空空导弹(Air-to-air missile,简称 AA missile)是由飞行器发射,攻击各类有人驾驶飞机、无人驾驶飞机、直升机和巡航导弹空中目标的导弹。从
第二次世界大战末期到现在,空空导弹已经发展成为多种方式制导,远距中距近距系列化和海陆空
三军通用化的庞大家族。
世界第一种试验性的空空导弹,是
德国在1941年开始研制的HS-298型导弹。20世纪50年代第一代空空导弹开始服役,到了上世纪70年代第三代空空导弹性能获得了全面提升。20世纪70年代以来发生的几次局部冲突证明,大量性能先进的空空导弹在空战中使用,改变了以往以近距格斗为主的空战模式,成为夺取
制空权的主要武器。现在世界各国都在优先发展或竞相购买空空导弹作为主战装备。
从分类上看,空空导弹主要分为三类:第一类是射程在10公里范围内的近距空空导弹;第二类是射程在10-100公里内的中距空空导弹;第三类是射程在100公里以上的远距空空导弹。 同时在时间上看,已经装备了第一到第四代空空导弹,正在发展第五代空空导弹。
第五代空空导弹重点发展导弹的多任务能力,例如兼具近距格斗和中距拦射能力,或者能同时打击空中和地面目标,此外第五代空空导弹还包括大离轴/全向敏捷作战能力、远射程能力,拦截对手空空导弹等能力。未来空空导弹的攻击目标有可能扩展到
临近空间飞行器和
外层空间的航天器。
发展历史
诞生
在飞机上使用火箭类武器打击空中目标,其历史可以追溯到
第一次世界大战期间。为了保护
巴黎击落
德军的“齐柏林”飞艇,
法国发明家伊夫·勒皮耶尔在1916年发明了一种可以在当时老式
双翼机上发射的“空对空火箭”。这种火箭实际由硬纸板做成外壳,里面装满 200 克黑火药,顶端为一个木制锥形战斗部,顶端还有一个金属刀片制造的矛尖。这种
火箭弹实际分为两种,针对
飞艇和飞机等不同目标。火箭弹由焊接在双翼飞机支柱上的管子来发射,每个支柱上可以安装5个发射管,每架飞机可以安装2组。飞行员通过座舱中的按钮来齐射其中一组火箭,来集中目标。几乎在同时,
德国飞行员鲁道夫·内贝尔也在哈尔伯施塔特 D.II型双翼战斗机上也发明了类似的装置。据他本人的回忆,还使用这种“空对空火箭”击落了1架
英国战斗机。
此外在1944年,
德国空军在对抗盟军轰炸机的时候,也在
Bf-109战斗机或者
FW-190战斗机战机上,使用210毫米
火箭弹来打散盟军的轰炸机编队,干扰轰炸机的投弹。后来
德军装备的Me-262
喷气式战斗机上还在机翼上挂载了24枚50毫米口径火箭弹,在距离盟军轰炸机群1000米的地方进行齐射,一次齐射具备击落1架轰炸机的能力。
世界第一种试验性的空空导弹,是
德国在1941年开始研制的HS-298型导弹。这种
导弹外形酷似小型飞机,采用
无线电指令制导。但是在
第二次世界大战后期,德国将该导弹项目取消,全力发展X-4型空空导弹。
1943年德国专家马克思·克拉默(Max Kramer)博士开始研制成功了世界上第一种空空导弹:X-4导弹。这种导弹采用有线制导,目的是击落盟军的
战略轰炸机。德国鲁尔钢铁公司已经在1945年生产了1300枚导弹,只等待安装
火箭发动机,但是火箭发动机生产的工厂遭到空袭,这种导弹没有制造完成战争就结束了。
在二战结束后,
美国、
英国、
苏联和
法国都进行过早期空空导弹的型号研发工作,但都没有进入装备阶段。例如美国第一个空空导弹型号是XAAM-A-1“火鸟”,被视为雷达制导空空弹的先驱,后停止发展。苏联第一个空空导弹型号是CHAPC-250,后面未能完成试飞而取消。英国的第一个型号是雷达制导型空空导弹“闪光”。法国则是研发了玛特拉M-04型空空导弹。
