反輻射導彈
對雷達硬殺傷最有效的武器
反輻射導彈又稱反雷達導彈,是指利用敵方雷達的電磁輻射進行導引,從而摧毀敵方雷達及其載體的導彈。在電子對抗中,它是對雷達硬殺傷最有效的武器。
現役的空地反輻射導彈,通常用於攻擊選定的目標。發射前要對目標進行偵察,測定其坐標和輻射參數。發射后,導引頭不斷接收目標的電磁信號並形成控制信號,傳給執行機構,使導彈自動導向目標。在攻擊過程中,如被攻擊的雷達關機,導彈的記憶裝置能繼續控制導彈飛向目標。
反輻射導彈
①攻擊頻率覆蓋寬,彈上裝備的無源雷達干擾頭工作頻率寬,覆蓋了警戒和火控雷達所常使用的頻段。
②能根據對方雷達參數和特徵重編程,發射前,將預定攻擊的目標波長輸入,發射后導引頭便對所儲存的頻率進行搜索,直到選出目標。
③能待機攻擊。“阿拉姆”導彈上附有一個降落傘,在實施攻擊時,如果目標雷達臨時關機,“阿拉姆”導彈能關閉發動機,在高空使用降落傘待機,待機時間為2分鐘,目標雷達重新開機后,再脫開降落傘,導向目標。
④殺傷力大,彈頭裝有易爆氣體和穿甲高爆破片彈頭,採用激光定時引信觸發。
⑤可低空高速發射。
反輻射導彈是利用敵方雷達輻射的電磁波發現、跟蹤並摧毀目標的一種導彈,屬於空地導彈範疇,也叫反雷達導彈。這種導彈最早是美國在越南戰爭時期開始使用的,當時地面炮兵部隊剛剛展開,雷達一開機就被美國的飛機發現了,而且很快就發射一種稱為百舌鳥的反輻射導彈對地面雷達進行攻擊,命中精度非常高。開始搞不清楚是什麼先進武器,後來發現它專門攻擊處於開機狀態的雷達,所以就採取一些對抗措施,比如經常轉移陣地,雷達時開時停等,這種辦法很有效,使百舌鳥導彈的命中精度大為降低。美國海軍反輻射導彈已發展了三代,第三代是哈姆和默紅。
哈姆導彈在現代戰爭中應用較多,默虹導彈海灣戰爭中首次使用。哈姆導彈1983年開始裝備使用,彈長4.17米,彈徑254厘米,發射重量361公斤,飛行速度2-3.6馬赫,射程20-25公里,戰鬥部重66公斤,採用激光近炸引信和破片殺傷彈,制導方式為被動雷達尋的。哈姆導彈採用了一些先進的制導技術:如引導頭的跟蹤頻段能覆蓋1-25千兆赫,可跟蹤任何艦載雷達;採用了專門用於抗目標雷達關機的捷式慣性基準裝置加被動雷達尋的複合制導方式,並加裝了記憶裝置和軟體程式控制,對目標頻率和位置具有記憶功能,一旦發現目標,即便雷達關機,停止輻射,仍可利用軟體程式控制擊中目標;採用了隱身技術,具有高速突防能力,一般很難對其進行攔截。這些新技術的應用,使導彈具有很寬的頻率覆蓋範圍,能覆蓋和識別所有已知的輻射源頻率,並能選擇其中的一個進行攻擊。由於採用了高能炸藥近炸引信,其戰鬥部威力比前兩代導彈增加一倍以上,命中精度在實戰中達100%。哈姆導彈在80年代以來的歷次局部戰爭中發揮過重要作用。在美利衝突中,1986年4月15日凌晨,18架A-7攻擊機和F戰鬥/攻擊機從3艘航空母艦上起飛,以60米高度在敵雷達盲區內超低空飛行。進入反輻射導彈的有效射程之後,突然爬升到150米高度,攝取敵雷達波束和工作頻譜,一經鎖定后便立即發射導彈。在這次作戰行動中,美國海軍航母艦載機共發射340枚反輻射導彈(其中哈姆導彈30枚),摧毀利6個地面雷達站和若干個機場觀通站和指揮塔台,為後續梯隊的外科手術式攻擊掃清了障礙。在海灣戰爭中,這種導彈的作用更為明顯,伊拉克境內的預警雷達和導彈、火炮的制導雷達基本是用它摧毀的。
當今世界上數一數二的反輻射導彈當數美國的AGM-88“哈姆”反輻射導彈。
