雄貓利爪！淺析F-14戰鬥機的遠程截擊武器系統

作為美軍歷史上最為成功的徵兵廣告片，《壯志凌雲》不僅讓阿湯哥一炮而紅，也讓觀眾對F-14「雄貓」戰鬥機留下了極為深刻的印象，並在全世界軍迷中贏得了不少擁躉。

《壯志凌雲》讓阿湯哥一炮而紅

作為世界上首款三代機，F-14從1974年服役起，一直到2000年，都是美國唯一一款擁有上百千米外多目標攻擊能力的機型。賦予該機如此超強空戰能力的，是美國海軍專為攔截蘇聯轟炸機編隊而研發的遠程截擊武器系統。

F-14雙機編隊

這套遠程截擊武器系統，最早是為F-111B而研發的。F-111B下馬後，美國海軍又圍繞該系統，重新研發了兼顧遠程截擊和近距格鬥性能的F-14戰鬥機。該系統的組成包括：AWG-9脈衝多普勒搜索、截獲、跟蹤和制導雷達、紅外搜索跟蹤裝置、數字計算機、一對顯示器和各種控制裝置，以及AIM-54「不死鳥」導彈。AWG-9雷達和AIM-54「不死鳥」導彈構成了系統的核心。

AWG-9脈衝多普勒雷達

脈衝多普勒雷達，簡稱PD雷達，是一種應用多普勒效應在強背景(地、海面)雜波下發現運動目標，並測量其位置和相對速度的脈衝雷達。

AWG-9脈衝多普勒雷達由休斯公司研發，採用直徑為910毫米的平板縫隙天線，發射功率8-10千瓦(峰值)，系統體積0.78立方米，全重612千克。

由於傳統的拋物面天線不能很好地控制副瓣，因此不能用在對副瓣電平要求非常苛刻的PD雷達上。各國早期研發的PD雷達，多傾向於使用倒置卡賽格倫天線。這種天線副瓣電平較低，天線效率較高，帶寬也容易做的比較大，加工要比平板縫隙天線容易得多，還使機械掃描角度減小到波束掃描的一半，同時減小軸向尺寸，有利於機頭的氣動設計。

AWG-9的平板縫隙天線

AWG-9之所以在PD雷達中率先使用加工難度較大，成本較高的平板縫隙天線，是因為這種天線體積小，利於雷達作快速大範圍掃蕩，有利於劇烈格鬥空戰中快速截獲目標。同時，該天線還可利用陣面照射功率幅度加權抑制旁瓣，使用比較靈活。

AWG-9脈衝多普勒雷達

為了實現遠距離搜索功能，AWG-9發射機採用了柵控行波管，從而降低了對調製器的要求，增大了輸出功率。接收機中採用了微波功能塊的固態組件，提高了接收機的性能。

AWG-9雷達可做為遠距和中距脈衝多普勒探測器使用，能從地面或海面雜波干擾背景中辨別和跟蹤低空飛行目標;或作為遠距和超近距的普通脈衝雷達使用。它有種7種工作模式：PDS、PS、PDSTT、PSTT、RWS、TWS、ACM。

使用PDS(脈衝多普勒搜索)模式時，AWG-9隻能獲得前方65°空域內目標方位信息、而沒有其他參數，無法引導武器發起攻擊。但這種模式下，AWG-9探測距離最遠。圖-95之類的目標，如果在315千米開外、向F-14迎面飛來， AWG-9將有很大的發現概率。F-14在戰鬥巡航時，常使用PDS模式。

使用PS(脈衝搜索)模式時，AWG-9雷達並沒有利用多普勒效應，與PDS模式一樣，只能獲得目標方位信息，而不能獲得其他參數。和PDS模式相比，PS模式的最大探測距離只有前者的一半，但卻能避免前者的一些盲點，如同向同速目標、橫越航跡目標等。因此，F-14使用PS模式，主要是為PDS補盲。

PDSTT(脈衝多普勒單目標跟蹤)模式，是AWG-9雷達能夠發起攻擊的模式里，距離最遠的。PDSTT的跟蹤距離，就是F-14的最遠交戰距離。對典型的轟炸機目標，PDSTT的跟蹤距離超過200千米;對Su-27一類目標的跟蹤距離，達167千米。

PSTT(脈衝單目標跟蹤)模式與PDSTT模式的關係，與PDS和PS的關係類似。雖說最大作用距離縮短了一半左右，但如果沒有PS和PSTT模式，F-14就沒法發現、攻擊與自己同向、同速飛行的敵機。

