美国未来空空导弹发展与能力

摘要：      作战需求牵引和技术进步推动一直是空空导弹发展的两条主线。 本文简要梳理了美国空空导弹的发展历程， 提出作战概念是牵引导弹研制的原点， 而导弹技术体系水平决定了作战使用方式。 结合美国装备论证机制和持续涌现的新作战概念以及不断演变的作战体系需求， 总结了未来空空导弹研制需要重点关注的能力。

关键词：     空空导弹； 作战概念； 发展； 空战体系； 需求牵引； OODA中图分类号：      TJ760; V249

文献标识码：    A文章编号：     1673-5048（2023）02-0083-08

DOI： 10.12132/ISSN.1673-5048.2022.0148

0引言

空空导弹是夺取空中优势的最重要武器。 现代战争中， 联合作战、 信息战、 网络中心战都离不开制空权的支持， 只有掌握制空权， 才能保证作战任务的顺利完成。 空空导弹始终以满足空中优势作战为目标， 经历了从无到有、 从弱到强的四代发展历程， 攻击距离逐步增加、 作战灵活性持续提升、 易用性和环境适应性不断改进， 形成了红外和雷达两种制导体制， 能够远中近距搭配使用， 可全空域、 全方向、 全天时作战， 在历次军事冲突中发挥了极其重要的作用， 也是各军事强国优先发展的精确制导武器装备［1］。 从世界范围发展来看， 各个军事大国都在对第四代空空导弹进行改进/改型和升级， 并开展了新型空空导弹概念研究， 为未来空战体系和平台发展提供武器装备支撑。

美国是空空导弹研制与实战的引导者， 采用基本型系列化的发展思路， 研制服役AIM-9响尾蛇、 AIM-4猎鹰、 AIM-7麻雀、 AIM-54不死鸟和AIM-120先进中距等四代、 五大系列空空导弹。

文献［2］回顾了四代空空导弹70年的发展历程和空战的四个阶段， 并论述了空战需求和技术进步推动空空导弹更新换代等观点， 提出了导弹发展的“远程化、 自主化、 网络化、 小型化、 跨域化和多用化”需求， 随后提出了空空导弹面临的具体挑战［1］； 文献［3］从空海联合作战的角度， 分析了美国空空导弹的发展历程， 结合新概念、 技术对未来空空导弹的发展进行了思考； 文献［4］对比了美国空军和海军空空导弹的发展特点， 提出了空空导弹发展的关注点； 文献［5］通过对美国作战概念演变、 空战能力和专项技术研究等的分析， 提出了空空导弹发展的方向和建议； 文献［6-7］分别梳理了近距和远距空空导弹的发展历程， 并提出了技术发展方向。

本文在简要回顾美国空空导弹发展历程的基础上， 结合美国装备论证机制和持续涌现的新作战概念以及不断演变的作战体系需求， 提出了下一代空空导弹需要具备的能力。

1美国空空导弹发展

在20世纪50年代左右， 美国海军研制了红外型AIM-9响尾蛇和雷达型AIM-7麻雀系列空空导弹， 而美国空军则研制了雷达型AIM-4猎鹰系列空空导弹， 当时美国空军和海军在空空导弹研发领域处于竞争状态， 为此空军还在猎鹰基础上研制了红外型AIM-4B/C/D/G， 海军在响尾蛇基础上研制了雷达型AIM-9C， 各形成了“一弹双头”互换方案。 由于猎鹰导弹战斗部较小、 无近炸引信、 使用不便等众多不足， 在越战中实战效果较差， 美国中止了猎鹰系列导弹的研制。 1956年， 美国物理学家麦克利恩博士为海军研制了一种能够利用发动机高温红外辐射来拦截轰炸机的响尾蛇导弹。   早期的AIM-9B只能从尾后攻击低速目标， 且易被天气影响。 美国海军和空军在AIM-9B的基础上分别进行改进研制， 美国海军研制了AIM-9D/G/H型， 美国空军研制了AIM-9E和AIM-9J/N/P型。 AIM-9D是在美国海军和空军独立分型发展后研制的第一个海军响尾蛇导弹， AIM-9G在AIM-9D的基础上提高了前置截获能力， AIM-9H进一步改进了电子元器件缺陷， 提高可靠性和维修性。 美国斯佩里公司为美国研制的麻雀导弹于1955年入役美国海军， 随后美国海军研制了半主动雷达型麻雀导弹AIM-7C， 并为适应新型舰载机研制了AIM-7D。