空空导弹代际发展
第一代:20世纪50年代第一代空空导弹开始服役,战斗机飞行员具备了在航炮射程外摧毁目标的能力。同时在这一阶段也确立了红外和雷达两种制导体制。由于技术的限制,第一代空空导弹需要载机在目标的尾后发射才能实施攻击,对飞行员占位要求高,主要打击慢速的轰炸机目标。同时由于导弹射程有限和机动性差,目标可以通过机动摆脱导弹的追踪。
第二代:20世纪60年代中期,第二代空空导弹进入服役阶段。这一代导弹中的红外制导导弹,开始采用灵敏度更高的硫化铅探测器,而雷达制导导弹则开始使用连续波半主动雷达制导技术。但是从实战效果看仍然存在低空下视能力差,不适应高机动战机格斗等问题。
第三代:20世纪80年代是第三代空空导弹发展时期。这一阶段红外制导近距空空导弹多采用高灵敏度的
锑化铟探测器,具有大离轴和高机动过载能力。而第三代雷达制导空空导弹则采用半主动雷达导引头,具有下视下射能力。相比前两代导弹,第三代空空导弹性能获得了全面提升,真正具备了近距格斗和超视距作战能力,在实战中显示了能力。但这一代导弹仍然存在导引头抗干扰能力不足的问题。
第四代:20世纪90年代到21世纪头10年,是第四代空空导弹发展时期。为适应空战信息化体系对抗的要求,第四代空空导弹主要解决以前的探测性能不足、抗干扰能力弱的问题,大多采用红外成像探测、主动雷达制导、复合制导、大攻角气动外形等技术。因此第四代红外制导空空导弹可以实现“看见即发射”,能有效攻击大机动目标;而雷达制导空空导弹则具有超视距发射、发射后不管和多目标攻击能力。
第五代:2010年后第五代空空导弹开始发展。第四代战斗机、无人作战飞机以及超音速巡航导弹的出现,要求第五代空空导弹具有新的能力,包括打击隐身目标、同时具备近距格斗和中远距离拦射能力、复杂电磁和光电干扰下的抗干扰能力、载机前后180度的全方位立体攻击能力、多平台网络化制导能力等。
分类标准
按照制导方式
红外制导空空导弹
采用红外导引系统,优点是制导精度高、系统简单、重量尺寸小、发射后不管;缺点是不具备全天候使用能力,迎头发射距离近。
雷达制导空空导弹
采用雷达导引系统,优点是发射距离远、全天候工作能力强等优点。根据雷达导引头工作方式又可以分为主动雷达型空空导弹、半主动雷达型空空导弹、被动雷达型空空导弹以及驾束制导型空空导弹。
多模制导空空导弹
采用多模导引系统,优点是可以发挥各种雷达频段或各种制导体制的优势,互相弥补对方的不足,能提高
导弹的探测能力和抗干扰能力,大幅度提高导弹的作战效能。目前常用的多模制导方式包括红外成像/主动雷达多模制导、主/被动雷达多模制导以及多波段红外成像制导等。
按照作战任务
近距格斗空空导弹
主要用于空战中的近距格斗,发射距离一般在300米至20公里之间,近距格斗空空导弹通常不追求远射程,它更加关注导弹的机动、快速响应和大离轴发射、尺寸重量以及抗干扰能力等性能。近距格斗空空导弹一般采用红外制导体制。
中距拦射空空导弹
最大发射距离一般在20公里至100公里之间,侧重发射距离、全天候使用、多目标攻击、抗干扰等性能。中距拦射
导弹通常采用复合制导体制来扩大发射距离,其中制导采用
惯性制导加数据链修正,末制导一般采用主动雷达制导。
远程空空导弹
最大发射距离通常达到100公里以上,采用复合制导体制,动力装置多采用固体火箭
冲压喷气发动机。
技术特点
工作原理
