直升机载空空导弹发展趋势

    任宏光??吕振瑞??王涛??+黄志理

    

    

    

    摘要：提出未来直升机载空空导弹必须具有较大有效射程、 较强反隐身能力、 优良抗干扰性能、 较强的机动和离轴发射能力、 多样化的打击目标、 适应网络化作战要求和小型化等性能指标才能满足不断提高的作战需求。 在分析了解当今国内外直升机载空空导弹现状的基础上， 结合目前国内外武装直升机光电对抗技术及其关键性能指标和现代战争的具体特点以及作战需求， 提出了适应新形势下的直升机载空空导弹的发展趋势。

    关键词： 空空导弹； 武装直升机； 光电对抗； 隐身技术； 作战需求； 发展趋势

    中图分类号： TJ760文献标识码： A文章编号： 1673-5048（2016）03-0003-06

    0引言

    自20世纪80年代两伊战争中直升机空战发生以来， 美、 俄、 法等国迅速开始研究和分析直升机空战的各种战术及相应的武器系统。 经过30多年的发展， 无论是直升机空战模式还是其空战武器都取得了长足的进步。 然而新一代武装直升

    机光电对抗技术以及新的作战需求致使现有直升

    收稿日期： 2014-10-27

    作者简介： 任宏光（1963-），男， 河南洛阳人， 博士， 研究员， 研究方向为精确制导武器总体设计、 导航制导与控制。

    机载空空导弹作战效能越来越低， 同时直升机空战中“先敌发现、 先敌发射、 先敌命中”原则使得现有的直升机载空空导弹已不能完全有效控制低空及超低空制空权， 因此发展新一代直升机载空空导弹迫在眉睫， 其发展趋势也引起世界各国的广泛关注[1]。

    1直升机载空空导弹现状

    作为直升机空战的主战武器， 直升机载空空导弹在世界主要军事强国均已大量装备部队。 几种典型直升机载空空导弹的最大发射和探测距离[2]见表1。

    目前国内外已经装备的武装直升机载空空导弹主要有以下3种：

    （1） 直接使用装备于固定翼飞机的近距空空导弹， 如美国的“响尾蛇”AIM-9L、 俄罗斯的“射手”R-73和RVV-MD等导弹[3]， 分别如图1～3所示。

    此类导弹具有机动性强、 离轴攻击范围大、 杀伤威力大等特点。 如“响尾蛇”AIM-9L/M， 其发射质量约80 kg， 采用10 kg破片式战斗部， 100 m高度射程约5 km， 离轴攻击角达20°； 俄罗斯的RVV-MD导弹， 弹长2.92 m， 重量106 kg， 100 m高度射程约6 km， 采用8 kg杆条战斗部。

    但上述导弹也存在体积重量大、 挂弹量少和低空阻力大、 射程小等一系列缺点， 且价格较高、 作战效费比低， 并不完全适合直升机挂装和超低空作战使用。

    （2） 由便携式防空导弹改进研制， 如美国的“毒刺”FIM-92、 俄罗斯的“针”Igla、 法国的“西北风”等导弹， 分别如图4～6所示。

    此类导弹具有体积小、 重量轻、 挂弹量大、 价格低等优点。 如美国的空空型毒刺导弹（ATAS） 就是在单兵携带防空毒刺FIM-92A导弹的基础上研制的， 由通用动力公司（现已并入雷锡恩公司）研制。 导弹长1.52 m， 弹径70 mm， 发射质量10.1 kg， 射程0.5～4.5 km， 战斗部约0.8 kg。 该导弹有五种改型弹， 其改进情况如表2[4-5]所示。

    航空兵器2016年第3期

    任宏光等： 直升机载空空导弹发展趋势 俄罗斯的“针”系列导弹， 共发展了9M313Ig-la-1 （北约称为SA-16）、 9M39 Igla （SA-18）， 以及最新型的9M342 Igla-S。 Igla-S导弹重约10 kg， 最大射程≥6 km， 采用0.47 kg的破片战斗部。

    法国的“西北风”导弹由法国马特拉公司（现MBDA公司） 研制， 弹长1.86 m， 发射质量19.5 kg， 采用3 kg破片式战斗部。 该导弹具有20°离轴攻击能力， 可攻击3g～5g机动的目标。