航空兵器2023年第30卷第2期李斌， 等： 美国未来空空导弹发展与能力20世纪80年代左右， 随着美军联合作战概念的提出， 美国海军和空军开始联合研制空空导弹， 以避免军种间的竞争性内耗。 研制之初， 美国空军和海军联合改进设计麻雀和响尾蛇导弹， 包括AIM-7F/M和AIM-9M/L型， 但由于兵种需求差异， 海军和空军产品的技术状态有所不同。 AIM-7F改型较大， 采用了脉冲多普勒半主动雷达制导方式， AIM-7M提升了可靠性。 美国海军还独立改进研制了AIM-7P， 作为AIM-120入役前过渡装备。 美国海军认为航空母舰编队在被敌反舰导弹饱和攻击时生存概率很低， 提出了远程空空导弹特殊作战需求， 因此美国海军独自研制了AIM-54不死鸟系列导弹， 用于攻击远程飞机、 反舰导弹等目标。 不死鸟导弹是二战后美国装备使用的第一型远距空空导弹， 也是最先入役、 具有发射后不管和多目标攻击能力的远距空空导弹。 21世纪初， 唯一能挂载AIM-54的美国海军F-14舰载机退役， AIM-54也随之退出历史舞台。

随着美国联合作战等作战概念的发展， 美军停止研制AIM-7麻雀系列导弹， 并开始联合研制第四代的AIM-120先进中距导弹和AIM-9X响尾蛇导弹。 AIM-9X Block II和AIM-120D分别为美国现役第四代红外型和雷达型空空导弹， 如图1～2所示。 AIM-9X Block II是AIM-9X最新改进型， 主要是增加了双向数据链实现发射后截获能力， 通过改进作战飞行软件提高了抗红外诱饵能力， 重新设计引信提高了引信抗干扰能力， 采用高抛弹道增加了导弹发射距离。

AIM-120是当今世界上最先进的、 具有发射后不管和多目标攻击能力的现役中距空空导弹。 AIM-120D是为满足美国海军对下一代远程导弹的需求， 填补“不死鸟”导弹退役后留下的空白而研制， 在AIM-120C-7的基础上进行了较大改进， 加装了一个增强型双向数据链， 采用紧耦合型IMU/GPS制导装置和新的软件版本。 AIM-120D还能利用地面设备获取目标信息， 拥有基于战场信息共享网络的作战能力。

美国空空导弹的发展历程如图3所示。 美国海军在早期空空导弹研制中处于主导地位， 在现代空空导弹研制中美国海军和空军并行主导研制， 海军提出的作战需求和性能要求是空空导弹研制重要的顶层输入。 美国海军和空军联合主导的导弹的发展历程都充分贯彻了系列化的发展道路， 一方面坚持需求牵引原则， 根据实战情况和技术储备， 以小步快跑螺旋上升的思路对导弹进行改进与升级； 一方面坚持系列化发展思路， 充分利用已有平台保证技术继承性， 显著缩短了导弹武器系统的研制成本与周期， 也有利于减少导弹的种类， 降低导弹全寿命周期成本， 简化部队的作战使用维护保障。

空空导弹的发展始终遵循着一条主线［2］： “以实现空中优势作战为目标， 以提高作战使用灵活性和易用性为方向， 以攻击性能不断提高的目标、 适应日益复杂的作战环境和满足载机不断变化的作战使用模式为需求， 发展相应的关键技术， 拓展相应的能力， 形成相应的装备”。 从作战概念的发展和空战体系的演变［8］角度看， 空空导弹打击能力突飞猛进。 如红外型空空导弹从AIM-9B和AIM-9D分别只能在尾后±15°和±50°锥角内攻击， 到AIM-9L除前向±15°锥角外其余角度可攻击， 再到AIM-9X能大离轴全向攻击； 雷达型空空导弹从AIM-7A驾束制导尾后小锥角攻击、 AIM-7C连续波半主动雷达制导迎头和尾后小锥角攻击， 到AIM-7F兼顾脉冲多普勒与连续波半主动雷达制导全向攻击， 再到AIM-120主动雷达导引头全向攻击。 根据文献［2］数据， 以目标为中心的典型攻击区， 如图4所示， 其发展历程充分体现了从近距到远距攻击、 从尾后到全向攻击的发展主线。