空空导弹导引系统接收来自目标反射的无线电波或辐射的红外波,从中获取制导信息,飞行控制系统进行信息处理后,根据导弹和目标的相对运动关系按预定的导引律形成控制指令,控制舵面偏转,操纵导弹飞向目标。对于中距和远程空空导弹,由于导弹自身导引系统探测距离有限,需要载机
火控系统给导弹装订飞行任务,并通过数据链实时提供目标指示,将导弹引导到自身导引系统可以捕获目标的区域。在和目标交会时,
引信对目标进行探测和识别,并适时引爆
战斗部毁伤目标。
总体设计
在战术技术要求分析的基础上,空空导弹的设计研发需要初步确定一系列技术方案,包括弹径、气动布局、
推进系统、制导体制。而在进入详细设计阶段后,还会涉及到引战系统、能源系统、数据链等技术。其中弹径是非常重要的约束条件,会影响到
导弹射程、导引头作用距离、
发动机工作效率、战斗部效能、飞行阻力等方面。
气动布局
导弹的基本气动布局形式有鸭式、正常式、旋转弹翼式、无尾式、无翼式5种,各有优劣。鸭式布局是由靠近弹身头部的舵面与装在弹身尾段的弹翼所组成的气动布局形式,典型代表是
美国的“响尾蛇”
AIM-9响尾蛇导弹。正常式是由靠近导弹
质心或在导弹前弹体的弹翼与装在弹身尾段处的舵面组成的气动布局形式。旋转弹翼式是由靠近导弹质心的旋转弹翼与装在弹身尾段的
尾翼所组成的气动布局形式。典型代表是美国的“麻雀”
AIM-7麻雀导弹。无尾式是只有弹身和弹翼及其后缘处的能面组成的气动布局形式。AIM-54A的“不死鸟” 导弹是这种布局的典型代表。无翼式是只有弾身尾段装有舵面、而无弾翼的气动布局,典型代表是美国的AIM-9X。
第二次世界大战后空空导弹研发建立了以细长体理论和干扰因子概念为基础的
空气动力学体系,导致第一代空空导弹的气动外形设计特点主要是
翼展大、攻角小。例如AIM-9B“响尾蛇”导弹采用易于操控的鸭式布局,引入了气动舵和陀螺舵题。而
AIM-4导弹则使用小展弦比翼面,提高了机动能力,然后通过头部布置反安定面以提高操纵效率。第二代红外制导空空导弹为了进一步提高机动性,有些采用了翼面面积很大的“双鸭式”气动布局。而第二代的雷达制导空空导弹,多采用头部呈尖卵形和四片式全动三角旋转弹翼布局,快速性好但气动力系数线性差。
20世纪70年代后,空空导弹的气动设计开始向大攻角、非线性气动力外形发展。例如
美国的第三代红外制导空空导弹AIM-9L,就是在鸭式布局基础上,采用了大
翼展的双三角鸭式舵,实际是利用前缘脱体涡来增加舵面法向力和导弹攻角,提升导弹机动性。20世纪80年代后,空空导弹气动布局特点是“超大攻角、极小
展弦比、直接力/气动力复合以及一体化设计”。例如
俄罗斯的AA-11是世界上第一个将直接力(
推力矢量)和气动力结合起来设计的空空导弹。美国的AIM-9X导弹也采用了推力矢量设计,而且减少了翼面和舵面的尺寸
未来空战目标的变化得第五代空空导弹气动外形,要有创新的气动布局和外形、新一代推进和控制技术以及多学科一体化设计。例如
以色列的“怪蛇-6”就采用了非对称的“海豚鼻”头部,不但有助于提高机动能力,而且为了满足双模导引头的前后布置需要。为了大幅度提高隐身战机的挂弹数量,美国洛马公司推出了“CUDA”中距空空弹,其最大特点就是采用了类似爱国者导弹的“侧向喷流直接力”进行姿态控制。未来的空空导弹气动设计将越来越复杂,将成为多学科综合应用的系统工程,涉及
空气动力学、飞行力学、
固体力学、热物理学、
应用数学、
计算机科学、雷达、电子、动力和控制等众多学科。
制导系统
制导体制是空空导弹
