   同《近距篇》一样，本文还得要从中距雷达制导空空导弹的水平攻击包线看起。中距空空导弹对“理想的”非机动目标的攻击包线呈现前宽后窄的鱼鳞形。最外侧的边界代表导弹在这个区域内，可能成功进行制导并接近目标到弹头杀伤范围内。这个边界反映了导弹的推进系统、制导系统、控制系统以及载机速度、目标速度与导弹发射时的进入角等因素。 可以看到，从目标的前半球发动攻击与后半球发动攻击时，最大射程会有极大的差别。前、后半球的最大动力射程在高空时最多可相差5倍以上，且随著目标速度的增大，这个差距还会扩大。如果碰到能以1.5马赫超音速持续飞行的目标，则多数中距空空弹对其后半球没办法攻击。所以才有话说：清除尾方威胁的最简单办法，就是加速到1.4马赫以上！这也是美军第四代战机要求超音速巡航能力的原因之一。两侧与后方的引信性能限制区在《近距篇》已经详细说明了原因。 在中距空空弹的水平攻击包线两侧，还存在一个因多普勒侦测盲区而造成的限制区域，这个区域大致与引信限制区重叠。由于现代战机都具有雷达告警装置，一旦发现自己被对方锁定，就会做出例如滚转的机动，来使机载脉冲多普勒雷达无法“持续”地追踪，使火控系统无法发射导弹：或使制导中的半主动雷达制导导弹因突然失去目标信号而脱锁；又或者使火控雷达无法为处于中途制导的主动雷达制导导弹“稳定地”提供目标信息等。 但如果把雷达从脉冲多普勒模式转为脉冲模式，雷达不会因为目标的侧转机动而失去追踪，但脉冲模式没有俯视能力，因此只能用于平射或仰射高于载机高度的目标。所以这个限制区域又被称作“仰视(Look-Up)区”，意即载机在包线侧方的这2块区域，只能使用仰视脉冲模式才能发射导弹。 机动目标的攻击包线更能说明“滚转”等机动对中距弹的影响。如果目标向左转弯，对于雷达导引头来说，包线图将变得非常不对称。机身的顶部则变成“热边”而机腹则变成“冷边”。因为目标是从向左转弯，因此左边的发射距离要大于右边的发射距离。同时原来有的引信性能限制区域，已经和和脉冲多普勒限制区分开。由于目标作了连续的向左转弯动作，热边左侧的侦测盲区大大扩大。如果这时发射导弹，会大大增加丢失目标的可能性。 同时这张包线图也显示当以中距弹攻击这类机动目标时，透过仰射来减小侧转带来的影响对提高攻击成功率将具有极高的重要性。  路漫漫其修远兮 对于中距空空导弹，距离是其首先要考虑的因素。如果飞不到目标那里，再好的导引头也是白搭。 对于中距空空弹的飞行距离来说，其发动机工作时飞行称为动力飞行段，又称主动段飞行：而发动机停止工作后的无动力飞行阶段，也称被动段飞行。即使发动机燃料耗尽，中距弹依然有很高的速度，导弹仍可依靠惯性继续飞行，导弹的气动力控制面仍然可以保持控制，虽然在被动段飞行，导弹仍然可以跟踪目标，但由于此时的推力为零，导弹速度只会越来越慢，杀伤概率将显著低于主动段，因此主动段飞行距离应越长越好。 中距弹的主动段飞行距离取决于导弹的质量、阻力及发动机推力与工作时间。发动机工作时间越长，推力越大，主动段飞行距离就越大。另外，导弹的飞行高度越高，空气阻力也越小，也可以增加主动段飞行距离。 从典型的三代中距弹来看，火箭发动机燃烧的时间一般来说都短于飞行时间，这意味着在弹道末段基本上都是处于无动力滑翔状。一旦要随目标进行机动，势必由于速度和能量的损失而无法击落目标。如果是针对战斗机这样的机动目标，那当然是尽可能让导弹在主动段接敌较为理想，而这就意味着要缩短发射距离。这也说明为什么有限的中距空空弹战例中，实际使用距离远小于导弹标称的距离。而如果是针对机动性能较差的轰炸机或者预警机，那么可利用发动机能量来延伸作战空域，即使末段处于无动力状态，也可能击落目标。如美军“不死鸟”导弹，对高空迎面接近的直线飞行目标拥有超过150公里的最大射程，但在同高度下对抗以6-7G 机动的目标时，射程就只剩37公里。但是“不死鸟”导弹主要用来攻击前苏联的Tu-95轰炸机，仍然有其特殊价值。 从根本上来讲，提高导弹的射程还是要靠延长发动机工作时间。现在比较现实的方法有使用多脉冲火箭发动机或冲压发动机。 多脉冲火箭发动机实际是透过多次点火技术来多次产生推力。多次点火的时机要配合制导，根据需要或保持无动力的飞行，或再次点火进行飞行，最大程度上优化和延长主动段飞行距离。过去只有液体火箭发动机可实现多次点火，但在20世纪80年代末期通过在不同推进剂药柱问分段安装隔离层，或是分室安装，从而实现多脉冲固体火箭发动机。   