“响尾蛇”导弹家族(3) - 第一代追尾攻击导弹

文摘   军事   2024-03-11 10:19   加拿大  
回来填坑了,去年7月写完(2)就一直没时间继续写,好多读者在催更。AIM-9“响尾蛇”家族共分为3代,第一代是只能从后半球追尾攻击的A/B/C/D/E/G/H/J/N型,第二代是具备全向攻击能力的L/M/P/R型,第三代是采用燃气舵的X型,它又分为3个Block。
AIM-9A/B - 海/空军
上一篇写到在1963年更改命名规则后,通用电气的低速率生产型“响尾蛇I”成为AIM-9A,仅生产了240枚用于测试,没有实战发射过。福特航空(菲尔科)和通用电气同时全速率生产的“响尾蛇IA”成为AIM-9B,产量达到8.09万枚,其中有相当部分出口北约和澳大利亚等盟国。A型和B型并没有区别,只是生产批次不同。
> 加州马奇预备役基地航空博物馆收藏的AIM-9B
> AIM-9B导引头 - 中国湖军械与技术博物馆藏品
AIM-9A/B规格:
尺寸:长2.83米,翼展0.56米,弹径12.7厘米,重70公斤
动力:采用Thiokol MK17固体火箭(A型为MK15),推力1732公斤,燃烧时间2.2秒,最大速度1.7马赫,动力电池制导时间20秒
战斗部:Mk8型破片战斗部重11公斤,包含4.76公斤HBX-1炸药,被动红外引信作用距离9米
寻的头:非致冷PbS硫化铅探测器,反射镜组件瞬时视场4度,寻的头视场30度(Mk1 mod 1-14),跟踪速度11度/秒,遮光片频率70赫兹,电子管元器件
机动能力:海平面过载10g,最大发射过载2g
> F-105翼下复合挂架挂载2枚AIM-9B用于自卫
AIM-9B战绩:
空军F-4C击落13架米格-17、9架米格-21,F-105D击落3架米格-17
海军F-4B(来自“小鹰”号)击落1架米格-17
西德的FGW公司按许可证生产了1.5万枚标准型AIM-9B。1969年又推出了改进型AIM-9B FGW.2,采用集成电路固态电子元件(替代电子管)、二氧化碳致冷导引头、新设计的硅玻璃头锥和滤光片,大幅度提高了导引头的灵敏度。后来这个型号被更名为AIM-9F,大部分欧洲产B型都升级到了F型标准。
> 在最初的那个遮光片的基础上又不断演化出更复杂更高效的遮光图案

