美国下一代空空导弹发展历程与启示

    刘代军++张蓬蓬??

    

    

    

    摘要：为继续保持空中作战优势， 美国开展了具有对空和对地攻击能力以及双射程能力的第五代空空导弹的研制。 本文在研究美国武器装备论证机制的基础上， 详细阐述了下一代空空导弹的作战背景、 研制过程、 试验及鉴定情况， 分析了其发展特点， 并总结其为国内武器装备发展带来的启示。

    关键词： AIM-120； 空空导弹； JCIDS； 试验与鉴定； NGM

    中图分类号： TJ760文献标识码： A文章编号： 1673-5048（2016）02-0003-06

    0引言

    半个世纪以来， 随着空中目标性能的不断提高、 空战战术的不断发展以及各种新理论、 新技术、 新材料在空空导弹设计制造中的不断应用， 空空导弹技术获得了迅速的发展。 迄今为止， 空空导弹已发展了四代产品， 形成了红外和雷达两种制导体制、 近距格斗和中远距拦射两大系列。 目前， 第三代空空导弹仍在服役， 第四代空空导弹已成为主战装备。

    进入21世纪后， 世界军事强国在研发第四代空空导弹及其改进型的同时， 都在积极对第五代进行探索性的研究。 为了继续保持空中优势， 美国在完成第四代中距空空导弹AIM-120和

    第四代近距格斗空空导弹AIM-9X的研制后， 一方面积极改进现有的中距空空导弹和近距格斗空空导弹， 另一方面积极探索未来下一代的空空导弹技术。 通过对未来作战环境、 攻击对象、 保障效能的综合考虑， 美国在1997年提出了“双射程导弹”（DRM，Dual Range Missile）的新概念， 并在此基础上提出了双射程/双任务空空导弹， 即下一代空空导弹（NGM， Next Generation Missile）。

    1美国下一代空空导弹发展历程

    美国下一代空空导弹是第一个严格按照联合能力集成与开发系统（JCIDS， Joint Capability Integration and Development System）开发的机载武器项目， 已经开展了23年， 其中能力评估和关键技术预研进行了18年， 演示验证和备选方案生成进行了4年， 各部门审批用去1年， 目前已具备了立项研制的条件。 美国空军装备需求采办体系流程图如图1所示。

    美国下一代空空导弹的发展过程可以简化为： 初始需求的产生与能力确认、 初始能力的细化与技术分解、 初始能力文件（ICD， Initial Capabilities Document）的生成与评估、 关键技术的演示验证与评估、 初始发展文件（CDD， Capability Development Document）的生成与评估、 初始生产文件（CPD， Capability Production Document）的生成与评估。 目前NGM项目主要经历了前四个阶段， 其研究进展见图2。

    20世纪90年代初， 美国空军各作战部队根据演习和实战中存在的问题提出了需要一种“可以为飞行员提供几乎不用考虑目标机的位置和朝向的拦截能力”的武器。 美国空军联合海军发起了最初的作战概念， 提出了NGM发展的原始需求。

    步骤2： 能力需求的分解（1992～2002）

    美国空军先后主导开展了替代控制技术（ACT， Alternative Control Technology）项目和双射程（DRM）项目， 通过两个项目完成了能力需求的分解， 进一步定义了能力需求、 能力差距、 能力冗余以及在指定的功能域或作战域提供这些能力的基本方法， 完成了能力基础评估（CBA， CapabilitiesBased Assessment）的技术准备。

    （1） 替代控制技术（ACT）项目

    1992年， 美国空军开始进行ACT项目， 采用ACT技术， 导弹可具备多任务能力， 兼具近程和中远程空空导弹的能力。

    （2） 双射程（DRM）项目

    为适应超视距和近距空战的需要， 1997年， 美国空军莱特实验室军械委员提出了发展进行空空作战的DRM。 同年4月， 该机构启动了两个验证项目——空中优势导弹技术（ASMT， Air Superiority Missile Technology）和先进吸气式双射程导弹（AADRM， Advanced Aspirated Dual Range Missile）， 以验证将应用于未来远程空空导弹的相关技术。

    步骤3： 确定能力需求（2002～2003）

    美国空军结合作战部门提出的新需求确定了下一代空空导弹的初始能力需求： 导弹应具备增强的常规作战能力， 具有几乎不用考虑目标机的位置和朝向的拦截能力， 除双射程的特性外， 还具有有限的空对地和压制敌方防空力量的能力， 该需求定义的导弹被美国空军命名为双任务空中优势导弹（DRADM， Dual Role Air Dominance Missile）， 2003年完成了CBA， 并获得批准。

