国外新一代空空导弹进展研究

赵鸿燕

(中国空空导弹研究院, 河南 洛阳 471009)

1 国外研究和应用情况

1.1 美 国

1.1.1 美国空军“空中主宰空对空武器”

美国空军“下一代空中主宰”(NGAD)项目设立了“空中主宰空对空武器”(Air Dominance Air-to-Air Weapon)专项, 2018财年预算为该专项分配100.3万美元, 用于开展概念发展、 机弹综合评估和技术风险降低工作, 以确定2030年及以后能够改善持久性、 生存能力、 毁伤能力、 连接性、 协同作战和经济可承受性的作战概念和技术。 2019财年投资1 114.7万美元, 开展分析和演示验证, 试验备选概念和技术的作战价值, 为当前和未来空中优势能力的差距提供解决方案。 2019～2022财年计划共投入1 631.4 万美元, 开展概念探索和集成研究[1]。

2021年9月, 美国空战司令部司令凯利在美国空军协会年会上表示, 美国空军需要“第五代武器”来装备其第五代飞机。 美军的“下一代空中主宰”(NGAD)计划要求具备下一代隐身能力的有人机和无人护航机合作, 携带弹药、 观察战场态势、 遂行电子战, 并可能对地面防空系统进行攻击。 据推测, NGAD的主要武器很可能包括AIM-260“联合先进战术导弹”(Joint Advanced Tactical Missile, JATM)、 “模块化先进导弹”(MAM)。 雷神公司的“游隼”(Peregrine)空空导弹(如图1所示)长度为AMRAAM的一半(弹长约182.9 cm, 弹重约68 kg), 采用先进的小型多模导引头、 爆破战斗部、 先进固体火箭推进系统以及轻型紧凑弹体结构和高性能模块化控制系统[2-3], 具有全天候、 高装载量、 小型、 快速、 轻量级的特点, 可能是NGAD“系统簇”中护航飞机的理想选择。 洛克希德·马丁公司的CUDA导弹(如图2所示)是一种雷达制导的小型多任务碰撞杀伤导弹[4-5], 尺寸与“游隼”相似, 但具有独特的控制系统, 是洛克希德·马丁公司对美国空军研究实验室(AFRL)开展的“小型先进能力导弹”(Small Advanced Capability Missile, SACM)项目的响应。 这些导弹可能装备NGAD或后继者[1]。

图1 “游隼”中距空空导弹Fig.1 Peregrine medium-range air-to-air missile

图2 CUDA空空导弹概念Fig.2 CUDA air-to-air missile concept

(1) AIM-260 “联合先进战术导弹”(JATM)

洛克希德·马丁公司正在研发的AIM-260 JATM可能采用包括红外和毫米波雷达在内的多模导引头以及固体火箭发动机。 美国空军一直在佛罗里达州埃格林空军基地的靶场测试JATM, 其外形与AIM-120导弹可能非常相似。 洛克希德·马丁公司正在开展组件小型化工作以装载更多的推进剂。 先进的高密度装药可在不改变总体外形的情况下提高导弹性能。 战斗部有不同选择: 一种选择是定向战斗部; 另一种选择, JATM可能是一种撞击拦截弹, 不使用战斗部, 从而为推进剂腾出空间。 JATM可挂载在F-22战斗机内部主武器舱中, 通过导轨/弹射发射装置发射[6]。

自2020年4月以来, 美国空军一直在进行QF-16全尺寸空中靶标(Full-Scale Aerial Target, FSAT)飞行任务, 目标是让AIM-260 JATM最早于2022年开始装备美国空军和美国海军飞机, 如图3所示。 2020年执行了大约30次FSAT任务, 其中4月进行了8次QF-16飞行任务, 10月完成了6次飞行, 另外2次取消。 大量测试任务包括将F-16战斗机转为无人机靶标, 以及作为有人测试机进行模拟对抗训练和靶试试验。 无人机靶标模式下, 导弹没有安装真实战斗部, 二者如果距离足够近, 靶机在导弹战斗部杀伤半径内, 就可以认为导弹成功杀伤靶机[7]。

图3 QF-16飞机正在支持AIM-260项目试验Fig.3 QF-16 jets have been regularly supporting the AIM-260 missile program

