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閒話美國AIM-120空空導彈
送交者: ZTer 2007年02月24日14:58:16 於 [軍事天地] 發送悄悄話

發展歷史

作為AIM-7麻雀空空導彈的後繼者,AIM-120擁有極其優秀的作戰性能,它是一款發射後不管的中距空空導彈。

早在1970年代,美國空軍就決定開發一型真正作到發射後不管的中距空空導彈。當時使用的SARH(半主動雷達制導)的AIM-7麻雀導彈需要載機發射後雷達一直照射目標,直到導彈命中目標為止(早期的麻雀的確如此,後期加入中段指令制導,不要求如此嚴格了),這限制了戰鬥機的多目標交戰能力,更重要的,這使載機無法有效機動,本身成為對方極好的目標。 例如在F-14雄貓對F-5虎式戰鬥機的模擬空戰中,曾發生過F-14發射麻雀導彈後,由於需要一直照射目標,不得不進入視距內交戰,最後被F-5虎式戰鬥機發射的響尾蛇導彈擊落的戰例。按照研究,認為為了應對下一代空中威脅,需要導彈有3~40英里(4.8~64公里)的射程。

1979年2月,休斯公司和雷神公司成為YAIM-120A導彈最後階段的競爭者。1980年,北約內部簽署了一個協議,決定美國和歐洲共同開發新一代空空導彈武器系統,協議中規定美國開發超視距的先進中距空空導彈(AMRAAM),歐洲人開發先進近距空空導彈(ASRAAM)。到了1981年12月,休斯公司成為AMRAAM導彈系統競標中最後的獲勝者。不過根據延續至今的1970年代麥克納馬拉制訂的軍品採購政策,休斯公司不得不外包一部分訂單給雷神公司。再後來,休斯公司將導彈分部轉賣雷神公司,因此現在AIM-120各型導彈都由雷神公司生產。

1984年2月,在F-16戰鬥機上首次發射了生產型AIM-120A導彈,但是遲至1987年9月,才進行了第一次成功的超音速發射。AIM-120項目被各種各樣的技術和政治問題折磨,由於進度延期開發費用不斷超標。到了1988年10月,第一枚(LRIP)低速初始生產的AIM-120A交付給佛羅里達州埃格林(Eglin)空軍基地的33戰術聯隊,但是遲至1991年9月,AIM-120A才具備初始作戰能力(IOC)。

AIM-120A導彈使用固體火箭發動機推進,發動機置於WPU-6/B推進段。在發射前,載機的火控系統初始化WGU-16/B導引單元中的慣性自動駕駛儀,輸入目標數據。自動駕駛儀可以通過數據鏈(單向)接收中段修正信息。其WCU-11/B控制段通過控制尾部的四片尾翼控制飛行狀態。當目標進入主動導引頭作用範圍後,轉交彈載主動導引頭進行末端制導。AIM-120A的戰鬥部為23千克的WDU-33/B破片彈頭,使用FZU-49/B近炸/觸發引信。需要注意的是AIM-120A不是一種可再編程的導彈,對其進行升級,需要通過升級硬件來實現。

AIM-120A的有效射程高度依賴射擊時的各種條件,具體的數據迄今仍然是機密。不過公開數據顯示典型的最大射程在50公里到70公里之間,其最小發射距離為2公里(2200碼),當然在最小射程上不需要中段指令修正,AIM-120是一型發射後不管導彈。AIM-120A的訓練彈(captive-carry是什麼意思)型號為CAIM-120A,其地面測試型號為DAIM-120A,JAIM-120A型號用於電子測試與評估。

儘管在1991年海灣戰爭前一些AIM-120A導彈已經服役,但是至少根據官方說法,衝突中沒有AIM-120發射的記錄。AIM-120A導彈的首次戰果是1992年12月,在禁飛區巡邏中一架F-16C使用AIM-120A擊落了一架伊拉克的MiG-25截擊機。

AIM-120B,首次交付是在1994年後期,換裝了一型新的WGU-41/B導引段,裝備了可軟件再編程的RPROM模塊,一個新的數字處理器和其他電子器件方面的升級。CAIM-120B型號為訓練型號,JAIM-120B為測試和評估型號。

