更新时间:2024-02-02 16:09
20世纪60年代末期,在越南战争失利后,美国开始研制第四代战斗机:F-14和F-15。像F-16和F/A-18战斗机一样,这些战斗机有意增加其空中优势,其中包含近距离空战。
20世纪70年代初,苏联为了与西方国家保持均势,研制了一套新一代的前线战斗机,后来称之为苏-27和米格-29。考虑到需要新的导弹去适应新的战机,一种特别改进的R-60M导弹出现了。然而它也不能完全满足这种新的需求。据分析,新一代导弹必须有高机动性和全面攻击性能。
1973年时的苏联空军除第4代中程空对空导弹外,也需要新型近程格斗导弹(射程12-20千米)或格斗导弹(射程小于10千米)。
1974年7月26日决议声明了由“闪电”设计局设计苏-27和米格-29特用的高机动性小型格斗导弹:K-73导弹。一开始,这种导弹被设想成R-60导弹的改良版,但是考虑到高机动性的需求,允许把它的重量增加到在R-60和R-13导弹的重量之间。同时通过的另外一项决议委托“三角旗”设计局研制全天候的格斗导弹,其应拥有K-13家族的升级版:K-14导弹所包含的红外线搜索系统,并有优秀的气体力学性能。
1982年,“三角旗”导弹设计局研制成功R-73K近距空中格斗导弹。锦旗设计局提出的K-14是在已装备苏联空军的R-13与R-13M1的基础上改进而来,采用气动力控制及彩虹(Raduga)全向红外制导头,并增强抗过载能力以提高机动性。K-14与R-13、R-13M1具有很高的共通性,因此可轻易换装于米格-21、米格-23、米格-27、雅克-28P、苏-22等战机上。
闪电设计局提出的K-73最初计划采用推力矢量控制及非全向红外制导头,但前苏联根据对未来近程空战环境及美国近程格斗导弹的技术分析,认为新型短程导弹必须装备全向红外制导头,因此K-73装上了灯塔(Mayak)全向红外制导头,K-73的尺寸与重量都因而增加。另一方面闪电设计局在1976年发现,仅靠推力矢量控制的导弹,当固体火箭发动机燃料耗尽后,推力矢量控制就不能发挥作用,无法有效控制导弹了。而K-73设计最大射程可达20千米,有相当一段距离是在发动机燃料耗尽后依靠惯性飞行完成的。这对K-73来说是个很大的缺陷,因此闪电设计局最后改用推力矢量控制、气动控制面两种控制方式。至此K-73重量达105千克,成为现役R-73导弹的雏型。
1976年,K-14与K-73基本完成慨念设计,其中K-73的外形和结构显得相当前卫,技术上也比K-14更为先进。但由于K-14与当时正在服役中的R-13有高度通用性,这使得苏联空军可以用较少的经费完成采购和换装,形成战斗力的时间也较短。一时间,苏联军方难以抉择。在苏联空军犹豫不决的这段时间里,K-14得以与K-73H步发展多年。但到20世纪70年代末,由于考虑剑K-14已无法适应未来空战需要,且锦旗设计局此时正忙于K-24、K-27、K-33等计划而无暇为K-14的设计进行大幅修改,因此闪电设计局的K-73成为前苏联的第4代近程格斗导弹。
尽管K-73是闪电设计局的研制成果,但在定型生产阶段,却归属到锦旗设计局旗下。因为,苏联政府于1976年将闪电设计局改组成闪电科学与生产联合体(N P OMolniya),并逐步过渡到以空间科技研究为主攻方向,其中包括设计“暴风雪”号航天飞机。因此到1982年,闪电设计局内负责K-73的人员全部转归锦旗设计局,这使得锦旗设计局成为前苏联最大的空对空导弹研制单位。
安全装置“Shel-3 UM”结合后,能使飞行员在近距离空战中获得空中优势。这在前华约国家(尤其是东德)使用R-73的首次联合演习期间,被一些北约组织的飞行员所证实。
20世纪90年代,在国际展览期间,“三角旗”设计局展出了各种不同的改进了的R-73导弹,特别是展出了使用向后发射功能攻击航空器的示意图。它可以对付从后部接近的威胁。R-73导弹的射程在0.3到20千米之间,并且在20千米的高空可以命中目标。最初的重量是105千克,导弹长度是2.9米。直径是0.17米。翼展是0.51米。控制面宽0.38米。最高目标速度是2500千米/时。弹头重量是7.4千克。
