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美軍一「傳家寶」稱霸半個多世紀,前後四代戰鬥機都用它

說到空空導彈,最具影響力的就是美國AIM-9「響尾蛇」(Sidewinder)家族,幾乎已經成為了空空導彈的象徵。「響尾蛇」家族誕生已有半個多世紀,是世界上子型號最多,適裝機型最多,適用範圍最廣,參加戰爭最多的空空導彈。「響尾蛇」導彈在技術、結構、甚至戰術上定義了紅外近距離格鬥導彈。

F-15C掛載最新的「響尾蛇」AIM-9X

「響尾蛇」導彈最早只是美國海軍發展的型號,但事實證明這是一種頗具潛力的武器,最後被普及到美國四大軍種中,以及全世界數十個國家和地區。「響尾蛇」導彈擁有數十個子型號,後綴幾乎涵蓋26個英文字母,從導引頭技術可以大致分為四代。第一代以AIM-9B為代表,採用非製冷硫化鉛光敏材料探測器,僅能追尾攻擊轟炸機這類機動性差的大型目標;第二代有AIM-9D/E/G/H/J/P等多個型號,換用了製冷硫化鉛光敏材料探測器,雖然仍只具備追尾攻擊能力,但導彈的可靠性和機動性得到極大提升,已經可以勝任戰鬥機之間的空戰;第三代以AIM-9L/M為代表,創造性的使用了製冷銻化銦光敏材料探測器,從而具備了全向攻擊能力;第四代只有AIM-9X,其採用了紅外成像制導技術,已經可以區分誘餌彈和飛機,被稱為「終極響尾蛇」。

AD-4翼下掛載的麥克林熱尋的火箭(1952年),這是AIM-9家族的老祖宗

「響尾蛇」家族的研製工作最早可以追溯到1949年,還在美國海軍中國湖航空武器站工作的技術人員威廉·麥克林組織了一個工作組開始了對熱尋的火箭的研究。到了第二年,麥克林開始探索將熱尋的火箭應用到空對空作戰中,他用於改造的火箭是來自於海軍最常見的127mm祖尼無控火箭,而這個口徑也成了後續「響尾蛇」導彈的標準彈徑。1951年,麥克林的熱尋的火箭得到了官方仍可,並在當年開始進行發射測試。

威廉·麥克林博士

1952年,麥克林的熱尋的空空火箭項目正式得到XAAM-N-7的編號,海軍根據其紅外線制導原理給與綽號「響尾蛇」。當時的「響尾蛇」導彈與後世的整體設計還相差甚遠,XAAM-N-7採用鴨式布局,前有4片「十字」布局的矩形翼面,導彈中後部則是呈「X」型布置的矩形主彈翼,另外為了仿製導彈自旋,麥克林在主彈翼上創造性的應用了陀螺舵,這也是絕大部分「響尾蛇」導彈的標配

XAAM-N-7導彈

陀螺舵面

得到海軍認可的XAAM-N-7導彈在1952年至1954年之間進行了多次實彈測試,經過13次失敗後終於擊中了一架QB-17靶機。在靶場的理想條件下,性能穩定後的XAAM-N-7的命中率高達65%,這是一個令人備受鼓舞的數據。美國海軍在1955年開始裝備「響尾蛇」I型導彈,當時編號為AAM-N-7,不過這種早期型僅僅生產了240枚,還不夠測試用,真正大批量生產的是AAM-N-7「響尾蛇」IA型。1963年美國海空軍開始使用統一編號,AAM-N-7被改為AIM-9,「響尾蛇」I型為AIM-9A,「響尾蛇」IA型為AIM-9B。

AIM-9B擊落F6F-5K靶機(1957年)