“哈姆”的研製始於 70 年代,在此之前,美國已經擁有兩種反輻射導彈:在“麻雀”III空空導彈基礎上發展的AGM-45“百舌鳥”(Shrike)系列和在“標準”艦空導彈發展的 AGM-78“標準”(Standard)系列,她們分別屬於第一、二代反輻射導彈。“百舌鳥”最初是針對蘇聯在古巴設置的防空體系而發展的,主承包商是德州儀器(現屬雷錫恩),1964 年10 月開始服役,到1981年停產時已經發展成包括 20 多種改型的大系列,累計生產數量超過 17,000 枚,平均單價約 26,500 美元,除裝備了美國空軍和海軍外還出口到英國、以色列和伊朗,並曾先後在越南戰爭、中東戰爭和美軍 1986 年空襲利比亞的“黃金峽谷”等作戰行動中實戰使用。“標準”是針對“百舌鳥”的缺陷和新的威脅研製的,主承包商是通用動力,1968 年開始服役,到 1978 年停產時累計生產了 1,300 多枚,平均單價約 164,000 美元。她包括 A~D 型,曾在越南戰爭、以色列 1982 年攻擊貝卡谷地等作戰行動中實戰使用。與“百舌鳥”相比,“標準”的主要改進是:
1.大幅度提高了導引頭的頻段覆蓋範圍、靈敏度和視場。“標準”導引頭的天線與“百舌鳥”相同,但覆蓋頻段寬得多,只用兩種導引頭就覆蓋了當時蘇聯主要防空雷達的頻率範圍;導引頭靈敏度提高,能利用信號強度弱的雷達旁瓣波束制導,而“百舌鳥”必須從信號最強的雷達主波束進入,容易被敵方發現並採取對抗措施;導引頭天線安裝在陀螺環架上,跟蹤視場達到 +/-25°,擴大了載機搜索和攻擊目標的飛行包線,而“百舌鳥”的固定天線視場只有8°,載機必須朝目標俯衝才能發射導彈。
2.制導方式更靈活。“標準”的制導系統有目標頻率和目標位置記憶裝置,在敵方雷達關機時能按照關機前記憶的目標位置攻擊,一旦目標雷達再次開機,又可以通過目標頻率記憶裝置對它進行重新捕獲和攻擊。
3.增大了戰鬥部威力。在導引頭精度得到提高的同時,“標準”的戰鬥部對雷達天線的破壞半徑也增加到了 25~30 米。
儘管“標準”的性能比“百舌鳥”有很大提高,但是她的平均單價是“百舌鳥”的 6 倍、重量是“百舌鳥”的 3 倍多,只能裝備有限的載機,載機的載彈量也受到限制。同時實戰證明:儘管採用了目標位置和目標頻率記憶裝置,“標準”仍然不能很好地對付突然關機的雷達。
1972 年 4 月,針對“百舌鳥”和“標準”系列的缺點,美國空軍和海軍展開了“高速反輻射導彈”(High-speed Anti-Radiation Missile,HARM)的研製,我國根據英語縮寫的音譯叫她“哈姆”。“哈姆”的承包商是德州儀器,美國軍方編號 AGM-88。
“哈姆”在 1975 年 8 月開始飛行試驗,1980 年 11 月基本型 AGM-88A 投入小批生產,1983 年 3 月批准投入全速率生產階段(生產率每個月 210 枚),同年 5 月開始服役,到 1993 年早期型停產時總數量約 19,400 枚,1999 年 AGM-88C 停產時總產量約 21,300 枚,平均單價約 288,000 美元。
“哈姆”自投產後就不斷進行改進,基本型 AGM-88A 涵蓋了全速率生產階段的第一、二批次(Block 1 和 Block 2,後者改進了制導裝置和引信),其餘批次都是改進型。她的主要改型有:
