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从猎鹰到阿姆拉姆——雷达制导空空导弹列传(转自空翼)

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IP属地:河南1楼2011-06-27 23:01回复


    F-101B 机腹下可伸缩猎鹰挂架,挂载两枚 AIM-4F
    猎鹰导弹的第一个子型号——GAR-1 型是半主动雷达制导型(SARH),射程 8 公里。总共生产了 4,000 枚左右。后来被 GAR-1D 型(后来的 AIM-4A 型导弹)取代。与 GAR-1 相比,后者拥有更大的控制翼面。GAR-1D 型导弹共计生产了 12,000 枚,成为猎鹰家族的主力军。

    F-102 弹舱内的 GRA-1D,注意舱门兼做火箭发射器
    GAR-2,就是后来的 AIM-4B 导弹是猎鹰家族中十分特殊的一个型号:它是猎鹰系列中唯一一种红外制导导弹,其性能不尽如人意,但是其优势在于它是一种“发射后不用管”的武器。当时美苏空军的设想是空战中先后发射两枚导弹:先发射一枚红外制导导弹,接着发射一枚雷达制导空空导弹,这样做可以提高击中目标的概率。从外形上看,GAR-2 型导弹弹体比 GAR-1 型长 1.5 倍,弹重也增加了 7kg,导弹发射射程没有太大变化。该型导弹产量不大,很快就被 GAR-2A(后来的 AIM-4C 导弹),后者改进了红外导引头的可靠性。红外制导型猎鹰导弹共计生产了 26,000 枚。

    AIM-4C 导弹
    1958 年,休斯公司又推出了猎鹰导弹的放大版,被称为超级猎鹰的导弹。该型导弹配备了推力更大,持续飞行时间更长的火箭发动机,导弹的飞行速度和距离都有增加。此外导弹还装备了威力更大的战斗部(重 13kg)和改进型导引控制部。其中雷达制导型号为 GAR-3,后改名为 AIM-4E 型导弹,而后续的 GAR-3A 则改名为 AIM-4F 型导弹。而红外制导型号 GAR-4A 则成为 AIM-4G 型导弹。超级猎鹰系列共生产了 6,100 枚导弹用来取代所有早期猎鹰导弹,其中 2,700 枚是雷达制导型,剩下的是红外制导型。

    猎鹰家族,从上至下分别是 AIM-4A/D/F/G
    而原先的猎鹰导弹在 1962 年 9 月又进行了重新设计升级。最后一种服役的猎鹰导弹是 GAR-2B,就是 AIM-4D 型导弹(1963 年服役)。该型导弹不再被当成一种拦截轰炸机的武器,而成为一种名副其实的空战格斗导弹:它是将早期 GAR-1/GAR-2 导弹的弹体和 GAR-4A 导弹的红外导引头组合而成的。
    而猎鹰家族中的重量级人物是 GAR-11(核战斗型),就是后来的 AIM-26 导弹,该导弹拥有一个 250 吨当量的核战斗部,用来在核战争中拦截对方的战略轰炸机群。而后来又进一步衍生出猎鹰导弹的超远程战斗型 GAR-9,就是后来的 AIM-47 型导弹。该型号是专门为 XF-108 战斗机和著名的 YF-12 战斗机(就是 SR-71 战略侦察机的战斗型号)研制的。

    AIM-26A/B 核猎鹰

    AIM-47 成为了不死鸟的前身


    IP属地:河南3楼2011-06-27 23:06
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      2025-08-28 03:16:11
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      XF-103 是这样挂载猎鹰的
      猎鹰的战斗历程
      越战中美国空军将猎鹰导弹配备在 F-4D 鬼怪战斗机上参战,但是战争中猎鹰导弹的表现很差,这是因为猎鹰导弹的设计初衷是用来在高寒地区拦截苏联战略轰炸机,而不是在越南这样的热带地区参加空中格斗。猎鹰导弹的导引头所需冷却时间很长,需要 6~7 秒中之后才能开始跟踪目标,况且猎鹰导弹对于像战斗机这类小目标的探测能力远不如探测大型轰炸机的能力。而导引头一旦开始冷却就必须在 2 分钟内将导弹发射出去,因为导弹自带氮气瓶容量是有限的,否则导弹的导引头就会失灵。此外导弹的战斗部威力太小,没有安装近炸引信也是缺点。因此整个越战,猎鹰只有 5 次击落的记录,全部是由 AIM-4D 导弹取得的。另外挂载在 F-102 战斗机上的猎鹰也被用来在夜间攻击地面目标。猎鹰最后成为前线飞行员最不待见的武器,最终在 1969 年被海军研发的响尾蛇导弹取代。

      AIM-4“猎鹰”导弹在 F-4 上的双联挂载方式

      F-15 也可以发射猎鹰导弹
      战争中 AIM-4 导弹的表现促使厂家对其进行改进:1970 年休斯公司研制了 XAIM-4H 型导弹,配备了激光近炸引信,新型战斗部,并且拥有更好的飞行机动性。但是这个项目后来还是被取消了。
      AIM-4F/G 型超级猎鹰导弹仍旧在空军和空中国民丵警卫队中服务,主要装备 F-102 和 F-106 战斗机,一直伴随到 1988 年 F-102/106 战斗机退役。
      AIM-4C 型导弹则进入瑞士空军服役,瑞士人给的编号是 HM-58 型导弹,装备达索幻影 IIIS 型战斗机,瑞典空军则把猎鹰(编号 Rb-28)配备到 Saab35 型战斗机。
      总结
      作为世界上第一种服役的空空导弹,猎鹰无疑具有划时代的意义,但是限于当时科技水平和空空导弹设计经验的匮乏,加上项目设计初衷颇有问题——为轰炸机研制一种自卫武器,这决定了猎鹰的总体设计相当失败:狭小的弹体中要塞进那么些性能不可靠的元器件,导致的结果就是导弹战斗部威力太小(当时美军飞行员戏称除非“猎鹰”击中米格机飞行员的心脏,否则休想取得战果);而最大射程也仅仅达到 9.7km 而已,没比“响尾蛇”导弹强到哪去。而幸运的是“猎鹰”生逢其时:它的服役历程正好跨越了冷战开始和高峰期,紧张的局势迫使美国政府倾尽全力生产武器,其中也不乏一批价高质次品,因此“猎鹰”系列少则上千多则上万的产量也就不足为怪了。
      性能指标
      弹长:1.98 米;
      弹径:163 毫米;
      战斗部:破片战斗部,重 3.4 公斤;
      导弹翼展:508 毫米;
      动力段:Propellant 固体火箭发动机;
      最大射程:9.7 公里;
      最大飞行速度:3 马赫;
      导引方式:雷达半主动制导/红外制导