位于佛罗里达州的SAI飞行试验站, 在2021年1～3季度支持AIM-260 JATM飞行试验。 同时开展的还有协同空战的相关工作, 包括采用网络化第三方传感器来提供目标数据, 无需载机自身锁定目标。 最近的演习都集中在此类复杂“杀伤链”交战上[7]。

2022年3月31日, 美国《空军杂志》网站报道称, 美国空军副参谋长大卫·纳霍姆中将表示, 在退役33架老旧的第20批次(Block 20)F-22战斗机后, 机队战斗机大部分为较新的第30/35批次(Block 30/35); 空军计划组建全新训练单位, 配合AIM-260 JATM, 继续保持F-22强大的制空能力[8]。

2022年4月27日, 美国空战司令部司令凯利发布了一张F-22战斗机的艺术效果图, 图中每架飞机都携带着隐形增程油箱和细长的外翼吊舱(可能是红外搜索和跟踪系统或者电子战系统), 其前缘有开孔。 一架F-22发射了一枚新型导弹, 可能是AIM-260 JATM, 如图4所示。 据推测, AIM-260射程达到260～300 km[9-10]。

图4 F-22艺术效果图Fig.4 An artist’s concept of the F-22

(2) “模块化先进导弹”(MAM)

根据美国空军2023财年研究、 开发、 测试和评估(RDT&E)预算文件, MAM是另一个高度机密的项目, 将于2023年进行战斗机“运动学测试”(现场测试发射)。 预算文件显示该项目编号为0603036F, 2023财年预算1.256 88亿美元, 推测应该不是一次性的研究, 而可能是一个持续数年的演示验证项目。 该武器可挂载在不同的平台上执行不同任务, 可能具有可互换的导引头和战斗部, 可用作空空或空地导弹。 还可能采用“堆叠式”模块化推进剂系统以增加射程。 伦敦皇家联合军种研究所高级研究员Justin Bronk推测该项目旨在实现一种通用导弹, 既适于有内部武器舱的战斗机, 也适于有大尺寸载荷外挂能力的战斗机。 雷神公司开发的“远程交战武器”(Long Range Engagement Weapon, LREW)(如图5所示)和波音公司开发的“远程空空导弹”(Long-Range Air-to-Air Missile, LRAAM)很可能包括在内, 二者都采用模块化技术, 两级推进系统可大幅增加导弹射程[1, 11-12]。

图5 F-22发射LREW的效果图Fig.5 A rendering of F-22 firing LREW

2021年9月, 在美国空军协会召开的“航空、 航天与网络”年会上, 波音公司首次展出其远程空空导弹(LRAAM)模型, 如图6所示, 但该方案尚处于早期阶段, 并未公布基本性能。 模型显示是一款两级布局空空导弹, 尺寸符合用户的尺寸限制。 两级外形相似, 结构、 部件实现最大程度的通用。 导弹采用圆柱型弹体, X型小展舷比弹翼、 尾舵。 部分舵面安装在纵向整流罩上。 头部整流罩表明采用了雷达导引头, 但具体的数据未知。 毁伤目标的方式也不得而知。 可能采用传统的爆破-杀伤战斗部。 也可能放弃战斗部, 高性能导引头确保与目标直接碰撞[13-14]。

图6 两级远程空空导弹概念模型Fig.6 Two-stage long-range air-to-air missile concept model

1.1.2 美国空军数字化武器

为了彻底变革当前的武器研发和采办流程, 美国空军正在开展以构筑包含工业部门在内的集成数字环境为关键目标的“数字战役”行动和数字转型计划, 利用多个“探路者”项目开展先行先试, 以评估推进武器数字工程的有效性、 效率和成本[15]。