    上述导弹虽然性能优良、 作战效费比较高， 但是也存在离轴攻击能力弱、 机动性差、 杀伤威力小等一系列缺点， 在直升机空战中能力有限[5]。

    （3） 研制武装直升机专用空空导弹， 如图7所示的中国的“天燕”-90。

    正是由于前两种方式改装的直升机载空空导弹存在诸多问题， 部分国家也进行了武装直升机专用空空导弹的研制。 中国的“天燕”-90是世界上第一种专门为武装直升机而研发的空空导弹。 该导弹采用鸭式气动布局， 前舵采用电动驱动， 控制曲线更平稳， 控制精度高， 后弹翼可绕弹体旋转， 以保持飞行中的横滚稳定； 导弹具有较大的动力射程， 攻击范围为500～6 000 m， 作战高度为0～6 000 m； 具有自主发射能力， 发射后不管， 进入角为0°～360°， 迎头攻击无死角， 最大使用过载达20， 最大飞行马赫数大于2； 且弹长仅为1.9 m， 弹径90 mm， 重量只有20 kg， 具有优良的挂机适应性， 使得载机可挂载更多的导弹； 另外导弹采用激光近炸引信和离散杆战斗部， 战斗部重量3 kg， 杀伤威力大， 可有效切断旋翼叶片[6]。

    2直升机载空空导弹需求分析

    2.1直升机光电对抗技术

    光电对抗的重要作战形式之一就是光电干扰与反干扰。 光电干扰是指一方采取某些技术措施破坏或削弱敌方光电设备的正常工作， 以达到保护己方目标的一种干扰手段。 光电干扰通常分为有源干扰和无源干扰两种方式[7-8]。 美国国防部把光电对抗作为军事科技发展的重点， 自20世纪80年代起美军用于光电对抗的经费年增长率为24%， 高于电子对抗的年增长率。

    2.1.1有源干扰

    有源干扰又称为积极干扰或主动干扰， 指一方利用光电设备发射或转发敌方光电装备相应波段的光波， 对敌方光电装备进行欺骗或压制以保护己方。 现有的直升机载的红外有源干扰装置主要包括红外干扰机、 定向红外对抗系统、 红外干扰弹等。

    （1） 红外干扰机

    红外干扰机是一种有源红外对抗装置， 能够发射经过调制并精确编码的红外脉冲， 扰乱或者破坏敌方红外探测、 制导系统正常工作的光电干扰设备， 主要的干扰对象是红外制导导弹[9]。 据报道， 在海湾战争中， 多国部队装备了近3 000部AN/ALQ-144和AN/ALQ-146等多种类型的干扰机[10]。

    （2） 定向红外对抗系统

    定向红外对抗系统是指将红外干扰能量集中到狭窄的光束中， 当红外导弹逼近时， 导弹逼近告警系统将光束引向来袭导弹方向， 使干扰能量聚焦在红外导引头上， 从而干扰或饱和红外导引头上的探测器和电路， 使导弹丢失目标， 如美国的DIRCM系统 [11]； 欧洲的EADS和以色列拉菲尔公司联合推出HELISTAN直升机自卫定向红外对抗系统（Jam-Air） [12]； 俄罗斯总统-S系统使用的定向红外对抗系统的型号为L370-5[13]。

    （3） 红外干扰弹

    红外干扰弹被投放点燃后能够产生高温火焰， 并在规定的光谱范围内产生强红外辐射， 从而欺骗或诱惑对方红外探测系统或红外制导导弹。 典型的红外干扰弹有美国的MJU系列、 ALA-17， 法国的Lacroix系列、 Hot-Spot5/6型、 HS1/2/4型和PW系列 [14-15]。

    2.1.2无源干扰

    无源干扰也称消极干扰或被动干扰， 是指利用特制器材或材料反射、 散射和吸收光波能量， 或者人为地改变己方目标的光学特性， 致使敌方光电装备效能降低或被欺骗而失效， 以保护己方目标。 直升机光电对抗的无源干扰方式主要有红外烟幕干扰、 光电隐身等。