      SARH 的基本原理
      半主动雷达制导,英文名称 Semi-active radar homing(SARH)在,是导弹和火箭,特别是中远距离空空、地空导弹常用的一种制导形式。半主动雷达制导,顾名思义就是说导弹本身只是一个被动的雷达信号接收装置,它本身不发射雷达波,主要根据载机雷达跟踪目标时从目标反射的雷达回波信号来调整飞行方向,直至命中目标。北约统一规定,当空战中发射半主动雷达制导导弹时,飞行员必须在提示暗语“Fox One”来提示友军导弹发射。
      


      IP属地:河南4楼2011-06-27 23:18
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        连续波雷达:连续发射电磁波的雷达称为连续波雷达。按发射信号的形式分,有非调制单频或多频连续波雷达和调频连续波雷达。单频连续波雷达能对目标测速,但不能测距。多频连续波雷达能测距,并且能够分辨出固定目标和活动目标。调频连续波雷达能测量目标的距离和速度,但只适用于单个目标。由于连续波雷达的发射和接收系统两者之间隔离比较困难,应用受到限制。连续波雷达主要用于多普勒导航、测速、测高、近炸引信、导弹制导、目标搜索跟踪和识别、目标指示、战场监视,以及隐身飞机的形体研究等方面。国外从 60 年代开始装备连续波雷达。到 80 年代,这种雷达基本上都采用固态电路和微处理机,具有多种工作方式、抗干扰能力、自检能力和抗核辐射能力。例如,美国的 AN/APN-231 连续波多普勒导航雷达于 1984 年研制成功交付使用,装备在 EA-6A 电子战飞机上,与飞行姿态控制系统、大气数据计算机、搜索雷达、电子战系统及其他飞行仪表结合,构成综合航空电子系统。英国于 1984 年研制成功的连续波多普勒导航系列雷达,将微处理机技术应用于跟踪控制器中,功能有很大提高,同时也提高了抑制波干扰能力和抗电子侦察能力。美国的地面连续波雷达居世界领先地位,用于隐身飞机形体研究的 HIREE 雷达、RTVS 炮兵跟踪雷达、386 型地面监视雷达等,都是 80 年代较先进的连续波雷达。
        单脉冲雷达:单脉冲雷达是一种精密跟踪雷达。它每发射一个脉冲,天线能同时形成若干个波束,将各波束回波信号的振幅和相位进行比较,当目标位于天线轴线上时,各波束回波信号的振幅和相位相等,信号差为零;当目标不在天线轴线上时,各波束回波信号的振幅和相位不等,产生信号差,驱动天线转向目标直至天线轴线对准目标,这样便可测出目标的高低角和方位角,从各波束接收的信号之和,可测出目标的距离,从而实现对目标的测量和跟踪。单脉冲雷达通常有振幅比较单脉冲雷达和相位比较单脉冲雷达两大类。它有较高的测角精度、分辨率和数据率,但设备比较复杂。单脉冲雷达早在 60 年代就已广泛应用。美国、英国、法国和日本等国军队大量装备单脉冲雷达,主要用于目标识别、靶场精密跟踪测量、弹道导弹预警和跟踪、导弹再入弹道测量、火箭和卫星跟踪、武器火力控制、炮位侦察、地形跟随、导航、地图测绘等;在民用上主要用于中交通管制。目前使用的单脉冲雷达基本上都实现了模块化、系列化和通用化,具有多目标跟踪、动目标显示、故障自检、维修方便等特点。

        麻雀空空导弹
        AIM-7 麻雀空空导弹是美国研制的一种中程雷达半主动制导空空导弹,该型导弹曾经在美国空军、海军、海军陆战队航空兵中广泛装备,同时也作为外销武器被多个北约盟国空军/海军航空兵采用。从上世纪 50 年代末到 90 年代,麻雀导弹及其后来的各种改进型号长期作为西方盟国主力超视距空战兵器并在战争中广泛使用。虽然随着新一代超视距空空导弹 AIM-120 AMRAAM 导弹开始装备部队,麻雀导弹开始陆续退役。日本空自则开始使用自产的 Mitsubishi AAM-4 导弹取代麻雀导弹。北约规定,空战中飞行员发射麻雀导弹(及其他雷达被主动制导导弹)时,必须使用暗语 Fox One 来提示友军导弹发射。
        同时作为一种设计出色的空空导弹,麻雀还被改装成地空导弹或者舰空导弹,例如 RIM-7 海麻雀导弹,它被美国海军广泛采用作为舰载防空系统的一个重要组成部分。
        


        IP属地:河南7楼2011-06-27 23:18
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          AIM-7E 导弹的引导头,使用了大量真空电子管元件 到了 AIM-7F,引导头开始使用固态电子元件和印刷电路板制造,提高了可靠性

          更加进化的 AIM-7M 引导头
          目前雷达导引段根据其工作形式有主动导引系统、半主动导引系统和被动导引系统之分。目前世界上使用最广泛的是半主动导引系统,但是最新一代导弹多采用主动导引、脉冲多普勒体制,并工作于厘米波段,正向毫米波和雷达成像/红外成像双模导引发展。