“一号武器”是美国空军三个数字工程标杆项目之一, 也是美国空军“数字战役”的一个“探路者”项目。 2021年1月, AFRL弹药部宣布, 埃格林武器数字化工作团队利用虚拟作战弹药仿真系统完成了“一号武器”演示验证。 该项目正在探索采用虚拟环境来测试武器。 AFRL称“一号武器”演示验证在过去一年取得了重大进展, 并强调了数字工程对作战人员的价值。 试验基于“灰狼”协同式集群武器系统原型的“24小时空中任务指令”周期模型, 利用数字孪生技术快速增强武器作战能力。 数字孪生是现实世界实体的虚拟表现, 能在整个系统生命周期中与实体孪生共享数据, 与其物理实体(如武器)是同步的, 如图7所示。 该演示验证显示了如何从飞行中的武器收集数据并与战场环境数据一起通过先进的战场管理系统(Advanced Battlefield Management System, ABMS)发送回来。 在人工智能/机器学习技术辅助的高性能计算机系统上运行数字孪生, 对可能的软件升级进行评估。 在确定最适当的做法后, 信息迅速返回到战区实体武器, 几乎实时或者在下一个“24小时空中任务指令”周期改进其性能[16]。

图7 数字孪生Fig.7 Digital twin

AFRL弹药部主任认为, 数字孪生技术是数字工程的终极表现, 就像军力倍增器, 赋予武器系统极大的灵活性和适应性。 “这次演示验证是将武器企业推向数字工程时代、 加速武器发展和改进过程所迈出的第一步。”接下来, 该项目会进一步将其数字孪生原型发展成为能与其现实对应物双向交换数据的真正数字孪生装备[16]。

“一号武器”项目可实现多种能力, 包括开发权威的武器真相源、 软件工厂/DevSecOps仿真途径、 弹载飞行软件和政府拥有的基于云的技术栈。 该全面、 数字化、 敏捷、 开放的生态系统项目将整个政府、 工业界和学术界的最佳实践和标准结合起来用于武器研发。 其开发的基于模型的武器政府参考架构, 促进了武器系统数据的灵活性、 模块化、 重用性和一致性, 同时为政府在整个生命周期内使用和保障武器建立了技术和协作基线[16]。

“一号武器”后续将通过ABMS、 半实物仿真和系统集成实验室开展测试、 建模、 仿真和分析集成工作, 以支持新能力的开发, 这些新能力利用数字孪生和数字主线来引入新兴技术, 通过数字驱动的决策途径来增强效果和支持科技概念的快速评估[16]。

1.2 法国和英国

1.2.1 MCM ITP计划

2008年, 法国国防采办局(DGA)和英国国防科学技术实验室(Dstl)启动“导弹材料和组件创新技术合作”(MCM ITP)计划。 大量创新概念从最新MCM ITP项目中涌现出来, 有可能实现更小更智能的新一代导弹, 如图8所示。 MCM ITP资助有前景, 但还处于萌芽阶段的技术和方法的早期试验和验证, 使其提高到技术成熟度4级(TRL 4)。 研究项目多种多样, 包括先进的增程高速飞行复合材料, 改进战斗部性能的活性材料, 用于规划攻击任务的人工智能技术, 共形阵列导引头技术, 低成本抗干扰GNSS天线, 利用卫星图像进行场景匹配的新型自动目标识别技术(基于深度学习), 数据链天线罩高温材料[17]; 验证了大量可用于未来巡航导弹的潜在技术, 包括叠层增材制造的侵彻战斗部、 高温射频材料和共形天线, 以及用于涡喷发动机的先进陶瓷叶片, 如图9所示。

图8 MCM ITP创新概念Fig.8 Innovation emerging of the MCM ITP program

图9 MCM ITP中可用于未来巡航导弹的潜在技术Fig.9 Potential technologies for future cruise missiles in MCM ITP

在过去十几年里, MCM ITP研发了大量新一代导弹技术, 帮助提高英法两国导弹性能并降低其成本。 验证了从系统和导航、 导引头到火箭推进、 引信等8个研究领域中的200多个相关技术项目, 使技术成熟度(TRL)提高到4级。 截至目前, 将近40%的项目已直接用于产品中, 许多其他项目得到间接应用[17]。

MCM ITP计划帮助法国研制下一代“米卡”空空导弹[18]。 正在研制中的下一代“米卡”将取代法国空军和海军“阵风”战斗机目前配备的“米卡”导弹。 下一代“米卡”的红外型和雷达型保持了原有的气动外形、 质量和重心, 并可利用现役“米卡”的接口, 但在关键组件、 制造工艺和性能等方面重新设计, 如采用导弹发动机联合公司的双脉冲发动机, 使射程增大30%, 并确保导弹在末段也具备很高机动性; 采用泰勒斯公司的新型有源相控阵雷达导引头(如图10所示)以及赛峰公司和MBDA公司联合研制的新型红外成像导引头(如图11所示); 通过降低维护的设计以及集成健康使用监控系统传感器来简化后勤; 采用赛峰公司的新型惯性测量装置和MBDA公司的双向数据链用于中制导段更新; 配备新型战斗部用于应对未来隐身目标、 非典型目标(无人机和轻型飞机)和常规目标(战斗机和直升机)等[19-20]。