1.AGM-88B:被稱為“哈姆”第三批次(HARM Block 3),早在 1982 年就開始在 AGM-88A Block 2 的基礎上改進發展,1989 年正式服役,1993 年停產。她通過更換 A 型的導引頭內的插件式硬體模塊,獲得了一個低成本、高性能的新型導引頭。制導系統數字處理機內的軟體進行了改進,不僅能在地面進行預編程或重編程,還能在載機飛行過程中進行重編程,這樣就有可能匹配出航前沒有充分掌握信息的敵方雷達目標信號特徵,然後跟蹤、摧毀它。美軍在“沙漠風暴”空襲中曾遇到的情況是對 AGM-88B 這種“在線重編程”能力實戰價值的最好說明——當時伊拉克使用的部分防空雷達來自歐洲國家,雖然工作頻段已知,但 AGM-88A 不能識別和處理它們的信號特徵,也就無法對它們進行攻擊。儘管可以採用先定位,然後使用其它武器的方法摧毀這些雷達,但如果使用 AGM-88B,就有可能近實時地摧毀這些雷達,節省作戰時間並提高載機的生存能力。
2.AGM-88C:被稱為“哈姆”第四批次(HARM Block 4),80 年代末開始在 AGM-88B 基礎上改進,1990 年投產,1998 年停產。她的主要改進是:採用了更新型的導引頭,可攻擊採用頻率捷變(Frequency Agile,FA)技術的雷達和 GPS 信號干擾源;採用新型戰鬥部,對目標的破壞威力也比 AGM-88B 增大了一倍,能摧毀堅固的目標。1999 年又進行了 Block 5 改進,進一步提高了制導精度、導引頭覆蓋頻段和抗干擾能力。
3.AGM-88D:又稱“精確導航更新”(Precision Navigation Update,PNU)計劃,由美國雷錫恩、義大利阿萊尼亞-馬可尼(今歐洲導彈集團MBDA)、德國博登湖儀器(BGT)從 1998 年開始聯合進行,內容是在現有的 AGM-88C Block 4/5(美國)和 AGM-88B Block 3A(德國、義大利)上加裝 GPS/INS 制導裝置,同時將軟體升級到 Block 6 級別。她採用“先進反輻射導彈”計劃中發展、驗證的 GPS/INS 制導裝置,設計評審在 2000 年 12 月開始,2001 年初通過。美國將進行該改進后的導彈稱為“哈姆”第六批次(HARM Block 6),編號 AGM-88D,主要裝備海軍的F/A-18;德國和義大利則將分別裝備其空軍和海軍航空兵、空軍的“狂風”ECR 戰鬥機,並稱之為 AGM-88B Block 3B。美國、德國和義大利預計在 2003~2007 年間分別將 1,000 枚、1,000 枚、350 枚“哈姆”改進為 AGM-88D 或 AGM-88B Block 3B,採用 GPS/INS 制導裝置可以大幅度提高“哈姆”的使用靈活性,首先在打擊固定雷達目標時可以裝入其坐標信息,這樣即使對方採用關機或其它欺騙措施,導彈也能依靠 GPS/INS制導飛向預定坐標;其次它使“哈姆”具有了對多種目標的打擊能力,這種情況下雖然被動雷達導引頭系統不能使用,但多一種選擇總能在戰場上提供更大的靈活性。
4.AGM-88 Block 7:原來計劃的一種改進,目標是為“哈姆”換裝被動雷達/紅外成像雙模導引頭,但從現有資料看該計劃不會進行下去,取代她的是“先進反輻射導彈”計劃。