          AIM-120A 的主动制导引导头
          控制段负责接收导引段发来的目标信息,根据导引律生成一定的控制信号,使导弹具有良好的稳定性和操纵性,引导导弹飞向目标,使导弹的制导精度在规定值以内。控制段主要包括自动驾驶仪、制导律形成装置和惯性导航系统等。其中自动驾驶仪一般由惯性传感器、计算机、电子线路和舵机等构成,它根据导弹制导指令,操纵舵机偏转,控制导弹飞行。制导律形成装置,根据预定的制导律和算法,由弹载计算机形成导弹制导指令。惯性导航装置由惯性传感器(包括陀螺和加速度计)和电子线路组成,在复合制导中,它与弹载计算机和数据链系统一起构成惯性导航系统,负责导弹的中段制导,在末端制导中也参与导弹的稳定控制。飞控系统性能的重要指标是导弹制导精度。
          导弹通过引信/战斗部毁伤目标,当导弹接近目标时,引信探测到目标并发出爆炸信号,战斗部瞬间爆炸,杀伤目标。导弹的引信系统分为近炸引信、触发引信、自毁引信和安全与解除保险机构。战斗部是导弹毁伤目标的唯一部件。具体可以分为破片战斗部、连续杆战斗部和离散杆战斗部:对于体积小、生存能力低的目标多采用破片战斗部;对于体积大、速度低的目标多采用连续杆战斗部;对于速度快、生存能力强的目标多采用离散杆战斗部。以麻雀导弹为例,它采用的就是连续杆战斗部。

          AIM-7 连续杆战斗部爆炸效果
          雷达制导空空导弹引信系统中的近炸引信一般采用无线电和激光近炸引信。当导弹与目标近距离交会,而导弹制导精度又在规定范围内时,引信启动信号,经适当延迟引爆战斗部。当导弹与目标在接触碰撞时,由触发引信给出战斗部引爆信号。自炸引信在导弹制导精度超过规定值或者导弹遭遇目标战斗部不爆炸时,该引信按照规定时间给出引炸信号,使战斗部爆炸,导弹自毁。此外还有安全与解除保险机构,保证导弹在地面测试和挂机飞行时安全,导弹发射后能解除保险,并在得到引信传来引爆指令时,可靠引爆战斗部。自动延迟可调装置将引爆战斗部的指令以一定的时间延迟后,产生引爆信号,使战斗部毁伤目标的效果最好。
          引信/战斗部的重要指标是引信作用距离和战斗部绝对杀伤半径。
          动力系统为导弹提供飞行动力,保证导弹获得所需要的速度和动力射程。表述推进系统的性能指标主要是发动机总冲、推理和工作时间三个相关参数。目前用于雷达制导空空导弹的发动机主要还是采用固体火箭发动机,主要由点火装置、装药、燃烧室和喷管组成,根据需要可以加装推力矢量装置。以美国“麻雀”导弹为例,目前采用的是 Hercules MK-58 固体火箭发动机。
          


          IP属地:河南12楼2011-06-27 23:34
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            “流星”导弹将冲压发动机和固体火箭助推器组合在了一起以获得更大的射程
            而现代远程雷达制导空空导弹正在发展和使用整体式固体火箭冲压发动机。它把固体火箭助推器和作为主发动机的火箭冲压发动机组合在一起,两个发动机共用一个燃烧室,构成了一类新型组合式发动机,为导弹需求的远射程、高速度提供了动力。欧洲的“流星”导弹就安装了这种型号的发动机。

            “流星”导弹结构图
            能源系统为导弹的制导系统、引信/战斗部、推进系统和数据链系统提供工作时所需各种能源,主要有电源、气源和液压源等。表述能源系统的性能指标有能源启动时间、输出功率、工作时间和能源压力等。
            数据链系统是先进空空导弹不可缺少的一个组成部分。有了它可以扩大导弹的发射距离,还可以实现对机动目标的可靠截获。数据链系统有单向和双向之分。单向数据链只能由载机向导弹发送信号,双向数据链则可实现双向通信,这样导弹也可以向载机发送导引头截获、多目标信息。
            雷达制导导弹的弹体结构
            雷达制导空空导弹的弹体将前述六大部分组合成一个整体,配备上相应的弹翼、舵面及整流罩,形成导弹的气动布局,即外形。雷达制导空空导弹的气动布局主要由旋转弹翼式和正常布局式两类。前者把舵面布置在导弹重心附近,这样控制力臂比较短,导弹的舵面面积必须相应增大,保持控制力矩不变,比较典型的有“麻雀” 导弹和“响尾蛇”导弹。这种布局的优点是控制翼面由于距离控制段很近,传动机构设计比较简单,而且由于舵面距离导弹重心近,导弹对控制信号响应速度也快,缺点是导弹的飞行阻力比较大。正常式布局则正好相反,翼面在前,舵面在后,这种布局的优点是全弹飞行阻力小,机动性好,缺点是由于舵面距离控制段远,需要设计复杂的传动机构,目前采用这种布局的多是新一代先进空空导弹,如 AIM-120“阿姆拉姆”。

            AIM-120A“阿姆拉姆”的控制翼在弹体尾部

            空空导弹家族的“霸王龙”:AIM-54 型空空导弹系统
            AIM-54 不死鸟空空导弹是美国海军研制的一种重型远程空空导弹系统,它采用雷达主动制导方式,具有射程远、威力大、可同时攻击多个目标的能力。当然也由于它巨大的体积,从服役到退役只装备给 F-14“雄猫”战斗机上,且一次出击最多只能装载 6 枚。另一方面也由于它庞大笨重的体积、高昂的造价、苛刻的使用条件,从它诞生到退役,鲜有用户青睐。伴随着时间的流逝,最终多数“不死鸟”都和 F-14 战斗机一起淡出了美军装备序列,走入历史。可以说“不死鸟”就是空空导弹家族中的“霸王龙”:体形庞大、凶狠可怖,却因为不能适应环境而告别战场。