> 1981年6月30日,意大利乔亚·德尔·科莱空军基地的F-104S,挂载了4枚AIM-9F和2枚国产阿斯派德导弹

AIM-9C/D - 海军
在庞大的响尾蛇家族中AIM-9C是个另类,因为它是唯一一型采用雷达制导的响尾蛇。美国海军对B型的作战性能并不满意,尤其是其过载较低,很容易被有经验的飞行员利用急转弯轻松躲避。为了拓展响尾蛇的飞行包线,美国海军独自研发了它的升级型号AAM-N-7响尾蛇1C,拥有独立开发的2个子型号,分别配备半主动雷达导引头(1C Mod 29)和红外导引头(1C Mod 30)。1963年重新颁布编号后半主动雷达型称为AIM-9C,绰号“雷达响尾蛇”,红外型称为AIM-9D
> AIM-9C的半主动雷达导引头
> AIM-9D的红外导引头,其氟化镁光学窗口是不透明的,具有红外线高透过率和良好的偏振作用
C型的主要改进之处包括:采用新型大力神Mk36固体火箭发动机,减小了推力但燃烧时间增加到5秒,速度提高了0.8马赫,射程扩大到18公里,换装改进型Mk48连续杆战斗部,略微增大了弹翼面积,引信可选装被动红外触发或无线电近炸两种体制。
> 上半部是Mk48 Mod连续杆战斗部剖面图,下半部是带尾翼和陀螺舵的Mk36发动机段
连续杆战斗部(Continuous Rod)简称CR,是美国约翰·霍普金斯大学应用物理实验室于1952年为美国海军开发的。它是对空导弹特有的一种战斗部,一圈具有高延展性的连杆围成圆筒状布置在装药外圈,每一段连杆首尾分别和左右相邻的连杆焊接在一起,类似于曲尺的形式。引爆后它被装药的能量驱动展开呈飞速扩大的杆环,像圆锯一样在一个平面上高速切割目标机体。
> 连续杆战斗部专栏申请说明
> Mk48 Mod连续杆战斗部实物
传统的预制破片战斗部被引爆后弹片是360度球形四散飞离的,能够命中目标的弹片数量很少,命中概率较低;而且弹片尺寸和重量都很小,传递到目标机体上的爆炸能量被极大削弱了,可能飞机被打得千疮百孔但并没受到致命打击,仍然能够坚持返航。
上图是A-10的一个著名战例。2003年4月7日,美国空军第332远征联队的金·坎贝尔上尉驾驶A-10在巴格达市中心上空执行近距空中支援任务时被伊军地空导弹击中,后机身和垂尾上被打出数百个小孔,右侧平尾有一个足球大的破洞。但皮糙肉厚的“疣猪”承受住了打击,坎贝尔上尉成功驾驶完全失去液压系统的飞机返回基地,并且第二天就换了一架飞机继续出击,如果她遇到的是配备连续杆战斗部的导弹就不会这么幸运了。
连续杆战斗部将爆炸能量集中在一条环带上,击中飞机时杆环产生的侵彻面积远大于同质量的破片,而且连续切割作用可以割穿大面积的蒙皮以及底下的电缆、液压管线或者承力结构,命中率和杀伤力提高了很多,增大了对空导弹的毁伤概率。为了增强杀伤效果实际武器中会采用多层杆以扩大有效半径。
> 1972年中国湖海军航空武器站测试连续杆战斗部的场景,可以看到所有向外飞散的连杆破片都均匀分布在一个圆形平面内
C型实际上是专门为现代化改装后的埃塞克斯级航母搭载的F-8“十字军战士”研制的(参见美国海军舰艇的升级改装(上)50-70年代,老树开新花),它的导引头采用了AIM-4A“猎鹰”的技术。最初AIM-9C需要载机的雷达天线直径至少达到610毫米,而F-8下颌进气道上方窄小的头锥直径只有330毫米。美国海军在F-8上集成了AN/APQ-84火控雷达以解决这个问题,令无法携带麻雀导弹的F-8拥有全天候导弹攻击能力,不受天气、热焰干扰弹和黑夜的影响,可靠性也比红外制导高。1964年C型和D型一起接受了美国海军的作战评估,单发杀伤概率达到77%。同年加州米拉玛海军航空站的两个F-8中队开始装备AIM-9C。