“哈姆”的基本數據是:最大射程低空 25 千米,高空(約9,144米高度)最大射程 80 千米,最大速度馬赫數 2.9,最大使用高度 12.2 千米,全彈重 366 千克(“標準”重 626 千克),尺寸(長×最大直徑×翼展)4,148×254×1,130 毫米。“哈姆”的氣動布局為“鴨”式,彈體中部布置4片雙三角形的切尖控制舵,尾部有 4 片前緣后掠的梯形尾翼。導彈從頭部開始依次布置導引頭艙、戰鬥部艙、飛行控制艙與發動機艙。導引頭艙內有寬頻帶被動雷達導引頭,它包括 1 個天線陣列、10 個微波集成電路插件和 1 個射頻信號數字處理機組成。固定式的天線陣列足以覆蓋大多數防空雷達的工作頻段,而數字處理機的軟體可以進行重新編程。
“哈姆”的戰鬥部是高爆炸藥預製破片殺傷型,是在“百舌鳥”戰鬥部的基礎上改進發展的,重約 66 千克。裝葯由 FMU-111 激光近炸引信引爆在計算確定的最佳高度上引爆戰鬥部(還備有觸發引信),破片的飛散方向圖是特別針對雷達目標設計的。
“哈姆”的飛行控制系統包括捷聯式慣性導航裝置、數字式自動駕駛儀和機電控制舵機。由於採用了慣導裝置,即使在飛行過程中如果敵方雷達關機,“哈姆”仍然能夠按計算的飛行彈道,採用比例導引的方式飛向目標。導彈的動力裝置是無煙、高速、雙推力固體火箭發動機,全重 127 千克,採用高能量密度的無鋁 HTPB 推進劑。
與“百舌鳥”和“標準”相比,“哈姆”的顯著優點是:
1.導引頭覆蓋頻段很寬。“哈姆”只有一個寬頻被動雷達導引頭,但頻率覆蓋範圍達到 0.8~20 吉赫茲(C~J 波段),是目前所有反輻射導彈中最高的。其導引頭的覆蓋頻段佔據了當時蘇聯 97% 以上防空雷達的工作頻段。
2.導引頭靈敏度很高。除了能像“標準”那樣從敵方雷達旁瓣進行攻擊外,“哈姆”甚至能從輻射最弱的尾部進行攻擊,這使她更難被對方發現、識別和誘騙。
3.通過採用捷聯慣導裝置,理論上具有了真正對抗敵方雷達突然關機的能力。
4.採用了可編程技術,使導彈能夠鎖定、攻擊包括連續波雷達在內的多種體制雷達,並可能只通過軟體改進就能對付新的威脅。
.自衛方式:這是“哈姆”的基本攻擊方式。載機上的雷達告警接收機探測到輻射源信號后,由機載發射指令計算機對輻射源目標進行分類、威脅判斷和攻擊排序,然後嚮導彈發出數字指令,將確定的重點目標的有關參數裝入導彈並顯示給飛行員,只要目標進入導彈射程就可以發射導彈(不管目標是否在導彈導引頭視場內),導彈在數字式自動駕駛儀控制下按預定的彈道飛行,確保導彈導引頭能截獲目標。這種方式屬於“發射后鎖定”(Lock On After Launch,LOAL)方式1。
2.預置方式:向已知輻射源目標的位置發射導彈,也是一種“發射后鎖定”方式。導彈導引頭按照預定程序搜索、識別、分類探測到的所有輻射源,自動鎖定到預先確定的目標上,並對其進行跟蹤直至摧毀。如果導彈無法命中目標,導彈戰鬥部內的自毀裝置將使導彈自炸以實現保密。
3.隨遇方式:載機飛行過程中導彈導引頭處於工作狀態,利用它比一般雷達告警接收機高得多的靈敏度對輻射源進行探測、定位和識別,並向飛行員顯示相關信息,由飛行員瞄準威脅最大的目標併發射導彈。這種方式屬於“發射前鎖定”(Lock On Before Launch,LOBL)方式,這種方式下發現目標的機會受到導引頭視場限制。
兩伊戰爭中,伊拉克使用該型導彈攻擊伊朗美製霍克地空導彈制導雷達,發射 8 枚,7 發命中目標。
海灣戰爭期間,英軍使用狂風飛機攜載該型彈攻擊伊軍雷達,共發射 100 枚,命中率 90% 。據英軍稱,其作戰效果極好。
①彈頭為鈍圓形,頭部有鈍錐尖。
②兩組控制翼面,彈尾一組安裝位置較有特點,距彈體底端有一定距離,在現役空射導彈中,這種布局較有特點,第二組安裝在彈體中部,彈翼呈刀形,前緣較薄,而後逐漸加厚。