AIM-120的P3I(預籌產品改進)計劃產生了AIM-120C,其首次交付是在1996年,AIM-120C的主要新特徵是削尖彈翼。這項特徵被引入主要是為了放入F-22A的內置彈倉中,當然AIM-120C並不是F-22A的非賣品,它也可以被其他具備AIM-120掛載能力的飛機掛載。AIM-120C的導引部分升級到WGU-44/B。P3I第二階段的第一種導彈是AIM-120C4型,其首次交付是在1999年,它改進為WDU-41/B彈頭,加強了破片式彈頭的破壞能力,但是重量由50磅降低到45磅。AIM-120C5在C4型導彈的基礎上,採用新的WPU-16/B推進段,加長了發動機。由於控制段採用了更好的電子設備,其新的WCU-28/B控制段長度有所減少,同時對反電子對抗進行了升級。AIM-120C5的首次交付是在2000年7月。隨後製造的是AIM-120C6導彈,它的主要特徵是升級了TDD(目標探測設備)。P3I的第三階段是AIM-120C7,它從1998年開始開發,整合了升級的抗干擾等電子對抗設施,升級的導引頭和更長的射程。最後一項遠射程的特徵對與美國海軍來說是急需的,因為隨着F-14D的退役,AIM-54不死鳥遠程導彈也隨之退役,急需新的遠程導彈替換。AIM-120C7在2003年8月和9月進行了對實際機動目標的試射,並於2004年具備了初始作戰能力。

AIM-120D導彈是P3I第4階段的產物,原來被稱為AIM-120C8導彈,基於AIM-120C導彈進行開發,增加了雙向數據鏈和更精確的制導設備,擴展了不可逃逸區的大小,增強了大離軸發射角(HOBS)發射能力,很令人吃驚的是,雷神公司宣稱對比上一個型號增加了50%的射程。AIM-120D是美國空軍和美國海軍的聯合項目,目前正處於測試階段,最近的消息是2006年4月14日,美國加州愛德華茲空軍基地的一架“猛禽”飛機首次在武器艙中攜帶一枚AIM-120D導彈進行試飛,以測試噪聲和振動對導彈的影響。


服役情況

AIM-120的使用國家和地區如下:

德國空軍的F-4F,EF-2000
挪威空軍的F-16A/B
比利時空軍的F-16
丹麥空軍的F-16
芬蘭空軍的F-16
希臘空軍的F-16
意大利空軍的F-18,EF-2000
荷蘭空軍的F-16
韓國空軍的F-16K,F-15K
西班牙空軍的F-18,EF-2000
土耳其空軍的F-16
聯合王國的狂風(Tornado)和颱風(Typhoon)戰鬥機,以及海鷂(Harrier)戰鬥機
美國海軍陸戰隊的AV-8B+和F/A-18戰鬥機;美國海軍的F/A-18A/C和F/A-18E/F戰鬥機;美國空軍的F-15,F-16以及F-22A戰鬥機
澳大利亞空軍的F/A-18A戰鬥機
巴林空軍的F-16C/D戰鬥機
新加坡空軍的F-16C/D戰鬥機
瑞典空軍的J-37,JAS-39戰鬥機
瑞士空軍的F-18
台灣空軍的F-16Block20戰鬥機
巴基斯坦空軍的F-16 Block50/52戰鬥機
阿聯酋空軍的F-16 Block60戰鬥機
以色列空軍的F15I戰鬥機和F-16I戰鬥機
日本航空自衛隊的F-15J
巴西空軍
智利空軍

並不是所有的採購者都購買了使用中段指令修正的AIM-120導彈,如皇家空軍(RAF)為狂風採購的AIM-120A導彈就沒有中段指令修正,僅僅是為了節省經費,結果很諷刺的發現不帶中段指令修正的AIM-120A導彈的攻擊效果大為下降,測試顯示不如皇家空軍原有的半主動雷達制導的天空閃光(SkyFlash)中距空空導彈。

迄今為止,AIM-120各個型號的導彈已經製造了超過12000枚,其中包括相當大的外國軍事訂購份額,AIM-120可以被所有的現役美國戰鬥機掛載,F-16戰鬥機採用LAU-129A/A掛架,F-15戰鬥機採用LAU-128A/A,F-18C/D戰鬥機採用LAU-127A/A掛架。

性能相關分析

1.發射後不管

說到發射後不管(Fire&Forgotten),很多人都對此存在一些誤解。如常見的認為發射後載機就可以立刻脫離。或許是這個名詞容易讓人迷惑吧,其實與AIM-9之類的近距紅外製導導彈不同,多數情況下,AIM-120導彈是無法真正作到發射後不管的。