航空武器系统的关键,空空导弹制导体制包括:红外制导、主动雷达制导、
半主动雷达制导、
复合制导。近距
格斗导弹一般采用红外制导,中距拦射导弹多采用复合制导。
红外制导
红外制导的导引头硬件结构一般由位标器和电子舱两部分组成。位标器主要由光学系统、扫描调制器、
红外探测器、
前置放大器、制冷系统、稳定平台、伺服执行机构等组成。其中光学系统、扫描调制器、红外探测器、前置放大器、制冷系统完成对目标的红外辐射探测。确定探测系统方案是首要任务,其中核心是选择红外探测器的类型,目前最新的技术是采用“面阵凝视成像”探测器。除了光学系统外,位标器还有稳定平台、伺服执行机构是稳定与随动系统。而电子舱中包括信号预处理电路、弹载计算机、功放电路、稳定平台控制系统等部分,它们的任务是完成目标识别、截获、跟踪、导引信号形成、引信配合等功能。整个红外系统的最基本功能,是按照导弹给定的导引规律,在对目标的探测、识别、跟踪过程中,测量目标运动等参数,形成导引信号,传输给导弹制导回路,控制导弹飞向目标。
第一代红外制导空空导弹的导引头都是“点源”式探测器,也就是把探测目标作为一个
点光源来处理。在天空的背景下,利用空间滤波等技术,就能够把被攻击目标的高温辐射识别出来。但当时的导引头没有制冷技术,只能探测尾喷管辐射,所以飞行员只能尾追攻击。相对于第一代导引头,第二代红外制导导弹虽然仍采用点源制导,但探测器采用了制冷技术,跟踪能力显著提高,使得飞行员能够更灵活地从目标后面较大范围实施攻击。第三代红外制导的导引头则采用了更高灵敏度的制冷
锑化铟探测器,而且从单元的“红外点源”变成了多元,从而具备了一定程度的全向攻击能力和抗干扰能力。第四代红外制导型空空导弹向红外成像制导发展,能够直观获取目标外形或基本结构等信息,抗干扰能力强。同时导弹上的计算机就能够通过探测器获得目标信息进行自动判断和攻击。红外成像制导技术的第一代是光机扫描成像。例如
德国的IRIS-T导弹就采用了机械扫描的128X4的锑化红外成像导引头。第二代则是
美国AIM-9X使用的128X128像素凝视红外焦平面列阵成像制导,分辨率更高,可靠性更高,结构更紧凑,抗干扰能力更强,具有攻击距离远、多目标攻击和全向跟踪能力。
雷达制导
雷达制导是指空空导弹通过接收来自目标的无线电波来探测、截获和跟踪目标。与红外制导对比,雷达制导具有能够全天候使用的优势。按照雷达体制的不同,雷达制导可以分为脉冲制导、连续波制导和脉冲多普勒制导。按照无线电波的来源分类,有主动雷达制导、
半主动雷达制导、被动雷达制导。雷达制导的导引头一般由
天线罩、主通道天线、位标器、
微波前端、
无线电接收机、信号处理机等系统组成。以发射中距主动雷达制导空空导弹为例,导弹在完成中段飞行后,导弹送给导引头目标的角度、距离和速度指示信息, 并指示导引头主通道天线开机,将发射机输出的微波能量向特定的空域辐射,然后高灵敏度接收机接收目标的微弱回波信号,并对其进行
变频、
滤波、 放大和模数转换后,形成反映目标信息的数字信号,送给信息处理机进行处理。
信号处理机对信号处理后,获得目标的角度、 速度和距离信息。在完成对目标的截获后,转为对目标的跟踪状态,并连线测量目标的运动参数,输出给
导弹的飞行控制组件, 实现导弹的末段制导最后击中目标。
第一代雷达制导空空导弹,采用的是雷达驾束制导方式,需要载机雷达始终照射目标,雷达波束较窄,只有正负2度,导弹不容易进入波束,因此导致导引精度差,抗干扰能力弱。第二代雷达制导空空导弹则采用圆锥扫描体制的