    （1） 红外烟幕干扰

    红外烟幕干扰技术是通过在空中施放大量气溶胶微粒， 以改变电磁波介质传输特性来实施对光电探测、 观察瞄准、 制导武器系统干扰的一种技术手段。 如瑞典FFV军械公司研制的武装直升机自卫型烟幕投放器装填红外烟幕 [16]。

    （2） 光电隐身

    光电隐身也称光电防护， 其技术是随着攻防对抗、 光电对抗技术的发展而不断发展起来的， 是光电对抗的一个重要手段。 直升机光电隐身是指直升机目标不易被目视、 雷达、 音响或红外等手段探测到， 涉及多学科内容， 同时也是未来武装直升机设计不可缺少的复杂的综合性技术指标。 武装直升机的隐身与其在战场上攻击的突然性及生存率密不可分。 例如美国RAH-66科曼奇直升机[17]、 意大利A-129猫鼬武装直升机 [18]。

    目前武装直升机光电隐身技术主要包括以下几点：

    a.采用更加合理的结构布局， 加涂伪装漆；

    b.减少反光；

    c.采用新式桨叶， 降低噪声；

    d.改变外形设计， 应用吸波和复合材料以降低雷达反射效应；

    e.采用红外抑制技术， 以减弱红外信号， 从而降低红外制导武器的攻击。

    2.2作战需求

    武装直升机所执行的任务一般有： 对地对海提供近距火力支援； 与敌方武装直升机或低空固定翼飞机空战以夺取超低空制空权； 护航、 巡逻、 侦察警戒， 甚至可以作为突击力量而进行攻击和纵深突击任务。

    随着新概念直升机如美国的V-22倾转旋翼直升机、 波音公司的X-50A“蜻蜓”鸭式旋转翼（WCR）无人直升机以及AVX直升机公司提出的第三代“联合多用途”直升机的应用和试飞， 可以发现其机动性和灵活性得到了进一步的提高[19-21]。 在反直升机作战中地面防空是目前最常见的防御方式， 但地面防空系统机动性不强， 控制区域有限， 对超低空飞行的直升机很难构成发射条件， 对直升机的防御和打击较为困难。 固定翼飞机虽然具有很强的打击能力， 但受起飞跑道和后勤保障的限制， 当出现直升机目标时， 固定翼飞机难以第一时间抵达作战空域进行攻击； 武装直升机常常借助地形地物贴地飞行， 固定翼飞机较难对超低空飞行的直升机构成发射条件。 发展并提高对固定翼飞机的防御和攻击能力， 不仅可以起到与固定翼飞机进行一定程度的对抗和威慑作用， 还对直升机空战战术的扩展和直升机战略地位的提升具有重要意义。

    另外， 随着几次局部战争中无人机的作战任务和作战空域不断扩大， 对战场造成的威胁也越来越大。 2008年， 美军无人机驾驶员（地面操作员）的总人数已经超过了有人飞行员总数。 据预测， 2011～2020年， 侦察型和攻击型无人机系统的市场价值中生产产值为392亿美元， 其他与无人机系统相关的新兴市场价值为30亿美元以上[22]。

    在现今的立体化作战空间中， 各类固定翼飞机充斥低、 中、 高空， 在不同的高度主宰战场， 对于更高的外层空间， 弹道导弹、 卫星、 反卫星武器也不断地拓展着作战空间。 但在净高度0～200 m的超低空区域以及更高一些的低空， 由于固定翼飞机速度过快， 回旋半径过大， 致使其低空、 超低空空域飞行时的机动性受到极大限制， 而直升机作为一种低空低速性能非常优良的飞行器， 必将拥有独一无二的地位。

    作为直升机空战的直升机载空空导弹一般为红外近距格斗弹， 导弹的视场角范围在2°～4°， 如何最快地捕获并锁定弹轴外大角度范围的敌方目标， 抢先发动攻击， 对空战制胜具有决定性的意义。 国内外军事专家的分析和研究表明， 在网络技术装备的支持下， 充分利用空中作战平台的机动性， 加之未来数字化战场所带来的信息传输的进步、 数据链技术和毫米波雷达等新的探测手段的发展， 武装直升机获取作战网络中共享目标的信息将大大超出现有的目视、 光电探测和雷达系统的范围， 因而用直升机载空空导弹实现进一步精确打击以及配合导弹防御系统对巡航导弹进行拦截将逐步成为一种有效的手段[23]。