從AIM-9A/B開始,「響尾蛇」家族正式登上歷史舞台,從此之後「響尾蛇」系列導彈的總體結構都沒有發生大的改變。雖然當時「麻雀」雷達制導導彈的風頭正勁,但「響尾蛇」導彈卻因為其重量、成本和制導方式的優勢,始終在海軍艦載機掛架下有著一席之地。AIM-9B全長2.83米,彈徑127mm,最大翼展0.559米,全重僅有70千克,最大飛行速度可達1.7Ma,最大射程4.8千米。AIM-9B也是美國第一款大量出口的空空導彈,更是參加了世界上第一次導彈空戰。蘇聯根據其殘骸,逆向仿製出了K-13空空導彈,而我國則根據蘇聯的圖紙仿製出了PL-2系列空空導彈。

AIM-9B導引頭

K-13空空導彈,這也是風靡全球的一款紅外導彈

「響尾蛇」家族第一個發展型號就是離經叛道的AIM-9C,這是因為其採用了半主動雷達制導。之所以採用這種設計,首先是為了彌補AIM-9A/B只能尾追攻擊的不足,然後是考慮到F-8E等輕型戰鬥機無法掛載足夠數量的「麻雀」導彈,而改用半主動雷達制導的「響尾蛇」恰恰能夠滿足這些戰機的需要。AIM-9C除了使用半主動雷達制導外,其他部分都和第二代的AIM-9D如出一轍。

AIM-9B、9D、9C

AIM-9C導引頭

AIM-9D相比A/B型,最大的區別就是為導引頭中的硫化鉛探測器增加了製冷設備,將導引頭的紅外探測波段增加了一倍左右。除此之外,AIM-9D還重新設計了光學系統,將半球形彈頭改為尖拱興降低了飛行阻力,縮小了導引頭連續視場角,舵面改成了可拆卸式以方便運輸。AIM-9D採用的是MK48連續桿戰鬥部,引信則是無線電近炸引信,提高了命中率和殺傷效率。雖然仍然只能追尾作戰,AIM-9D的跟蹤效率、機動性和殺傷力卻得到了極大的提升。

AIM-9D導引頭

接下來的AIM-9G是D型的一個改進型,主要變化是增加了與戰鬥機雷達或頭盔瞄準具交聯能力,提高了導彈截獲效率。而AIM-9H則是在D型基礎上大量採用固態電子元器件,極大提升了導彈的可靠性和生產性。

AIM-9H導引頭,可以看出其電子元器件與之前的型號完全不同

「響尾蛇」導彈在海軍混的風生水起,就連空軍的飛機也裝備一些AIM-9B,空軍對此耿耿於懷並堅持改進自家的「獵鷹」導彈,奈何後者底子太差,實在無法與AIM-9D相提並論。雖然空軍臣服在「響尾蛇」的石榴裙下,但這並不意味著空軍會使用和海軍一樣的導彈,為此美國海軍武器中心在AIM-9D的基礎上,為空軍專門研製了AIM-9E型。AIM-9E有著比AIM-9D更長的尖拱型彈頭,換用了電製冷導引頭,雖然設計底子很好,但在空軍的「瞎摻和」下,AIM-9E的命中率甚至低於AIM-9B,值得一提的是,AIM-9E並非全新生產的導彈,而是使用AIM-9B庫存改進的。

AIM-9E空空導彈

AIM-9E的差強人意讓空軍感到很無奈,於是AIM-9J/N作為改進型號出現了。J型將鴨翼前緣改為梯形以提高導彈的機動能力,舵機也進行了相應增強。空軍在「響尾蛇」導彈的改進中發揮了「省吃儉用」的精神,AIM-9J又是庫存AIM-9B/E彈體改進而來。AIM-9N並非全新型號,而是AIM-9J的出口型,不過換用了MK17固體發動機。同為出口型的還有AIM-9P,不過該型號並非簡單換個編號,而是在J/N的基礎上進行了改進,主要區別是換用極光近炸引信,相比之前的無線電近炸引信更為敏銳。