图10 下一代“米卡”雷达型的导引头Fig.10 NG MICA RF seeker

图11 下一代“米卡”红外型的导引头Fig.11 NG MICA IR seeker

泰勒斯公司研究了射频导引头相关部件、 技术和算法。 主要涉及下面4个方面: 为导引头提供多功能和多模能力的同时改进集成性; 为高性能产品提供可重复和具有成本效益的解决方案以及为低性能提供颠覆性解决方案; 在目标探测、 识别和末段制导方面提供更高精度和稳定性的技术和算法; 开发可改进目标识别和战斗损伤评估能力的算法[21]。

1.2.2 “复杂武器”协议

2015年9月, 法国和英国签署了“复杂武器”协议, 两国将在导弹数据链和伺服系统(英国负责)、 武器控制系统和测试设备(法国负责)这两个技术领域实现各自特有的工业能力, 并在其他4个联合卓越中心(复杂战斗部、 惯性导航系统、 算法和软件)进行平等合作。 双方都保留了自己的国有部门渠道(法国是导弹部门, 英国是复杂武器团队), 以保持学术和工业能力, 提高效率, 降低总成本, 并通过合作和出口支持未来应用。 同时, 努力最大化工业合力(重点是MBDA导弹系统公司在法国和英国的业务), 发展新型联合复杂武器计划, 共同研制应用于下一代复杂武器的科学技术[22]。

复杂武器制造团队在英国国防部和MBDA的投资管理协议支持下, 负责不断满足英国复杂武器需求, 并保持英国发展尖端复杂武器技术的能力。 2022年2月21日, 英国国防部公布国防装备计划。 作为F-35 Block4升级工作的一部分, 2021年洛克希德·马丁公司被授予合同, 将改进的内埋型“流星”增程空空导弹集成到F-35上, 如图12所示。 但由于疫情和其他原因, 预计到2027年才能进入服役, 而且有可能因为F-35项目越来越庞大, 项目集成压力会导致进一步延迟。 MBDA公司目前已开始为集成工作交付“流星”测试弹, 以防平台试验时间提前[23]。

图12 “流星”导弹和SPARE-3导弹将集成到F-35上Fig.12 The Meteor missile and SPARE-3 missile will be integrated into the F-35

1.2.3 CW ITP计划

2021年4月, 法国和英国与MBDA签订了一项4年合同, 启动了“复杂武器创新和技术合作”(CW ITP)计划。 CW ITP的核心任务仍然是进行TRL1-4研究和考虑2035年及以后的未来能力。 涉及5个持久技术领域(Enduring Technical Area, ETA): 材料、 结构和电气(MBDA公司); 任务系统和算法(MBDA公司); 导引头(泰勒斯和莱昂纳多英国公司); 推进(赛峰公司和导弹发动机联合公司); 毁伤(泰勒斯英国公司、 法国替代能源和原子能委员会)。 ETA的任务是识别新一代导弹概念的关键技术趋势、 能力改进和潜在颠覆性技术[22]。

未来要实现三个新一代能力: 第一个是战术打击, 其构想了空射武器家族, 将建立MBDA的“智能滑翔弹”和SPEAR生产线。 第二个是未来战场弹药, 将研究各种选项, 聚集需求和提高互操作性。 第三个是未来空中优势, 法国和英国“将确定路线图, 发展用于未来作战飞机的一系列通用武器和未来超视距空空导弹能力, 探索‘流星’导弹的后继武器。”[22]

