西方飛行員正面臨真正的噩夢,多枚齊射的俄制遠程空空導彈將采用完全不同的導引頭和相差極大的來襲彈道,它們幾乎不可能被同時干擾或規避。
過去25年來,包括冷戰最后10年的動蕩期以及后冷戰時代,俄羅斯航空工業在空空導彈設計方面展現出了巨大的創造性。目前,俄羅斯戰斗機飛行員已能夠使用功能繁多的空空導彈,既包括基于同一種彈體安裝不同類型導引頭的型號,又包括不同彈體使用同樣導引頭的情況。
這一切所導致的后果是:西方軍隊的作戰計劃人員,以及電子和紅外對抗吊艙設計人員正面臨真正的噩夢。來襲的俄制超視距空空導彈采用了幾種不同半主動雷達導引頭、主動雷達導引頭、紅外導引頭或無源X波段反輻射導引頭中的一種。這枚導彈還可能使用不同的彈體,因此具備多種攻擊彈道。
超視距齊射的命中率
俄羅斯的超視距作戰模式起源于冷戰。蘇軍當時的作戰分析認為,導彈較低的毀傷概率(尤其是因敵方采用干擾措施而出現性能下降的情況),將是制約空戰成效的主要因素。上世紀70年代,蘇聯超視距空空導彈發射的標準模式是:以齊射方式對同一目標發射2枚空空導彈,其中1枚采用半主動雷達制導,另一枚則采用熱尋的方式。為盡可能擊中目標,一些蘇軍戰斗機甚至采用了以自動優化方式發射2枚導彈的方法。

為何蘇-27“側衛”戰斗機的各種衍生型號要裝載多達8-12枚超視距導彈?答案很簡單一一它們在空戰的初始階段能夠以1枚以上(3-4枚)的方式齊射。敵方飛機在遭受此類攻擊時會面臨極為困難的局面,它必須對3-4枚間距極小的來襲導彈進行干擾、誘騙和/或機動規避。即便單枚導彈的毀傷率僅為30%,但4發齊射的總體毀傷率仍然超過75%。配合射頻近炸引信以及新近研制的主動式激光近炸引信,俄式遠程空空導彈擁有令人恐怖的毀傷效能。
在評估俄羅斯超視距空空導彈的攻擊戰術時,可以參考作為西方戰斗機主要超視距空戰武器的美制AIM-120導彈。AIM-120A在冷戰末期服役,是一種可以“發射后不管”的主動雷達制導武器,該彈還安裝了飛行中段慣性導航系統并由載機雷達提供數據鏈支援,從而能夠同時發射多枚導彈攻擊多個不同目標。
經過多年發展,目前F-22A戰斗機裝載的是“短翼展”AIM-120C3。AIM-120C4則采用了功率更大的火箭發動機以及更短的控制艙,由此具備優異空氣動力和彈頭性能,而AIM-120C6安裝了性能更好的引信。最新型的AIM-120D采用了重新設計的導引頭,它在高速擺動環境中穩定性很高,并采用雙路數據鏈以及GPS輔助慣性導航,空氣動力性能較好,其導引頭在打擊大離軸角目標時也具有出色鎖定能力。
但必須指出的是,迄今為止AIM-120A/B/C型導彈在實戰中并未取得突出成績。AIM-120C在試驗場進行的測試中共發射214枚,有關方面聲稱其毀傷率達到85%。與之相比,上述三種型號導彈的實戰毀傷數據大為遜色,美國自己的數據顯示,該類導彈在實戰中10次擊落空中目標(包括誤擊1架己方UH-60直升機),其中僅有6次是真正意義的超視距攻擊,而在此過程中消耗的導彈超過12枚。
需要特別注意的是,每個遭到攻擊的目標都未安裝現代化電子戰設備,因此無法與現代超視距對抗時的最新“側衛”相提并論。即便是在攻擊“軟目標”時,AIM-120的毀傷率也低于50%。那么,當AIM-120D面臨基于高性能數字射頻存儲器研制的單脈沖反跟蹤干擾器干擾時,是否還能實現遠高于以前實戰中50%的毀傷率?更不用說重現在試驗場理想條件下取得的85%毀傷率了。
在模擬空戰中獲勝
當采用AIM-120導彈的西方空中力量,與超視距導彈攜載量相當于其三倍的“側衛”對抗時,到底會面臨何種情況?以F/A-18E/F“超級大黃蜂”和F-35為例,后者的空優型裝載2枚AIM-120,前者最多可裝載6枚。假設“側衛”飛行員并未利用占有優勢的導彈射程首先發射導彈——這是一種樂觀的構想——那么AIM-120載機在發射2-4枚導彈的情況下,最大毀傷率將超過90%。
