發展沿革
歷史背景
“響尾蛇”AMI-9空空飛彈是世界上第一種被動式紅外製導空空飛彈,也是世界上最著名的空空飛彈之一。自從1953年9月研製成功後,作為現代戰鬥機上的重要武器,多次在局部戰爭和地區衝突中取得了突出的戰績。其後多年中,為了滿足不斷發展的戰術要求,美國空、海軍在AIM-9B生產型的基礎上,先後改進和發展了十幾個型號的“響尾蛇”飛彈,總產量達到幾十萬枚,形成了一個龐大的“響尾蛇”家族。2003年11月13日,又有一種全新的“響尾蛇”飛彈進人美軍服役,它就是新一代AIM-9X空空飛彈。
第一枚“響尾蛇”飛彈編號為XAAM-N-7,於1953年9月11日成功完成打靶試驗,而正式的AIM-9編號直至1962年才得以確定。發展初期,第一代AIM-9B飛彈的制導系統沒有採用致冷措施,在性能方面受到很多限制,射程只有3.2公里,主要用於攻擊各型轟炸機,不具備夜間和正面攻擊目標的能力,其傳統破片式彈頭的殺傷力也極為有限。美國海軍從50年代末開始著手發展第二代AIM-9C型和AIM-9D型飛彈。重點改進了飛彈的氣動外形,更換了固體火箭發動機,使射程增大到17.7公里,採用了殺傷力更強的連續桿式戰鬥部。其中C型是“響尾蛇”系列中唯一的雷達制導飛彈,D型導引頭則改用由氮致冷的硫化鉛光敏元件,提高了探測靈敏度。
70年代初,在對越南戰爭中“響尾蛇”飛彈作戰效果評估和分析的基礎上,美國海軍和空軍聯合發展了以AIM-9L和AIM-9M為代表的第三代“響尾蛇”飛彈。AIM-9L飛彈導引頭採用了氨致冷的銻化銦光敏元件,大幅度提高了探測靈敏度,具備了一定的全向探測、離軸截獲和跟蹤能力,同時火箭發動機和舵面都相應得到改進,提高了飛彈的機動性能。接著,從1979年開始研製性能進一步提高的AIM-9M飛彈,重點改進了抗紅外干擾能力,增強了背景分辨能力。該型飛彈曾經在海灣戰爭中初露鋒芒,是美國在90年代主要生產的“響尾蛇”飛彈型號,並成為第四代“響尾蛇”飛彈發展的基礎。
1985年,當美國首次發現米格-29戰鬥機外掛R-73飛彈時,並沒有立即著手研製大離軸角近距空空飛彈,這主要是因為美國空軍過分強調了超視距戰術和超視距飛彈的作用,而忽略了目視格鬥時也需要高機動性的近距飛彈。隨著R-73飛彈不斷改進,其射程從30公里增加到40公里,離軸角也從45°擴大到60°,最新型R-73M飛彈的離軸角甚至大於90,抗紅外干擾能力進-步增強。此時,美國空、海軍才逐漸意識到在今後空戰中的近距格鬥能力漸處下風。
第四代“響尾蛇”飛彈的代號為AIM-9X,這種飛彈的研製計畫由美國國防部在1993年底提出,當時有英國航空航天公司、美國的休斯公司和雷聲公司三家參與競爭。1993年底,憑藉技術指標、生產成本和後勤保障等方面的優勢,休斯公司在最後的評估中擊敗了雷聲公司,以總體性能較好和設計改動較小的方案獲得了價值1.69億美元的研製契約,AIM-9X空空飛彈開始進入工程製造和發展階段。
研製歷程
1994年,AIM-9X飛彈正式開始競標。
1996年,確定了研製方案。
1998年,AIM-9X飛彈進入飛行試驗階段。
1999年3月,AIM-9X飛彈進行了分離控制試驗彈的發射。
1999年7月14日和9月1日,F/A-18戰鬥機和F-15戰鬥機分別在中國湖和白沙靶場完成首次制導發射試驗,均擊中QF-4靶機,成為AIM-9X飛彈發展的一個里程碑。
2000年6月,完成了AIM-9X飛彈多數工程研製樣彈的試驗。
2000年3月,展開了AIM-9X飛彈生產型試驗彈的試驗。
