霹雳12空空导弹是中国研制的第四代先进中距拦射空空导弹,采用主动雷达制导,无线电近炸引信,具有超视距发射能力、多目标攻击能力、发射后不管能力以及全天候作战能力。它的研制成功标志着中国成为世界掌握主动雷达制导中距空空导弹技术的少数几个国家之一。 在空空导弹领域,我国应该说是成果颇丰。从具备空空导弹研制生产能力以来,我国军工提供了数个型号系列几十个改型且数量庞大的空空导弹供人民空军执剑在手保卫领空。但是长期以来我国装备的空空导弹种类仅限于红外制导的近距空空导弹,比如霹雳2,霹雳5,霹雳8和供应出口的霹雳9等等。欧美和苏联较早涉足的雷达制导空空导弹领域,在中国空空导弹发展历史上有着相当长的空白期。 其实在较早的时候,我国发展过一款半主动雷达制导的中距空空导弹——霹雳4。霹雳4 是中国自行设计制造的第二个空空导弹,也是中国自行设计制造的第一个半主动雷达型空空导弹,以航空工业部所属第六一二所(现为洛阳光电技术发展中心)和株洲航空发动机厂为主,于1966年3月开始研制,1980年11月完成样机部件地面定型试验。1981年7月转入第二阶段研制,1984年生产出首批整弹样机、发射装置以及地面维护设备。1985年因其性能不能满足使用要求而停止研制。该弹采用与美国的"麻雀"3A(AIM-7D)相似的气动外形布局,即两对全动式梯形弹翼装在弹体中部,起控制舵和副翼双重作用,4片固定式三角形安定面装在弹体尾部,起纵向稳定作用。同时,该弹还采用与前苏联/俄罗斯在空空导弹设计上常用的方案,即"一弹、两头"方案,通过半主动雷达和被动红外两种不同导引头的互换,形成半主动雷达和被动红外两种导弹型号,代号分别为"霹雳"4甲(PL-4A)和"霹雳"4乙(PL-4B)。 半主动雷达制导原理是这样的:机载雷达对搜索范围内的空域进行搜索,截获目标机回波后即在平 显或者仪表板上的显示器上,目标的方位角和高度等信息也会一并显示。飞行员根据回波的基本情况判断是否转入跟踪,如果需要对目标进行进一步探测,比如航迹 生成,识别等等,飞行员在显示器上操纵跟踪波门套住相应的目标回波并按跟踪键。雷达转入对目标的跟踪后,就会按照一定的刷新速率生成目标的各种信息,完成 发射导弹所需要的前期探测任务。如果需要发射导弹进行打击,飞行员即可发射半主动雷达空空导弹。于此同时,机载雷达的主瓣会持续性的对目标进行照射,半主 动雷达空空导弹的导引头截获到目标反射的载机雷达回波后,即沿此回波方向飞行。也有些半主动雷达制导导弹还需要接受载机雷达的基准信号,与目标回波进行相 干解算后得到目标位置。 根据上述制导原理我们可以看出半主动雷达制导空空导弹的几个先天缺陷。半主动雷达制导导弹在 飞行的过程中需要持续性的接收目标的雷达回波,这就要求载机在发射导弹之后必须一直操纵雷达的主瓣对目标进行照射。这大大限制了载机的战术机动灵活性,也 给了对方反击无法猛烈战术机动躲闪的载机的机会。发射半主动制导雷达导弹之后,如果载机发现敌方也有导弹来袭,要么在不中断自己导弹制导的情况下进行机动 躲闪,这会大大增加敌方导弹命中的概率;要么立刻中断自己导弹的制导进行规避,这虽然能暂时保全自己但是会丧失命中敌机的机会。 现代战争对战斗机提出了同时攻击多个目标的战术性能要求。目前大多数机载雷达天线都是平板缝 隙天线,只能提供一个主瓣信号进行搜索跟踪和制导。如果发射了半主动雷达制导空空导弹,雷达的主瓣就必须为导弹制导提供持续性照射,这也大大限制了雷达进 行其他工作的能力,比如搜索和跟踪新的目标。因此,半主动雷达制导空空导弹也在多目标接战中无法方便使用。另外,半主动雷达空空导弹在发射后就一直按照比 例导引率或者修正后的比例导引率进行飞行。如果目标发现载机的导弹发射,必定会采取战术机动降低导弹的命中概率。