            太平洋导弹测试中心的 F-14A 正在试射 AIM-54


            IP属地:河南13楼2011-06-27 23:34
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              F-111B 翼下挂载不死鸟空空导弹
              经过多年的反复,经过国会批准,海军终于开始研制新一代战斗机,就是后来著名的 F-14 战斗机。之前为 F-111B 研制的 AWG-9 雷达和 AIM-54 导弹都被移植到 F-14 上。二者都具备了当时十分出众的性能:AWG-9 雷达能够在 160 多公里的距离上探测到机载航弹大小的空中目标;并且具有下视下射能力;此外雷达还安装了当时最先进的 Intel 8080 8 位数字处理器,信号处理能力有了很大提高,具备边扫描边跟踪的能力,后台程序由 8 位汇编语言编写。
              休斯公司前后提供了超过 600 套 AWG-9 雷达系统给美国海军的 F-14 战斗机群,此外还为伊朗空军额外生产了 78 套系统。目前 AWG-9 已经从美国海军完全退役了,至于留在伊朗的这些雷达系统目前情况不明,估计应该还在服役。
              服役历程
              “不死鸟”空空导弹是美军研制的第一种远程雷达主动制导空空导弹,也是第一种具备同时跟踪/攻击多个目标的导弹。上世纪 60 年代初,AIM-54 导弹开始研制,最初计划配备给 F-111B 型战斗机——F-111 战斗轰炸机的舰载型号(后来该项目被取消)。而“不死鸟”导弹本身也基于早期的“猎鹰”项目—— 一种准备给 F6D 战斗机配备的远程导弹发展项目(后来该项目也被取消)基础上进行研制。无论是早期的“猎鹰”,还是后来的 “不死鸟”,其设计初衷都一样:为类似于 F-14 战斗机这样的大航程、飞行速度慢、机动能力相对不强的战斗机研制一种远程拦截导弹,用来在远距离拦截那些携带了巡航/反舰导弹的重型轰炸机,而不是类似于“响尾蛇”那样的近距离格斗导弹。因此从外形上看“不死鸟”基本上是 AIM-47“猎鹰”导弹的放大版:都采用大型圆锥形弹体;弹体安装了 4 个大型三角翼用来为导弹提供升力并保持稳定;弹尾部分安装了 4 个十字形鳍用来控制飞行方向;导弹安装有一个常规战斗部,未见有安装核战斗部的记录。此外由于“不死鸟”的重量很大:6 枚导弹的总重量竟然达到 3,600kg,相当于同样数目的“麻雀”的两倍!因此 F-14 战斗机通常也只挂载 4 枚“不死鸟”、2 枚“麻雀”和 2 枚“响尾蛇”,极少同时挂载 6 枚“不死鸟”导弹。

              AIM-47“猎鹰”导弹是不死鸟的前身

              “不死鸟”导弹系统从发射到击中目标的各个阶段采用的制导模式不尽相同,当导弹处于中段飞行状态时,载机甚至可以使用 AWG-9 雷达(后期的 F-14D 战斗机换成了 APG-71 雷达)发射信号修改导弹攻击目标。导弹发射后,将自动爬升到 24,000-30,000m 高度以 5 马赫的速度飞行,以这样的高度和速度飞行,“不死鸟”具有极大的势能优势,当导弹进入末制导阶段,启动弹载雷达系统搜索/跟踪目标时,导弹将自动向下俯冲,此时势能开始转变为动能,导弹以极高的速度扑向目标,因此即使导弹战斗部不爆炸,以如此高的动能也足以将敌机直接撞毁。与之相比,AIM-120 导弹安装了弹载数字计算机,可以根据雷达回波信号分析敌机可能的飞行路线,而且也具备中段载机修改攻击目标的能力。
              当时绝大多数美军战斗机都选择体积、射程相对比较小,价格相对低廉的 AIM-7“麻雀”导弹作为标准的中程空空导弹。但是“麻雀”导弹采用的是半主动雷达制导方式,导弹飞行过程中机载雷达必须保证连续跟踪单个目标,这样导弹导引头才能顺着雷达回波产生的方向跟踪目标,否则就无法引导导弹击中目标。这意味着在导弹击中目标之前,机载雷达无法持续搜索新的目标,这样一来战斗机的战斗效能就大打折扣,根本无法应付多目标多方向发动的饱和攻击。而到了 1974 年 “不死鸟”开始服役,这种情况开始发生变化,F-14 战斗机上开始配备“不死鸟”作为自己的主战武器。在苏联饱和攻击面前心惊胆战了多年后,美国航母编队终于恢复了安全感和自信。
              


              IP属地:河南15楼2011-06-27 23:39
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                由于 F-14 战斗机配备的 AWG-9 雷达在边扫描边攻击模式下具备同时跟踪 24 个目标,使用 AIM-54 攻击其中 6 个目标的能力。战斗中 F-14 机组一旦确认锁定目标,满足发射条件就可以发射 AIM-54 导弹,飞行员和雷达控制官座舱中的大型战术信息显示器将敌我态势等信息不间断的显示给机组成员。更重要的是,在“不死鸟”导弹发射后,AWG-9 雷达可以继续搜索/跟踪其他目标,这样一来战斗机对付饱和攻击的能力大大增强了。