AMRAAM典型的作戰過程是這樣的:

在發射前:戰鬥機雷達探測到並開始跟蹤目標,達成發射條件後,向飛行員提供發射時機的提示。目標的相關數據由戰鬥機火控系統裝訂到導彈,隨後由飛行員發射導彈。發射時導彈飛向的是戰鬥機火控系統預測的前置點。

發射後中段:多數情況下,戰鬥機雷達繼續跟蹤目標,並通過數據鏈(AIM-120D型彈之前都是戰鬥機上傳到導彈的單向數據鏈)將目標方位和速度發送給導彈。導彈以此修正彈道以得到更高的精度。

發射後末段:最後,當導彈進入彈載主動雷達作用範圍時,主動雷達開機,搜索預定的目標,跟蹤鎖定目標,進一步導引到引信作用範圍內。此後引信探測到目標,引爆彈頭。

當進入飛行末段,彈載主動雷達開機後載機可以及時脫離。相對於後期使用中段指令修正的半主動雷達制導空空導彈,主動雷達制導空空導彈的優勢就是可以更早(AIM-120A的彈載雷達探測範圍為20公里以上,考慮到導彈在飛行末段速度一般不到700米/秒,可以有將近半分鐘的時間優勢)脫離。

當然以上是典型情況,如果是近戰情況下,發射距離就在彈載雷達的跟蹤鎖定範圍內,則載機可以直接脫離。這種情況並不少見,因為近距紅外導彈儘管標稱射程不小,但實際有效射程基本在5公里以內,美軍的AIM-9X導彈儘管有效射程有不小的提高,但是5公里外仍然基本實用AIM-120導彈;此外,即使是中遠距發射,也可以不使用中段指令修正,發射後載機直接脫離。不過這樣一方面導彈慣導系統積累誤差,另一方面敵機可能進行了機動,很有可能導彈進入末端時,主動雷達開機時敵機已經在主動雷達搜索範圍外的情況,因此中距空戰多數情況下還是採用中段指令修正。實際上,射擊過程中是由火控計算機根據雙方距離和態勢,自動確定製導模式的。

2.射程

根據外界說法,AIM-120A不使用數據鏈進行指令修正時,最大射程僅在30~40公里之間。。在1999年科索沃戰爭中,有發射後載機立刻脫離的記錄,但是射程似乎都在20公里以內(荷蘭人的F-16MLU發射AIM-120時距離在18公里以內,是Fire&Forgotten最遠的記錄)。根據皇家空軍對不帶數據鏈的AIM-120A和狂風上原來裝備的天空閃光半主動雷達制導中距空空導彈的對比,如果沒有數據鏈,AIM-120A的效果並不出色,不知道升級了WGU和WCU的新型號會有什麼樣的表現。

有趣的是,無論是FAS還是USAF,對外正式公布的射程都是“20+ miles (17.38+ nautical miles)”,這不過是32公里多的射程,而且截止目前,AIM-120各型導彈實戰取得戰績的最大射程,恰好是30公里出頭,不知道是不是巧合。這個30公里射程,是在1999年的科索沃戰爭中產生的,美軍第48戰術戰機聯隊的第493中隊F-15C戰鬥機飛行員Jeff ·Hwang取得的,擊落目標為南聯盟的Mig-29戰鬥機。本來他的僚機在距目標約36公里處發射了一枚導彈並宣稱取得戰績,但是事後認為沒有命中目標。

儘管AIM-120導彈從A型開始,一直到C5才加長了發動機,但是從B開始,各型號都進行了軟件升級,通過優化飛行彈道增加有效射程。根據目前公開數據,已知的A型標稱射程可達70公里以上,而C5超過105公里,不過按常理推測,這應該是最大動力射程。

單向數據鏈由於無法獲知導彈位置,無法消除隨時間增加而增加的導航誤差,因此實際有效射程是收到一定限制的。而AIM-120終於採用了雙向數據鏈。此外,AIM-120D專門提到了Longer Battery Life,這些特點顯示AIM-120D導彈射程對比原有型號,肯定有相當大的提高,以致需要這樣的特徵來支持遠射程。雷神宣稱的提高50%,即使摻水也不會有多少。按50%的增程計算,即使不計算C7型號對C5型號射程的提高,AIM-120D導彈的最大動力射程也肯定要大於150公里,有效射程達到100~120公里沒有什麼問題。這對歐洲人步履蹣跚的Meteor和R-77M來說,並不是什麼好消息。唯一令人欣慰的是,猛禽戰機上整合好AIM-120D要到2013年。