RWS(邊測距邊搜索)模式可以提供目標距離信息、距變率。該模式的探測距離比PDS模式短一些，對大型目標的探測距離超過200公里。F-14是用RWS模式來分析、確認PDS、PS模式下的搜索結果，並可以用目標參數開始導彈的瞄準。但如果想發起攻擊，則需要將雷達切換到PDSTT、PSTT或TWS模式。

AWG-9雷達顯示屏

對機械掃描的AWG-9雷達來說，TWS(邊跟蹤邊搜索)是一種兼顧「目標刷新率」與「空域掃描力」的工作模式，用掃描範圍的縮小來換取目標刷新率的提升，來滿足AIM-54的接戰要求。這是F-14實現同時攻擊多個目標所必須的雷達工作模式。在這種模式下，AWG-9可以「有條件的」跟蹤最多24個目標、並引導AIM-54同時攻擊最多6個目標。導彈離目標約16千米時，便用彈載雷達接替導彈控制，從而提高命中概率。

ACM(空戰機動)模式里，包含駕駛員快速截獲、垂直掃描截獲與手動快速截獲三種亞模式，靈活性依次遞增，操作複雜性也一個比一個高。其中，最後一種亞模式只有雷達操作官可以使用。在遭遇電子干擾時，AWG-9可以轉換到「干擾源跟蹤」的ACM模式。ACM模式下的AWG-9最遠探測距離僅10千米左右。雖說ACM模式支持AIM-54以其主動雷達導引頭「直接瞄準」方式接敵，但在近距格鬥情況下，與其使用碩大笨重、機動性欠佳、最小接戰距離3.6千米的「不死鳥」導彈，還不如使用輕便靈活的「響尾蛇」導彈。

F-14A取消了平顯的反射玻璃，圖像直接投射在擋風玻璃內側，效果很好

綜上所述AWG-9雷達只有在PDSTT、PSTT、TWS和ACM四種模式下，才能使用AIM-54導彈打擊目標。對圖-95之類的大型目標，當從高空迎頭接近時，最遠接戰距離大約230千米;如果大型目標從低空迎頭接近，由於地面(海面)雜波干擾，最遠接戰距離會在100~200千米之間;對蘇-27這樣的戰鬥機目標，當從高空迎頭接近時，最遠接戰距離大約160千米;戰鬥機目標從低空迎頭接近時，最遠接戰距離下降到70~140千米之間。

以上都是一對一的情況。AWG-9引導多枚AIM-54攻擊多個目標，最大接戰距離是：

大型目標，迎頭接近，高空約160千米，低空大約70~140千米;戰鬥機目標，迎頭接近，高空大約110千米，低空約50~95千米。以上都是迎頭接近的情況，如果是尾追，上述數字將縮水為1/3左右。

對於同等大小的目標來說，AWG-9探測距離約相當於F-4J所用AWG-10雷達的2～2.5倍，遠距掃描的空間立體角範圍為AWG-10的15倍。AWG-9雷達在PDS模式下，可在遠215千米距離上發現從高空迎頭接近的戰鬥機;F-15雖入役稍晚，但其安裝的AN/APG-63同等情況下發現距離為150千米。八十年代中期服役的蘇-27所使用的N001雷達，這一數字僅為110千米。F-14對抗戰鬥機的實際最遠接戰距離，甚至比後兩者的雷達探測距離都遠。加之擁有同時代獨一無二的多目標接戰能力，因此AWG-9堪稱當時世界上最強大的戰鬥機雷達。

F-14D后座的大尺寸多功能顯示器

AWG-9雷達不但功能強大，而且技術先進。它採用了頻率分集技術，提高了抗干擾性能。在發射部分，由於採用了寬頻帶的柵控行波管，雷達能在19個傳輸通道上發射脈衝多普勒搜索信號。這種多適應性的管子能接受不同形式的調製，既適用於普通的脈衝雷達，也適用於脈衝多普勒雷達，並在高、低脈衝重複頻率下都能工作。

AWG-9雷達擁有自檢功能，它能自動隔離部件，並判斷出故障部位，並告之飛行員雷達仍能使用的工作模式。從1971年到1973年，該雷達的平均故障間隔時間從28小時提高到39小時。如此先進的雷達，價格自然不菲。入役之初，其售價就高達230萬美元。要知道，這可是上世紀七十年代初期的美元呀!