> “大黄蜂”号博物馆上停放的F-8A,F-8早期型号的雷达罩直径相当小,从E型开始增大了头锥体积,进气口两侧是4门机炮的炮口

虽然F-8被称为最后一款以机炮为主要武器的美国战斗机,但实际上其4门20毫米机炮被认为“总体上不可靠”,响尾蛇导弹才是它实战中的主要武器,越战中的所有战果也都来自于响尾蛇。AIM-9C还具备当时的空空导弹中极为罕见的迎头射击能力,不过实战中操作相当困难,需要在不到3公里的距离上用雷达锁定目标并发射导弹,射击窗口非常狭窄。
> F-8机身侧面挂架混合挂载的AIM-9C(上)和AIM-9D(下)
和当时的主力半主动雷达制导导弹AIM-7C麻雀相比,重量只有其40%的AIM-9C速度略低(4马赫 vs. 2.5马赫),射程较短,弹头装药量也少一半多,过载同为18G,但制导时间长3倍(20秒 vs. 60秒),发射后可以立刻转向(麻雀需要直线飞行一段距离),两者可谓各有千秋。
整体而言AIM-7C并不是很成功,因为初代的半主动雷达制导技术性能也同样有限,受地面杂波影响只能用于攻击低空目标,发射后需要载机持续雷达照射,一枚箔条干扰弹就能够令其丢失目标,当目标作出机动转向时很容易丢失目标,然后迅速转向相反方向。
F-8机载雷达的可靠性也是一个大问题,经常出现故障且难以修复,令飞行员对雷达制导导弹的信心很差,出击时往往同时挂载C、D两种型号的导弹作为备份。摩托罗拉在1965年至1967年间只生产了一千枚C型,F-8在60年代中期开始随着埃塞克斯级一起被逐步淘汰,配套的AIM-9C也迅速被F-4C挂载的麻雀导弹取代,服役时间很短,没有取得任何战果。
D型采用了削尖的弹头整流罩,空气阻力比B型圆钝的头锥减小了很多。不透明的氟化镁光学窗口更加坚固,且无需保护罩,缩短了起飞前的准备时间。新型氮气冷却硫化铅导引头的反射镜组件视场收窄为2.5度以降低背景噪声,跟踪速率提高到每秒12度。氮气冷却剂被存放在LAU-7发射架的6升氮气瓶中,可以提供2.5小时的冷却时间。1965年至1969年间由福特航空和雷锡昂制造了1850枚D型,战绩非常出色,美国海军在越战中的击落纪录基本上都是D型完成的。
> LAU-7发射架内部结构,上面金色的钢瓶就是氮气储罐,中间是阀门等机械装置总成,下方灰色的是电源
> 1971-72年越南部署期间,“珊瑚海”号VF-111中队的F-4B准备弹射起飞,翼下挂载了AIM-9D和Mk82炸弹
约700枚退役的C型库存弹在1986年至1990年间被改装成AGM-122A反辐射导弹,采用宽频无源反辐射导引头取代了窄频半主动雷达导引头,换装全新引信和AIM-9L/M的发动机,虽然性能不及哈姆等新型反辐射导弹,但是价格便宜重量轻,主要用于海军陆战队的AH-1T/W和AV-8B。
> 眼镜蛇直升机挂载的AGM-122A
AIM-9C/D规格:
尺寸:长2.87米,翼展0.63米,弹径12.7厘米,重88公斤
动力:采用大力神MK36固体火箭,推力1306公斤,燃烧时间5秒,最大速度2.5马赫,动力电池制导时间60秒
战斗部:Mk48型连续杆战斗部重11公斤,包含2.95公斤HMX炸药,被动红外引信作用距离9米
寻的头:D型为氮致冷PbS硫化铅探测器,反射镜组件视场2.5度,寻的头视场25度,跟踪速度12度/秒,遮光片频率125赫兹,电子管元器件
机动能力:海平面过载18g,无最大发射过载限制
> 1970年3月28日,“星座”号VF-142中队的一架F-4J发射一枚AIM-9D击落了一架米格-21,飞行员尤金·布列尔毕业于海军战斗机武器学校(Topgun)第一期,这也是Topgun毕业生的第一个战绩
AIM-9D战绩:
海军F-8C(来自“好人理查德”号和“无畏”号)击落3架米格-17、1架米格-21
F-8E(来自“汉科克”号、“奥里斯坎尼”号、“好人理查德”号和“提康德罗加”号)击落9架米格-17、1架米格-21
F-8H(来自“好人理查德”号)击落2架米格-21
F-4B(来自“中途”号、“珊瑚海”号、“小鹰”号和“星座”号)击落9架米格-17、2架米格-19、2架米格-21
F-4J(来自“星座”号和“美国”号)击落2架米格-21
AIM-9E - 空军
和专注于格斗空战的海军不同,60年代初的美国空军更倾向于高空中距离截击,同时发展了多个空空导弹项目,对于响尾蛇导弹的重视程度较低,越战开始后仍在使用老式的AIM-9B。当北越的米格机采用打了就跑的空中游击战术多次击落先进的美国战机后,美国空军终于开始寻求改进响尾蛇以提高对抗战斗机类型目标能力,这就是AIM-9E - 第一个专门为美国空军研制的响尾蛇型号。
E型使用B型的弹体升级而来,也换装了低阻头锥,不过比D型更尖锐,弹头长度也更大。光学窗口采用氟化镁材料,内部的光学组件更加紧凑。最重要的改进是换装了配备热电半导体致冷组件的新型寻的头,由载机供电冷却,令发射导轨上的响尾蛇导弹拥有不受限制的致冷时间,大幅度提高了导弹的可工作时间及反应速度,扩大了目标捕获范围。
> 英国皇家海军F-4D配备的AIM-9D
> 美国空军F-4E挂载的AIM-9E
共有超过5千枚B型被升级为E型,之后又推出了E-2型,采用低烟发动机,从这个型号开始响尾蛇导弹的尾焰就非常小了,更不容易被对手发现躲避。
60年代末E型大量投入越南战场,但实战中美国空军战机多在中高空飞行,响尾蛇的使用频率远低于麻雀。近距格斗时F-4E和F-105的飞行员则习惯使用可靠性更高的M-61“火神”航炮(海军的F-4B没有航炮),因此AIM-9的战绩仅占美国空军击落总数的14%。
AIM-9E规格:
尺寸:长3米,翼展0.56米,弹径12.7厘米,重74公斤