一般发现对方发射导弹后,目标机也会相应 的射出一枚导弹对载机进行威胁,同时进行桶滚或者蛇形机动等导弹规避战术动作。导弹的火箭发动机通常只工作数秒时间,剩下的射程都是导弹靠惯性飞行,因此 导弹的能量格外的有限。 下面两个战术规避动作就是利用了这一点:桶滚和蛇形机动都是目标迫使导弹消耗额外能量的过 程。目标在进行桶滚或者蛇形机动的时候,半主动导引头收到的目标回波自然会随着目标的运动而运动,从而也操纵导弹以一定的过载进行机动以保证满足比例导引 率或者修正后比例导引率的要求。这就等于额外增加了导弹的飞行路程,额外消耗了导弹的能量。很可能原本在射程内的目标导弹甚至无法射到,或者就算是射到也 没有足够的能量命中正在机动的目标。由此可见,半主动雷达空空导弹在航路优化方面的能力十分不足。这是由于这个原因,动力射程能够达到60公里左右的霹雳 11空空导弹在实际空战中的有效射程也只有25公里左右,不可逃逸区则更近。麻雀,阿兹派德等半主动雷达制导空空导弹也有类似的情况。麻雀在宣传中70公 里的射程也包含水分,实际作战中的发射距离也不会超过40公里,对战斗机等机动目标的有效射程估计也只有30公里左右。 在几年前的珠海航展上初次露面的闪电10主动雷达制导空空导弹应该是中国第一型正式向世人解开神秘面纱的雷达制导空空导弹,也是第一型正式展出的超视距空空导弹。SD10虽然属于中国专门用于出口的中距雷达制导空空导弹,但是它的背后必然存在一个系统设计类似、性能更加优良的雷达制导空空导弹型号以供中国空军自己使用。其正式亮相标志着中国第四代空空导弹开始或者已经开始形成战斗力,标志着中国空军真正开始具备超视距空战能力,它的研制成功也标志着我国成为少数几个有能力自主研制主动雷达制导超视距空空导弹的国家。 闪电10A空空导弹是中国一航研制的第四代先进中距拦射空空导弹,采用主动雷达制导,无线电近炸引信,具有超视距发射能力、多目标攻击能力、发射后不管能力以及全天候作战能力,能够先敌发现、先敌发射、先敌摧毁、先敌解脱。可选择复合制导模式、发射后不管模式和被动跟踪模式等多种制导模式,具有多种抗干扰能力,适用于全天候、全高度、全方位的作战环境。能够在复杂多变的作战环境中精确有效地攻击各种有人驾驶飞机、无人驾驶飞机。 根据媒体相关介绍,闪电10的自用型号,也就是我国空军自己将会装备的主动雷达空空导弹的型号是霹雳12。霹雳12空空导弹弹头部没有导线肋条,中部弹翼固定,采用了流行的尾舵控制。霹雳12的弹翼比霹雳11小很多,大致相当于美国AIM- 120A的尺度。采用主动雷达导引头,结合惯性和指令中继修正或者单向弹载数据链进行复合制导。出口型闪电10标称的最大射程有70-80公里,根据这个数字可以推算出霹雳12有效射程应该大于30公里。据航展上称,闪电10主动雷达引导头的有效作用距离在25-30千米左右,比AIM-120的略远。 抛开具体的技战术性能不谈,霹雳12的出现让我国空军真正具备了超视距空战和多目标打击的硬实力。与半主动雷达导引头只有雷达回波接收机不同,主动雷达导引头同时安装了弹载雷达发射机和接收机。相当于导弹自己具备了独立搜索和锁定目标的能力。当然,弹载雷达受发射机体积和功率,雷达天线尺寸等限制不可能达到机载火控雷达的探测范围,不可能独立发现目标并且完全自主飞行。但是与半主动雷达制导导弹不同的是,主动雷达制导导弹并不需要载机的机载雷达进行持续性的照射引导,而仅仅需要载机的机载雷达每隔一段时间就刷新一次与目标交汇的预定坐标点数据。这个数据信息可以通过机载雷达旁瓣直接上链给导弹也可以通过载机的数据链发送至导弹的弹载单向数据链。导弹接受到预定交汇点坐标后,就将其对应至惯性制导系统的坐标系,导弹就按照惯导系统的引导独立朝向此坐标飞行。