仿製自AIM-9N的天劍-1空空導彈

到了AIM-9L/M,「響尾蛇」家族正式進入第三代,也迎來了全向攻擊的近距離格鬥時代。AIM-9L誕生前,美軍試圖研製一款新型紅外導彈來代替之前的「響尾蛇」,空軍提出的AIM-82夭折在了圖紙階段,而海軍寄予厚望的AIM-95「敏捷」卻因為步子邁得太大而下馬。接連失敗迫使海空軍合作一起改進「響尾蛇」,而之前兩家已經擁有了各具風格的「響尾蛇」導彈,最後博採眾長而生的就是AIM-9L。

AIM-95空空導彈

AIM-9L的AN/DSQ-29導引頭將製冷銻化銦光敏材料作為探測器,相比硫化鉛光敏材料1.8-3.2微米紅外線,前者的探測波段可達3.5-4.8微米。導引頭的換代,是AIM-9L具備全向攻擊能力的根本保證。L型的鴨翼改成了雙三角翼設計,翼展和翼面積也有了不少的增加,這使得L型的最大機動過載可達35G。

AIM-9L導引頭

AIM-9M是L型的進一步改進,仍是海空軍合作進行的,M型重新設計了制導和控制設備,改用閉環式製冷技術,提高了導引頭的反應速度和抗干擾能力,截獲概率增加了50%。AIM-9M還有兩個改進型號,一個是海軍型的AIM-9Q,另一個是出口型的AIM-9S。

AIM-9M導彈

「響尾蛇」家族經過幾十年的發展,三代成員幾乎將潛力挖掘殆盡,於是80年代美國參加了英國和德國聯合研製的「先進近距離空空導彈」(ASRAAM)項目,為了填補在ASRAAM服役前的空白,美軍在1986再次對「響尾蛇」進行改進,編號AIM-9R。雖然是過渡型號,但AIM-9R仍然採用了當時最先進的紅外焦平面陣技術(FPA),此外還將數字攝像機專用的CCD 攝像頭探測器作為紅外探測器的一部分,大大提高了導彈的離軸發射能力。不過這樣的設計也使得AIM-9R在夜間的攻擊效能大大降低,成了一款白晝型空空導彈。由於美國空軍的中途退出,海軍獨木難支,只能在1991年底宣布終止該項目。

AIM-9R導引頭

AIM-9R項目並非一無所獲,該型號上的部分先進技術被用到了AIM-9X上,而AIM-9X的起源略為曲折。當時美國政府正在和英德兩國聯合研製ASRAAM,但美國海空軍對此毫不熱心,不僅在AIM-9R項目上分道揚鑣,還單獨打起了自己的小算盤。當時海空軍都有自己的新一代紅外導彈項目,空軍的稱之為BOX OFFICE,由雷聲公司負責研製;海軍的項目叫做「響尾蛇」BOA,由海軍武器中心和休斯公司合作研發。美國國會對於海空軍這種分家行為並不支持,特別是蘇聯解體的當口,節省經費是大勢所趨,再國會的干預下,美國海空軍最終還是湊到一起合作發展下一代紅外空空導彈。

1990年接收測試的「響尾蛇」BOA

AIM-9X仍然在AIM-9M基礎上進行改進,1993年底,雷聲公司和休斯公司作為「響尾蛇」導彈的兩大生產商參與了AIM-9X項目的招標。雷聲公司的方案是BOX OFFICE的改進型版,採用紅外成像導引頭和無彈翼推力矢量設計;休斯公司的則是「響尾蛇」BOA的改進版,基本沿用了AIM-9M的發動機、引信、戰鬥部、彈體和發動機,採用紅外成像導引頭、縮小了彈翼並增加了推力矢量控制技術。AIM-9X雖說是海空軍合作項目,但仍然有點海空較量的味道。1996年,休斯公司中標AIM-9X項目,保守設計打敗了大步跨越,不過第二年休斯公司就因為自身業務調整將下屬飛機和導彈分公司賣給了雷聲公司,後者以這樣另類的方式控制了AIM-9X和AIM-120這兩大賺錢利器。