    1.2阶段二： 初始能力的细化与技术分解

    2004年美国空军形成了初始能力文件（ICD）草案， 2005年通过了空军需求监督委员会（AFROC， Air Force Requirements Oversight Council）的确认。

    步骤1： 能力需求的细化（2005）

    美国空军与海军合作， 提出联合双任务空中优势导弹（JDRADM， Joint Dual Role Air Dominance Missile）概念。 确认了更高的能力要求， 希望开发一种导弹， 不仅能全向攻击包括固定翼飞机、

    旋翼机、 无人机和巡航导弹在内的各种高机动空中目标， 还能应对部分地面目标；不仅能执行中远距拦截任务， 还要具备近距格斗的能力， 并明确了相关指标。 JDRADM导弹多用途作战想象图见图3。

    步骤2： 关键技术的分解（2005～2009）

    针对能力需求和实际的差距， 美国空军分解提出了三类技术能力用于满足作战能力的需求：

    （1） 战斗部有能有效破坏不同目标的能力；

    （2） 导引头有能适应不同环境和目标的能力；

    （3） 发动机有可以满足爆发力和持续推进要求的能力。

    由能力需求牵引出下一代空空导弹的多效战斗部、 多模导引头和先进发动机技术等三个关键技术。

    针对上述关键技术， 美国空军将合同授予了不同的公司进行竞争， 各公司分别提出自己的方案， 如使用两种燃烧模式的高超声速冲压空气喷气发动机（DCS）、 多模导引头（融合了AGM-88E的宽频带被动高精度射频接收器和双波段有源相控阵（AESA）主动导引头）。

    1.3阶段三： 初始能力文件的生成与评估

    步骤1： 关键技术的循环研究（2009）

    多个关键技术突破后， 美国空军开始对关键技术进行深化研究和演示： 导引系统要实现一体化的目标探测和瞄准点选择功能， 提高对高机动目标作战效率；战斗部系统要加强对不同目标的杀伤性；控制和动力系统研究动力系统和控制系统一体化， 提高导弹的射程、 推力及敏捷性。 通过对关键技术的循环分析评估， 初始能力文件（ICD）草案完成了反复迭代更新。

    步骤2： 初始能力文件的生成（2010）

    2010年4月美国联合需求监督委员会（JROC， Joint Requirements Oversight Council）正式审查了JDRADM的初始能力报告（ICD）， 结论为：JDRADM项目已经完成武器选型评估， 主要包括武器性能、 作战效能、 适配性和系统成本等， 并正式将JDRADM项目确定为美国的“下一代空空导弹（NGM）”。

    1.4阶段四： 关键技术的演示验证与评估

    步骤1： 关键技术的演示验证（2010～2011）

    美国下一代空空导弹项目开始分别围绕总体和关键技术进行演示验证， 在关键技术方面开展了导引头与目标终端传感器一体化设计（SITES， Seeker Integrated Target Endgame Sensor）、 多任务响应军械杀伤机理战斗部技术（MRROKM， MultiRole Responsive Ordnance Kill Mechanism）、 双用途空中优势导弹的优选动力和控制系统结构技术演示验证， 提高了技术成熟度， 验证了技术的可行性。 直接力/气动力一体化尾部控制与多点起爆的聚能装药定向战斗部分别如图4和图5所示。

    在总体方面， 美国空军和DARPA一起开展了三类目标终结者（T3， TriTarget Terminator）计划， 用于进行总体性能评估和提高NGM的技术成熟度。

    步骤2： 装备备选方案的产生（2011～2012）

    波音公司、 洛克希德·马丁公司、 雷神公司分别提交了自己的下一代空空导弹备选方案， 这些备选方案展示出了极大的差异性。 2012年美国空军通过下一代空空导弹装备方案分析（MSA， Milestone Solutions Analysis）评估， 并提出了在2013年进入工程制造与研发阶段（EMDP， Engineering & Manufacturing Development Phase）的计划。 美国展示的新一代导弹概念模型如图6所示。

    2美国下一代空空导弹发展特点分析

    美国下一代空空导弹项目较之前美军一直采用的需求生成系统（RGS， Requirements Generation System）有着重大转变。 该项目在按照JCIDS的整个研究过程中呈现了美国机载武器预研发展思路的转变， 其发展特点可总结如下：

