第1章 绪论
导弹是一种携带战斗部,依靠自身动力装置推进,由制导系统导引控制飞行航迹,导向目标并摧毁目标的飞行器。导弹通常由战斗部、制导系统、发动机装置和弹体结构等组成。
1.1 战术导弹发展史
战术导弹(tactical missile)是用于毁伤战役战术目标的导弹,其射程通常在1000km以内,多属近程导弹。它主要用于打击敌方战役战术纵深内的核袭击兵器、集结的部队、坦克、飞机、舰船、雷达、指挥所、机场、港口、铁路枢纽和桥梁等目标。20世纪50年代以后,常规战术导弹曾在多次局部战争中被大量使用,成为现代战争中的重要武器之一。
在战术导弹的发展过程中,拓展可打击目标的类型和提高制导精度是战术导弹发展的重要目标,而这离不开制导控制技术的发展与推动。
1.1.1 面空导弹发展史
面空导弹是指从陆地或舰艇发射,用于拦截空中来袭目标的导弹。昀早的面空导弹是20世纪40年代初德国研制的“龙胆草”和“蝴蝶”亚音速地空导弹与“莱茵女儿”和“瀑布”超音速地空导弹。
迄今为止,面空导弹已经发展了八十多个春秋,经历了四个发展时期,发展了四代。现在正处于第四代面空导弹快速发展时期,探索新一代面空导弹的发展途径。据不完全统计,世界各国已研制出的面空导弹型号超过130种,现役型号约百种。
1. **代面空导弹
20世纪50年代研制并装备的**代面空导弹,主要是为了解决飞机和高射炮无法打击中高空进入的轰炸机和侦察机的问题,多属于中高空远程面空导弹,其作战距离一般在50~100km,作战高度约为30km。
**代面空导弹大多采用无线电指令制导,使用液体或固体火箭发动机。由于采用分立元器件,导弹发射质量大,地面设备庞大,空中和地面机动性能差,抗干扰能力差,使用和维护复杂,因此多数型号的**代面空导弹现已退役。**代面空导弹的主要代表型号有“波马克”、SA-2和“奈基2”等。
2. 第二代面空导弹
20世纪50年代中后期至70年代初,由于**代面空导弹低空性能差,空袭作战飞机在提高性能的同时,普遍采用低空、超低空突防和电子对抗作战模式,促使世界各国开始研制并装备具有低空和超低空能力的第二代面空导弹,与**代面空导弹共同形成全空域火力配系。
第二代面空导弹的特点是为了解决导弹制导精度问题,将目标探测装置都设计到导弹上。昀主要的制导系统类型是被动红外寻的制导和半主动雷达寻的制导。导弹采用复合制导,即在导弹不同飞行阶段使用多种不同的导引方法完成全程控制任务。不同导引和控制方法的采用,大大提高了导弹的作战距离和抗干扰能力。推进系统广泛采用固体火箭发动机,极大地缩短了反应时间。
这些技术的采用,使第二代面空导弹在低空飞行能力、制导精度、抗干扰能力、系统自动化程度和可靠性等方面得到明显提高,主要代表型号有“霍克”、“标准-1”、SA-6、“罗兰特”等。
3. 第三代面空导弹
从20世纪70年代中期开始,干扰、机动、饱和攻击、低可探测性目标和战术导弹成为战场上的主要威胁。针对这些变化而研制出第三代面空导弹,着力于提高抗干扰和抗饱和攻击能力、对付多目标和低可探测性目标能力,提高武器系统自动化程度。
第三代面空导弹更多选用复合制导体制,制导雷达普遍采用相控阵雷达体制和多目标通道技术。第三代面空导弹采用垂直发射技术,具有全空域作战、对付多目标、抗饱和攻击能力,其命中精度和火力密度大幅度提高,武器系统的快速机动性、生存能力、可靠性和可维护性也得到进一步提高。第三代面空导弹经改进后还具有一定的反战术弹道导弹能力,主要代表型号有“爱国者”、“标准-2”和S-300等。
4. 第四代面空导弹
20世纪80年代中期至90年代,隐身飞机、战术弹道导弹、巡航导弹和各类精确制导弹药进入空袭兵器行列,“空地一体战”和“大纵深立体战”等作战理论改变了空袭作战模式,大纵深、立体化攻击、防区外攻击和饱和攻击等战术得到广泛使用。针对这些威胁,第四代面空导弹开始发展。