1.3 俄 罗 斯

俄罗斯正在发展其新一代空空导弹。 2021年莫斯科航展上, 苏霍伊公司推出名为“绝杀”(Checkmate)的第五代轻型隐身战斗机。 该战斗机有3个内部武器舱: 1个是机身下方的主武器舱, 2个位于进气道两侧、 前起落架附近的狭长保形武器舱。 和“绝杀”战斗机同台出场的导弹武器如图13所示, 中间是适配武器舱的R-77M, 用普通尾翼代替了栅格式尾翼。 从现场展出的机载武器模型看, 该机可配备R-77M中远距空空导弹、 R-74M近距空空导弹。 也有消息称, 主武器舱能容纳3枚4 m长的R-37M远程空空导弹。 前起落架前部的2个保形武器舱可携带近距空空导弹[24-25]。

图13 R-77M导弹Fig.13 R-77M missile

R-77M空空导弹(产品180)采用有源相控阵导引头和双脉冲固体火箭发动机, 比其他远程导弹更短, 并且具有剪短的尾翼, 可以挂载在Su-57战斗机的内部武器舱中, 如图14所示。 除了具有比R-77更紧凑的尺寸和更远的射程(150 km左右)之外, 其有源相控阵天线技术使导弹可在极端范围内有效应对小型和灵活的目标, 使导弹能够在自身周围保持360°锁定[26]。

图14 Su-35发射R-37M导弹Fig.14 Su-35 is launching a R-37M missile

R-37M远程空空导弹(产品610M)于2020年底在Su-35战斗机上开始测试。 该弹的射程可达200 km, 最大飞行马赫数可达6, 不仅能攻击战斗机, 还能够攻击预警机和巡航导弹。 R-37M的高超声速飞行能力使其可在2～3 min内命中最大射程内的目标。 导弹在大部分飞行段使用基于高精度激光陀螺仪的惯性制导系统。 如果目标突然改变方向, 载机可以通过无线电重新实施瞄准[27]。 2022年10月, 俄罗斯媒体报道, 俄罗斯空天军Su-57战斗机发射R-37M导弹, 在距离217 km处击落乌克兰军队一架Su-27、 一架Su-24, 创造了空中实战中击落敌方高机动战机的最远距离世界纪录[28]。 R-37M空空导弹出口型RVV-BD, 如图15所示。

图15 RVV-BD 导弹Fig.15 RVV-BD missile

2021年1月底, 温贝尔公司披露其研发的一种远程空空导弹“完成了初步测试, 达到足以使执行文件获得字母‘O’的程度。”按俄罗斯国防工业界的说法, 字母“O”表示允许导弹初始批生产。 温贝尔可能指的是准备挂装在Su-57战斗机内部武器舱的新一代重型导弹——产品810。 810导弹于2017年7月6日开始进行发射试验, 最大射程预计300 km, 目前没有公开过[29]。

温贝尔还在进行有关“未来产品300M”的概念研究。 300M是K-30(300)或K-MD(300)近距导弹的后继型。 K-30(300)计划装备第五代米格多任务战斗机(如图16所示), 后因资金短缺而中断。 300导弹采用了AOMZ战术导弹公司开发的Merlushka或“Lambskin”新型红外成像导引头, 能识别目标并锁定距离两倍于以前的型号。 双脉冲固体发动机能提供较大比冲(约100 s)。 300导弹采用燃气舵控制而不是像R-74导弹那样在发动机喷嘴处装扰流板来进行控制。 可变气体喷嘴的效能要高于扰流板, 而且, 喷嘴处装扰流板会造成推力损失。 300M与300相比有哪些变化目前还不得而知, 但总体配置应该没有改变。 推测其会采用新研的导引头和控制系统组件以及改进的发动机。 300M导弹概念研究阶段通常还不涉及导弹的实际构造[29]。

图16 新一代K-30导弹和现役的R-74M(产品750)导弹Fig.16 New generation K-30 missile and the in-service R-74M((Izdeliye 750) missile

另外一种近距导弹在2020年进行了“大约30次发射试验”, 应该是导弹获准进行全尺寸批产前的最后阶段试验。 这很可能是R-74M2(产品760)导弹, 其于2016年4月8日开始进行发射试验, 并于2019年7月配备到Su-57进行状态评估。 R-74M2是现役的R-74M(产品750)改进型, 弹径减小, 所以能装到Su-57的内部快速发射武器舱中[29]。 R-74M如图17所示。