动力:采用Thiokol MK17固体火箭,推力1905公斤,燃烧时间2.2秒,最大速度2.5马赫,动力电池制导时间40秒
战斗部:Mk8型破片战斗部重11公斤,包含4.76公斤HBX-1炸药,被动红外引信作用距离9米
寻的头:热电半导体致冷PbS硫化铅,视场2.5度,万向平台转动角度40度,跟踪速度12度/秒
机动能力:海平面过载11g,最大发射过载2g
AIM-9E战绩:
空军F-4D击落2架米格-21,F-4E击落4架米格-21
AIM-9G/H - 海军
美国海军也根据越南战场的经验在D型的基础上推出了AIM-9G,升级了导引头,引入“SEAM响尾蛇扩展捕获模式”,其光学系统既可以25度角进行环型搜索,也可以直接和机载雷达或头盔瞄准具交联,由载机提供目标信息,电子系统中还采用了部分固态电子元件。除此之外G型和D型的外观和内部结构是完全一样的。
> “好人理查德”号VF-53中队的F-8E挂载AIM-9G
1972年3月,海军的F-4B开始配备由霍尼韦尔开发的世界上第一种实用化头盔瞄准系统 - VTAS视觉目标捕获套件,安装在HGU-30/P头盔上,飞行员通过右眼前的一个反射镜片瞄准目标,镜片上投射有10密位和50密位2个平面角标尺以及雷达/红外模式和锁定状态的4个信号灯。头盔两侧的传感器和座舱内的红外探测器配合工作,持续探测头盔(也就是飞行员视线)的相对位置,令机载雷达天线或者AIM-9G的导引头随动于头盔(正负75度)。1975年9月VTAS I又升级为更先进的VTASII系统。
因为G型的改进相当出色,原计划制造5000个AIM-9D导引头,后来被削减为1850个,其余按G型规格制造。1970年到1972年间,雷锡昂生产了2120枚AIM-9G。在 1972 年的后卫I和后卫II行动中,美国海军的AIM-9G创下了46%的高命中率,这要归功于导弹的优秀设计和Topgun对飞行员的训练。
> “星座”号VF-96中队的F-4J挂载4枚AIM-9G
有趣的是美国空军的AIM-9B/E表现不佳,战场形势令他们试图从海军采购AIM-9G,但空军战斗机并没有配备安装在发射架上的氮气储罐,无法和G型兼容,只好作罢。
D型/G型长期以来都具有可靠性欠佳的缺陷,其根本原因是电子管元件难以承受以7米/秒的下降率在航母着舰时遭到的巨大冲击力。为此美国海军研发了AIM-9H,在响尾蛇家族中首次采用全固态电子元件,导引头组件全部以半导体制造,全弹重量还减轻了4公斤。导引头光学系统部分保留G型的结构,跟踪率提高到20度/秒,以适配功率更强大的舵面驱动器。
> AIM-9H的红外导引头,已经改为固态电子元件
福特航空和雷锡昂共制造了超过3千枚AIM-9H,它被誉为响尾蛇早期型中性能最优秀、可靠性最高的型号,在越战中虽然因为库存不足发射数量不多,但命中率高于其它所有型号的导弹。
AIM-9G/H的规格:
尺寸:长2.87米,翼展0.63米,弹径12.7厘米,重87公斤(G型)/84.5公斤(H型)
动力:采用大力神MK36固体火箭,推力1306公斤,燃烧时间5秒,最大速度2.5马赫,动力电池制导时间60秒
战斗部:Mk48型连续杆战斗部重11公斤,包含2.95公斤HMX-1炸药,被动红外/无线电近炸引信作用距离9米
寻的头:热电半导体致冷PbS硫化铅,视场2.5度,万向平台转动角度40度,跟踪速度12度/秒(G型)/20度/秒(H型)
机动能力:海平面过载18g,无最大发射过载限制
AIM-9G战绩:
海军F-4J(来自“企业”号、“萨拉托加”号、“小鹰”号、“星座”号和“美国号)击落7架米格-17、7架米格-21
AIM-9J/N/P - 空军
眼看海军的响尾蛇性能越改越好,美国空军坐不住了,对AIM-9E进行了名为“扩展性能”的渐进式的升级,并赋予新编号AIM-9J。改进项目包括:部分换装固态电气元件(和电子管混用);延长了燃气发生器的燃烧时间,使航电系统可支持的飞行时间增加到40秒;舵面驱动器扭矩增加到90磅.英尺,配备扭矩反馈伺服单元信号处理系统;鸭翼外型改为方翼尖双三角翼,这也是响尾蛇家族中独树一帜的构型,提高了稳定盘旋角速度,导弹的最大过载从E型的11g翻倍达到22g,也超过了从D型开始海军各型号早已具备的18g。
1970年8月,AIM-9J进行广泛的“最终游戏II开发计划”测试,发现仍需要进行改进。1972年4月的”战斗快照“测试显示该型号已经满足所有要求。J型从当年开始生产,绝大部分由B型/E型改装升级而来,产量为6700枚,是70年代后期到80年代美国空军的主力格斗弹。
J型的作战能力比E型提高了很多,基本达到海军H型的水准,远距离攻击能力略逊色(动力段仅2.2秒,H型是5秒),但近距格斗能力更强(最大过载22g,H型是18g),当然它不具备H型那样随动于载机雷达或头盔瞄准具的能力。
> 1980年5月1日,内利斯空军基地低347战术战斗机联队的一架F-4E挂载2枚AIM-9J、1枚GBU-16铺路II激光制导炸弹和6枚Mk82航弹进行飞行训练,进气道左下方还携带了铺路钉激光指示器
为了验证AIM-9J的战斗力,一批导弹根据“战斗快速评估计划”第二阶段被送往越南战区。第一个接收J型的单位是第432战术侦察联队,于1972年8月2日首次投入战斗。到12月份后卫行动结束,J型进行了31次发射尝试,只有4次成功击中敌方目标(23次未命中,4次发射失败),命中率为13%(包含击伤),但和麻雀(命中率5%)或者AIM-9E(命中率8%)的同期记录相比还算不错了。
1973年,福特航空开始生产改进型AIM-9J-1,重新设计了3块主印刷电路板以提高寻的头的性能,之后该型号被重新命名为AIM-9N,共生产了近7千枚。