半主动雷达制导方式,攻击离轴角度达到了正负20度,攻击距离进一步加大。但缺点是导弹需要接受一系列雷达回波才能实现跟踪,发射使用流程很复杂,飞行员不易熟练掌握。而第三代的雷达制导空空导弹则采用了单脉冲测角体制,只需一个回波脉冲就可探测目标角度信息,但仍然需要载机雷达持续照射目标。而第四代雷达制导空空导弹,则采用多普勒主动雷达导引头,最后的末制导则要靠导弹的主动雷达导引头,从而使导弹具备了发射后不管和多目标攻击能力,载机不用始终照射目标,能对前方正负60度、80公里范围内的空中目标实施攻击
复合制导
因为所谓空空导弹“发射后不管”,实际上是不可能的。原因是因为雷达导引头作用距离较小,不能满足超视距空战的要求。空空导弹必须借助于惯导或者指令惯导导引完成中段飞行,最后末段则采用单模或双模导引头寻的制导方式。根据目标的运动情况,通常分为两种典型的复合制导模式:惯性制导+末制导和指令惯性制导+末制导。如果目标机动能力弱,则采用惯性制导+末制导,如果目标机动能力强,则采用指令惯性制导+末制导,需要载机不断
导弹提供目标修正信息,控制修正导弹的运动轨迹。而导弹的末制导也存在各种复合制导模式:包括半主动雷达+被动红外复合制导、被动雷达+被动红外复合制导和主动雷达+被动雷达+被动红外三模复合制导。
为了在强
电磁干扰环境下探测隐身战机等多重目标,未来的空空导弹将放弃红外制导或者雷达制导的单一制导模式,而是在导引头上实现多模制导,包括红外探测制导和主动雷达制导组合在一起,或者是主动雷达和被动雷达组合在一起,也有可能是不同
波段的主动雷达组合在一起。未来的多模式空空导弹导引头,有可能是把红外焦平面阵
探测器装在导弹头部,而把主动雷达制导转变为导弹头部外侧的圆柱形共形天线。这种方式能够最大程度发挥两种探测模式的优势。
飞行控制系统
空空导弹的制导系统接收并处理来自目标、载机
火控系统和其他来源的目标信息,跟踪目标并产生制导指令,信号将发送给导弹的飞行控制系统。飞行控制系统通过对弹体的俯仰运动、偏航运动以及横滚运动的控制,使
导弹在整个飞行过程中具有稳定的飞行姿态和快速响应能力,控制导弹飞向目标。飞行控制系统包括飞控组件和舵机。舵机是控制导弹舵面偏转的伺服机构,是导弹自动驾驶仪的执行元件。传统导弹的机动一般通过舵面偏转产生气动
力矩来实现,而最新的第四代近距格斗导弹采用了
推力矢量控制技术,通过改变推力方向来产生控制力矩。
引战系统
引战系统由
引信、安全和解除保险裝置以及
战斗部三部分组成。引战系统的功能是导弹飞行至目标附近后,对目标进行探测识别并按照预定要求引爆战斗部杀伤目标。空空导弹一般都装有
近炸引信,在导弹脱靶量允许范围内引爆战斗部。空空导弹毁伤目标是由战斗部来完成的,其威力大小决定了毁伤效果。一些空空导弹出现引信早炸、拒炸、不适时起爆,导致未毁伤目标的故障,其原因主要是对引战系统的复杂性认识和重视不够。
引信
空空导弹没有准确可靠的
引信,那么就变成了一个空中炮弹,除非直接命中目标,否则无法实现杀伤。空空导弹最早使用的是引信为无线电近炸引信,包括连续多普勒引信和脉冲多普勒引信。很快红外制导近距空空导弹就开始大规模采用红外
近炸引信,因为相比
无线电近炸引信,红外引信的抗干扰能力更强。同时
微波无线电引信也同时存在,和红外近炸引信同时存在交替使用。
第三代空空导弹的引信设计主要表现在使用先进的目标探测装置、
信号处理逻辑判断技术,避免引信的早炸,提高引战配合效能。20世纪60-70年代,激光引信技术出现,并被