                F-14 战斗机 AWG-9 雷达显示屏
                此外 Link-4 数据链技术的运用也让 F-14 战斗机可以和 E-2C“鹰眼”预警机共享信息。而到了 1990 年的沙漠风暴行动,改进型的 Link-4A 数据链已经能让 F-14 战斗机和其他战斗机直接共享数据,战斗机的战场形势感知能力进一步得到扩展和深化。而到了 F-14D 战斗机服役时,由于配备了更先进 的 JTIDS(Joint Tactical Information Distribution System 联合战术信息分配系统)系统,数据链水平更升级到了 Link-16 水平。
                “不死鸟”导弹的设计初衷是用来抵御威胁航母战斗群安全的攻击:从低空高速突防的敌方战斗轰炸机到携带反舰导弹的重型轰炸机,甚至是掠海突袭的敌巡航导弹。而“不死鸟”的远射程和伴随 F-14 战斗机的空中游动能力为航母战斗群提供了很大的防御纵深。在整个冷战高峰期间,对美国航母而言最大的威胁来自于苏联的 Tu-16“獾”和 Tu-22M“逆火”中程轰炸机,它们都能搭载高速巡航导弹,并且具备很强的电子抗干扰能力,尤其是 Tu-22M 还具备低空高速突防的能力。而升级版的“不死鸟”——AIM-54C 导弹,具有更强的拦截敌方战斗轰炸机和巡航导弹的能力,而且通过升级可编程内存,具备了对抗更新型电子干扰的能力。实际上“不死鸟”导弹的设计思想也是基于 AIM-47“猎鹰”导弹:用于拦截敌方高速突防的轰炸机群。而有意思的是 AIM-47 导弹设计初衷就是配备给具有 3 倍音速飞行能力的洛克希德 YF-12 截击机,而后者后来衍生成著名的 SR-71“黑鸟”高空高速侦察机。
                相比美国海军,美国空军长时期以来既没有列装 AIM-47,也没有列装 AIM-54 导弹。美国空军的 F-15 战斗机长期也只装备了“麻雀”导弹,直到 AIM-120 导弹的服役。而 AIM-120 导弹的最新版本:AIM-120C-7 型也仅仅有 48km 的有效射程,仍旧小于 AIM-54 的有效射程。唯一看到 F-15 配备 AIM-54 型导弹的情况是在 NASA 主导下的一个航空飞行项目中,但是从未见 AIM-54 在空军服役的记录。

                NASA 的 F-15B 搭载 AIM-54 进行超音速研究

                麦道提出的 F-15 海军型可以挂载 4 枚不死鸟


                IP属地:河南16楼2011-06-27 23:39
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                  2025-08-28 03:10:11
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                  F-16A 进行 AIM-120A 试射
                  大的难题——苛刻的体积要求
                  AMRAAM 导弹研制之前首先要确定需求,也正是在这关上研制各方都对 AMRAAM 导弹的体积提出了很高要求:空军希望 AMRAAM 导弹除了具备“发射后不用管”能力之外,还要能挂载在体积小巧的 F-16 战斗机上。欧洲方面更是希望 AMRAAM 导弹的体积能小到足以挂载在“海鹞”垂直起降飞机上。而美国海军更绝:希望能由 F/A-18 战斗机搭载 AMRAAM 导弹,并且要求在只能挂载一枚“麻雀”的挂架上挂载两枚 AMRAAM,留下更多挂架来搭载空地武器!
                  此外 AMRAAM 还是未来 F-22“猛禽”战斗机的主战武器,为了满足隐身要求,F-22 战斗机不能在机体外挂载武器,所有武器必须“埋藏”在机体内部,因此 AMRAAM 必须满足 F-22 狭小的弹仓要求。除去对体积的要求之外,海军还要求 AMRAAM 导弹必须具备与“不死鸟”大体相当的性能,来取代后者退役后留下的空防空白。
                  研发历程——分分合合的美欧防务技术合作
                  上世纪 70 年代中期美国和欧洲达成协议:联合研制下一代先进空空导弹系统来应对十年后潜在对手的空中威胁,并在研制过程中分享双方研发成果。其中先进近距离格斗导弹 (ASRAAM)由欧洲(主要是英国和德国)牵头研制,而美国负责研制先进中距空空导弹——就是后来的 AMRAAM 导弹。虽然这份协议在执行过程中历经周折最终搁浅,但是 AMRAAM 导弹还是研制出来并最终装备部队。

                  研发时试射,AIM-120A 击中 QF-100 靶机,下图是击中 QF-102 靶机

                  


                  IP属地:河南20楼2011-06-27 23:47
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                    AMRAAM 导弹的立项研制起始于 1975 年,1978 年美国空军向各个武器制造商发出了招标要求,当时福特航空航天、通用动力、休斯、雷声和诺思罗普都 拿出了自己的竞标方案。次年 2 月美国空军选择了休斯和雷声的方案进入确定中标阶段。在接近 3 年的时间里美国空军分别安排两个竞标商各自开发自己的实物模型来向招标方解释自己的设计思路、解决方案和产品优缺点。经过激烈角逐,美国军方于 1981 年 12 月选择了休斯公司的设计方案进入全实物开发阶段。
                    作为一种三军通用的空战武器,AMRAAM 从项目立项阶段就要考虑到分别满足海军、空军和海军陆战队的需求 (此外还包括北约盟国)。为此美国空军作为项目主要负责方,专门成立了联合系统开发办公室(Joint System Program Office,简称 JSPO)来统筹协调项目开发,这个机构当时位于美国佛罗里达州 Eglin 空军基地——美国空军材料管理/航空系统研究中心(Air Force Material Command/Aeronautical Systems Center)里。JSPO 的领导有两个人:分别是空军 AMRAAM 项目负责人的副手和海军 AMRAAM 项目负责人。美国空军和海军分别于 1991 年 9 月和 1993 年 9 月宣布 AMRAAM 通过测试并形成战斗力。目前 AMRAAM 正处于正常生产、储存、调度,并可从军方后勤保障体系正常获得操作支持的阶段。
                    尽管雷声公司的方案最终没有入围,但是还是成为全实物研发阶段第二生产商,第一生产商是休斯公司。1987 年休斯和雷声公司分别获得了各自的生产合同。在 AMRAAM 导弹飞行测试阶段,在 Eglin 空军基地、新墨西哥州白沙导弹试验场和加州 Mugu 海军航空站前后进行了超过 200 次实弹发射测试。整个测试分为联合研发阶段测试/评估、初始阶段操作测试/评估两个阶段。到了 1994 财年,美国海军也在 F/A-18C/D 战斗机上成功的进行了类似的发射试验,对 AMRAAM 导弹的有效性、适应性、可维护性以及在海军装备体系下可获得的技术支持等进行了评估。