3.第三方制導

這是最新型號AIM-120D導彈最引人注目的特徵。瑞典人的JAS39戰鬥機宣稱有這樣的能力,但是實質不過是兩架戰鬥機同向同速相對位置不變情況下的能力,基本沒有實用價值。AIM-120D導彈則不同,它是通過雙向數據鏈和GPS/IMU來實現這種能力的。儘管還需要戰鬥機等相關設施的配合,但是AIM-120D的出現已經為可用於實戰的第三方制導能力提供了堅實的基礎。

4.AIM-120導彈具體數據

AIM-120A/B
AIM-120C-5

長度
3.66米
3.66米

翼展
53.3厘米
44.7厘米

尾翼翼展
63.6厘米
44.7厘米

直徑
17.8厘米
17.8厘米

重量
157千克
161千克

速度
4馬赫
4馬赫

射程
50~70公里
>105公里

推進裝置
HTPB固體火箭發動機
HTPB固體火箭發動機

戰鬥部
23千克WDU-33/B破片戰鬥部
20.5千克WDU-41/B破片戰鬥部

後繼者

AIM-120導彈的P3I Phase 4產生的就是AIM-120D。不過AIM-120導彈的後繼者卻清晰起來。早在1990年,空軍研究實驗室(AFRL)就開始預研革命性的下一代空空導彈的飛行控制技術。1997年,在空中優勢導彈項目下(ASMT),空軍授予麥道公司5年2200萬美元的合同,設計開發並驗證高級的飛行控制系統,先進的飛控將允許導彈在視距內(WVR)和視距外(BVR)都有極好的性能,這也是AADRM(Advanced Airebreating Dual Range Missile)項目的由來。

到了2003年左右,有消息傳出開發JDRADM(Joint Dual Role Air Dominance Missile)的消息,按照規劃將於2008年左右開始開發,2018年左右服役。JDRADM將用於執行空對空和空對地攻擊(主要是SEAD/DEAD)的雙重任務。原有規劃中要求其擁有極高的敏捷性,實際上也包含了雙射程的能力。

2006年4月21日, 在空軍一則有關F-22A”猛禽”對攜掛導彈進行振動試驗的報道中, 雷聲公司最神秘的武器之一AIM-120D中距離空空導彈(第四階段)終於露面了. 這說明AIM-120D交付空軍的時間比原來”簡氏防務”所估計的時間提早了一年.

F22原來配用的AIM-120C5-7空空導彈為了適應F-22A和F-35戰鬥機彈倉的設計需要設計了摺疊式穩定翼, 該系列採用INS(慣性制導)和主動雷達制導系統, 在途中由預警機輔助制導, 是人們普遍說的 “發射後不管”功能.與AIM-120A/B/C相似的有俄羅斯製造的VYMPEL R-77(AA-12)空空導彈.

與AA-12不同的是AIM-120C7通過近年來的不斷改進, 不但在硬件上有了較大的改進, 而且更換了更高級的”指令語言”(C ). 改進後的AIM-120C7射程增加到了120公里以上.

雷聲公司從2003年12月開始秘密研製AIM-120D導彈。AIM-120D除了原有的制導系統之外, 還加裝了一個雙向數據鏈和GPS制導裝置,它的精度、殺傷力、射程和生存能力無疑比AIM-120C7有了大的提高。

AIM-120D增加的一個新制導系統就是 “識別性GPS/慣性測量裝置(IMU),”這個系統大大減少了導彈在飛行過程中的誤差.

新增加的“衛星雙向數據鏈”取代了以前使用的單向接受數據鏈新型數據鏈. AIM-120D在發射後可以向載機, 衛星和預警/指揮控制飛機發回它的狀態信息. “衛星雙向數據鏈”的優勢是AIM-120D增大了在作戰飛機在"大離軸角"(HOB)狀態下的空戰能力.“大離軸角”HOB意味不但着AIM-120D可以攻擊載機後面的空中目標, 載機也可以在發射導彈之後迅速脫離戰鬥區域.

根據雷聲公司所透露出來的零散信息分析, AIM-120D的射程比AIM-120C7增加了50%(200公里左右), 這也是為適應F-22A的雷達輻射距離而作的改進

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