图17 (从前向后)近距RVV-MD(R-74M),中距 RVV-SD(R-77-1), 远程RVV-BD(R-37M)Fig.17 (From front to back) the short-range RVV-MD(R-74M), medium-range RVV-SD(R-77-1) and long-range RVV-BD(R-37M)

2022年7月, 据俄罗斯国防部长谢尔盖·绍伊古透露, 一种装备Su-57战斗机的新型中距空空导弹已经进入试验最后阶段, 第一批生产型导弹预计在年底交付作战部队。 该导弹由温贝尔设计局研发, 名称和性能指标目前保密。 绍伊古称, 新导弹将有助于提高战斗机防区外空中作战效率和增大空中交战目标的范围(目标包括采用隐身技术的小型飞行器)。 该导弹首次在2019年11月披露, 预计将补充现有的主要空空导弹R-77M以及远程空空导弹R-37M、 产品810[30], 如图18所示。

图18 Su-57战斗机上挂载着K-77M(产品180)导弹最新改型, 可能是冲压发动机型K-77ME(产品180-BD) 导弹Fig.18 Su-57 fighter carries the newer version of the K-77M(Izdeliye 180) and possibly a ramjet powered K-77ME((Izdeliye 180-BD)

1.4 以 色 列

拉斐尔公司自筹资金研发了I-Derby空空导弹的远程改型I-Derby ER, 如图19所示。 该导弹具备双任务能力: 既可作为远程超视距空空导弹, 又可作为增程型面空导弹装备SPYDER-SR/MR防空系统。 I-Derby ER保持了与I-Derby空空导弹相同的外模线和尺寸, 也保持了I-Derby的下视/下射和发射前锁定/发射后锁定功能, 以及抗电子干扰(ECCM)、 多射、 全天候交战等能力[31]。

图19 I-Derby ER导弹Fig.19 I-Derby ER missile

为了增加射程, 拉斐尔公司采用了双脉冲火箭发动机, 能根据任务需求来优化推力管理, 明显增加飞行距离。 第二个脉冲由导弹飞行控制系统启动, 可提供额外的速度、 加速度, 使导弹具有更好的末端机动能力。 在空空任务中, 第二个脉冲可实现对100 km以外的防区外目标交战[31]。

I-Derby ER还采用了重新设计的小型电子组件, 以及新型射频近炸引信, 用于引爆拦截弹战斗部(总重量大约10 kg)。 新的射频近炸引信装在射频导引头底部周围, 无需占用导弹额外的空间。 通过这些变化节省的空间可以为双脉冲火箭发动机增加更多的推进剂[31]。

I-Derby ER新型固态射频导引头的性能参数, 包括波形和占空比, 都是由软件确定的, 该软件可与其他软件或编码适配, 以应对未来新的和不断变化的威胁。 其他性能包括弹道成形能力(弹载计算机中先进的算法根据发射条件和目标状态确定最优弹道)以及基于拉斐尔公司的“全球链”软件定义无线电数据链系统的双向通信能力[31]。

1.5 印 度

2022年10月4日, 在2022年印度空军日(10月8日)庆祝活动新闻发布会之前, 印度空军发布了一段长约9 min的宣传片, 显示该军种的Su-30MKI战斗机在进行“神兵”-2(Astra Mk2)中距空空导弹的试射。 这是印度官方首次发布该型导弹的影像, 如图20所示[32]。

图20 Su-30MKI在试射“神兵”-2Fig.20 Su-30MKI is launching a Astra Mk2

“神兵”-2(Astra Mk2)导弹是“神兵”-1(Astra Mk1)中距空空导弹的改进型, 主要换装了双脉冲火箭发动机以增大射程和改善末段机动性能, 如图21所示。 印度宣称其最大射程可达160 km。 有消息称, 印度正在为“神兵”-2开发Ku波段有源相控阵导引头[33]。

图21 “神兵”-2采用双脉冲火箭发动机Fig.21 The Astra Mk2 uses a double pulse rocket motor

“神兵”-1(Astra Mk1)是“神兵”(Astra)系列导弹的基本型, 最大射程为100 km, 最大飞行马赫数为4.5, 已完成与印度空军苏-30MKI战斗机的集成工作(如图22所示), 正在与印度空军的“幻影”2000、 MiG-29(含印度空军的MiG-29UPG和印度海军的MiG-29K)以及“光辉”战斗机集成。 印度国防部于2022年5月31日与印度动力学公司签订了一份总金额297.1亿卢比(约合3.829 6亿美元)的“神兵”-1导弹及相关设备采购合同[32-33]。

