俄空空導彈家族：曾領先世界十年的R-73 zt

2006年03月31日 07:34 《國際展望》雜誌 　　◎發展簡史 　　R-73導彈北約代號為AA-11射手(Archer)，是前蘇聯上20世紀70年代中後期發展的第4代近程導彈，也是世界上第一種能離軸發射，且搭配頭盔瞄準具達到“可視即可射”的導彈。1973年時的蘇聯空軍除第4代中程空對空導彈外，也需要新型近程格鬥導彈(射程12—20公裏)或格鬥導彈(射程小於10公裏)。新型短程導彈由錦旗與閃電兩家設計局競標，錦旗設計局提出與美製AIM-9同級的K-14，閃電設計局則提出K-73的設計。 　　錦旗設計局提出的K-14是在已裝備蘇聯空軍的R-13與R-13M1的基礎上改進而來，采用氣動力控製及彩虹(Raduga)全向紅外製導頭，並增強抗過載能力以提高機動性。K-14與R-13、R-13M1具有很高的共通性，因此可輕易換裝於米格-21、米格-23、米格-27、雅克-28P、蘇-22等戰機上。 　　閃電設計局提出的K-73最初計劃采用推力矢量控製及非全向紅外製導頭，但前蘇聯根據對未來近程空戰環境及美國近程格鬥導彈的技術分析，認為新型短程導彈必須裝備全向紅外製導頭，因此K-73裝上了燈塔(Mayak)全向紅外製導頭，K-73的尺寸與重量都因而增加。另一方麵閃電設計局存1976年發現，僅靠推力矢最控製的導彈，當固體火箭發動機燃料耗盡後，推力矢量控製就不能發揮作用，無法有效控製導彈了。而K-73設計最大射程可達20公裏，有相當一段距離是在發動機燃料耗盡後依靠慣性飛行完成的。這對K-73來說是個很大的缺陷，因此閃電設計局最後改用推力矢量控製、氣動控製麵兩種控製方式。至此K-73重量達105公斤，成為現役R-73導彈的雛型。 　　1976年，K-14與K-73基本完成慨念設計，其中K-73的外形和結構顯得相當前衛，技術上也比K-14更為先進。但由於K-14與當時正在服役中的R-13有高度通用性，這使得蘇聯空軍可以用較少的經費完成采購和換裝，形成戰鬥力的時間也較短。一時間，蘇聯軍方難以抉擇。在蘇聯空軍猶豫不決的這段時間裏，K-14得以與K-73H步發展多年。但到20世紀70年代末，由於考慮劍K-14已無法適應未來空戰需要，且錦旗設計局此時正忙於K-24、K-27、K-33等計劃而無暇為K-14的設計進行大幅修改，因此閃電設計局的K-73成為前蘇聯唯一種第4代近程格鬥導彈。 　　盡管K-73是閃電設計局的研製成果，但在定型生產階段，卻歸屬到錦旗設計局旗下。因為，蘇聯政府於1976年將閃電設計局改組成閃電科學與生產聯合體(N P OMolniya)，並逐步過渡到以空間科技研究為主攻方向，其中包括設計“暴風雪”號(Buran)航天飛機。因此到1982年，閃電設計局內負責K-73的人員全部轉歸錦旗設計局，這使得錦旗設計局成為前蘇聯最大的空對空導彈研製單位。1985年R-73空空導彈定型服役。 　　◎ R-73及其改進型性能簡述 　　R-73基本型係列 　　彈長2.9米、翼展0.51米、彈徑0.17米；發射重量105公斤、彈頭重7.3公斤；其最小射程300米，最人射程則為20公裏，探測角度±45度，目標對製導頭角速率需小於60度/秒，目標高度20-20000米，目標過載需在12g以下，目標速度不大於2500公裏/小時，載機過載8g以下，對固定翼飛機一類目標的殺傷率為60%。安裝的MK-80全向紅外製導頭探測距離10-15公裏，發射前視野±45度，射後±60度，從製導頭鎖定目標到發射隻需1秒。 　　