这就大大降低了目标机机动对导弹能量特性的影响。 因为主动雷达制导空空导弹的中段飞行不会像半主动雷达制导空空导弹那样随着目标机的机动而机动,而是有着更加科学的飞行弹道。一般空空导弹的固体火箭发动机只工作数秒钟,发动机熄火后导弹靠惯性飞行命中目标。导弹末端的存能对于导弹能否命中机动目标有着很大影响。主动雷达制导导弹因为在中段飞行时只需要朝着预定拦截点,并不需要时时刻刻按照比例导引率跟踪目标,就有了更多的战术空间去优化自己的弹道。比如在发射初段,火箭发动机推力较大的时候,并不让导弹平飞增速随随便便的把能量变成与空气摩擦的气动加热,而是按照高抛弹道飞行。也就是说,导弹不直冲着目标飞行,而是首先爬升。这样就把火箭发动机宝贵的能量储存成了重力势能,等到了末端导弹再俯冲加速追击目标。这时即便火箭发动机已经熄火,导弹的能量依然比较充足,很大程度上避免了半主动雷达制导导弹的先天缺陷。因此即便采用同样的火箭发动机,主动雷达空空导弹的有效射程都要大于半主动雷达制导导弹。 另外,主动雷达空空导弹也解放了载机。载机的机载火控雷达不用持续性的照射目标,就可以继续 接战其他目标或者进行搜索跟踪等其他任务。机载雷达主瓣只需要在进行其他任务时,每隔一段时间对目标数据进行一次刷新,生成新的预定拦截点并由旁瓣或者数 据链上链给导弹就行。就算载机遭到攻击被迫暂时放弃对目标的跟踪,导弹也不会因为失去雷达照射而脱锁,而是按照上一次刷新的预定拦截点飞行。载机进行了战 术规避机动后,依然可以重新为导弹提供更新的坐标点,此时载机制导的暂时中段并不会对导弹的制导产生致命性影响,只会从某种意义上来说降低了导弹的命中概 率。等导弹到达预定的拦截点后就完全独立,脱离载机的引导,启动自身雷达搜索并且攻击目标。这让导弹保持命中率的同时,大大提高了载机的战场生存力。 主动雷达空空导弹一般具有30-40公里左右的有效射程,而其本身的主动雷达导引头的工作距 离就有20公里左右。也就是说载机只需要负责导弹有效射程三分之一左右的制导任务即可完全不用管理导弹,这让载机进行多目标接战和攻击成为可能。在机群作 战时,在较远距离上载机只需要对多个目标保持跟踪即可射出多枚导弹进行分别攻击。虽然一般的平板缝隙天线机载雷达只有一个主瓣,并不能同时照射多个目标, 但是机载雷达的主瓣只需要按照一定速率扫过各个目标生成坐标即可。而且一旦导弹进入末端自导阶段,载机就完全不用管理导弹的飞行,导弹就会向各自瞄准的目 标发动进攻。即便所有导弹都命中敌机的可能性不大,但是这样的多目标群射能够极大的大乱敌方的战术编队队形和战术意图,为下一波导弹攻击成功奠定非常好的 战术基础。 另外,主动雷达空空导弹也解放了载机。载机的机载火控雷达不用持续性的照射目标,就可以继续 接战其他目标或者进行搜索跟踪等其他任务。机载雷达主瓣只需要在进行其他任务时,每隔一段时间对目标数据进行一次刷新,生成新的预定拦截点并由旁瓣或者数 据链上链给导弹就行。就算载机遭到攻击被迫暂时放弃对目标的跟踪,导弹也不会因为失去雷达照射而脱锁,而是按照上一次刷新的预定拦截点飞行。载机进行了战 术规避机动后,依然可以重新为导弹提供更新的坐标点,此时载机制导的暂时中段并不会对导弹的制导产生致命性影响,只会从某种意义上来说降低了导弹的命中概 率。等导弹到达预定的拦截点后就完全独立,脱离载机的引导,启动自身雷达搜索并且攻击目标。这让导弹保持命中率的同时,大大提高了载机的战场生存力。 主动雷达空空导弹一般具有30-40公里左右的有效射程,而其本身的主动雷达导引头的工作距 离就有20公里左右。也就是说载机只需要负责导弹有效射程三分之一左右的制导任务即可完全不用管理导弹,这让载机进行多目标接战和攻击成为可能。