第四代面空导弹更加强调反弹道导弹能力,具有射程更远、目标通道更多、平均速度更高、发射质量更轻、制导精度更高等特征。其在脉冲发动机技术、直接力气动力复合控制技术、定向战斗部和直接碰撞动能杀伤技术、固态有源相控阵雷达技术以及红外成像、毫米波末制导等关键技术上取得突破性进展,命中精度达到新的水平,昀大脱靶量趋于零,实现直接碰撞杀伤。
*具有代表性的第四代面空导弹是美国推出的“萨德”和PAC-3,这两种导弹构成了大气层内外末段高低两层拦截系统。
1.1.2 空空导弹发展史
美国海军军械测试站从1946年开始研制真正意义上的空空导弹,至今发展了将近八十年,从无到有、从弱到强,发展成为一个庞大的系列,形成了红外和雷达两种制导体制互补搭配使用的空空导弹。它是机载武器中出现较晚但发展昀快的一类武器。战争是空空导弹发展的原动力,技术突破推动其更新换代。按照导弹的攻击方式和采用的标志性技术划分,世界各国公认空空导弹已走过四代的发展历程。
1. **代空空导弹
20世纪50年代,**代空空导弹开始服役,实现了空空导弹从无到有的跨越,使飞行员有了在航炮射程以外摧毁目标的武器。**代空空导弹就建立了红外与雷达两种制导体制,此后两种制导体制一直并存,并沿着各自的道路发展。**代红外弹采用单元非制冷的硫化铅探测器,工作在近红外波段,只能探测飞机发动机尾喷口的红外辐射。**代雷达弹采用雷达驾束制导模式,载机雷达的主波束时刻指向目标,导弹需要沿载机波束飞向目标。
**代空空导弹主要用于攻击亚音速轰炸机。由于技术上的限制,飞行员在战术使用上只能从目标的尾后采用追击方式进行攻击,这对载机的占位提出了很高的要求,在空战中很难觅得发射时机。同时**代空空导弹射程有限,机动能力差,目标稍作空中机动,就很容易将导弹摆脱。**代空空导弹作战使用情况并不理想,实战命中率只有10%左右。**代红外弹的典型代表有美国的“响尾蛇”AIM-9B、苏联的K-13等,**代雷达弹的典型代表有美国的“猎鹰”AIM-4A、“麻雀”AIM-7A和中国的PL-1等。
2. 第二代空空导弹
第二代空空导弹于20世纪60年代中期开始服役,重点解决了**代空空导弹在空战中暴露出的性能和可靠性问题。从这一代开始,逐渐形成近距用红外导弹、中距用雷达导弹的作战运用体系。第二代红外弹采用单元制冷硫化铅或锑化铟探测器,敏感波段延伸至中红外波段,探测灵敏度提高,可探测飞机发动机的尾焰。第二代雷达弹采用圆锥扫描式连续波半主动雷达制导,具有一定的上视前侧向攻击目标的能力。同时针对**代空空导弹的性能问题,对导弹气动外形、推进系统、引战系统等进行了改进,使导弹的攻击包线有所扩大。
第二代空空导弹主要用于攻击超音速轰炸机和歼击机,飞行员可以从目标尾后的较大范围内进行攻击,增加了战术使用灵活性。从实战效果看,存在的主要问题是低空下视能力差,机动能力有限,难以对付高机动目标,不能适应战机间的格斗需要。尽管如此,第二代空空导弹在空战中的使用率仍有所提高,其逐渐取代机炮成为主战武器。这一时期的空空导弹代表:红外弹有美国的“响尾蛇”AIM-9D、苏联的“蚜虫”P-60等,雷达弹有美国的“麻雀”AIM-7D等。
3. 第三代空空导弹
20世纪80年代是空空导弹发展的黄金时期。对**、二代空空导弹研制道路与实践经验教训的归纳总结,结合精确制导技术的发展,使第三代空空导弹的技术升级做到了有的放矢。第三代红外弹采用高灵敏度单元或多元致冷锑化铟探测器,能够从前侧向探测目标,具有离轴发射能力,机动过载达35g以上。第三代雷达弹采用了单脉冲半主动导引头,具有下视下射能力。数字自动驾驶仪的引入,以及发动机、引信、战斗部等组件水平的提高,使这一代空空导弹的性能得以全面提升,具有“全高度、全方位、全天候”作战能力,可以全向攻击大机动目标。