然而,如果假設敵方干擾系統發揮作用,以及所采取的空中機動使得AIM-120的毀傷率降至約50%——又一種樂觀的統計——那么AIM-120在2發齊射時的總體毀傷率可達75%,4發齊射時則超過90%。因此只有4發齊射才能取得較好成效,但此時F/A-18E/F或F-35將消耗所裝載的全部或絕大多數導彈,導致無法繼續實施超視距空戰。在“多對多”對抗中由于這兩種型號戰機飛行速度較低,因此難以擺脫敵方追擊,并可能被另一架“側衛”擊落。

最理想的“多對多”對抗環境下,F/A-18E/F或F-35在超視距空戰中與蘇一30MK或蘇-35BM的交換率為一比一,這既是與可能的對手進行“視距內”空戰時采用的一般性假設,也反映了歷史上多次消耗性空中戰役的統計數據的相關規律。而為了達到上述戰損比,其實我們提出了一系列不利于“側衛”的假設——反應遲鈍的“側衛”飛行員無法利用導彈的射程和火力優勢;俄制超視距導彈的導引頭性能不及AIM-120;以及俄制單脈沖干擾器在對AIM-120進行干擾時,后者毀傷率的下降程度不會超過50%。
但現實戰場卻不會是紙上談兵。一位優秀的“側衛”飛行員將首先齊射3-4枚R-27遠程空空導彈(使用不同導引頭),同時保留再實施一或兩次齊射所需的超視距彈藥,他還將使用高性能的單脈沖干擾器并使AIM-120的毀傷率下降程度超過50%。在具備矢量動力性能的情況下'無論其干擾設備的性能如何,“側衛”飛行員都能夠讓載機成為AIM-120極難攻擊的目標。由于所有發射的AIM-120空氣動力性能以及抗干擾性能完全相同,因此“側衛”飛行員采取的任何干擾措施只要對其中1枚導彈有效,就能干擾其他所有導彈,而俄制導彈卻讓飛行員根本不用擔心出現類似問題。
雖然美軍目前的一些作戰能力仍處于保密狀態,如使用APG-79和APG-81有源相控陣雷達(AESA)作為X波段高能干擾器干擾俄制BARS或“雪豹”-E無源相控陣雷達,但它們并非“萬靈妙藥”,而且實戰中甚至有可能加速F/A-18E/F或F-35被淘汰的命運。原因很簡單,即為了干擾俄制雷達,APG-79或APG-81必須對俄制雷達使用的頻率進行壓制,這將使兩者成為完全暴露的X波段高能信號源,進而極易遭受采用反輻射導引頭的俄制超視距空空導彈(如R-27EP或R-77P)攻擊。
另外,對俄制雷達的干擾將在很大程度上制約APG-79或APG-81的跳頻靈敏度,從而使其失去防御敵方反輻射導彈攻擊的唯一屏障。精明的俄羅斯雷達軟件設計人員將采用所謂的“誘惑模式”,進一步利用上述效應。即采用窄帶輻射信號,使得類似于9B-1032這樣的早期型反輻射導引頭也能輕易鎖定目標。
從電子戰的其他手段看,情況也同樣糟糕。F-14A/B/D戰斗機安裝了AAS-42型紅外搜索和跟蹤設備,即便在AWG-9/APG-71型雷達遭敵干擾時也能對目標進行跟蹤。顯然,正是出于相同目的,美國為“超級大黃蜂”安裝了AAS-42吊艙,并采用“空對空”方式為F-35安裝光電瞄準系統。雖然這種方法能夠持續使用AESA型雷達HAIM-120進行數據鏈中段制導,但卻無法阻止“側衛”對己方實施超視距攻擊。同時,這些輔助手段是否能夠“屏蔽”俄制導彈的最新型數字化導引頭也同樣令人懷疑。
顯然,在電子戰領域雙方都不具備決定性優勢;但“側衛”戰斗機和其攜載導彈的空氣動力性能卻占據了絕對制高點,更關鍵的是,它們的超視距導彈裝載數量相當于對手六倍。由此可以得出結論,F/A-18E/F或F-35飛行員應該避免與新型“側衛”做超視距空戰,這是因為實施此類空戰的最好結果也只能打成平手,而最壞結果將是“側衛”大獲全勝。
追求射程優勢