截至2001年,AIM-9X飛彈取得了19次發射18次命中,14次直接命中QF-4靶機的成績。
2003年,裝備美軍並達到初始作戰能力。
2004年,進入全速生產狀態。
2006年7月,AIM-9X成功進行了第100次飛彈試射。
2007年3月,美國空軍F-15C戰機發射一枚AIM-9X摧毀了一個快速移動的裝甲運兵車。
2008年4月,美國空軍F-16戰機發射AIM-9X擊沉了機動船。
2008年9月18日,美國空軍一架F-15C戰機完成了AIM-9X Block II飛彈的首次攜載飛行試驗。
2009年6月15日,雷神公司使用AIM-9X響尾蛇飛彈進行了對付無人機目標的試驗 , 驗證了該飛彈的防空能力。
2009年9月23日在墨西哥灣進行的,當時美國空軍的一架F-16C戰隼戰鬥機發射了一枚AIM-9X飛彈,命中了一艘快速運動的靶船。
2009年11月20日,美國空軍完成了AIM-9X Block II飛彈的第2次發射試驗。
2009年12月21日,澳大利亞空軍的F-15C完成了AIM-9X Block II飛彈的第3次發射試驗。
2011年3月至4月,美國海軍完成了5次AIM-9X Block II實彈發射試驗和9次掛飛試驗。
2014年3月至4月,AIM-9X BlockⅡ飛彈完成了多次空中發射打靶試驗,試驗中飛彈的射程超過37km,可越肩發射攻擊背後18.5 km的目標。
2011年8月31日和9月1日,美國海軍成功進行了兩次 AIM-9X Block Ⅱ實彈發射試驗。
2013年,美國海軍開展了AIM-9X Block Ⅲ飛彈項目的研究。
2014年6月5日,美國海軍完成帶有OFS 9.313版本作戰飛行軟體的AIM-9X Block Ⅱ飛彈的作戰試驗準備就緒狀態評審。
2015年2月26日和4月29日,美國空軍的F-22戰機進行了兩次AIM-9X飛彈制導發射試驗,成功命中目標。
2015年4月13日,美國海軍的AIM-9X BlockⅡ飛彈完成試驗和鑑定階段的對抗全尺寸目標和縮比目標的16次發射試驗,具備初始作戰能力。
2015年8月17日,AIM-9X BlockⅡ飛彈達到大批量生產的里程碑。
2016年,美國國防部在取消AIM-9X Block Ⅲ飛彈的研製計畫,相關技術將植入AIM-9X Block Ⅱ飛彈的後續設計中。
2017年4月18日,F-22戰鬥機在猶他州的試驗和訓練靶場從內埋武器艙發射了AIM-9X,命中BQM-167A小尺寸空中靶機。
技術特點
氣動布局
AIM-9X飛彈採用圓柱形彈體,頭部略有改變,以減小氣動阻力,加上改進的Mk36 Mdo71型火箭發動機,飛彈射程明顯增加。為了獲得較高的轉彎速度,保留了常規鴨式氣動布局,但用三角形舵面替代了原來的雙三角形舵面,與彈翼呈“X-X”交叉狀排列。同時還考慮到戰鬥機的掛載特點,相應減小了控制舵面的結構尺寸,削去了彈翼的翼尖,使翼展為406毫米,以滿足第四代戰鬥機F-22的內掛要求。
控制系統
AIM-9X飛彈採用推力矢量控制,這一技術的優點在於,無論飛彈在高空還是低空飛行時,只要處於推進階段就能有效地控制飛彈的飛行狀態,從而獲得很高的機動性,有助於減小舵面尺寸和減小氣動阻力。AIM-9X飛彈的推力矢量控制裝置由4個噴氣導流片組成,導流片與舵面之間採用機械禍合,通過改變發動機的噴氣流偏轉方向,實現對飛彈飛行方向的控制。採用推力矢量後,“響尾蛇”飛彈的轉彎速率達60-10度/秒,不僅提高了飛彈的敏捷性,獲得全向格鬥所需的大機動過載,還使飛彈能在低速狀態進行大迎角飛行,最大迎角達50度,從而能有效地攻擊高機動性的飛機。