    3直升机载空空导弹发展趋势

    直升机空战是一场你死我活的作战， 先敌发现、 先敌攻击是制胜的关键， 因此不断增大导弹攻击和探测距离是直升机载空空导弹发展的必然规律。 直升机载武器光电对抗技术不断发展， 各种隐身、 干扰技术层出不穷， 为了适应未来复杂战场环境的作战需求， 增强直升机载空空导弹抗干扰能力和反红外抑制能力也成为直升机载空空导弹的重要发展方向。 对导弹机动和离轴能力要求的进一步增大是保证作战效能不断提升的关键， 小型化要求（直升机载空空导弹的基本要求）将会越来越高， 另外网络化、 模块化、 通用化和多用途作为武器系统总体发展趋势也将成为未来直升机载空空导弹设计准则[24-37]。

    （1） 较大的有效射程

    为了实现“先敌攻击”的空战原则， 敌我双方都尽可能增加导弹的有效射程。 现有的直升机载空空导弹均为近距空空导弹， 因而未来直升机载空空导弹首先要增加导弹射程。 由于直升机载空空导弹主要在低空、 超低空作战使用， 且要求高速飞行、 快速命中目标， 飞行阻力较大， 增加射程的难度较大， 因而需要采取增加发动机装药和总冲、 减轻导弹无效载荷重量、 减小气动阻力、 优化导弹速度特性等一系列措施综合提高导弹有效射程。

    （2） 较强的反隐身能力

    空战中， 武装直升机的生存率直接取决于其隐蔽性能的好坏。 随着导弹技术的发展， 未来作战行动中从发现到摧毁目标的时间差将不断缩短， 因而在作战中先被对方发现将面临极大的被动。 同时伴随光电隐身技术的不断发展， 直升机载空空导弹作为武装直升机的一部分除应充分考虑自身隐身性能外， 更应该具有反隐身作战的能力。 反隐身技术措施主要包括雷达反隐身技术、 光学反隐身技术、 声学反隐身技术等， 注重多种探测体制的结合是今后反隐身武器的发展方向。

    （3） 优良的抗干扰性能

    武装直升机凭借其特有的贴地机动性能， 依靠地形杂波在一定程度可使其行踪隐蔽。 另外， 未来武装直升机一般都将携带电子对抗系统和红外干扰装置。 因此， 未来直升机载空空导弹应具有良好的抗地杂波以及人工诱饵等干扰的能力才能在空战中取得优势。 直升机载空空导弹的抗干扰技术随着干扰形式的多样化也必将多样化， 如多光谱导引、 红外成像等技术。 多光谱导引是根据不同目标或同一目标的不同部位的热特征不同， 利用导引头探测、 跟踪目标和诱饵在不同波段上的辐射差别来识别区分的， 从而增强了抗干扰能力。 而红外成像制导技术则是以探测到的目标与背景间的微小温差所生成的热图像作为制导信息， 系统分辨能力和抗干扰能力更强。

    （4） 较强的机动和离轴发射能力

    未来战场环境瞬息万变， 空战中飞行员不仅要抢占最佳的攻击位置， 而且要尽可能随时监控战场发展动态， 通过各种机载、 地面设备发现、 识别敌方目标并掌握最佳攻击时机。 而直升机空战大多是近距格斗， 当敌机进入视野范围， 发射的导弹首要是具有较大的机动能力， 尽可能先敌命中目标。 另外高机动、 全向攻击格斗弹的广泛使用使得飞行员的负担愈加沉重， 而离轴发射能力在很大程度上不仅增加了攻击机截获、 跟踪和攻击目标的范围， 还可使攻击机置于更为有利的攻击位置， 这不仅大大改善了驾驶员的工作环境， 而且使其有可能战胜性能更好的直升机。 因而增强导弹的机动能力和离轴发射能力以提高导弹的格斗性能将极大提高武装直升机的作战效能。