AIM-54「不死鳥」導彈

AIM-54「不死鳥」是二戰後美國研製並裝備使用的第一個遠距空空導彈型號，也是戰後世界上最先入役的，具有發射後不管和多目標攻擊能力的遠距空空導彈。

「不死鳥」導彈(右)與其前身「獵鷹」導彈(左)

該導彈由休斯公司研製，彈長3.98米，彈徑0.38米，翼展0.92米，重447千克，最大動力航程超過200千米，最小接戰距離3.6千米。最高速度4.5馬赫，最大使用高度25000米，最大過載22g，連續發射間隔為3.2秒。

「不死鳥」採用正常氣動布局，裝有一台MK47MOD0型固體火箭發動機，彈體外殼材料為鋁合金。彈體外塗有隔熱塗料，使之能經受高超音速飛行時的氣動加熱考驗。

「不死鳥」導彈

該彈採用半主動脈衝多普勒雷達中段制導加主動雷達末制導。DSQ-26主動導引頭組件由耐高溫陶瓷天線罩、四象限微波平面陣列天線及其射頻線路、天線伺服控制機構組成。發射∕接收機由多通道固態器件構成的電壓控制的本機振蕩器、發射機和接收機組成。電子組件由信號接收機、速度探測和角跟蹤電路、傳輸網路處理器、解調器、指令解碼器、邏輯電路等組成，共有8塊線路板。尾部控制艙內裝有自動駕駛儀、角速度感測器、液壓能源及管道、4個伺服定位器，以及構成制導系統一部分的尾部天線和混頻器。該天線連續接收AWG-9雷達發出的射頻信號，由混頻器將其轉換成中頻信號，傳輸給電子組件。該彈共有3條控制通道：俯仰和偏航控制由阻尼速度反饋的加速度指令完成，以獲得穩定飛行時的最佳彈道;橫滾控制由速度積分陀螺完成，以保持導彈橫滾穩定並提供自適應增益控制信號。自動駕駛儀包括電子線路板、俯仰和偏航加速度計、橫滾速度積分陀螺、電子線路板上的存儲器和計時器提供自動駕駛儀的定時和程式控制功能。

「不死鳥」導彈採用連續桿式戰鬥部和無線電近炸引信以及觸發引信。6千克重的戰鬥部爆炸後，生成的環形鋼桿殺傷半徑約15米。無線電近炸引信的目標探測器是採用時域信號處理的K波段脈衝雷達，用來確定戰鬥部的最佳起爆時間和將點火脈衝傳遞給傳爆管線路，並根據導彈與目標的接近速度計算引爆延遲時間。觸發引信與無線電近炸引信有電連接。

F-14發射「不死鳥」空空導彈

AIM-54「不死鳥」導彈的作戰過程如下：導彈從載機上彈射投放後，進入初段程式控制飛行階段，距離目標16千米或更近距離時轉入主動末制導飛行階段。這個階段共有4種工作方式：連續數據半主動制導，即連續照射目標並獲取跟蹤信號;採樣數據半主動制導，即機載雷達天線邊跟蹤，邊掃描並獲取採樣控制信號;全程主動制導，即導引頭自主照射目標並獲取目標反射信號;跟蹤干擾源，即導引頭自主跟蹤目標自身輻射的電磁信號。在整個制導過程中，導彈採用偏置比例導引和速度跟蹤方式，導引頭對準目標後，向控制艙傳輸控制指令，向跟蹤天線傳輸瞄準指令，使導引頭天線跟蹤目標。當導彈接近目標至預設距離時，無線電近炸引信動作，引爆戰鬥部。若無線電近炸引信因故失效，還有觸發引信作為備份。

顯示器和紅外搜索跟蹤裝置

F-14裝載的這套遠程截擊系統擁有兩個顯示器。其中一個是直徑25.4厘米的的陰極射線管戰術信息顯示器，它將來自火控雷達、紅外裝置以及從數據中心來的各種信息處理後，用符號和數字的形式呈現給飛行員。另一個是12.7厘米見方的多工作狀態存貯管或詳細數字顯示器，用來顯示雷達和紅外裝置的原始信息。

F-14D採用衍射平顯，有單獨的反射玻璃

F-14還裝有紅外搜索跟蹤裝置，作為AWG-9雷達的補充。當AWG-9雷達由於故障或遭到對方干擾時，紅外搜索跟蹤裝置通過被動測量獲得足夠的信息，以支持發射「不死鳥」導彈。由於紅外搜索跟蹤裝置的視界並不依賴於雷達天線旋轉，因此當雷達在一個方向上掃描時，紅外搜索跟蹤裝置可通過搜索另一方向來增大機載火控系統的搜索空域。由於紅外搜索跟蹤裝置工作在較短的波長，因此解析度較高。一些被雷達視為集群的目標，紅外搜索跟蹤裝置能逐一區分。