R-73基本型係列包括R-73K、R-73L、R-73E、R-73LE，其差異僅在引信以及使用對象。R-73K是全係列最早的蘇聯空軍自用量產型，采用無線電引信，在安裝有激光引信的R-73L問世後就被取代而停產。R-73E與R-73LE分別是R-73K與R-73L的外銷型。 　　R-73M1(R-73RDMl)型 　　其尺寸、射程、製導頭視野與基本係列相同，隻是技術比較先進，可能采用與R一73M2一樣的探測元件。 　　R-73M2(R-73RDM2)型 　　又稱為R-73M，它的問世使R-73家族在歐美同級武器如雨後春筍般問世之際，仍能夠傲視群倫。R-73M2的彈長增加到3.2米，冀展縮至0.404米，發射重增至115公斤，采用初期慣性導航，無線電巾途修正加末端紅外製導，住某種程度上可視為一種超視距攻擊的中程導彈。其前向動力射程30公裏，保證殺傷射程13公裏。製導頭發射前視野±60度，發射後±80度。 　　R-73M2采用MK-80M紅外製導頭，用靈敏度更高的中長波探測元件；配備可程式化新型電腦，抗幹擾能力更強，對戰機的探測距離約15-20公裏。MK-80M製導頭解析度高，可辨識目標熱輻射分布，能在命中前約1毫秒計算出目標的中間部位為命中點，增加殺傷率。 　　R-73M2最具震撼力的功能的是它可掉轉180度攻擊後方目標。使用時，載機先通過資料鏈引導導彈轉向，待完成敵我識別，確認不會誤擊友機後再啟動製導頭，這種發射方式已在蘇-35上試驗成功。據說與機上的雷達告警器配合使用，還可用此方法攔截來襲導彈。其在向後射擊最大射程8-12公裏，最短射程1公裏。 　　R-74ME型 　　按照俄羅斯／前蘇聯的空對空導彈命名法(研製中用K開頭，定型後用R開頭)，該型導彈目前應稱為K-74ME，它是以R-73為基礎發展的新一代空空導彈，彈上的製導、動力係統均進行了大幅度改進，射程增加到40公裏，據說製導頭視野可達±80-90度。 　　◎領先世界10年 　　R-73可以稱得上是世界第四代近程格鬥導彈發展的領航員，其基本性能遠遠超出當時所有的近程格鬥導彈。北約國家曾在兩德統一後利用德國接收東德的米格-29與F-16進行了空中格鬥模擬，更加確信了R-73導彈超群的性能。一般估計當時的R-73比AIM-9領先20年左右。因此西方國家急起直追，存20世紀最後十年間發展出多種性能頂尖的格鬥導彈，包括美國的AIM-9X、英國的ASRAAM、德國的IRIS-T，以色列的怪蛇-IV等，R-73也持續推出改型。雖然前述西方導彈局部性能可能比R-73改進型更好(特別是製導頭與電子技術)，但整體性能卻未必比得上R-73，特別是與載機搭配後，R-73的缺點就不再是缺點，這點我們將在最後詳述。而且由於R-73改型大都比其同級西方對手早5-10年服役，因此說“R-73領先世界10年左右”並不過份。 　　筆者歸納R-73導彈的三大特色為： 　　1、與頭盔瞄準具(HMS)搭配的離軸發射能力。 　　2、超過一般格鬥導彈的射程。 　　3、氣動控製方式使R-73兼顧極短射程與遠程的機動性能。 　　其中第一項在歐美第4代戰機相繼服役後，將不再是R-73的專利；但第二項卻仍將是R-73導彈的強項。 　　所謂“離軸發射”，就是載機能以偏離機身縱軸線很大的角度發射導彈，使得載機無需將機頭對準敵機就能發射，這極大的顛覆了從空中格鬥出現沿用至今的“機頭對準目標”的法則。加之R-73的瞄準可由飛行員的頭盔瞄準具負責，飛行員隻要在瞄準具許可角度內看到目標(蘇-27S的可看±60度)，就能加以鎖定並攻擊之。