在机群作 战时,在较远距离上载机只需要对多个目标保持跟踪即可射出多枚导弹进行分别攻击。虽然一般的平板缝隙天线机载雷达只有一个主瓣,并不能同时照射多个目标, 但是机载雷达的主瓣只需要按照一定速率扫过各个目标生成坐标即可。而且一旦导弹进入末端自导阶段,载机就完全不用管理导弹的飞行,导弹就会向各自瞄准的目 标发动进攻。即便所有导弹都命中敌机的可能性不大,但是这样的多目标群射能够极大的大乱敌方的战术编队队形和战术意图,为下一波导弹攻击成功奠定非常好的 战术基础。 主动雷达空空导弹能否命中目标决定于其自己的主动雷达导引头能否有效的发现和锁定目标。现代 战场通常都充斥着大量干扰。敌机在发现导弹来袭后,肯定会在进行战术规避的同时释放大量有源无源干扰。因此主动雷达空空导弹导引头的抗干扰能力就格外的重 要。AIM-120的重要改型C-7在改进的过程中就格外关注了导弹的电子对抗能力。其综合了新型处理器和新型软件系统,并在雷达信号处理链接方面进行了 改进,可具备更强的电子对抗作战能力。这种新导弹系统已经通过美军的验证测试,当时该型导弹在实施反干扰措施的情况下,成功将目标击落。 该型导弹的第一次试射测试是于2003年8月19日在佛罗里达埃格林空军基地测试靶场举行, 雷神公司将此次测试称为是使用了现实电子攻击技术;第二次试射是于2003年9月6日在白沙导弹靶场举行,雷神公司表示第二次试射是使用了复杂电子攻击技 术。这两次试射都直接将目标击落。同样,霹雳12要想能够在更加极端复杂的战场环境中命中敌机,就也必须在抗干扰能力上下足工夫。霹雳12的改进可以采取 与美国类似的方式进行系统升级,采用计算速度更快体积更小的新型处理器并且在模拟对抗中更有效的摸索敌方干扰的信号特点编制出更加具有抗干扰能力的软件系 统。 建国60年,我国航空兵拥有的武器系统效能得以巨大的提升。这又是技术影响战场的典型例证。一个国家必须拥有深厚电子、气动、材料、结构、信号和工程领域基础才能研制出更加先进的空空导弹。在我国装备霹雳12之时,世界上能研制主动雷达空空导弹并且实装部队的国家寥寥可数。这是我国军工产业的骄傲也是我国航空兵战斗力生成的转折点。希望科学技术能够在我国得到最高的尊重,从而让祖国的银鹰翼下能够挂载更加令人胆寒的雷达霹雳,保卫着共和国的天空。 国产新型中距空空导弹研制纪实兵工科技2007.08 陈中强 2005年8月16日。 西北空军某试验基地。 国产新型中距空空导弹像-条喷着火焰的白色巨龙,从载机下方射出,在天空中划出-条优美的弧线直奔靶机而去-靶机当空解体开花,第-发命中! 8月22日再传捷报,第二发命中! 接着,喜讯不断传来:第三发、第四发、第五发... B!/u.E 在大约-个月时间内11试验全部命中! a(6p'Ho 至此,国产新型中距空空导弹靶试试验以11发11中的卓越成绩,创造了中国空空导弹科研靶试历史上射程最远、脱靶最小、时间最短、状态最全、全部命中、-次成功等数项新纪录! Y Mnae@A ;i_yR\~W 编者按:经过在海湾战争及其后几次重大局部战争中"大显身手"后,超视距空空导弹的作用与地位明显开始超越传统的近距格斗导弹而成为现代空战的"宠儿"。现在,世界主要空军强国在研制先进超视距空空导弹上展开的竞争越来越激烈。我国对超视距空空导弹也十分重视,经过数十年努力,终于研制出了具有世界先进水平的新型超视距空空导弹。为此,祖国的国防科研人员付出了艰辛的努力,有的人甚至贡献出了生命... ◆"雷达弹":中国"霹雳"家族中的-块"短板" 空空导弹是现代作战飞机的主战武器。现代空空导弹按制导方式不同可分为红外型和雷达型两大类。