遠程截擊系統的改進

進入八十年代，美軍F-14裝備的遠程截擊系統進行了改進。改進的重點，自然是機載火控雷達和遠程空空導彈。

作為AWG-9的後繼者，AN/APG-71其實就是前者的數字化改型，重560千克，於1988年裝上F-14D進行試驗。

APG-71採用了當時最先進的電子對抗技術，增加單脈衝角跟蹤、數字掃描控制、超視距目標識別、襲擊判斷等功能;還採用了非合作目標識別技術，對雷達目標回波進行高分辨力的精確考查，以完成敵我識別，避免了一般IFF設備中的缺陷及混亂。該型雷達遠距離覆蓋性能更好;下視能力得到極大改善;擴展了速度搜索範圍;可以跟蹤當前掃描圖形範圍以外的目標，然後在繼續掃描被監視區域的同時，鎖定跟蹤目標;其擁有的可編程電子對抗與雜波控制能力可以適應不斷變化的威脅及環境。

APG-71雷達系統的LRU由AWG-9的26個減為14個。雷達天線重新設計，掃描更加靈活，消除了AWG-9掃描圖形不連續的某些幾何限制。由於過去那種固定的二行或四行掃描圖形並非總能同時探測到垂直方向離得遠的兩個目標。而新系統可以中斷原來的掃描圖形，連續跟蹤正常掃描圖形以外的一個目標，然後再自動恢復掃描。有效地擴大了雷達掃描跟蹤區域，提高了同時進行高/低空攻擊的能力。該雷達的信號處理機擁有四個處理單元，達到每秒4000萬次的運算速度。數字雷達數據處理機有兩個中心處理單元，每秒鐘執行320萬條指令。所有數據的接收和發送都通過MIL-STD-1553B通信匯流排。數字頻率綜合器作為雷達的主振器，具有寬頻帶、快速頻率跳變及優良的電子抗干擾能力。

F-14滿載6枚「不死鳥」執行遠程防空攔截任務

不僅火控雷達性能有了一定提高，「不死鳥」導彈性能也得到了優化。

地面上的「不死鳥」導彈

AIM-54B是「不死鳥」導彈首個改進型號。主要改進之處是省卻了液壓冷卻系統，成為一種無液體的導彈。該型號雖改善了可維護性，但導彈性能與基本型差不多，且研製費用昂貴，故未被美海軍採用。

AIM-54C的一些改進組件

AIM-54C是第二款改進型號，於1983年1月投產。其主要改進之處是：採用數字式電子組件、新型自動駕駛儀、固態器件收∕發機、新型引領用目標探測器，以及換用航空噴氣公司的MK60MOD0固體火箭發動機，從而擴大了導彈的攻擊範圍，提高了抗電子干擾、目標識別、引信引爆性能，增強了對付遠距集群目標、低空小目標、高空大機動目標的能力。

F-14的空戰武器掛載方案

AIM-54C導引頭採用線性頻率調製，使導引頭在雜波干擾條件下對目標有較高的分辨力。同時由於對雷達天線罩的誤差進行補償，使導引頭對目標的照射跟蹤能力提高。導引頭電子組件採用數字式程序處理器，並採用中∕大規模集成電器。電路板容納16層的15-20塊基片的混合電路，提供自檢功能，在發射前可對導彈各主要部件快速檢測，提高了戰備完好性。採用固態器件的收∕發機，取代了原來的電子管式速調管。將原有1500個元件減少到800個。此外，導彈還改善了隔熱保溫技術，加裝彈載加熱器和冷卻器，使電子組件的工作溫度範圍擴大為-54-+125度。

AIM-54C的新型自動駕駛儀是一種捷聯式慣性基準裝置，用於中段制導。配合半主動雷達制導，通過伺服放大器帶動4個液壓動作筒驅動尾翼上的四個控制舵面。改善了導彈飛行彈道性能，提高了制導精度。

該彈採用的新型無線電近炸引信，提高了在惡劣氣象條件下的可靠性和引爆精度。

長處與不足

自從F-14服役以來，就一直以其機載遠程截擊系統所具備的遠程多目標接戰能力而著稱於世。它第一次賦予了美國航母編隊可靠的遠程攔截能力，是蘇聯轟炸機揮之不去的夢魘。要知道，即便是F-15，也是到了上世紀90年代中期，才獲得了同時跟蹤14個目標，並同時攻擊其中6個的能力。

雖說F-14的機載雷達處於TWS工作模式時，可在不觸發對方RWR(全向雷達告警設備)的情況下，在較遠距離上引導「不死鳥」導彈隱藏地發起攻擊。但受到70年代的技術限制，「雄貓」的遠距離多目標交戰能力其實是有諸多限制的。