隨著科學技術的發展,ARM也在不斷發展,其對水面艦艇的威懾能力不斷提高。水面艦艇要針對八RM的技術特點,不斷發展相應的對抗技術。在當前的高技術條件下,單一的對抗方法往往很難奏效,這就需要綜合各類技術和戰術手段,積極、主動地採取針對性的防禦措施,才能有效地提高水面艦艇在AMR攻擊下的生存能力。
反輻射導引頭在很寬的頻率範圍內工作,它的天線和測角接收機微波部件都是寬頻的。從工藝製造的角度來說,要做到非常精密總是有限度的,所以生產出來的導引頭總存在著各種偏差。由於這個原因,反輻射導引頭的測角誤差一般總比其他類型的導彈導引頭大,從而嚴重影響了打擊命中率。當打擊空中輻射源的時候,必須設法減小測角誤差,才能達到要求的摧毀率。由於紅外導引頭具有很高的測角精度,所以在ARM加進紅外導引頭,兩種導引頭構成複合制導體系。紅外導引頭利用紅外感測器探測熱源發出的紅外線,可實現對熱源的跟蹤。
飛機等空中目標的發動機尾焰是溫度非常高的熱源,所以紅外導引頭可以捕捉住飛機目標。但是紅外感測器的感知距離比雷達射頻導引頭要近得多,所以複合制導ARM首先由射頻導引頭引導,當距離目標比較近了之後,就轉由紅外導引頭控制導彈,實現精確制導,從而獲得高的命中精度。反輻射導彈主要靠導引頭連續跟蹤雷達的輻射來確定自己的飛行路線,最終將導彈引向目標雷達,這種由導引頭引導導彈的制導方式又稱為尋的方式。但是,ARM只有在目標雷達開機,向外輻射電磁波的時候才具有尋的能力,所以雷達常常以關閉發射機來躲避ARM的攻擊,使ARM失去尋的目標,這成為ARM的一大難題。為解決這個問題,現代空對地反輻射導彈都具有記憶跟蹤功能。在雷達關機前,導引頭通過連續測量雷達的角位置,不斷推測和修正對雷達所在方位和俯仰角的指示,並記憶在導彈計算機中。一旦雷達關機,就根據這個記憶的角度繼續控制導彈向雷達飛行。此外,人們還在研究藉助於雷達可能產生的其他輻射來引導導彈的途徑。多數戰術地面雷達都需要發電機為它提供電力。發電機在燃燒柴油等燃料時必然發出很大的熱量,灼熱的氣體從排氣管中排出,形成了一個熱輻射源,所以ARM可以用對熱源非常敏感的紅外感測器來引導導彈打擊雷達的發電裝置。這需要在ARM里安裝兩個導引頭,一個是對電磁波敏感的射頻導引頭,另一個是對熱源敏感的紅外導引頭。當射頻導引頭把ARM引到雷達附近時,即便雷達關閉了發射機,但是它的發電機裝置還在工作,紅外導引頭接替射頻導引頭繼續引導導彈,可以準確地打擊雷達的發電系統,同樣造成雷達癱瘓。專家們還設想,未來的ARM可能會裝配上非常敏感的多種尋的感測器,那麼即使雷達發電機也關機了,它發出的餘熱也能被高靈敏的紅外感測器檢測到,逃脫不了被摧毀的命運。沿著這個思路進一步可以設想,所有的電子裝備,不管是否像雷達一樣向外輻射強大的電磁能量,它本身都會有熱量散發,會有微弱的電火花、電雜訊輻射出來,只要導引頭感測器足夠靈敏,足夠“智慧”,就可能發現、識別跟蹤這些無意的輻射能量。因此未來也許會出現能夠打擊各種電子裝置的"反輻射導彈"。反輻射無人飛機與反輻射導彈一樣,同屬於反輻射武器裝備。反輻射無人飛機利用無人駕駛飛機作為運載工具,機上裝有戰鬥部和無源射頻導引頭。作戰中無人飛機可以深入到敵陣地上空盤旋,引誘敵雷達開機,導引頭截獲到雷達輻射的信號后,引導反輻射無人飛機從雷達的頂空向下攻擊。這種作戰方式對於壓制敵人的防空系統是十分有效的,因此英國和以色列等國都研製了相應的反輻射無人飛機型號裝備。