在美国海军用以取代“不死鸟”导弹的AIM-155AAAM计划中，参与竞标的通用动力／西屋集团曾提出多脉冲式固体火箭发动机的设计，能达到200- 360公里的动力射程。尽管该计划后来取消，但有消息认为雷西恩公司在AIM-120C5的改良中，就应用了某种多脉冲发动机技术。 另一种方法是使用冲压发动机。冲压发动机通过透过吸入空气中的氧来助燃，不像固体火箭一样自备氧化剂，因此在相同大小的弹体内可以装填更多的燃料，使发动机维持更长的燃烧时间，超过化学火箭的数倍以上，从而使导弹得到更高的主动段射程。而且冲压发动机的推力也可以向多脉冲火箭那样调节，问题则是进气效率和飞控问题。在中距导弹向中远距空空导弹发展的过程中，冲压发动机获得了相当的青睐 跟随电波前进 除发动机外，中距导弹的导引头也是影响导弹性能的重要因素。现在中距空空弹的导引头现在主要可分为半主动雷达制导与主动雷达制导。 所谓“半主动雷达制导”是通过载机火控雷达照射目标的回波来得到制导信息。在目标雷达截面积一定的情况下，载机火控雷达功率和天线面积的乘积值越高，探测的距离也就越远。这里还要有一些概念要说清楚。从机载雷达来说，它从侦测目标到建立起自动追踪的过程，称为“截获”；而从截获目标到驱动导弹导引头捕获、追踪目标的过程则被称为“锁定”。 也就是说，“纯粹”的“半主动雷达制导”导弹，须等导弹的天线能接收到目标反射的回波，“锁定”目标后才能发射导弹。但导弹导引头天线尺寸与灵敏度显然远小于机载雷达，所以实际半主动雷达制导导弹的距离只能达到战机火控雷达的最大追踪距离的50-60%，机载雷达虽能在更远的距离外照射目标，但还是须等导弹导引头接收到目标回波后才能发射。 但如果替半主动雷达制导导弹加上惯性制导装置、并搭配数据链修正弹道的功能，就可避开这个限制。载机可以先发射导弹，导弹靠机载火控雷达输入的目标资料求出预定拦截点，并在弹上惯导系统引导下往预定点飞去，一直到末端再转而使用半主动模式，接收机载雷达照射目标的回波。同时由于目标往往要进行机动规避，而惯导的精度有很差，所以机载雷达还要保持对目标的追踪，并及时通过数据链将坐标传给导弹尾部的天线以修正弹道。 这种复合半主动雷达制导的导弹构成了第三代中距空空导弹的主体。典型的如美国的AIM-7“麻雀”和俄罗斯的R-27和R-33导弹都采用了这种设计。其缺点是不具有“发射后不管”的能力。由于导引头需要接受载机雷达的发射回波，使载机载发射导弹后不能立即退出攻击，很可能被对方击落。同时，这种制导方式只具备极为有限的多目标攻击能力。这些缺陷使半主动雷达制导逐渐被主动雷达制导所代替。 简单来说，主动雷达导引头就是不用像半主动雷达制导那样，在弹道末段需要机载雷达的照射波，而是导引头就能够发射电磁波以导引导弹飞向目标。但是受到弹体直径、空间与供电能力的限制，导弹的主动雷达导引头无论是发射机功率、接收机灵敏度均远小于战机的火控雷达，因此有效距离一般不超过20公里，扫描范围也不仅有大±25度（AIM-120C5为±70度）。 主动雷达制导导弹在中途也是采用惯性制导，导引头在弹道末端才会开启。而导引头锁定目标后，由于导弹会依目标调整姿态，就会损失大量的动能。因此主动雷达制导的中距弹，会尽量延长惯性制导的过程而节省能量。如俄罗斯R-77导弹的惯性导航段最高可占整个飞行过程的80％，而美制的AIM-120据说甚至可达90％。 延长惯导过程，就要让中距弹导引头开机的时候，尽量靠近目标。这里同半主动的方式一样，导弹也需要载机及时传输目标的坐标信息。但为了实现“发射后不管”，机载雷达一般是通过雷达的旁波瓣，来向导弹传送信息，这样就可以在进行机动时向导弹传送资料。目前这类资料链均只能由雷达单向地向导弹发送信息，不过未来将会有双向的形式出现，就是说导弹除了被动的接收雷达传来的信息外，也能将自身状态发回载机。 主动雷达制导中距弹另一个特点就是“多目标接战”。以最早的主动雷达制导导弹“不死鸟”为例，它在对抗多目标时则采分时制导，发射前先以AWG-9雷达的 “扫描同时追踪模式”分别锁定多个目标，解算出目标方位、高度、速度、导弹发射区与优先攻击顺序后发射导弹，其后AWG-9波束仍以2秒1次的频率接触目标，轮流为每枚滞空中的导弹提供目标位置资讯，直到距目标15-18公里开启导弹上的DSQ-26主动导引头为止。