                    当初研发时制造的 AIM-120A 实体模型
                    AMRAAM 导弹研制历程恰恰是美欧防务合作的一个典型,用四个字概括最合适:分分合合。尽管美欧当初签署的 MOA 协议于 1990 年被终止,但是 AMRAAM 导弹和欧洲自研的 ASRAAM 导弹却还是研制成功了,这也是美欧防务技术合作取得的重大成果。按照当初的协议规定,美国负责研制下一代先进中距空空导弹,而欧洲(主要是德国和英国)负责研制下一代短距空空导弹(ASRAAM 导弹)。而 MOA 中止之时正是德国在研制 ASRAAM 导弹导引头时遭遇技术/资金双重瓶颈的艰难时刻,最终等不及的美国人独立研制了 AIM-9X 型导弹,德国人独立研制了 IRIS-T 导弹。另外最开始欧洲准备接纳 AMRAAM 导弹,但是后来欧洲还是决定自研“流星”中距空空导弹。而几经周折的 ASRAAM 导弹最终也“修成正果”——接替德国人的英国人采用美国提供的导引头技术。

                    美国空军试射 ASRAAM 导弹
                    服役之初,AMRAAM 导弹被装备在空军的 F-15/16 战斗机上丵。海军于 1991 年开始接收 AIM-120A 型导弹,但是由于与 F/A-18 战斗机之间的兼容性测试直到 1993 年才通过,所以正式列装的日期比空军晚了两年,海军当时决定将 AIM-120A 导弹配备到 F/A-18IOC 战斗机上。
                    1998 年 4 月,美国空军宣布雷声公司获得了 AMRAAM 导弹的第 12 批次的生产合同,用来生产 813 枚 AIM-120 型导弹,合同总价值 2.43 亿美元。其中 173 枚导弹提供给空军,120 枚提供给海军,剩下 520 枚提供给海外用户。以往 AMRAAM 导弹的生产合同由休斯公司和雷声公司通过竞争轮流获得,由于休斯公司是主承包商,获得合同的机会自然要大一些。而当休斯和雷声合并后,AMRAAM 导弹自然而然就剩了一个承包商——新的雷声公司。于是美国政丵府决定实施一个新的武器竞购战略——AMRAAM 远景 2000,这个战略的核心是与武器承包商进行协商来努力降低生产成本削减军费预算。作为只有一个承包商的武器项目,第 12 批次生产合同的成本降低了 1.5 亿美元,和 11 批次相比,导弹单价从 34,000 美元降低到 29,900 美元。
                    


                    IP属地:河南21楼2011-06-27 23:56
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                      有趣的是同期俄罗斯研制的 AA-12 中距导弹类似于 AMRAAM 导弹,因此被西方戏称为“AMRAAM 斯基”。法国人则坚持研发本国的“米卡”空空导弹,该导弹仍旧坚持“同一弹体,两种制式”的开发模式,分别在相同弹体上采用雷达和红外两种制导模式。就这样绕了一圈,世界空空导弹研制格局还是回到原点——各干各的。

                      1982 年,F-14 也进行了 AIM-120 测试,但该机最终还是没有装备 AMRAAM

                      AA-12 中距导弹使用了不常见的栅格尾翼,很有特点
                      由于 AMRAAM 导弹具备全天候、超视距、发射后不用管和多目标攻击能力。它的出现明显提高了美国及其盟国空中力量应对未来空中威胁的能力。作为 AIM-7 “麻雀”导弹的后续型号,AMRAAM 导弹的体积更小,飞行速度更快,有效射程更远,精确度更高,并且具备很强的对抗隐形目标的能力。此外 AMRAAM 还拥有数据链功能,其中段制导既可由载机雷达通过数据链发送跟踪指令完成,也可由导弹跟踪目标反射载机雷达回波信号来完成;末端则启动导弹自带雷达系统引导导弹攻击目标。此外弹载惯性制导装置和微处理机也进一步减小了导弹对载机火控系统的依赖。
                      由于末端制导状态下导弹自带雷达系统可以自行引导导弹攻击目标,导弹具备了“发射后不用管”能力,载机发射了一枚 AMRAAM 导弹后,一旦导弹进入末端制导状态,就可以转而跟踪其他空中目标。这样载机也具备了同时攻击多个空中目标的能力。
                      AMRAAM 导弹导引系统工作概况
                      与 AIM-54“不死鸟”导弹类似,AMRAAM 导弹采用了技术上比较成熟的复合导引模式,但又在前者基础上进行了改进优化:初始段和中段由机载雷达提供连续波制导+数据链制导;末段则启动弹载雷达系统自动跟踪目标。当载机启动 AMRAAM 导弹准备发射时,载机通过数据链将敌机相对载机方位、敌机飞行方向和速度等信息发送给导弹。弹载计算机将根据这些信息计算出最优的拦截飞行路线,并在弹载惯性引导系统的引导下飞向目标。由于现代空战中敌我态势瞬息万变,导弹进入末段飞行之前,载机不但可以通过机载雷达边跟踪目标,边发射连续波信号修正导弹跟踪轨迹;还可以采取其他手段引导导弹跟踪目标:如通过弹载数据链接受其他战斗机发出的信号;导弹甚至可以直接接受本方预警机发出的制导信号。导弹就这样边飞行,边接收信号,边修正飞行轨迹来完成中段飞行。一旦进入末段飞行,导弹就启动弹载雷达系统,主动跟踪/摧毁目标。
                      作为美欧防务合作的产物,各国列装的 AMRAAM 导弹的性能和功能略有不同,有些版本的 AMRAAM 导弹就不具备中段轨迹修正功能。例如英国皇家空军最初对这项功能“不感冒”,在给本国的“狂风 F3”战斗机选用 AMRAAM 导弹时就不打算增加此项功能。当然后来的发射实验表明,如果取消该项功能,AMRAAM 的超视距攻击能力不比老式“天光”雷达半主动制导导弹强到哪去。不过皇家空军还是坚持认为“在有限距离内,靠 AMRAAM 自带的雷达系统就足矣”的观点。
                      末段制导工作概况
                      一旦目标进入 AMRAAM 导弹自主跟踪范围,导弹即启动弹载雷达系统,此时导弹进入末段制导状态,在这个阶段里,弹载雷达将引导导弹跟踪/攻击目标。北约明确规定,在 AMRAAM 导弹由中段雷达半主动制导切换到末段雷达主动制导的一瞬间,载机飞行员必须通过机载语音通话链路发出暗语:“斗牛犬” (pitbull),来提示友军导弹进入自主制导状态。此时邻近的友机必须尽量避开 AMRAAM 导弹,避免被后者误认为敌机遭到攻击。
                      