制導系統
AIM-9X飛彈採用了全新設計的制導系統,新系統主要有以下三個特徵:
一是採用了高性能的銻鎘汞凝視焦平面陣列。這種結構緊湊的128x128元陣列導引頭具有很高的靈敏度,與以往各型號探測目標時形成一個熱點不同,它可以有效地探測出目標和背景之間的微小溫差,形成有關目標的熱像,通過對熱像的處理可以獲得精確的制導信息,具有很強的目標截獲能力。因此,AIM-9X飛彈不僅可以探測發動機噴口氣流的紅外輻射,而且也可探測飛機蒙皮的紅外輻射,真正具備了全向攻擊能力。
導引頭工作在3-5微米波段的範圍內,大於通常情況下雲霧或煙塵的顆粒尺寸,具有很好的穿透性,因此探測距離更遠。同時,這種導引頭還能具有一種區別諸如曳光彈等多目標對抗措施的能力,抗干擾能力非常強。光學部件安裝在一個滾動/擺動的萬向框架上,增大了導引頭的框架角,使其跟蹤目標時的離軸角擴大,從而提高了導引頭的後視能力。
二是更新了將探測到的目標信息轉換成制導指令信號的電子部件。AIM-9X飛彈的制導電子裝置包括一個C-80數字式跟蹤器和一組慣性組件,前者利用導引頭探測精確的目標圖像,可以選擇目標上的易損點,具有很高的抗干擾能力和極佳的雜波抑制能力。由於具備原位測試和重新編程的功能,所以AIM-9X飛彈成為一種數字式飛彈。
與AIM-9M飛彈不同的是,AIM-9X飛彈增加了電子線路來聯接制導系統的電子器件與其它部件,但由於彈體缺乏內部空間,這些線路只能緊貼彈體下表面安裝,禁止線路的蓋板一直橫跨飛彈的大部分長度,以便減小阻力和保護線路。
三是改進了包括致冷裝置、觸發引信和兩個熱電池的中間段。AIM-9X飛彈的導引頭由於採用了沒有時間限制的機械斯特林致冷裝置,可連續工作很長時間,大大減少了維護工作量,也消除了致冷系統的污染問題。
攻擊方式
在實際空戰條件下,AIM-9X飛彈主要通過三種模式截獲和攻擊具有紅外輻射特徵的目標。一旦紅外輻射源進入導引頭的視野,電子裝置將產生特定的音頻信號,飛行員通過耳機就可以聽到飛彈已經截獲目標的提示。
第一種是直接瞄準引導模式。飛行員通過操縱飛機機動飛行,使雷達瞄準線直接鎖住敵機,AIM-9X飛彈自然地指向目標。此時導引頭的紅外探測能量被轉換成能夠滿足制導需要的電子信號,並一直跟蹤目標直到受到尋的器萬向支架的限制。
第二種是“響尾蛇”擴展截獲模式(SEAM)。當飛行員用機載火控雷達搜尋目標時,AIM-9X飛彈的導引頭隨動於雷達瞄準線,一旦截獲目標,飛彈內的導引頭聯鎖裝置被打開,飛彈開始持續地跟蹤目標。
第三種是頭盔瞄準具引導模式。由於AIM-9X飛彈的近距截擊包線明顯大於目前現役的任何一種空空飛彈,飛行員可以通過移動頭盔來引導其導引頭瞄準大離軸角目標,而這一戰術的關鍵是與AIM-9X飛彈同步研製的聯合頭盔指示系統(JHMCS),它能夠明顯增強戰鬥機的空戰能力。
性能數據
AIM-9X | |
動力 | 固體火箭發動機 |
長度 | 3米(118英寸) |
直徑 | 130毫米(5.12英寸) |
翼展 | 350毫米(13.8英寸) |
重量 | 85千克(188磅) |
戰鬥部類型 | 高爆破片戰鬥部 |
戰鬥部重量 | 10千克(22磅) |
制導方式 | 被動紅外 |
最大射程 | 26000米 |
最大速度 | 850米每秒 |
衍生型號
AIM-9X