「不死鳥」導彈是瘋狂的小「神風」戰鬥機

「不死鳥」導彈發射前，先以AWG-9雷達的TWS模式分別鎖定多個目標，解算出目標方位、高度、速度、導彈發射區與優先攻擊順序後發射導彈，其後AWG-9波束仍以2秒1次的頻率接觸目標，輪流為每枚導彈提供目標位置，直到距目標16千米，開啟導彈上的主動導引頭為止。2秒1次的頻率是保證中段指導精度的基礎，而AWG-9雷達的機械掃描天線的轉動速度可是有限的。AWG-9作一次範圍最廣的水平±65度、垂直8行的掃描，需要13秒的時間，為了保證2秒1次的接觸頻率，天線的掃描範圍只能限制在水平±40°，垂直2行;或者水平±20°，垂直4行。顯然，這只能涵蓋很狹窄的空域，實戰中很難有很多目標擠在這小片天空里。F-14必須將目標維持在掃描範圍內，一旦目標逃出，導彈將無法及時修正彈道，當主動雷達導引頭開啟後，可能會找不到目標。

航母甲板上等待彈射起飛的F-14機群

事實上，「不死鳥」導彈唯一一次同時接戰6個目標的公開試射，就暴露了局限性。為「配合」AWG-9的掃描範圍，當時6架靶機是被擠在一個28公里寬、高6100-7300米的空域，靶機間隔不超過600米，以0.6-1.1馬赫的時速以直線向F-14A接近，且未進行大幅度機動，也沒有實施電子干擾。即使這樣寬鬆的環境，6枚導彈也只命中4架靶機。

AIM-54「不死鳥」導彈最大使用過載僅22g，適宜對付笨重的轟炸機。但戰鬥機目標一旦發現危險臨近，只需做一個4.4g以上的機動，就有極大可能成功規避「不死鳥」的攻擊。80年代初，美國曾公布一組數據：AIM-54「不死鳥」導彈攻擊高空入侵，不受電子干擾的1架轟炸機和來襲的巡航導彈的命中概率分別為70%和14%;攻擊1架低空入侵，採用電子干擾的轟炸機的命中概率為37%。

垂直爬升的F-14

除了上述兩點，系統重量過大，也是該系統的一大缺陷。由於設計年代技術水平限制，作為一款空對空導彈，AIM-54「不死鳥」的彈徑居然比AGM-84「魚叉」反艦導彈還要粗大，翼展則相當，這嚴重影響了導彈的適裝性。1枚「不死鳥」導彈重達447千克，其配用的專用掛架重達180千克。當F-14執行遠程攔截任務，掛載6枚「不死鳥」時，導彈及掛架總重達3762千克，再加上重達620千克的AWG-9雷達，如此笨重的遠程截擊系統，恐怕也只有F-14「雄貓」這種超級強悍的戰鬥機才能承載。如果說A-10攻擊機是圍繞著那門碩大的GAU-8∕A機炮而設計的，那麼從某種程度上來說，「雄貓」也是專為承載這套遠程截擊系統應運而生的。即便如此，F-14的著艦重量限制，也對其攜帶「不死鳥」導彈帶來了巨大影響：如果F-14按設計要求，攜帶6枚「不死鳥」導彈執行遠程防空截擊任務，那麼它必須在著艦前，發射或拋棄2枚「不死鳥」。鑒於「不死鳥」導彈在70年代中期的採購單價就高達45.8萬美元，如此毫無價值的消耗，就連財大氣粗的美國海軍也承受不起。這也是人們在資料照片中，較少看到「雄貓」滿載「不死鳥」飛翔的原因所在。

結語

雖然F-14戰鬥機的這套遠程截擊武器系統有著這樣那樣的不足，但在上世紀70年代至90年代，它無疑是款傲視群雄、獨步「武林」的「神器」。

讓全世界諸多「貓迷」略感遺憾的是，美國海軍的F-14戰機在長達30年的服役期間，從未在實戰中驗證過這套遠程截擊武器系統的有效性。美軍F-14戰機在歷次局部戰爭中所取得的戰果，無一是通過AIM-54「不死鳥」導彈取得的。伊朗擁有的F-14機群，雖然宣稱在兩伊戰爭中用AIM-54「不死鳥」取得了50個左右的戰果，但也從未在實戰中用「不死鳥」導彈同時攻擊過2個以上的目標。

不過，雖然有種種不足和遺憾，但勿庸置疑的是，「雄貓」上裝載的這套遠程截擊武器系統，相較於同時代其它一次只能接戰一個視距外目標的系統，技術水準上跨上了一個大大的台階，不愧是「雄貓」又長又鋒利的爪子。文/忘情

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