                      IP属地:河南22楼2011-06-27 23:56
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                        与 AIM-54 不同的是,AMRAAM 导弹不但可以在末段启动弹载雷达跟踪目标,还可以在发射后直接启动弹载雷达跟踪目标。当敌机距离载机目标较近,处于弹载雷达有效探测范围内的时候,载机可以直接发射导弹,导弹弹载雷达在发射后即自动启动跟踪目标,这么一来连中段连续波制导都省了,真正成了“发射后不用管”导弹。北约也用了一个贴切的暗语来描述这种情况:“疯狗”(Maddog)。
                        AMRAAM 导弹的体系结构
                        导弹的总体结构
                        AMRAAM 导弹采用正常气动布局,大长细比弹体。弹体中部装有较小的弹翼,以保证低速飞行时的机动性。尾部有四片控制舵,由电动舵机控制。弹体采用不锈钢材料,以适应高速气流引起的气动加热和大过载要求。

                        AIM-120A 结构图
                        AMRAAM 导弹采用模块式结构,主要由四个主要舱段构成:从前到后依次为制导舱、惯性基准装置与引信战斗部、发动机和舵机舱。制导舱内包括采用平板天线和行波管放大发射机的主动雷达导引头。天线被尖锥形的陶瓷天线罩覆盖。发射机后面是电子装置,其中有一个 32MHZ 的微处理器,执行导航、自动驾驶、雷达、引信及自检功能。制导舱后面是惯性基准装置和引信战斗部。弹体后半部分是发动机、电动舵机和舵面,布置在发动机长尾排气管周围。发动机喷管旁边装有数据链的接收天线,载机发出的关于目标位置和速度矢量的修正信息通过此天线传到导弹上。导弹战斗部采用高能定向破片战斗部。
                        导弹导引系统
                        AMRAAM 导弹的导引系统位于导弹头部,包括雷达天线罩、导引头、机械伺服机构、无线信号发射/接收单元、电子线路单元、惯性导航装置、目标探测装置、吊带(harnesses)和外壳支撑框架。除了目标探测装置外,其他所有装置都包含在一个密闭容器中,其外壳由坚固的钛合金构成,内部舱壁则由柔软的铝合金组成。而目标探测装置、射频/图像信号处理器和雷达天线则处于该容器之外,也构成一个完整的可测试组件。整个导引系统具有雷达信号处理、导引头机械伺服以及普通计算机常有的中央数据处理功能。AIM-120A 型导弹采用了 WGU-16/B 型导引系统;而 AIM-120B 型导弹则采用了 WGU-41/B 型导引系统;AIM-120C 型导弹则采用了 WGU-44/B 型导引系统。其中 AIM-120B/C 型导弹导引头中包括了电可擦写可编程只读存储器,允许维护工程师通过重编程办法来升级导弹控制软件。导弹控制软件版本号由 Tape 和 Revision 数字二者构成,类似于普通软件的主版本号和子版本号,例如,Tape 4 Revision 16。

                        AIM-120A 雷达天线
                        引信战斗部系统
                        AIM-120 型导弹的战斗部/引信的类型等技术指标目前是保密的,从公开资料看采用了 WDU-33/B 型战斗部,其中包括钝感炸丵药构成的爆炸部和 FZU-49/B 型安全臂引信和 MK-44 Mod 1 助推器。此外引战系统还包括了武器挂架上的接口。
                        导弹推进系统
                        AIM-120 型导弹的推进系统采用了 WPU-6/B 一体式火箭发动机和矢量喷口。该型发动机使用了一种低烟端羟基聚丁二烯推进剂,具有推力大、射程远和隐蔽性强的优势。此外 AIM-120 型导弹的尾喷口似乎可以安装一种可拆卸的方向控制喷口来实现矢量控制。导弹的尾翼可偏转,用来控制导弹的飞行方向,而前翼则固定在弹体上用来起到飞行稳定和提供升力的作用。
                        控制段
                        AMRAAM 导弹采用了 WCU-11 型导弹控制系统,包括四个各自独立的机电伺服控制器、四个锂-铝电池并联连接提供电源动力,外壳由不锈钢制成并用螺栓和导弹后部的发动机舱固定在一起。每个机电控制器包含一个无刷直流电动机、一个直接耦合到动力输出轴上的电位器还有脉冲调制电子设备。其中动力输出轴通过一个爆管驱动锁才和导弹尾舵联在一起,这样一来导弹前端的控制段和尾舵保持相对独立,任何一方的拆卸和安装不会影响对方。此外导弹控制段还包括各种导线线束、导线线束外表皮和燃气发生系统(将控制段产生的电信号转换成驱动尾舵转动的热燃气动力源)。其中导线线束外表皮从导引段的后端延伸到控制端的前端,起到保护导线线束不受外力破坏的作用。而导线线束中的主线束把导弹外部的控制脐带、导引段和控制段串联在一起。此外线束外表皮还包括一个名为 TIVS 的安全组件,当导弹尾部的火箭发动机处于大火中有可能爆炸时,TIVS 能减小火箭发动机的压力使导弹免于意外发射或引爆。TIVS 组件包括一个外部导火索和一个名为 Out-Of-Line Device(OOLD)的部件。当导弹起火有可能爆炸时,TIVS 会自动点燃外部导火索触发 OOLD 部件来点燃火箭发动机内部的线型药柱,以此削弱火箭发动机的内部压力避免其爆炸,以此避免导弹因为意外事故而触发引爆。整个 TIVS 部件是 AMRAAM 导弹的一个重要安全设施。当然采用这个部件还需要有额外的安全措施,避免当导弹承受 9~13G 的大过载飞行时(如发射时的瞬间加速)该部件被意外启动影响导弹性能。


