3 结 束 语

空中战场仍是未来战争的主战场,夺取制空权仍是空空导弹的主要使命。空天一体的战场特征、 临近空间威胁、 第五代战斗机和无人作战飞机等高性能空战目标的出现,使得空空导弹必将向远程化、 智能化、 网络化、 小型化、 低成本方向发展。提升空空导弹在体系化、 网络化作战方面的态势感知能力和信息获取能力,探索前沿和颠覆性技术,打造数字化敏捷快速研发环境,加强关键技术验证和积累,是国内发展技术先进、 性能优良的空空导弹装备的必由之路。未来空空导弹将在制天、 制临、 制信息作战中发挥新作用、 履行新使命。

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