AIM-9X飛彈是第四代近紅外空空飛彈,是在AIM-9R,AIM-9M和ASRAAM項目的基礎上研發的。1994年,AIM-9X飛彈正式開始競標,1996年確定了研製方案。1999年,AIM-9X完成了首次發射試驗,2003年裝備美軍並達到初始作戰能力,2004年進入全速生產狀態,目前已裝備的飛機主要有F-15、F-16、FlA-18和FlA-22。
AIM-9X在研發過程中採用了大量的成熟技術,例如直接使用AIM-9M的發動機、引信和戰鬥部,以降低成本。AIM-9X的主要技術特點包括:
1)總體結構上,採用“正常式+光彈身+矩形尾翼”的氣動布局,改變了彈翼結構尺寸,採用推力矢量控制技術提高了飛彈的機動性和離軸發射能力;
2)採用128×128銻鎘汞凝視焦平面成像紅外導引頭,採用內部致冷裝置對光敏元件進行冷卻,靈敏度和抗干擾能力大幅提高;
3)採用OFS8.212軟體(Operational Flight Software),具備了發射後鎖定能力以及無頭盔瞄具全包絡離軸發射能力。
AIM-9X Block II
相比於同類型飛彈,AIM-9X的綜合性能雖然名列前茅,但並不滿足美軍所追求的絕對性能優勢。因此,在1998年前後,雷神公司就有了AIM-9X飛彈的改進計畫。AIM-9X Block II飛彈美國海軍領導下的AIM-9X飛彈第一次大的升級,重點改進了導引頭性能。2008年9月,由F-15C戰機完成了首次攜載飛行試驗。2009年11月、12月分別完成了第2次和第3次發射試驗並成功命中一架BQM-74靶機。2011年,雷神公司獲得了AIM-9X Block II飛彈的低速初始生產契約,2013年實現全速生產。AIM-9X Block II的主要改進包括:
1)增加了從飛機到飛彈的數據鏈,提高了飛彈發射後鎖定的能力,具備了第三方制導能力;裝備了新型的彈載計算機,使飛彈具備從混雜環境中捕捉目標的能力;
2)重新設計了飛彈引信,利用DSU-41/B引信代替了DSU-37/B引信,降低了飛彈的誤炸機率;
3)採用了OFS9.2軟體代替OFS8.212軟體,提高了飛彈的抗干擾能力,升級版OFS9.3軟體能更有效的提高飛彈性能。
服役動態
2017年1月,美國國防部安全合作局(DSCA)通報了韓國的AIM-9X BlockⅡ飛彈購買申請,購買60枚。
2017年9月,美國國防部安全合作局(DSCA)通報了加拿大的AIM-9X BlockⅡ飛彈購買申請,購買100枚。
總體評價
作為“響尾蛇”家族的新成員,AMI-9X飛彈保留了體積小、重量輕、成本低和可靠性高的特點,具備了“發射後不管”這一突出特點,同時大大提高了離軸發射能力和敏捷性能,使其作戰效能躍上了新的台階。隨著各種技術和試驗的日趨成熟,AIM-9X空空飛彈的套用範圍正在逐漸擴大。由於未來的巡航飛彈具有體積小和隱身性能好的特點,對於雷達制導的從AIM-120先進中距空空飛彈來說,發現和摧毀巡航飛彈的能力將受到極大限制。而AIM-9X空空飛彈由於制導和控制方面的優異性能,可以通過探測巡航飛彈發動機尾焰和蒙皮上的紅外輻射,在視距內截獲並摧毀飛行中的巡航飛彈,甚至還有可能用於攔截中、遠距空空飛彈。另外部分機動性較差的飛機也可裝備AIM-9X飛彈,藉助它的高機動能力來改變原有空戰方式,增大攻擊目標時的空域 範圍,提高自身作戰生存能力。可以看出,新一代“響尾蛇”飛彈正在成為美國空軍和美國海軍的新寵,不僅將成為現役和未來戰鬥機的格鬥利刃,而且還可能成為潛艇和無人機的貼身銳器,再次續寫“響尾蛇”家族的榮耀與傳奇。 (《現代兵器》)