    （5） 多样化的打击目标

    未来直升机载空空导弹的主要作战目标是直升机， 还应兼顾打击低空无人机、 固定翼飞机和巡航导弹等目标。 模拟分析和战例统计表明， 与直升机对抗的最有效手段依然是直升机本身。 在打击低空、 低速、 小型目标方面直升机载空空导弹具有独特优势， 加之很多无人机具有与直升机相似的旋翼特性， 用直升机载空空导弹反无人机将成为一种行之有效的手段。 在条件允许的情况下， 武装直升机还可以结合地形地貌， 对低空飞行的运输机、 轰炸机等固定翼飞机实施突然隐蔽攻击。 在网络技术装备的支持下， 近层空间武装直升机以其高灵活性和高机动性占据着霸权地位， 充分发挥空中作战平台的机动性， 使用直升机载空空导弹拦截来袭巡航导弹， 将作为未来层次化反巡航导弹作战体系中的一个较为有效的重要环节。

    （6） 适应网络化作战要求

    未来战争将具有立体化、 空地结合、 海陆空合成同步作战和精确打击的性质， 只有通过网络才能将各个武器系统融合为一体化系统。 在制空权尤其是低空及超低空制空权的争夺中， 武装直升机凭借其卓越的低空作战性能必然发挥重要的作用， 而直升机载空空导弹为达到其有效制空和对地作战等战术目的， 必须充分利用网络化作战单元信息， 综合利用地面或其他作战单元提供的信息， 完成对目标的精确打击。

    （7） 小型化、 模块化、 通用化、 多用途

    小型化作为直升机载空空导弹的基本要求， 其指标要求将会越来越高， 同时微机电系统、 嵌入式等新技术的不断发展促使空空导弹的关键性元件逐步走向小型化、 微型化， 也加快了直升机载空空导弹小型化的进程。 作为直升机载武器系统一部分的未来空空导弹在最初设计时还应考虑导弹武器系统与其他武器系统及其载机发射平台的兼容性， 从而为整个直升机武器系统的经济性、 可靠性、 可维护性的提高创造条件。 另外， 现今武器系统的模块化、 通用化和多用途设计要求在很大程度上可缩短直升机载空空导弹的研制周期， 延长导弹系统服役时间， 同时还可大大降低武器系统的生产、 使用和维护成本。

    4结论

    面对当前国内外直升机载空空导弹的发展现状及应用需求， 可以预见未来的直升机载空空导弹具有如下战术技术特性： 应具有较大的有效射程， 并获得先视先射能力； 在攻击方式上应具有全向攻击能力， 同时在机载雷达、 火控等武器系统的支持下可实现“发射后截获”； 在打击目标上除了常规的侦察直升机、 武装直升机等直升机目标外， 还应具备一定的打击无人机、 低空固定翼飞机和巡航导弹目标的能力。

    参考文献：

    [1] 樊会涛.空战制胜“四先”原则[J].航空兵器， 2013（1）： 3-7.

    [2] 程启东， 李爱英.武装直升机及其机载空空导弹[J].航空兵器， 1995（2）： 31-34.

    [3] 刘颖， 文琳， 张迁.国外直升机载空空导弹发展综述[J].飞航导弹， 2012（10）： 25-30.

    [4] USAF “Fact Sheet”[EB/OL].[2014-10-17]. http：∥www.af.mil/news / factsheets/（various）.

    [5] Hewson R.FIM92 Stinger（AirtoAir Stinger， ATAS）[J].Janes AirLaunched Weapons， 2011（50）： 49-51.

    [6] 刘青.世界首创的中国“天燕”-90直升机载全向空空导弹[J]. 世界航空航天博览， 2006（4）： 8-11.

    [7] 刘松涛， 高东华.光电对抗技术及其发展[J].光电技术应用， 2012（6）： 29-32.

    [8] 丁宇和， 刘丽君. 直升机载红外干扰系统测试与评估[J]. 光电对抗与无源干扰， 2003（2）： 45-49.

    [9] Gyueroesi M.Russia Markets PresidentS Airborne SelfDefence Suite for Helicopters[J]. Janes Missiles and Rockets， 2010（8）： 124-128.

    [10] 淦元柳， 徐世录.美国的直升机载红外干扰系统[J].战术导弹技术， 2006（4）： 13-17.