-般而言,采用红外制导方式的空空导弹主要通过探测,跟踪目标热辐射信号来攻击目标,由于红外引导头探测能力有限,红外弹射程较短,最远也就十几千米左右,因此红外弹-般主要用于近距格斗。雷达型空空导弹是通过探测、跟踪目标雷达反射信号攻击目标,而雷达引导头探测信号距离要远得多,最大可达200-400千米,因此雷达弹主要用于超视距攻击。 . 由于雷达弹技术含量较红外弹高-红外弹发射后只需尾追目标的红外信号就行了,而雷达弹要准确命中视距外目标,其弹载雷达制导系统及其与载机雷达系统匹配工作等问题技术比较复杂,因此-直以来我国在空空导弹发展方面主要在红外弹产品上取得成就较大,而在雷达弹成果上弱-些。 从1958年开始,我国先后在苏联相关型号基础上仿制或研制了从"霹雳"-1到"霹雳"-6等多种型号空空导弹。改革开放后,又以引进相关西方产品为基础,先后研制生产了"霹雳"-7、-8、-9等空空导弹。在这些型号当中,"霹雳"-1和"霹雳"-4A、-5A三个型号采用了雷达制导方式。其中"霹雳"-1属于第-代产品,受当时技术水平限制,其机载雷达和导弹本身性能很差,只能从尾后攻击机动性差的敌方轰炸机,不能满足现代空战需要,因此很快便退出了现役。"霹雳"-4型于1966年开始研制,采用了与美国AIM-7D"麻雀"空空导弹相似的气动外形布局,通过半主动雷达和被动红外两种不同导引头的互换,形成了半主动雷达和被动红外两种导弹型号。虽然半主动雷达型号的"霹雳"-4A具备了-定超视距作战能力,但半主动雷达制导方式需要载机进行全程雷达照射,无法做到"发射后不管",且无法对付机动目标,因此其作战效能不高,后来并未生产和装备部队。此后出现的"霹雳"-5A雷达弹也因存在相同问题而未获服役。除这三型产品外,其他"霹雳"型号则均为红外弹。基本上可以说,长期以来我国空空导弹都是由近距红外格斗弹在唱"主角"。 如果说上世纪六、七十年代近距格斗空战模式方兴未艾时只要有红外弹就基本够用的话,那么随着从海湾战争开始发端的中远距精确打击空战模式日益兴起,超视距雷达弹作用与地位开始变得越来越突出,中国"霹雳"系列空空导弹中缺少超视距雷达弹这-"短板"就显得非常突出了! ◆八年攻关,"霹雳"家族添"新丁" 为弥补"霹雳"家族缺少超视距雷达弹这-"短板",上世纪九十年代中期中央军委正式批准由中国-航空空导弹研究院(以下简称"-航空导院")主导研制国产先进雷达制导中距空空导弹。 '9t1O(anz[ 经过几十年的发展空白期,1997年我国新型中距雷达弹立项时,世界雷达弹早巳发展到第四代-第四代雷达弹具有全天候、全高度、全方向、抗干扰等特点。当时只有美、俄、法三国有能力研制生产第四代主动雷达制导超视距空空导弹。如果以原有不成功的第二代"霹雳"-4A、-5A雷达弹为基础按部就班地从研制第三代雷达弹入手,等到结出成果时国外也许已开始退役第四代雷达弹和研制第五代产品了。为尽快拉近与世界先进产品的差距,-航空导院以董秉印总设计师为首的新型号技术决策层从-开始就果敢地确定了"以我为主,自行设计"第四代国产先进雷达弹的奋斗目标。 vzR= f% 然而在此之前,作为研制单位的-航空导院还从未从头到尾完整走过-个型号武器系统研制全过程,在研制先进雷达弹方面更是面临着许多技术上的空白。而且主动雷达型导弹是跨过第三代直接到第四代,这-跨就是十几年,想在最短的时间内把十几年的课补过来难度很大,以致-些外国专家曾断言中国要搞新-代雷达弹凭借自己的力量是不可能的,国内-些专家也认为成功研制这种导弹把握不大。 O9;c9A 但是-航空导院人却对研制成功国产超视距雷达弹充满了必胜的信心。这-方面是出于他们增强祖国国防实力的强烈责任感和使命感,另-方面也是因为他们在研制新型雷达弹方面有着提前准备。 