AWG-9最多可同时追踪24个目标，并同时攻击6个目标。 资料块：机载火控雷达的几个问题 机载雷达与中距空空导弹的使用有密切的关系。机载雷达为了发射导弹，必须追踪目标，持续给出目标方位、距离、速度与高度信息，而不只是侦测到目标而已，因此，所有火控雷达在追踪模式下的有效距离均远低于搜索模式(一般至少会有25-40％的差距)，而不同的追踪模式所得到的有效距离也不同，如能量分散的扫描同时追踪(TWS)有效距离就短于能量集中的单目标追踪(STT)模式，因此以不同模式火控所得到的导弹最大射程也不同。当不同雷达在信号处理能力相当时，通常功率与孔径的积值越高者，有效的追踪与锁定距离也越远。比起机械扫描或被动式相控阵雷达，主动相控阵雷达可透过数百到上千组独立的发射／接收模块达成高功率，因此主动相控阵雷达可具备极高的功率*孔径值，导控导弹的有效距离也远高于机械扫描或是被动相控阵雷达。 动态发射的难题 在第一节中我们谈到，当目标在进行机动规避的时候，原来规则的包线图立刻变得扭曲起来。人们又把这种机动目标的攻击包线图称为动态发射区。 在使用中距空空导弹时，很难指望目标能够老老实实等着被导弹击落。因此动态发射区更符合实际的作战情况。按理说，导弹生产商在研制过程中，通过大量的模拟和试验，应该能够提供导弹在各种状态下的包线图。但是要让飞行员应付显然是不可靠的。 在20世纪60和70年代，正是中距导弹出现和展示自己的时代。然而这场开幕并不成功，进而成为外界质疑空空导弹性能的最有力论据。美军的“麻雀”导弹在越战中表现极差。F-4战斗机在和中国的歼6战机空战时，“麻雀”导弹竟然发生了错过中国战机而误中僚机的大笑话。当然，主要因为那时中距导弹还很不成熟，性能和可靠性差。然而很多人忽视的重要原因就是，当时战机的电子系统无法为飞行员提供动态发射的信息。飞行员只能凭借蜂鸣器传来的声音变化得知导引头是否锁住目标，但导引头的作用范围和飞弹的动力性能是不等同的，导引头锁住目标不能保证目标已进入导弹动态射程，飞行员还是必须凭经验判断目标是否进入导弹发射区，而这显然经常会出错。  在越战期间，早期的F-4B／C／D等各型战斗机的机载计算机已经可以进行一部分的辅助工作。计算机可以将目标和本机的高度、速度进行计算，然后再显示出导弹的有效射界以及目标是否进入射程，来避免飞行员的错误。然而当时的计算机，只能解算直线飞行的目标，对机动的目标则无能为力。这当然无法适应空战的需要，在大多数的接战情况下，计算机根本帮不上忙。因此，飞行员一不小心还是很容易在容许范围外发射飞弹。总计越战中居然有高达40％以上的“麻雀”导弹是在不符合发射条件的情况下被发射，由此导致的低命中率显然也是理所当然的。 要解决飞行员错误使用中距空空弹的问题，唯一办法还是只能依赖电脑辅助。将把雷达擭取的目标等外在资讯和配合载机传感器与导航系统获得的自身资讯，一同输入电脑作即时运算，再与已知的导弹包络线作比对，协助飞行员判断目标是否已经进入飞弹发射区。 以现代的美军战机来说，当飞行员以雷达锁定敌机时，火控雷达即会在平显与多功能显示器上，以多种符号来提示飞行员关于导弹发射包络的资讯，如以容许操作误差环(ASE，AllowableSteeringError)指示飞行员将飞机指向适当的发射位置，提示目标相对于载机的角度(由目标正在接近还是离去判断其是以前半球还是后半球朝向自机)，还会以多种尺标分别显示导弹的最小射程、对机动目标的最大射程、对非机动目标最大射程及气动力最大射程等。发射导弹时还会有拦截时间或导弹开启主动雷达导引头的倒数时间，以提示飞行员在适当的时间结束对导弹的制导，便于掌握脱离接战的时机。 电脑辅助动态发射区判断的关键，首先在于雷达等感测器的精确度，其次是机载计算机的运算能力；最后则是能否获得足够详细完整的导弹攻击包络线资料。与导弹本身直接相关的是第3点，如不能得到完整的导弹攻击包络线资料，则不管航电系统多好，也没办法充分发挥导弹的性能。如英国与美国对AIM—120的争执就是在这一点上，由于美国不肯提供完整的AIM—120动态发射区资料，以致影响了英国战机使用AIM—l20时的效能，被迫只能以比较保守的方式来估算动态发射区。不过这是外购武器必须承担的风险，如果是自制武器就不会有这种事。 |
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