美国首先应用于AIM-9L近距空空导弹上。
激光引信既有无线电引信全向探测目标的优点,又有保存了光学引信抗
电磁干扰能力较强、探测精确度高的特点。但是激光引信的问题是容易受到烟尘或雨、雪、云、雾等气象环境的干扰。
由于
无线电引信可以全方位探测目标,不受气象条件影响,所以仍然在空空导弹上得到应用。为了克服以往各种以往引信的缺点,毫米波无线电引信受到关注。因为毫米波探测精度高、抗干扰能力强,超低空工作能力强,不受外界天气和气候影响。除了技术以外,第四代空空导弹的
引信从设计思想上,已经开始利用
传感器和微电子技术,全面取代旧有的机械引信安全系统,从而实现空空导弹精确炸点控制和定向起爆的功能,确保击中空中目标。
第五代空空导弹的引信,将向软件化和模块化方向发展。软件化是指以数字化为基础,将引信系统的
基带信号变为可编程的数字信息,从而实现引信技术向自适应、可编程、灵巧化、智能化和虚拟现实发展。而模块化则是将空空导弹引信结构和功能由若干模块组合而成。例如实现主动
无线电引信和被动红外引信的组合。无线电引信和被动红外引信技术的发展方向是实现成像探测,包括
红外成像和毫米波成像,也就是引信实现对目标要害部位的精确选择,从而达到最佳杀伤效果。引信成像探测是实现引信智能化的关键技术,最终是通过模块化,实现制导引信一体化。
战斗部
破片战斗部是空空导弹战斗部的主要形式,早期第一代的导弹多采用自然破片战斗部,其结构比较简单,大多数为圆柱形,主要由炸药装药和整体式金属壳体组成。第二代空空导弹出现了半预制破片战斗部、预制破片战斗部和连续杆战斗部。半预制破片战斗部也就是在圆柱形的金属战斗部壳体上,使用刻槽式、聚能衬套式和叠环式等方式,有效控制金属战斗部爆炸后的破片形状和尺寸。而预制破片战斗部,就是把预先制造好的破片,按照需要的破片数量和散布要求,用
树脂将其粘接起来,其外形有圆柱形、半圆柱形、球形等。连续杆
战斗部则是把大长径比的高强度金属条纵向紧密排列在炸药外侧,爆炸时产生一个连续环形杀伤装置,其威力一般大于破片战斗部,其缺陷是速度慢,而且杀伤环断裂后威力将急剧下降。新的离散杆式战斗部则是用独立的、大长径比的预制杆件作为战斗部,具有连续杆战斗部威力强的优点,同时还有破片战斗部的高速度和杀伤半径大的优点。第四代导弹中的
美国AIM-120C5和
俄罗斯的AA-12中距空空导弹,据推测就使用了定向能战斗部。这实际也是一种破片
战斗部,但不是类似传统破片战斗部和杆式战斗部的飞散和环形,而是控制破片的方向针对目标飞机。一般认为现在最可能实现的是偏心起爆定向战斗部,其难度在于系统复杂,对引信的技术要求更高。
推进系统
推进系统为
导弹飞行提供动力,实现打击目标所需的速度和射程,基本采用
固体火箭发动机。固体火箭发动机又可以分为单级
推力发动机和双级推力发动机。远程空空导弹需要实现高速度和远射程,则使用了多脉冲固体火箭发动机和冲压发动机。固体火箭发动机的主要优点是结构简单、可靠性高、使用方便,缺点是比冲低、性能受贮存温度影响较大以及可控性较差。
空空导弹使用的固体火箭发动机,主要由进剂装药、壳体、
喷管以及点火装置四个部件组成。早期固体火箭发动机主要的换代技术在于
推进剂。第一代空空导弹使用的是由
硝化纤维素和硝化甘油组成的双基推进剂。例如
美国AIM-9B使用的就是一种被压制成八角形药柱的双基推进剂,结构复杂而且能量低。另外从50年代末开始,空空导弹就开始应用“单室双
推力”
火箭发动机的设计。这种设计兼顾了空空导弹的助推段和巡航段两种情况,