這不得不讓人佩服前蘇聯科研人員能為人所不能為。“離軸發射”概念未必是前蘇聯首創，據說早在R-73研製之前美國就曾論證過此概念，而經過初步分析，也確實認為離軸發射導彈優於傳統前向發射導彈。隻是基於技術原因，這種導彈價格會很昂貴，加上美國空軍一向以視距外交戰為優先，因此沒有對格鬥導彈的離軸發射技術深究下去。然而幾年後，歐美專家眼中“華而不實”的離軸發射格鬥導彈卻在蘇聯萌芽生根。類似情況也發生在戰機推力矢量技術(TVC)上，同樣由歐美論證，但就在他們認為TVC技術會增加上千公斤重量，而停止住現有戰機上動TVC的腦筋時，隻見俄國人僅增加百來公斤的推力矢量發動機“橫行”各大航空展，賺取大把外匯。 　　在射程方麵，R-73基本型射程就有20公裏，改進型甚至有30或40公裏的最大射程。遠射程的特色與前蘇聯對空對空導彈的需求有關，早期蘇聯將空空導彈射程區分為遠程、中程、近程(12-20公裏，如R-13)與格鬥(射程小於10公裏，如R-60)四類，而K-73一開始就是應“近程導彈”需求研製的，但由於其機動性足夠高，完全可以起到格鬥導彈的作用，因此它取代了R-60成為蘇-27戰鬥機唯一的近程導彈武器。 　　◎R-73M2(R-74MF與其他國家新一代格鬥導彈的比較 　　R-73M2雖不是俄國最先進的導彈，但卻在許多新世代格鬥導彈的重要特性方麵超越對手。滿足筆者認定的“新時代格鬥導彈”需求。 　　R-73基本設計優異，即使不修改，機動性、射程也都不會落後太多；但電子技術絕不可能撐過幾十年而不落伍，因此R-73的主要改良基礎上多集中在製導頭與電腦。R-73以後使用的新型製導段使用高靈敏度的雙色抗震製導頭、新電腦等。在製導頭探測角度方麵，目前已量產的型號至少達±60度。目前沒有跡象顯示其後繼改良型將如西方新型導彈般使用熱成像製導頭(AIM-9X、ASRAAM、IRIS-T、怪蛇-IV則是在改進型才用)及±90度視野的跡象。如就導彈本身來看，這兩項都是R-73的弱點，這使得R-73因為少了60度視野而減少許多攻擊機會，抗幹擾能力也較弱。但事實上若僅這麽看，就把R-73想簡單了。 　　探測角度方麵，雖然R-73係列不如歐美新型彈，但與新型側衛戰機搭配後，不論其探測角多少，都能做到全向防護。這歸因於戰機的全向視界探測／鎖定能力與導彈的“越肩(向後)發射”能力。 　　◎全方位防禦 　　蘇-35、蘇-30MKK、蘇-33UB等新型戰機都具有環場紅外視野，能發現導彈與戰機，其中蘇-35甚至還擁有後視雷達。此外俄羅斯已經有適用於蘇-27與米格-29的側視雷達陣列，若加以使用，可讓導彈擁有全方位的主動雷達及紅外視野(周視雷達能增加飛行員的狀況意識，看到更遠的目標，或是在惡劣天氣條件維持應有的警戒能力等，但其與R-73環場火控關係不大)。在與全周界探測／鎖定能力結合後，R-73所能發揮的戰鬥力甚至大於西方新一代格鬥導彈。蘇-35已試射過後射型及轉向型R-73，我們先從其操作方式了解俄羅斯人怎麽做到“越肩發射”。 　　攻擊後方目標的方法有二：其一是直接向後發射；其二是向前發射後再轉向180度攻擊。俄羅斯兩種方法都試驗過。其中後射型是使用一種特製發射架，可在發射前向後旋轉180度並釋放導彈(或是直接向後安置)。導彈彈尾加裝彈頭型整流罩，以使導彈對戰機及自身的氣動力影響降到最低程度。當投放的導彈(後退)速度接近0時，啟動彈上發動機、推開整流罩並開始加速。使用這種方式的麻煩之處是發射架向後旋轉及導彈點火時機的問題，且操作過程繁複，對於機動性很高的戰機來說似乎不太實用，而比較適合機動性差的轟炸機。