超遠程空空導彈攻擊關鍵技術分析

摘要：從超遠程空空導彈攻擊軍事需求出發，介紹了國內外超遠程空空導彈發展歷史及需要的關鍵技術，并重點從閉合超遠程空空導彈攻擊殺傷鏈角度出發，從信息側和火力側討論了涉及到的一些關鍵技術途徑，以期為未來超遠程空空導彈研究提供一定的應用參考。

Abstract： Starting from the military needs of ultra-long-range air-to-air missile attack， the development history of domestic and foreign ultra-long-range air-to-air missiles and the key technologies are introduced. The focus is from the perspective of closing the ultra-long-range air-to-air missile attack killing chain and discussing from the information side and firepower side. Some key technical approaches involved are provided in order to provide certain application references for future research on ultra-long-range air-to-air missiles.

關鍵詞：超遠程空空導彈;截獲概率;動力射程

Key words： ultra-long-range air-to-air missile;interception probability;dynamic range

中圖分類號：TJ762.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）09-0297-03

0? 引言

隨著航空技術和信息技術的發展，現代空中爭斗從作戰飛機單系統之間的對抗，轉向以預警、偵察、干擾、空戰、加油等各種飛機有機結合的大體系對抗，預警機等高價值目標成為現代戰爭中的“力量倍增器”[1]。從防區外發射的超遠程空空導彈武器，能夠在充分保障發射平臺安全性的基礎上，摧毀敵縱深嚴密設防的預警機、加油機等高價值目標，使對手喪失空域活動的信息支撐和補給支撐。美國空軍發布的《2030空中優勢飛行規劃》中指出，“隨著敵方遠程交戰武器的不斷發展和殺傷性能增強，傳統預警機等大型作戰平臺的風險持續增大，對此美國將發展有人無人編組協同、分散式指揮控制系統等新型預警指揮作戰系統”。由此可見，世界各國從超遠程攻擊及高價值防護攻防兩端，都將超遠程精確打擊的重要性提升到了空前的高度。超遠程空空導彈是奪取非對稱優勢的殺手锏武器。

1? 超遠程空空導彈發展歷史及關鍵技術

軍事需求及技術進步是推動武器裝備發展的動力，美國、俄羅斯等武器研制強國在研發近距格斗型和中距攔射型空空導彈的同時，都曾不遺余力發展過超遠程空空導彈概念或裝備。早在冷戰時期，為有效應對蘇聯海軍超遠程戰略轟炸機的飽和攻擊能力，美國海軍研制了具備遠距多目標攻擊能力的AIM-54不死鳥空空導彈武器系統;為了應對美國層出不窮的預警機研制項目，俄羅斯在反高價值武器的超遠程空空導彈研制方面極其活躍，據稱其研制的KS-172[2]、RVV-BD和Kh-31等超遠程空空導彈都具有反高價值目標的能力。KS-172導彈采用慣性導航系統中制導加雷達末制導復合制導技術，末制導采用阿嘎特研究所研制的直徑為350mm的9B-1103M-350導引頭，其探測距離可達90km，能夠適應超遠程攻擊對中末制導交接班的要求;安裝了雷達近炸引信和質量大約為50kg的高爆破片定向戰斗部，具有對大型目標較高的毀傷能力;推進裝置采用串聯固體火箭助推器，射程可達400km。

為完成一次成功的空空導彈打擊，無論從“先敵發現、先敵發射、先敵脫離、先敵命中”空戰制勝四先原則[3]，還是從空戰中OODA環（O-觀察、O-判斷、D-決策、A-行動）的概念出發，為閉合超遠程空空導彈殺傷鏈需要從信息側和火力側兩方面滿足要求。信息側是指為匹配導彈最大動力射程，需要具備相對單機作戰平臺更遠的體系探測能力，同時為滿足中末制導交接班要求，需要體系提供較高的目標指示精度，需要導彈提高制導能力能夠適應較粗的目指信息。火力端是指提升空空導彈最大動力射程，從氣動減阻、提升推進能力、彈道成型等方面進行突破。

2? 超遠程空空導彈攻擊信息側關鍵技術

2.1 超遠程攻擊體系作戰樣式

在空戰中，誰能夠先完成自己的OODA環，誰就獲得了戰斗勝利。在傳統空戰OODA環中，預警系統對目標“看得遠，但看不精”，無法將體系的“信息優勢”迅速轉化為“火力優勢”，需要構建全新的超遠程空空導彈攻擊樣式。美國海軍提出的海軍綜合火力控制-防空系統（NIFC-CA）空中殺傷鏈（From-the-Air （FTA）），以及美國智庫戰略與預算評估中心發布《空對空作戰趨勢及對未來空中優勢的影響》、《決勝電磁波》報告中，提出了幾種可能的超遠程攻擊樣式范例：它機接力制導模式和多機無源探測協同制導模式[4]。

2.2 超遠程攻擊截獲概率分析

空戰體系傳感器能夠滿足信息側對探測距離的遠距探測需求，但從體系提供的目指精度、數據傳輸周期等方面，相較載機平臺提供的火控級目指信息質量較低，為滿足中末制導交接班要求，需要重點對超遠程攻擊截獲概率進行分析。

空空導彈目標角度截獲概率常用到方差分析法，通過對影響目標截獲概率的各種誤差進行分析，得到總導引頭指向誤差的標準差，可以在一次彈道計算中完成目標截獲概率計算目標角度截獲概率P的計算公式為[5]：