直到上世紀80年代,蘇聯空空導彈技術仍在推進劑、彈體設計以及制導系統方面落后西方。然而,隨著R-27和R-73在80年代先后部署,蘇聯空空導彈的性能已與西方并駕齊驅,甚至在某些領域領先。用于視距內空戰的R-73以及用于超視距空戰的R-27和R-77的空氣動力性能超越對手不止一點,而R-27改型的推進劑燃燒時間也超過了西方的所有固體推進劑一一這意味著更遠的射程和更具侵略性的末端獵殺。
下一步,俄羅斯三角旗設計局將重點研制采用沖壓噴氣發動機的RVV-AE-PD型空空導彈,這種導彈曾于90年代在多次武器裝備展覽上出現,它同時刺激了歐洲戰斗機公司為“臺風”戰斗機研制“流星”空空導彈。沖壓噴氣發動機的優勢在于:導彈具備持續轉彎性能從而在攻擊末段具備軸向動能,而安裝固體火箭發動機的導彈僅采用慣性制導方式,在轉彎時往往會迅速失速。值得注意的是,最新型的視距內導彈(如以色列“怪蛇”4/5)之所以具備極高毀傷能力,在很大程度上就是由于具備持續軸向攻擊功能——在最后攻擊階段能夠進行過載高達100G的機動,而絕大多數超視距導彈在該階段已“有心無力”。
必須指出的是,除F-22和F-111的研發部門外,西方通常忽略了戰機在發射導彈時自身的空氣動力狀態。以1.5馬赫在45000英尺(13725米)進行超音速飛行的蘇-35發射導彈時,將使R-27或R-77的射程增加約30%。性能較差的戰斗機(如F/A-18E/F和F-35)實際上根本未考慮這一點。它們所裝載空空導彈的射程完全取決于導彈推進劑的容量,以及飛行中段制導算法最大限度利用儲存燃料的能力。由此形成的結果是,雖然AIM-120C/D的理論射程大于R-77所有型號,但后者在實戰中的射程卻大干前者。
來自美國的禮物
自上世紀90年代初以來,俄羅斯在導引頭技術方面已取得了長足進步,這很大程度上應歸功于鎵砷化物單塊集成電路芯片和數字信號處理芯片在全球市場的商品化?,旇гO計局分別為R-27E P/P、R-27E A/A和R-77系列導彈研制了9B-1101K半主動雷達導引頭、9B-1103K主動導引頭和9B-1348E導引頭。該設計局曾在幾年前透露,它在9B-1103K的“數字化”中采用了美國德州儀器公司的TMS-320信號處理芯片,這種芯片是西方軍用雷達的主要零部件之一。

對于俄羅斯軍工產業而言,從模擬和硬件數字化導引頭發展為可編程數字化導引頭是具有里程碑意義的跨越,因為后者為數字處理和抗干擾(此前僅有美國、歐盟和以色列掌握相關技術)提供了多種選擇。從實際情況看,與西方同類主動導引頭相比,對9B-1103K或9B-1348E新型數字化型號的干擾難度并不亞于前者。
9B-1103K或9B-1348E的單脈沖槽形平面陣列天線技術與AIM-120A相似,由于前兩者采用雙平面單脈沖設計,因此能夠對一系列老式干擾技能做更好的反制。俄羅斯對西方干擾能力的擔憂體現于上世fB80年代以來的研發趨勢,即一直采用雙平面單脈沖導引頭,即便瑪瑙設計局為R-27R/ER的改型研制的9B-1101K半主動導引頭也使用了傳統的單脈沖設計。
讓遠程導彈“格斗”
自冷戰結束以來,俄制超視距空空導彈的紅外導引頭也取得了巨大進步。早期的R-27使用Geofizika中央設計局的36T導引頭。但有消息稱,一些更新型號的導彈已采用烏克蘭阿森納爾中央設計局更為靈敏的Mayak/MK-80M導引頭,這種導引頭主要用于R-73M型視距內空空導彈,而三角旗設計局此后也宣布為R-77最初的熱尋的改型研制導引頭。
R-73導彈的性能也在不斷改進,其“數字化”的R-74E型已發展為具有高度競爭力的掃描雙彩色設計,從而能在根本上壓制曳光彈,其軟件可編程系統也具備反制干擾的靈活性。在目前存在著將現存視距內導彈導引頭“移植”至超視距導彈的背景下,可以預測新近研制的熱尋的型R-27E T/T,以及更早的R-77T都可能使用M K-80M新型導引頭(如MM2000子型號)。