> 这是一张著名的照片,YF-16验证机和第一架预生产型F-16FSD的合影,YF-16挂载的是AIM-9E,F-16挂载的是AIM-9N

在1976年第二代AIM-9L全向攻击导弹进入美军一线服役后,美国需要向许多非核心盟国空军提供一款不那么先进的猴版响尾蛇,于是在AIM-9J/N的基础上开发了AIM-P家族。

> 2012年新竹基地开放日,对岸F-5F挂载的AIM-9P

基本型AIM-9P换用了全固态电子元件,提高了可靠性和可维护性,通过减少弹头装药增大了射程,于1978年开始交付。P-1型安装了全新的DSU-15/B AOTD激光近炸引信。P-2型采用了低烟火箭发动机。P-3型改进了制导和控制系统,换用钝感装药战斗部,瑞典引进了这个型号,成为国产化的RB24J导弹。P4型和P5型分别采用了AIM-9L和AIM-9M的技术,具备全向攻击能力,已经迈入第二代响尾蛇的行列,不过它们的机动性要低于L/M型。
整个AIM-9P家族共生产了2.1万枚,其中很多是由B/E/J型升级而来。虽然最初的计划中这型导弹是专供出口的,实际上绝大部分都由美国空军二线单位和空军国民警卫队使用。
> 1980年3月21日,夏威夷希卡姆空军基地空军国民警卫队第199战术战斗机中队的F-4C在挂载AIM-9P和AIM-7E
AIM-9J/N/P规格:
尺寸:长3.05米,翼展0.58米,弹径12.7厘米,重74公斤
动力:采用Thiokol MK17固体火箭,推力1905公斤,燃烧时间2.2秒,最大速度2.5马赫,动力电池制导时间40秒
战斗部:Mk8型破片战斗部重11公斤,包含4.76公斤HBX-1炸药,被动红外引信作用距离9米
寻的头:热电半导体致冷PbS硫化铅,视场2.5度,万向平台转动角度40度,跟踪速度16度/秒
机动能力:海平面过载22g,最大发射过载7g
AIM-9J战绩:
空军F-4D击落2架米格-19、1架米格-21
在整个越战期间,美国海军和空军共发射了452枚响尾蛇,海军击落了46架北越战斗机(29架米格-17、2架米格-19、15架米格-21),空军击落了34架(16架米格-17、2架米格-19、16架米格-21),击落比率为17.7%。
同期麻雀导弹发射612枚,命中97架(15.8%),击落56架(9.2%),只有2架是视距外击落。

> 越战中参战美军战斗机的交换比,海军的F-8最高6:1,海军的F-4为5.42:1,空军的F-4最差只有3.07:1
大家肯定看得头晕了,这么多型号还分空军、海军两条线,我们用一张图直观地梳理总结一下:

下一篇介绍第二代全向攻击的响尾蛇型号,如果篇幅够的话将包括第三代AIM-9X。
“响尾蛇”导弹家族(1) - 前传
“响尾蛇”导弹家族(2) - 诞生



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