                        IP属地:河南23楼2011-06-27 23:56
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                          因为当导弹高速飞行时可能会因为外部气动阻力导致弹体摩擦生热,由此可能导致 TIVS 产生虚警开始工作。这个额外的安全措施就是在线束外表皮上包含了 TIVS 的状态指针(这个指针应当可以人工调节为工作/不工作两种状态),当状态显示为不工作时,无论多高温度 TIVS 都不会启动。由于海军执行任务环境处于空间狭小的航母上,历史上多次发生机载弹丵药因为可靠性不好、受热受外力撞击引发大爆炸造成重大人员伤亡的事故,因此海军对于机载弹丵药的安全可靠性要求很高。配备了 TIVS 的 WPU-6/B 型动力段就配备在海军采购的 AIM-120 型导弹上,该型动力段具有燃烧速度快、安全性高等优点,达到海军提出的 OPNAV Instruction (OPNAVINST)8010.13B 标准的要求。

                          AIM-120A 电子控制模块(ECU)

                          AIM-120A 电路板插件盒

                          AIM-120A 处理器板

                          AIM-120A GPS/惯性测量装置(IMU)


                          IP属地:河南24楼2011-06-27 23:56
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                            正在维护中的 AIM-120B
                            AIM-120C 型导弹其下又衍生出很多子型号,每种型号都有改进优化:AIM-120C-6 型改进了导弹引战系统;AIM-120C-7 型于 1998 年开始研制,主要是为了提高了有效射程,该型导弹于 2003 年成功进行了发射试验,目前已经装备美国三军和国外客户。美国海军在 F-14 战斗机和 AIM-54“不死鸟”导弹退役后,决定使用 F/A-18E/F“超级大黄蜂”和 AIM-120C-7 型导弹来填补前两者留下的空白,尽管 AIM-120C-7 的射程仍不能和 AIM-54 同日而语。

                            AIM-120C-5
                            AIM-120D 型导弹是 AMRAAM 导弹家族中一个重要改型——几乎在导弹的所有方面都有了很大提高:导弹的有效射程在 AIM-120C-7 型基础上提高了超过 50%;改进了导引头;导弹的不可逃逸区有了增大。在 2008 年 8 月 5 日的,雷声公司宣布在白沙导弹试验场,一架 F/A-18F“超级大黄蜂”战斗机使用 AIM-120D 型导弹成功击落了一架 QF-4 靶机。

                            2008 年 8 月 5 日由一架 F-18F 试射的 AIM-120D
                            目前雷声公司正在研制新一代空空导弹——FMRAAM(未来中距空空导弹项目),它实际上是在现有 AMRAAM 导弹的冲压发动机动力型。但是目前这个项目的前途尚不明朗:其潜在客户英国国防部已经选定了“流星”空空导弹作为欧洲自研的“台风”战斗机的标准配备。此外雷声公司还计划和美国国防部下属的导弹防御机构(the Missile Defence Agency)共同努力,以 AIM-120 导弹为蓝本开发“以网络为中心的防空单元”(NCADE)——这是一个弹道导弹防御系统下的子项目。大体思路是在 AIM-120 导弹基础上,换装 AIM-9X 导弹的高灵敏度红外成像导引头、新型冲压发动机、近炸引信、动能战斗部来拦截并击落类似于美国海军装备的 RIM-161“标准”导弹大小的短程弹道导弹,成为美国战区导弹防御系统的一个组成部分。

                            FMRAAM 已经输给流星,无疾而终


                            IP属地:河南27楼2011-06-28 00:01
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                              2025-08-28 03:04:11
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                              截止到 2008 年年中,AIM-120 AMRAAM 导弹击落了九架敌机,包括六架 MIG-29,一架 MIG-25,一架 MIG-23,一架 J-21 飞机。
                              当然 AMRAAM 导弹也有不光彩的记录:上世纪九十年代两架美军 F-15 战斗机编队在伊拉克南部禁飞区上空误击了两架美国陆军的 MH-60“黑鹰”直升机,造成人员伤亡。
                              AMRAAM 导弹的出口记录
                              2005 年,作为智利-美国军事合作计划的一部分,智利政府引进了 10 架 F-16D 战斗机和一批 AIM-120 导弹。当时整个计划名为“和平美洲狮(Peace Puma)”。2009 年智利政府决定再购买 100 枚 AIM-120C-7 导弹。
                              2006 年,波兰政府也引进了一批 AIM-120C-5 型导弹来装备本国空军的 F-16C/D Block52+批次战斗机。
                              2006 年早些时候巴基斯坦政府决定出资 6.5 亿美元购买一批 F-16 战斗机弹丵药来装备本国空军的 F-16C/D Block 52+批次战斗机和 F-16A/B MLU 战斗机,其中包括 500 枚 AIM-120C-5 导弹。
                              2007 年,美国政府决定向中国台湾地区出售总价值达 4.21 亿美元的武器,包括 218 枚 AIM-120C-7 导弹和 235 枚 AGM-65G-2“小牛”空地导弹。这笔交易中除了导弹,还包括发射架、维护设备、导弹零部件、技术支持和培训服务等内容。而几年前中国台湾地区已经不惜巨资购买了 218 枚 AIM-120C-7 导弹。
                              到 2008 年,新加坡、芬兰、摩洛哥和韩国都宣布要购买或者追加购买 AMRAAM 导弹。
                              AMRAAM 导弹性能数据
                              主要功能:雷达制导空空导弹;
                              生产商:美国雷声-休斯飞机制造公司;
                              弹长:143.9 英尺(3.66 米);
                              发射重量:335 磅(150.75 公斤);
                              弹径:7 英尺(17.78 厘米);
                              翼展:20.7 英尺(52.58 厘米);
                              有效射程:48 公里(AIM-120A/B/C/D 型射程相差不一,目前取 C 型射程);
                              最大射程:90 公里;
                              飞行时速:4 马赫;
                              导引方式:中段雷达半主动/数据链制导+末段雷达主动制导;
                              战斗部:钝感炸丵药+高能破片战斗部;
                              平均单价:$386,000(各个批次 AIM-120 导弹单价不同,这里应该是平均价格或者是早期型价格,后期型号价格有所下降)。
                              


                              IP属地:河南29楼2011-06-28 00:05
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