    （1） 关注的焦点不再是装备方案， 而是能力需求和关键技术。

    美国下一代空空导弹项目的发展中， 针对能力需求分解出的关键技术开展了循环研究， 并在此基础上对装备的需求进行不断修改完善。 由于NGM的研发并不是针对某一个特定的作战想定， 因此在预研的早期（近20年）， 始终没有形成固定的装备方案， 其关键技术的演示平台选择了已有的AIM-120C空空导弹。

    （2） 关键技术设置全面， 前期验证更加充分。

    在研发过程中对关键技术的设置十分全面， 由于并不针对某一个固定的装备方案， 其关键技术就必须保证足够的覆盖度。 关键技术囊括了导弹导引、 控制、 引信、 战斗部、 发动机等全部技术内容， 形成了一个完备的关键技术群。

    关键技术的全面覆盖带动了导弹技术的整体进步， 以MRROKM为例， 其研究内容涵盖了起爆方式、 新型炸药、 定向控制、 杀伤评估等研究内容， 在开始研究时美国空军就提出AIM-9X战斗部威力不足的问题， 要求新型炸药的研究成果可用于AIM-9X空空导弹的后续改进。

    （3） 实现了需求、 技术和现实的综合平衡。

    第四代装备研发之后， 装备成本大幅度上升， 如何在作战部队的需求和预算现实中找到平衡成为一个难题。 NGM项目采用渐进式采办策略， 虽然最终的装备方案能力是最初提出能力的一个子集， 但在保证了需求和现有能力与资源保持平衡的同时， 确定了装备提升的方向和途径， 并且通过现役装备改造拓展部分技术能力， 实现装备能力提升。

    （4） 产生大量的武器备选方案， 保障装备研发的风险可控。

    在关键技术突破的基础上， 根据初始能力文件（ICD）， 产生多个备选方案， 这些备选方案在进行评估（AoA）后进入备选方案库。 项目转入技术开发（TD， Technology Development）阶段时， 根据预算情况可对备选方案进行裁剪和修改， 最大程度地降低了项目的风险和成本。

    （5） 掌握关键技术发展方向， 更具有主动权。

    美国空军的发展策略与国内不同， 他们更希望将装备的基础技术研究和技术方向的把握掌控在自己手里， 通过装备论证思路的转变， 装备方案不再成为主角， 通过对关键技术进行研究以及招标和评估方式对工业部门研究方向形成牵引， 在美国下一代空空导弹关键技术发展方向上占据主导权。

    3美国下一代空空导弹项目的启示

    美国下一代空空导弹在研制过程中遇到了许多管理问题以及技术难题， 其研究管理思路以及关键技术的研发有着许多值得借鉴的地方， 无论是对国内武器装备的技术研究还是管理模式改进都具有重要的指导意义。

    从美国下一代空空导弹的发展过程可以得到以下启示：

    （1） 空空导弹的研制是一项复杂而严格的系统工程， 在发展新型号时应当进行科学严谨的规划。 美国从1992年概念的提出， 1997年提出“双射程导弹”计划， 2004年提出“双用途空中优势导弹”计划， 2006年签订第一批初步论证合同， 到2012年开始研制， 共历经了20余年的时间。 漫长的中间过程并不意味着没有任何阶段性成果。 空空导弹的发展应该制定两个目标： 一是长期目标， 瞄准未来20年， 持续进行研究；二是短期目标， 以提升现役型号能力为目的， 在长期的关键技术中寻找短期的使用点， 可以进行实时的修订与完善。

    （2） 发展新型号时， 应当根据作战任务确定型号需求， 由型号需求牵引关键技术的预研， 并根据关键技术的发展情况修订型号需求， 最终确定型号研制目标。 目标的制订不应该是以单个技术指标的能力提升为标准， 不能单纯追求指标的先进性， 而应该对各个性能指标统筹考虑， 最终目的是能够提升装备在整个战场的作战效能。

    在预研阶段， 应加大对各项相关关键技术预研工作的投入， 重视关键技术的完备性和技术积累；同时还需根据新的技术发展， 对已突破的部分成熟技术进行性能二次提升， 对特色单项技术谋求创新超越。

    （3） 发展新型号时， 应在确保导弹作战性能的基础上， 充分利用现有的成熟技术。 美国在出台“双射程导弹”计划之前， 就早已开始了“变流量涵道式火箭冲压发动机”、 “共形阵列导引头技术”、 “空中优势导弹技术”和“可编程集成弹药”等项目的研究工作， 使推进系统、 制导系统和引战系统等关键技术达到了工程化应用程度。 将经过验证并已成熟的关键技术应用到型号研制中， 能够缩短研制时间， 降低研制风险， 从而降低导弹研制成本， 满足军方的装备经费需求。

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