第三代空空导弹的战术运用灵活性大幅提高,其真正具备了近距格斗与超视距作战能力,战术运用日趋成熟。第三代空空导弹的问题集中体现在导弹抗干扰能力不足和半主动雷达导引体制自身的缺陷上。第三代红外弹的典型代表有美国的“响尾蛇”AIM-9L、苏联的P-73和中国的PL-9C等。第三代雷达弹的典型代表有美国的“麻雀”AIM-7F、英国的“天空闪光”等。
4. 第四代空空导弹
20世纪后20年的几次局部战争表明,空中力量强弱对战争胜负起着至关重要的作用,空空导弹作为空战的主要武器,成为世界军事强国优先发展的装备。第四代空空导弹呈现诸强割据、百花齐放的局面,美、俄、欧等军事强国/地区均有优秀的导弹代表型号。值得一提的是,我国实现了第四代空空导弹的自主研制,成为世界空空导弹版图新的一员。
为满足空战全面迈入信息化体系对抗的新要求,第四代空空导弹主要解决了探测性能不足、抗干扰能力弱和半主动制导的体制缺陷问题。这一时期,红外成像探测、主动雷达导引、复合制导、大攻角气动外形和飞行控制技术的发展与应用,奠定了第四代空空导弹发展的技术基础。随着第四代空空导弹的服役,空战真正进入了超视距时代,空空导弹成为空战效能的倍增器。
第四代红外弹采用了红外成像制导、小型捷联惯导、气动力/推力矢量复合控制等关键技术,能有效攻击载机前方±90°范围的大机动目标,具有较强的抗干扰能力,可以实现“看见即发射”,降低了载机格斗时的占位要求。第四代红外弹的典型代表有美国的“响尾蛇”AIM-9X、英国的ASRAAM(现属于欧洲导弹集团)、以德国为主多国联合研制
的IRIS-T等。
1.1.3 反坦克导弹发展史
反坦克导弹是用于击毁坦克和其他装甲目标的导弹,20世纪50年代中期由法国率先投入使用,继而在众多国家掀起研制高潮。其发展经历了四个阶段,至今已经成为昀有效的反坦克武器之一。
1. **代反坦克导弹
**阶段在20世纪50~60年代,**代反坦克导弹的主要产品为**代手控反坦克导弹。其典型型号为苏联的AT-3、中国的HJ-73等。**代反坦克导弹采用目视瞄准和手动操纵的制导方式。由于射手的反应能力低,因此弹速不能太快,以免射手暴露时间长,安全性低。另外,由于导弹制导回路的校正由人脑完成,因此射手训练困难,命中精度低,射击死区大。当前,这一代反坦克导弹已基本退役。
2. 第二代反坦克导弹
第二阶段在20世纪70~80年代,第二代反坦克导弹的主要产品为红外半自动有线制导反坦克导弹。其典型型号为美国的“龙”式反坦克导弹和“陶”式反坦克导弹,欧洲的“米兰”反坦克导弹,俄罗斯的AT-4、AT-7,中国的HJ-8、HJ-9等。第二代反坦克导弹采用了三点法半自动瞄准线指令制导方式,射手只需保持将瞄准具十字线压在目标上,即可保证命中目标。由于是半自动操作,允许弹速提高。这样,一方面使导弹飞行时间缩短,减少了射手暴露时间,缩短了昀小使用射程;另一方面减小翼面和舵面尺寸,采用折叠翼或卷弧翼进行管式发射,从而提高了可靠性。这种制导方式的缺点是,在导弹的飞行过程中,射手需一直瞄准目标,所以有可能遭到敌方的攻击。由于目标和导弹同时存在于测角仪视场内,因此敌方可通过施放红外诱饵,对发射方进行干扰。
为了解决坦克正面装甲太厚,从而难于攻击的问题,一些第二代反坦克导弹采用了掠飞攻顶方案。此方案令导弹在瞄准线上方一定高度飞行,当导弹接近目标时,向下斜置的破甲或爆炸成型战斗部被启动,直接攻击目标顶装甲,这样可以大大提高对装甲目标的毁伤效能。目前采用此方案的典型反坦克导弹有美国的TOW-2B、“掠夺者”(Predator),瑞典的“比尔”(Bill)反坦克导弹等。
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