发动机的效率更高。
20世纪50年代后,以端
羧基聚丁二烯(CTPB)为代表的各种
复合推进剂研制成功,比冲和力学性能有显著改善,更适合空空导弹在载机上的恶劣环境。后来在
推进剂中加入大量
铝粉,进一步提高比冲。
端羟基聚丁二烯(HTPB)复合推进剂在20世纪70年代研制成功后,成为第三代空空导弹的选择。但这种推进剂存在的问题,就是发射后大量铝粉燃烧尾烟特征大,容易导致发射载机暴露。因此
美国又开始减少铝粉含量,少烟的空空导弹火箭发动机推进剂诞生,并成功应用于美国主要的空空导弹中。
第四代空空导弹的
发动机一个特点就是提高了安全性,例如美国AIM-120空空导弹为了提高在火灾中的安全性,在弹体内安装了1.12米长的爆炸条,能够在火灾发生后30秒内爆炸切割导弹
燃烧室造成泄压,避免发生爆炸。另一个特点是在近距空空导弹上使用了
推力矢量发动机,主要使用喷流偏转的方式,改变发动机的喷流方向。目前第四代主要采用燃气舵或者扰流片方式。
美国的AIM-9X使用的是燃气舵方式,而
俄罗斯的AA-11使用的是扰流片方式。
为了满足多任务、远射程和轻量化的要求,第五代空空导弹
发动机要求具有灵活的能量管理能力并提高发动机的比冲。双脉冲
固体火箭发动机,就是一种具备能量管理的新型火箭发动机,就是通过特殊的隔离装置将
燃烧室或者药柱分成几部分,每段配有独立的点火装置,提供不同的
推力,满足
导弹在不同攻击条件下对推力的不同要求。整体式
冲压喷气发动机则是第五代空空导弹的优选动力装置,其比冲可以达到1400秒,远大于固体火箭发动机的800秒,能有效打击高性能空中目标,同时具有对地和对空的多任务能力,能兼顾近距格斗和中远距离拦射。
数据链
数据链是一种按照统一的数据格式和通信协议,以无线信道为主对信息进行实时、准确、自动、保密传输的数据通信系统。数据链主要用于空空导弹的中制导,它接收载机发送的目标位置、速度和类型信息及载机信息,发送给飞行控制系统,形成中段制导控制指令,实时修正导弹航向,控制导弹飞向目标。数据链有单向和双向两种,单向数据链只接收不回传,双向数据链不仅接收载机发送的信息,也回传
导弹的位置和状态信息给载机。随着导弹发射距离越来越远,AIM-120D、“流星”等新型空空导弹一般采用双向数据链。在近距
格斗导弹中, 数据链能大幅提高导弹的攻击距离,还能实现大离轴角发射。而对于中远程空空导弹,载机通过数据链实时向导弹传递目标信息,使导弹能及时修正自身弹道,还能通过数据链实现“静默攻击”“他机制导”以及适应
网络中心战的要求。空空导弹数据链的选择应该满足全天候、全空域和抗干扰的要求。
能源系统
能源系统用于
导弹系统工作时所需的各种能源,包括电源、气源和
液压源等。电源有化学
热电池、涡轮发电机等种类,主要用于给导引头、
弹载计算机、电动能机、陀螺和
加速度计等供电。气源有高压洁净
氮气或其他介质的高压洁净气源和燃气,主要用于气动舵机、导引头气动角跟踪系统的驱动以及
红外探测器的制冷等。液压源主要用于液压舵机的驱动。能源系统是空空导弹工作的基础,需要具备智能化程度高、体积重量小、速度快、机动能力强、能在恶劣环境下工作等特点。在20 世纪80年代前研制的
导弹,多采用电源、气源和液压源组合的复合式能源,80年代后期由于
热电池技术、永磁电机技术和大功率
电子器件技术的飞速发展,基本都采用单一的热电池作为能源。
实战使用
主要国家
美国
苏联/俄罗斯
中国
英国
法国
以色列
日本
其他