但其優點是不需要擔心導彈製導頭抓住載機自身而造成誤擊，也就是在製導技術上比較簡單。 　　轉向發射則要考驗載機的監視係統與製導技術。當戰機發現目標後，將資料傳給導彈並發射，用無線電傳輸目標數據引導導彈完成轉向，直到導彈已飛到戰機後方，確保不會鎖定載機自身後再打開製導頭讓導彈自行按戰。這個過程看來複雜，其實載機數據引導時間極短，大概在個位秒數之間。具備中途製導數據鏈的R-73M2就具有此種操作能力。 　　既然能轉向180度攻擊後方目標，R-73M2要攻擊其他方向的目標就更沒有問題了。由於導彈發射初期是由戰機完成探測、鎖定並引導，因此導彈製導頭在此模式下，隻是用於末製導階段最終的、最精確的攻擊，其探測方角已不成為導彈能否發射的決定要素。在時效方麵，既然旋轉180度都在彈指之間，那麽轉到小於180度的們度則更輕而易舉。至於防衛距離呢?以當時蘇-35測試R-73M2為例，其前射最大射程達30公裏，後射射程8-12公裏，因此對各個方向的最大射程在30-8公裏間，這大都在飛行員的視距之外一般而言在天候良好時，可在約8公裏遠看到目標，但看到之後，可以“目送”至約15公裏處)，換言之，在視距內，R-73可以做到全向視界防護(實際上天氣狀況的好壞對紅外探測距離有較大影響，但新型中長紅外探測元件對天氣的適應性較好，10公裏以內天候的影響不會太顯著，所以這個防衛距離可能會縮短，但應該不太嚴重)。 　　上麵說明了R-73全向視界發射的方法，現在我們關心的是，戰機的監視能力如何?其環視係統是否看得夠遠、足以充分支持上述能力?以蘇-35為例，其探測視野包括前視、後視雷達與環視紅外線；而最新的蘇-30MKI、蘇-35UB等則取消後視雷達，並采用分散式環場紅外陣列(而不像蘇-35是集中在機背球狀物中)。我們或許會直觀的認為環場雷達上此具有極重要的地位，其實雷達在此主要是用於提供更好的戰場感知能力，對格鬥導彈火控的影響較小。環場紅外線探測器可能會抓到戰機、導彈的熱源，有的探測距離還與雷達接近(美舊同類產品可達100—200公裏)，差一點的也有數十公裏。但要如何判別目標是飛機還是導彈目標是不是對自己有威脅?分散在機身各處的紅外線探測器應能用三角測量或影像比對等方式知道這些情況，倘若有環場雷達，便能多提供一套判別方案(如雷達能看到導彈，就能用多卜勒效應取得的速度資料挑出高速進襲目標；如看不到導彈，則所看到的主要是非隱形戰機，因此扣除這些，剩下的極可能就是導彈或隱形戰機；此外雷達測距、測速能力也可與紅外線測得數據互補長短，增強對遠程信息掌握能力)，總之，這在戰機整合了多種感測器且感測器性能都很優異的今天不是什麽大難題。 　　在近距離軸火控時，有沒有雷達是沒什麽影響的，因為向前射程30公裏的R-73改進型向兩側的射程會下降，不會有30公裏那麽遠，打後麵的目標時，射程更隻有8-12公裏，已在R-73自身製導頭的探測距離內(R-3的製導頭探測距離為20公裏，新型可達25公裏)，因此隻要確定目標在離軸發射射程之內(例如用目視，隻要人眼看得到)，讓導彈射出後轉向目標方位，由製導頭自行搜索即可。此過程隻需指引方位，不需測距，這種情況下紅外線探測器就夠了，且精確度優於雷達。故蘇-30MKK、蘇-33UB等戰機上的環場紅外線探測器，已足以支持其全周界防禦功能。 　　◎R-73M2遠射程的優點 　　上述的“環場防禦”搭配R-73M2的遠射程會帶來多大優勢?先想像一個很惡劣的情況，配備R-73M2的蘇-35與配有±90度視場導彈的戰機在視距外交戰中均未能擊落對方，最後雙方在視距內發生傳統格鬥。