AIM-9X空空導彈的彈體數據

AIM-9X雖然發展自AIM-9M,但其外形特徵與之前的「姐姐」們有了很大變化,首先是鴨翼被改為固定設計,尾翼面積大大縮小並被安裝在一個突出整流罩上。AIM-9X的彈體設計延續自BOX OFFICE,為了提高導彈的過載能力,彈體下部增加了一條縱貫前後的加強筋,這是為了避免彈體在大過載機動中因固體燃料消耗一空而折斷。

AIM-9X空空導彈

AIM-9X最大的特點當屬其紅外成像導引頭和推力矢量控制系統。AIM-9X採用128×128單元紅外成像凝視焦平面陣列,用電荷耦合器件進行信號處理,配合圖像處理軟體可獲得目標的清晰紅外圖像。紅外成像制導的優勢是無可比擬的,其抗干擾能力、捕獲距離、跟蹤角度、全天候作戰能力都遠遠超出傳統的紅外導引頭。AIM-9X的推力矢量控制技術是其性能提升的又一要素,9X採用啟動控制+推力矢量燃氣舵設計,雖然比較保守,但也避免了導彈動力飛行末端機動能力不足的缺陷。

掛載AIM-9X的F-35戰機

AIM-9X還有一個專為隱身戰機改進的型號,這是為了照顧隱身戰機彈倉內掛的需要,紅外導彈必須採用先發射後鎖定的交戰流程。F-22服役的時代由於不具備這樣的技術能力,其在發射AIM-9M時,必須將側彈倉打開以供導彈導引頭捕捉目標。具備發射後鎖定能力的AIM-9X被稱作BlockII型,導彈的自動駕駛儀和飛行控制律都進行了改進,並增加了雙路數據鏈。AIM-9X BLOCKI/II外形並無區別,很難通過肉眼分辨。此外,2012年雷聲公司開始研製BlockIII型,這是為了應對中國隱身戰機和新一代空空導彈的挑戰,Block III型的主要變化是增加一半以上的射程,最大射程可達28千米,已經接近中距導彈了。

2015年F-22戰機首次發射AIM-9X空空導彈

除了空空導彈以外,「響尾蛇」家族還有AGM-122「賽德阿姆」反輻射導彈、MIM-72「小槲樹」防空導彈、激光制導"響尾蛇"(LaGS)空地導彈這三個衍生型號。AGM-122是AIM-9C的二次利用,改裝了WGU-15/B半主動雷達導引頭,戰鬥部更換為WDU-31/B高爆戰鬥部,最大射程僅有8公里。由於射程太近,該型導彈僅僅裝備了海軍陸戰隊的武裝直升機,而且從未經歷過實戰。

AGM-122A

「小槲樹」是美國陸軍在70年代研製的一款野戰防空系統,其導彈部分最早採用的是AIM-9D型空空導彈。而激光制導的「響尾蛇」則是德國人改造庫存AIM-9L的結果,這種射程僅有12公里的空地導彈將配給「狂風」戰鬥機打擊無防護的地面目標。

MIM-72「小槲樹」

「響尾蛇」導彈從1952年問世至今已有66年,美國人在其基礎上不斷改進,不斷升級使得該家族不僅「人丁興旺」還始終佔據著一流紅外空空導彈的寶座。不僅如此,「響尾蛇」導彈以各種形式向擴散了先進的紅外導彈技術,影響了多個國家和地區的空空導彈研製,比較典型的有蘇聯的K-13、我國的PL-2/5、我國台灣地區的天劍-1、瑞典的Rb24/74、日本的AAM-3。

PL-5C空空導彈,外形與AIM-9L/M十分相似

「響尾蛇」系列導彈在先進與保守之間做到了最好的平衡,也充分說明一個經典的設計可以擁有多麼旺盛的生命力,美國人在「響尾蛇」上走出的路子值得每個後起之秀學習。

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