图22 “神兵”-1在Su-30MKI上进行挂飞和试射Fig.22 The Astra Mk1 is carried and launched on Su-30MKI

印度还在研制“神兵”-3(Astra Mk3)远程空空导弹, 该型导弹采用固体燃料涵道式冲压发动机, 射程预计超过300 km[34]。 印度国防研究与发展组织确认已完成“神兵”-3(Astra Mk3)超视距空空导弹挂载和分离试验, 如图23所示。

图23 “神兵”-3超视距空空导弹挂载和分离试验Fig.23 The Astra Mk3 beyond-visual-range air-to-air missile mounting and separation tests

此外, 2022年5月9日, 印度防务研究组织网站报道称, 印度国防部国防研究与发展组织已开始为“神兵”(Astra)空空导弹设计和开发一种统型通用发射装置。 该装置可适配不同的机型和“神兵”系列导弹[32]。

1.6 日 本

作为2022财年预算的一部分, 日本政府批准继续推进与英国共同研制的“联合新型空空导弹”(JNAAM), 如图24所示。 日本防卫省已明确准备将3.5亿日元(300万美元)资金用于在2022财年进行JNAAM原型空射试验(2022年4月开始)。 该联合项目在2018财年转入原型研制阶段, 预计在2022财年完成原型试生产。 但项目进度受到了疫情影响。 完成原型试生产后, 两国将评估导弹性能, 接下来再决定该导弹是否进入批生产[35]。

图24 联合新型空空导弹(JNAAM)Fig.24 Joint New Air-to-Air Missile

JNAAM项目在2014年由日本和英国共同启动, 最初预计将在2023财年末(日本2024年3月)完成。 该项目中涉及到的英国导弹技术与MBDA公司的“流星”超视距空空导弹有关。 日本防卫省则将基于三菱电气公司AAM-4B导弹的先进射频导引头技术集成到JNAAM上, 以增强导弹精度和性能, 支持JNAAM的研发。 日本和英国有望将JNAAM配备到其各自的F-35“闪电”Ⅱ多任务战斗机上[35]。

2 结 论

纵观上述各国的新一代空空导弹的发展情况, 可以总结如下:

(1) 为了在未来空战的进攻和防御任务中处于优势地位, 隐身作战飞机装备速度更快、 不可逃逸区更大的高杀伤概率空空导弹将成为2030年及以后的常态。 随着有人/无人机协同作战在各国的测试和部署, 会进一步激发未来几年网络化、 多用途的新一代空空导弹的竞相发展。 美军“下一代空中主宰”(NGAD)计划要求具备下一代隐身能力的有人机和无人护航机合作, 携带弹药、 观察战场态势、 遂行电子战, 并可能对地面防空系统进行攻击。 NGAD的主要武器包括AIM-260 JATM、 模块化先进导弹(MAM)等, 而护航机将配备小型高速导弹(如“游隼”中距空空导弹等)。 俄罗斯Su-57战斗机和“猎人”无人机也在进行协同飞行试验, R-77M和K-77ME中远距空空导弹、 R-37M和810远程空空导弹将配备在Su-57战斗机上, 而配装空空导弹模型的“猎人”无人机已展开飞行测试。 英国和法国也在积极推进“流星”增程空空导弹在隐身战机内埋挂装的进程。 同时, 杀伤率很高的新型近距导弹如俄罗斯R-74M2、 300M导弹也在研发, 其有助于保持隐身优势的同时可在近距摧毁目标。

(2) 关键技术的发展有力支撑空空导弹跨越式发展。 美国空军研究实验室启动了“空中优势技术”和未来远程空空导弹研发工作, 为新型导弹设计进行技术方案探索。 而英国和法国在MCM ITP以及CW ITP计划下合作研发了大量未来导弹系统新技术, 确保成熟化的技术和创新能力引入未来导弹采办项目:

1) 小型化电子元件和轻型AESA主动导引头成为首选, 如英国和日本合作研发的“联合新型空空导弹”、 法国下一代“米卡”雷达型空空导弹、 俄罗斯R-77M导弹都采用了先进AESA导引头, 印度也在为其“神兵”-2(Astra Mk2)空空导弹研制Ku波段AESA导引头。

2) 为了保证导弹具有高制导精度和优异的抗干扰能力, 新一代空空导弹多采用多模导引技术, 如美国“游隼”空空导弹, 而AIM-260 JATM据报道很可能采用了包括红外和毫米波雷达在内的多模导引头。

3) 为了增大导弹射程各国都不遗余力, 美国AIM-260 JATM采用固体火箭发动机, 先进的高密度装药可在不改变总体外形的情况下帮助提高性能。 以色列I-Derby ER导弹、 法国下一代“米卡”导弹和俄罗斯R-77M导弹、 印度“神兵”-2(Astra Mk2)导弹都采用了双脉冲固体火箭发动机。 英国和法国“流星”导弹采用冲压发动机来增大远程作战包线和杀伤概率, 同时还在试验混合推进剂, 以提升最大射程。 俄罗斯R-77M的最新改型K-77ME和印度“神兵”-3(Astra Mk3)导弹也采用了冲压发动机。

4) 导弹射程的大幅度提高, 对惯性组件和控制系统的精度都提出了更高的要求。 MBDA公司开发的新型低成本全球导航卫星系统(GNSS)抗干扰天线, 可利用GNSS导航参考数据进行干扰定位/跟踪, 对GNSS干扰的早期探测使导弹能改变飞行路径。

5) 通过对导弹编程可增大或减小战斗部的效力以应对不同的目标和环境。 英国和法国MCM-ITP计划研究了不同类型目标的毁伤模型。 用活性材料代替战斗部中的金属部件可产生更强大的杀伤力, 同时能减少附带损伤。 如果采用增材制造技术, 战斗部的成本还会降低。

6) 网络化作战能力不断提升。 空空导弹与整个作战体系深度融合, 具备网络信息获取和网络制导能力。 此外, 作为空中对抗的前出节点, 空空导弹不仅可实施硬摧毁, 还可兼顾对敌侦察、 干扰等多种任务, 或临时充当通信节点。 美国正在开展协同空战的相关工作, 包括采用网络化第三方传感器来提供目标数据, 无需载机自身锁定目标。 以色列I-Derby ER导弹基于“全球链”软件定义无线电数据链系统的双向通信能力, 增强了武器网络化作战性能。

7) 适应性更强的新一代智能导弹将涌现出来。 美国、 英国和法国都在研究人工智能在复杂武器上的应用。 美国空军通过协同空战研究提升机载武器网络化自主协同作战能力。 英国和法国在MCM ITP和CW ITP计划下研究用于规划攻击任务的人工智能技术、 利用卫星图像进行场景匹配的基于深度学习的新型自动目标识别技术, 以提高导弹在拒止环境中的适应性。 未来, 人工智能技术应用于空空导弹的飞行控制、 弹道规划、 任务决策、 目标探测、 对抗干扰等环节, 将使空空导弹实现作战的高度自主化。

(3) 美国空军大力推进“数字战役”行动和数字转型计划, 通过基于数字主线和数字孪生技术的数字工程来改进武器研发和生命周期管理, 由此将武器企业推向数字工程时代, 以更快的速度为美国空军提供精确、 方便、 适应性强、 高效的产品。 目前美军正在利用“一号武器”(Weapon ONE)等“探路者”项目开展先行先试, 尝试利用数字主线技术通过先进建模和仿真工具构建覆盖武器系统全寿命周期的集成数字环境, 合作方于其中协同工作, 无缝获得设计更新、 任务状态和信息反馈并共享数据库, 加快装备研发和生产速度。 利用数字孪生技术在武器系统全寿命周期对其进行持续验证和更新, 最终目标是将数字孪生原型发展成为能与现实对应物双向交换数据的真正数字孪生装备, 通过软件升级来快速增强武器作战能力(实现软件定义能力)。

(4) 美军正在空空导弹项目的研制过程中采用模块化手段。 比如, “模块化先进导弹”具有可互换的导引头和战斗部, 可用作空空或空地导弹。 表明美军推行的模块化开放式系统架构正在变革其武器设计。