uBqJIF 早在新型号任务下达之前,-航空导院就已经为以后承担这-重任做了精心准备。他们从"七五"期间就开始自筹经费启动了雷达控制技术的预先研究。空导院坚持以市场为导向,紧紧跟踪世界先进技术进行预先研究,获得了多项预研创新成果,为新型号的立项奠定了坚实基础。与此同时,为争取承担这-型号研制任务,空导院专门组织力量进行立项论证工作。后来,也正是因为有预研成果作基础,再加上对技术难度、技术关键以及技术优势分析客观到位,才使其论证方案在众多竞争对手中脱颖而,赢得了领导和上级机关的认可,最终被选中成为了项目研制单位。 但新型号毕竟是-项高技术产品。-航空导院在相关技术有限的基础上研制新型号,风险之大、过程之艰辛、困难之多,可想而知。从最初的预研、方案设计,到随后的各子系统技术攻关、总装以及完成最后的打靶试验,新型号每-步征程都面临着新困难和新挑战。对准导航试验和系留试验,火箭弹、程控弹、制导弹三大阶段7项关键技术攻关,315天稳定回路滚动通道发散导致四枚导弹折断攻关……,新型号需要不断地"过难关、跃险隘",其间艰险可谓-言难尽。为了新型号,无数科研工作者呕心沥血、任劳任怨,甚至为此付出了生命代价-新型号总设计师董秉印积劳成疾,于2000年6月30日病逝在岗位上。 2003年10月,新型号在混装产品发射不离轨试验中,连续两次遭遇失利!继董秉印之后担任型号总设计师的樊会涛顶住压力,成立了"恢复靶试攻关指挥部",带领科研人员展开108天的攻关大战。攻关组在此期间实行"7、12"工作制-每周工作7天,每天工作12个小时,先后制做了两种新试验弹、采取了6项新措施、共用了100个电池、做了100次试验,最终破解了难题,取得了试验成功。 后来又先后遇到了86天导引头撞衰减器问题攻关,46天颤振问题导致两枚导弹折断攻关,62天数据链丢帧问题攻关,12天位标器间隙问题攻关…。可以说,不断有旧问题刚解决,新问题继之又起。 N0] kB 进入2004年后,研制进程开始进入快车道,在当年进行的定型前打靶试验中,新型号-举取得了12发9中的好成绩!可以说为计划中2005年进行的最后定型试验开子-个好头。 E@@`Yrl 按照靶试大纲要求,靶试阶段需要发射9枚产品,只要有其中7发中靶,定型试验即告成功。到了2005年的定型靶试环节,新型号则是-气呵成,打出了11发全中的好成绩!新型号研制取得了圆满成功! +>vffUm c; 2005年底再传捷报:新型号在双目标攻击试验中双发齐中,创造了我国空空导弹研制史上又-个崭新的里程碑,标志着我国战斗机及空空导弹具备了多目标攻击的能力! ◆结语 在研制中距雷达弹方面,美国研制这种型号产品花了13年,俄罗斯用了10年,而我国从项目立项到定型试验完成,-共仅用了8年半的时间!作为-个全新的跨代型号,国产新型雷达弹具备了第四代武器系统全部优点,在现代空战中的威力是以前产品无法比拟的,它的研制成功,将大幅提升我国主力战机战斗力,并将使我国空空导弹水平-举跨越20年,达到世界先进水平。同时新型号雷达空空导弹的研制成功也是我国航空武器装备上水平、跨时代的重要标志,它表明-航空导院基本掌握了新-代航空武器设计制造等技术。与此同时还培养锻炼了-支高素质的科研队伍,为我国空空导弹事业的未来发展奠定了坚实基础。可以自豪地说,-航空导院已迈出了赶超世界先进水平坚实的-步。目前祖国空空导弹战线科研人员正对今后的研制进行周密部署,激情进取,志在超越,顽强拼博,刻苦攻关,在重点型号研制中不断奋进,以期最终夺取全面胜利,为加强国防、报效祖国再立新功。
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