其中d為導引頭視場寬度，？滓為目標指示誤差的均方差。

影響空空導彈中末制導交接班截獲概率的主要因素包括：目標指示誤差、導引頭瞬時視場角。目標指示誤差主要誤差源由目標的位置測量誤差、導彈的位置測量誤差以及導彈的姿態誤差組成，這些誤差均服從獨立無偏的正態分布，具體構成見圖3。

設仿真初始條件如下：①載機目標飛行高度均為10km，目標飛行軌跡見圖4;②體系可提供的探測性能測速精度100m/s，測距精度1000m，測角精度0.3°，數據鏈傳輸周期10s;③彈載陀螺的零偏為0.3（°）/h，刻度因數誤差為500ppm，加速度計的零偏為3×10-4g，刻度因數誤差為5000ppm;傳遞對準的精度為航向角0.1°，俯仰角0.1°，橫滾角0.1°，按照俄羅斯KS-172導彈，假定射程400km，導引頭末制導距離90km。

設置不同數據鏈傳輸周期及測角精度，分析對截獲概率的影響，仿真結果見圖5和圖6。

空空導彈在每個數據鏈周期獲得一次目標更新信息，在修正點之外，導彈假定目標作勻速直線運動，而實際上目標機動會造成較大的誤差，更新周期越長誤差越大。根據圖5仿真結果，數據鏈傳輸周期超過5s后，數據鏈傳輸周期引起的誤差急劇放大，截獲概率迅速下降。根據圖6仿真結果，體系提供的較粗的測角誤差對導彈截獲概率影響更為嚴重。

2.3 提高中末制導交接班截獲概率的技術途徑

體系提供的目標指示信息精度對截獲概率影響巨大，從體系探測能力層面，一方面對這些陸海空天體系化資源的合理調度和部署，盡可能提供探測精度較高的原始數據，另一方面通過數據更新率、定時同步精度、相對導航精度、合成航跡精度、火控質量航跡輸出更新率等信息融合研究提高精度[6]。

從導彈導引能力方面，采用新體制的導引技術提高適應較粗的目標指示信息。一是可采用相控陣導引頭。利用相控陣導引技術在搜索策略、多波束覆蓋和速度等方面的優勢，導彈對目標指示精度的適應能力相對于傳統機械式天線大幅提高，使導彈利用較粗的目標指示信息實現較高概率截獲目標。

二是采用多模導引頭。發揮多模導引頭各自體制的能力優點[7]，如可采用主被動雷達雙模導引頭。按照上文給出的典型誤差參數，對比分析了主被動雷達雙模導引頭相較單模導引頭在截獲概率優勢，見表1。仿真結果表明，中制導直接交接主動雷達導引，導引頭視場角小導致截獲概率只有0.33，采用主被動雙模導引，利用被動雷達導引頭適應體系粗的目標指示信息完成遠距寬視場截獲（截獲概率0.91以上），再用較高被動探測精度交接到主動雷達導引頭（概率0.99），綜合實現較高的截獲概率（0.91以上），解決體系精度不夠的難題。

3? 超遠程空空導彈攻擊動力側關鍵技術

動力射程是實現空空導彈超遠程打擊重要基礎，提高動力射程的關鍵技術包括：提高總沖重量比以及采用彈道成型技術。

提高總沖重量比，一是可通過采用輕質高強材料，在保證導彈有足夠的強度、剛度，環境適應性的前提下，減輕導彈總體結構件的重量;二是可通過電子組件小型化一體化設計，騰出前彈體多余空間，增加發動機的裝藥量;三是采用納米技術高能推進劑，實現更高的裝填密度和燃燒效率;四是可采用整體式固體火箭沖壓發動機等推進形式。

采用彈道成型技術，在不改變發動機推力的情況下，采用彈道規劃可大幅增強中遠距空空導彈的超視距攻擊能力，目前正成為空空導彈的一項先進技術[8]。用推進/彈道一體化彈道成型設計，通過發動機能量管理優化導彈飛行速度曲線，減低導彈峰值飛行速度，并通過彈道規劃在升阻比良好的高度飛行，降低飛行阻力。

假設基準導彈射程為單位100%，仿真分析不同增程技術帶來的射程能力見表2。仿真結果表明，每個單項技術采用或提升都對增程有明顯貢獻，尤其綜合使用各項關鍵技術后，導彈動力射程實現成倍增加。

4? 結論

本文主要從閉合超遠程空空導彈攻擊殺傷鏈角度出發，從信息側和火力側討論了涉及的一些關鍵技術途徑。打擊高價值目標是超遠程空空導彈的重要使命，而超遠程空空導彈攻擊實現又離不開體系的支撐，可以說超遠程空空導彈天然就是體系作戰的重要一環。

后續將從體系作戰出發，進一步分析遠距敵我識別能力、平臺掛載能力、作戰效能等要素對超遠程攻擊的要求，以此促進相關技術的進步。

參考文獻：

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[3]樊會濤.空戰制勝“四先”原則[J].航空兵器，2013（1）：3-7.

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[7]劉穎.主/被動雷達雙模導引頭[J].航空科學技術，2009（01）：6-8.

[8]夏芒，張忠陽，杜廣宇.采用高拋彈道的空空導彈復合導引律研究[J].現代防御技術，2014，02.

作者簡介：張明（1987-），男，河北邯鄲人，工程師，研究生，研究方向為飛行器設計。