眾所周知,俄羅斯軍工行業正在為其未來的視距內導彈設計焦平面陣列(FPA)導引頭,從而在性能上與“先進近程空空導彈”(ASRAAM)、AIM-9X、Iris-T以及“怪蛇”5等西方未來空空導彈對抗,并增加了紅外干擾壓制功能。有爭論的問題是,俄羅斯的FPA是類似于雷聲公司為ASRAAM/AIM-9X研制的256×256陣列所采用的銻化銦技術,還是“蛙跳”至性能更好的量子阱紅外線探測器(QWIP),該技術由德國在90年代末發明。
俄羅斯方面出版了大量與QWIP相關的科技文獻。在采用這種技術的情況下,單一芯片可在兩個紅外彩色波段同時顯示目標圖像,并允許能帶隙探測器技術(如ASRAAM和AIM-9X導引頭使用的老式銻化銦技術)的單一紅外彩色靈敏度缺失。除了目前退役的F-117A以及仍在服役的B-2A外,紅外輻射一直是低可探測性戰斗機在信號特征方面面臨的主要問題。雖然“隱身”總體上可對抗雷達高頻波段,但對高性能低波段紅外傳感器缺乏壓制成效。如果飛行中段引導能夠使超視距空空導彈足以接近和截獲目標,那么在長波紅外(LWIR)波段(波長8-12微米和15微米)運行的QWIP導引頭導彈將具備極強攻擊效能。
更聰明的導彈
過去10年來俄制超視距空空導彈的導引頭已經徹底擺脫了老舊的模擬技術,轉而發展數字化軟件可編程技術。這使得俄國設計人員在將干擾技術運用至這些導引頭時擁有巨大的靈活性,同時能夠在智能信號處理方面有大量機會使得探測距離最大化。數字化自動引導技術對優化西方空空導彈的動力性能一直發揮著關鍵作用,而俄羅斯設計人員目前已彌補了自己在這方面的短板。
目前已知的科技文獻仍存在不明確問題,即俄羅斯是否有意擴充導引頭技術的范圍,從而在高強度干擾環境以及對抗隱身目標時提高毀傷率。俄羅斯并未采用漸進方式改進現役導引頭,而是在高頻毫米波段以及激光雷達技術方面采取措施。雖然對于無源紅外傳感器而言,它們在氣象穿透方面面臨同樣的局限性;但在對流頂層以上,這種因素對高空超視距空戰的影響可以忽略不計。因此沒有基本的技術理由解釋以下問題,為何現役微波雷達以及激光導引頭無法以漸進方式分別提供額外的毫米波段以及基于激光技術的引導?似乎沒什么困難阻止俄國人做這樣的拓展,而且它的作用是顯而易見的。
迄今為止,西方或俄制導彈仍未廣泛采用多模(或多譜段)導引頭,這主要是出于成本和結構復雜程度的考慮——最有名的例子是美國海軍的RIM-116“拉姆”和RIM-7R“麻雀”,它們各自采用了將無源輻射計,半主動雷達制導與熱尋的相結合的方式。體積更大的超視距空空導彈,如R-37和AAM-L能夠較為容易地找到容納多模導引頭的空間,基于此類導彈的成本及其預定攻擊目標的極高價值,如果其具備了紅外制導能力也沒有必要感到驚訝。那些對于小型空空導彈而言不具備較高效費比的因素,對于以敵方預警機為目標的空空導彈卻完全適用。
俄羅斯目前還在嘗試研發一種更有意思的空空導彈導引頭,即瑪瑙設計局的9B-1103K-150“蜂鳥”。它本來是安裝于R-27EA/RVV-AE導彈導引頭的縮小型衍生型號,用于R-73/R-74視距內導彈。雖然俄方仍未透露實施這種改進的具體原因,但顯然包括以下兩方面:首先,采用主動雷達制導的R-73/R-74在近距空戰中將具備多種抗干擾能力。
其次,從歷史角度看,俄羅斯一直強調研發兩級或加裝助推器的空空導彈,這也有助于理解:在末段采用9B-1103K-150或MK-80M/MM-200Gl的R-74為何要加裝具備超視距攻擊能力的遠程導引頭(由R-27或R-37的導引頭改裝)。此類導彈將使用可分離式中段彈體,從而在接近目標時提高末段毀傷率。雖然其結構比現役超視距空空導彈更為復雜,但它在末段毀傷能力方面將克服目前絕大多數型號存在的缺陷。