    [11] 崔屹. 国外机载电子对抗设备手册[M]. 北京： 航空工业出版社， 1989.

    [12] Lund F H. Evolution of Navy AirtoSurface Guided Weapons[C]∥41st AIAA Aerospace Sciences Meeting & Exhibit， Reno， Nevada， 2003.

    [13] Suite of Infrared Countermeasures [SIIRCM]， AN/ALQ212 Advanced Threat Infrared Countermea Sures （ATIRCM）， AN/AAR57 Common Missile Warning System （CMWS）[EB/OL].（1999-01-09）[2014-10-17].http：∥www.fas.org/man/dod-101/sys/ac/equip/siircm.htm.

    [14] A Directional IR Countermeasure （DIRCM） System[EB/OL].[2014-10-17].http：∥www.rafael.co.il.

    [15] 俄罗斯展出新一代直升机定向红外对抗系统[EB/OL].（2011-08-15）[2014-10-17].http：∥www.cetin.net.cn.

    [16] 付伟. 红外有源干扰技术的发展现状[J]. 飞航导弹， 2000（2）： 25-28.

    [17] 徐英， 周尚武.国外空军光电对抗装备综述[J].现代军事， 2005（10）： 14-17.

    [18] 朱晨光， 侯振宁， 甄志远.武装直升机与烟幕[J].光电对抗与无源干扰， 2001（3）： 22-24.

    [19] Miller F P， Vandome A F， Mcbrewster J. Boeing/Sikorsky RAH66 Comanche[M].Alphascript Publishing， 2011.

    [20] 李振， 孙轶.国外武装直升机技术的发展动向与分析[J].舰船电子工程， 2012（8）： 11-14， 41.

    [21] Narramore J C， Farrell M K， Grauer W K. Aerodynamic Evaluation of the V22 Osprey Wing Section[C]∥The American Helicopter Society 50th Annual Forum， Washington DC， 1994.

    [22] 蔡婧， 蔡汝鸿.V-22“鱼鹰”倾转旋翼机研制历程与关键技术[J]. 航空科学技术， 2013（3）： 11-14.

    [23] 温杰.OH-58D直升机改装方案[J].国际航空， 2010（5）： 57.

    [24] 孔繁涛， 周林， 张琳， 等.美军无人机装备研究综述[J]. 飞航导弹， 2012（11）： 26-29.

    [25] 江政杰， 李一， 黄海.新一代空空导弹的反导作战问题[J]. 四川兵工学报， 2009（8）： 50-52.

    [26] 李红民.争夺“一树之高”的空中优势： 点评武装直升机载空空导弹[J]. 现代军事， 2001（12）： 30-32.

    [27] 樊会涛.第五代空空导弹的特点及关键技术[J]. 航空科学技术， 2011（3）： 1-5.

    [28] 李保刚. 近距空空导弹复合制导关键技术研究[J].电光与控制， 2012，19（9）：23-28.

    [29] Air Force Road Map 2006-2025[R].Washington DC： US Air Force， 2006.

    [30] USN “Navy Fact File”[EB/OL].[2014-10-17]. http：∥www.chinfo.navy.mil/navpalib/factfile/aircraft or/ missiles or/weapons.

    [31] Stillion J， Perdue S. Air Combat Past， Present and Future[R]. RAND， Project Air Force， 2008.

    [32] Joint DualRole Air Dominance Missile （JDRADM）： PE0604330F[R].PB 2013 Air Force， 2010.

    [33] Advanced Aerospace Systems： PE0603286[R]. PB 2013 Defence Advanced Research Projects Agency， 2012.

    [34] Hewson R. Rocket Motor Issue Continues to Plague AMRAAM[J].Janes Defence Weekly， 2012， 49（30）： 6.

    [35] Hewson R.MBDA Metor Enters Production Phase [J].Janes Missiles and Rockets， 2012（9）： 12-13.

    [36] AIM9X BLOCK Ⅱ Selected Acquisition Report （SAR）[R].Defense Acquisition Management Information Retrieval， 2011.

    [37] Tactical AIM Missile： PE0207161N[R]. RDT&E Budget Item Justification： PB 2013 Navy， 2012.