此時，R-73幾乎在任何時候都可發射，而西方戰機雖配有製導頭視野更寬的導彈，但除F-35等具有環視能力的新型或改進型戰機外，將留下後半球這個危險區域，僅能靠機動性彌補。因此僅就視野而言，R-73M2存此就已多出將近1倍的發射機會。事實上，R-73M2優勢不止於此，它還具備射程優勢。西方格鬥導彈的前射最大射程僅15公裏左右，僅此R-73M2的後射射程多出約37公裏。也就是說，AIM-9X這類導彈已經可以發射時，絕大多數的時候由蘇-35、蘇-30MKK等裝備的R-73M2也可以發射，反之則否；甚至繞到蘇-35後麵的西方戰機也不見得有射程優勢，因為其AIM-9X處於追擊狀態，後射的R-73M2則為迎擊狀態，動態射程的因素彌補了射程上的差異。前述種種因素，讓AIM-9X多出來的製導頭視野形同虛設。 　　不難發現，R-73M2導彈能具有±90度的當然更好，但卻沒有絕對的必要。這就是說，R-73省下擴展製導頭視野的成本(如加設機械裝置，安裝側視陣列等)，就經濟性的觀點來看是有利的。 　　◎保護過失速飛機的R-73M2 　　前文所述特性除增加格鬥時致勝的機會外，R-73M2的射程優勢將使得配備它的戰機使用過失速機動的可行性有所提高。R-73M2采用轉向式向後攻擊時射程8-12公裏，這是在消耗一些燃料用於轉向以及將向前速度減至0後的射程，換言之，如全部燃料都用於靜止時發射，則射程將超過8-12公裏。有資料顯示，R-73M2直接向後射擊時射程可達20公裏。而過失速機動時，導彈在其發射方向的初速幾乎為零，滿足上述“靜止發射”條件。因此，過失速時R-73M2的最大動力射程約20公裏。這已超過AIM-9X向前最大動力射程，當然也就超過AIM-9X的離軸發射射程。因此，隻要戰機像蘇-35、蘇-30MKI那樣配有推力矢量發動機，能在還度幾乎為零時任意指向，則隻要再擁有R-73M2，就能在過失速時有射程優勢。使過失速機動的可行性大為提高。 　　◎機動性能力比較 　　目前格鬥導彈的控製方式有3種——純翼麵控製(含彈體升力)、純推力矢量控製(含彈體升力)、翼麵與推力矢量複合控製、純彈體升力控製(沒有彈翼或翼麵積極小)。其中，矢量推力控製能力極佳，且能在速度低於翼麵可控臨界速度時操控，但在火箭發動機燒盡後幾乎沒有控製力，主要優勢在距離極近、離軸角極大、速度極低等極端條件下。而翼麵與彈體升力則必須在有一定速度時才能發揮效力，隻要速度夠快，即使火箭發動機已無動力也依然可控，優勢在於火箭發動機油耗盡以後。R-73係列則網羅了兩種優點。 　　就控製能力論，確定能兼顧射程內所需機動的，僅有R-73與德製IRIS-T。以色列怪蛇-IV型控製麵極大，約為傳統彈翼的15-20倍，近程、低速表現不差，可減少極端環境下與推力矢量控製的差距。AIM-9X則翼麵極小，在火箭發動機油盡後機動能力堪憂，不過其射程本來就比較短，加上美國計劃在最大射程附近由AIM-120代打，因此AIM-9X的設計對美軍而言算是夠用。ASRAAM采用純彈體升力控製，極端環境下性能應是最差的。 　　最大過載也是考慮導彈機動能力的指標之一。但對於控製方式差異頗大的現代導彈而言，不能接以過載值比較機動力。如R-73、怪蛇-IV型可在彈尾與彈頭處同時產生抬頭力矩，而這兩道氣動力效應卻有相抵銷的作用，因此這類導彈可用較小的過載將製導火指向目標。所以用過載值評估格鬥性能時，須考慮控製介麵是否相同，隻有控製方式一樣的導彈時才適宜用過載值相互比較。 [台灣地區]楊可夫斯基