2美国未来空空导弹发展主线

纵观空空导弹70余年发展的历程， 作战需求牵引和技术进步推动一直是空空导弹发展的两条主线， 未来空空导弹仍是沿着这两条主线发展。

2.1需求牵引

作战需求牵引主要包括作战概念、 目标和环境的变化。 作战概念对导弹的研制和使用起到牵引作用， 是导弹设计的原点。 美国作战概念层出不穷， 并建立了完善的体系， 从高到低分为顶层作战概念、 联合作战概念、 军兵种作战概念、 装备作战使用概念， 以下承上逐级集成， 为顶层作战概念提供支撑。 美国海军先后提出的空海一体战、  网络中心战、 分布式杀伤、 全球公域介入与联合机动等作战概念， 其重点是以信息网络为基础， 在体系支持下形成广域作战网， 缩短OODA决策周期， 有效保护航空母舰等核心装备安全。 在各种作战概念牵引下， 美国一面通过升级软硬件提升AIM-9X和AIM-120性能， 一面开展新一代空空导弹特征和关键技术研究。 2020年9月， 在联合全域指挥与控制信息支持下， 美国MQ-9死神无人机成功发射AIM-9X Block II空空导弹命中了BQM-167靶机［9］， 该演示验证项目表明网络集成和跨域解决方案可大幅降低OODA时间。 美国以作战概念牵引空空导弹设计［10］， 在制空作战方面追求强大的全态势感知能力、 网络作战能力和火力打击能力等， 正在从武器决定作战样式到根据作战概念设计战争所需武器转变。 在分布式协同作战概念牵引下， 美国提出了CUDA空空导弹、 游隼空空导弹、 小型先进能力导弹等概念导弹［11-14］， 开展研制射程更远的AIM-260空空导弹， 用来配合飞行导弹挂架项目进行有人/无人协同作战， 如图5所示。

作战目标的变化包括纵横两个维度， 纵向上作战目标性能不断提升， 战斗机已发展至第四代， 飞行、 隐身、 攻击和自卫等能力不断提升， 文献［15］回顾了固定翼舰载机发展历程， 并提出了下一代舰载机主要能力特征。 横向上作战目标类型不断扩展， 从攻击轰炸机到螺旋桨喷气战斗机， 再到隐身飞机、 无人机和巡航导弹， 甚至临近空间飞行器， 目标的飞行特性、 易损特性、 信号特征、 对抗能力等变化区间非常大， 对空空导弹总体设计提出了巨大的挑战。

作战环境的变化包括自然环境、 背景干扰和人工干扰不断复杂化。 太阳、 云雾、 地海背景和自然气候对空空导弹作战性能影响很大， 红外型空空导弹探测体制存在原理缺陷， 无法在云雨等天气全天候作战， 地海背景给导引头下视探测、 引信启动等带来了不利影响， 前两代空空导弹不具备下视下射能力， 现代空空导弹在低空作战时仍要被海面云雾干扰。 抗人工干扰能力是空空导弹不断优化改进方向， 对于红外型空空导弹， 人工诱饵干扰从点源、 多点源、 面源诱饵发展至动力型诱饵［16］， 在运动、 能量、 形状等特性上模拟目标特性。 针对主动雷达导引头的拖曳诱饵由简单转发向复杂调制发展， 从拖曳式向投掷式、 伴飞式发展。

2.2技术推动

空空导弹技术水平决定了其作战使用方式， 对于空战体系［8］而言， 其OODA环节受体系保障、 舰载机平台、 空空导弹、 目标平台、 目标对抗、 作战环境等多因素影响， 这些因素的性能决定了空空导弹作战使用的具体形式。 作为空战的主要武器， 空空导弹技术的发展也引导了空战战术的变革。 1982年， 以色列与叙利亚之间的贝卡谷空战凸显了技术引导空战战术改变而带来的巨大空中优势。 叙利亚米格战斗机装备的P-3环礁、 P-60蚜虫导弹分别为第一、 二代红外型空空导弹， 仅能从尾后、 后半球攻击， 而以色列F-15等战斗机装备的python-3怪蛇、 AIM-9L响尾蛇导弹为第三代空空导弹， 具备离轴全向攻击能力。 F-15等战斗机在空战中无需绕到敌机尾后， 战术使用更灵活， 在作战体系信息和电子战支持下， 以色列战斗机创造了82∶0的空战奇迹［17］。 AIM-9X Block II等第四代红外型空空导弹具备了大离轴发射能力、 发射后截获能力， 作战使用更加灵活， 如图6所示。 第四代雷达型空空导弹弥补了机载雷达与导弹性能不匹配的不足， 使超视距作战逐渐成为主流， “四先”成为空战制胜准则。