由于苏联解体,R-73“箭手”的发展遭遇困境。但俄罗斯空军没有放弃对它的改进计划,条件稍有好转即着手改进。实施这个改进计划的是俄罗斯“三角旗(Vympel)”导弹设计局。改进型R-73导弹的研制工作从2004年开始。
使用此种导弹的飞机有米格-29、苏-27、苏-32和苏-35,而且可由新型的米格-21、米格-23、苏-24和苏-25战机所携带。它也可被俄罗斯攻击直升机所配备,包括Mi-24、Mi-28和Ka-50。中国从俄罗斯分别进口了约1500枚R-77/RVV-AE(AA-12)和约3300枚R-73(AA-11)。
“超机动性”要求K-73导弹可以执行大离轴角的攻击(大约40°)。在这种角度,传统空空导弹完全失效。在这种情况下,大攻角的机动是不可避免的。然而,翼面的改变对格斗导弹的效果很差。如果要满足第一代K-73导弹体积小而重量轻的要求,全方位搜索就不可能了。不过,曾与莫斯科“Geophisica”设计局共同研制出“灯塔”(OGS MK-80)搜索系统的基辅“兵工厂”设计局有一种新的搜索系统,它搜索目标的角度可以达到60度,比R-60对应的搜索系统大几倍。后来,K-73平衡圈环极限从每秒60度的最大角速度增加到75°。“灯塔”搜索系统包含新的、有效反干扰(曳光弹)的装置。除了增加光电探距仪的距离外,还应用了脉冲-时间的信号调制系统,而且引进了带有几个独立频道的数码信号处理系统。为了提高命中率,运用了指导逻辑以便命中敌人发动机喷嘴。这就能让弹头能够破坏航空器至关重要的部分,比如:飞机驾驶舱。
尽管对高命中率的需求不高,K-73的研制者更侧重的是“灯塔”搜索系统。因为实践证明,飞行员们迟早会提出对这种大离轴角攻击能力的要求。要满足这些性能,就需增加K-73的尺寸和重量。最初,无翼设计限制了导弹的机动性,导弹在跟踪目标的时候,通常需要进行大角度攻击,这种设计通常是不利的。设计者想象出一种新的导弹,这种导弹没有气体动力控制面,而是用六个大的悬臂代替。
然而,气体控制单位的使用限制发动机驱动的飞行时间。很显然,这降低了作战的灵活性。通过以G.德蒙铁夫为领导的小组的重新评价,决定采用与K-60导弹类似的气体力学的设计。然而,与原型不同的是,当导弹安装一个带有传统回旋装置的自动驾驶仪的时候,它具有转弯稳定功能。运用运动学连接辅助仪并不增加导弹重量。这是因为早期的飞机尾部已装有表面引动元件去实现气体动力控制单位的运作。对于控制代码,自动驾驶仪从击角度以及安装在稳定器之前的传感器的信息来判断。像R-60导弹一样,它还能确保空气动力控制面的气流垂直。
所谓“离轴发射”,就是载机能以偏离机身纵轴线很大的角度发射导弹,使得载机无需将机头对准敌机就能发射,这极大的颠覆了从空中格斗出现沿用的“机头对准目标”的法则。与头盔瞄准具(HMS)搭配,飞行员只要在瞄准具许可角度内看到目标(苏-27S的可看±60度),R-73就能加以锁定并攻击之。
在近距离轴火控时,有没有雷达是没什么影响的,因为向前射程30千米的R-73改进型向两侧的射程会下降,不会有30千米那么远,打后面的目标时,射程更只有8-12千米,已在R-73自身制导头的探测距离内(R-3的制导头探测距离为20千米,新型可达25千米),因此只要确定目标在离轴发射射程之内(例如用目视,只要人眼看得到),让导弹射出后转向目标方位,由制导头自行搜索即可。此过程只需指引方位,不需测距,这种情况下红外线探测器就够了,且精确度优于雷达。故苏-30MKK、苏-33UB等战机上的环场红外线探测器,已足以支持其全周界防御功能。
R-73空空导弹采用了舵面位于弹翼前的“鸭”式气动布局,弹翼上采用了稳定副翼,弹翼前采用了前升力小翼,弹翼和舵面位置呈X形,并对称。
导弹的第一部分,一系列传感器、稳定器和控制平面在导弹前端形成的典型“瘦圆锥”结构。在第二部分前端,空气动力控制面和与之连通的空气动力连接器为操纵发动机服务。这个装置位于自动驾驶仪和无线电近发引信装置之后。第三部分是一个固体推进剂发电机。它趋使流体送到空气动力控制调节器并且通过气体管道进入主体。这可以使安装在导弹尾部的补助翼和排气叶片工作。第四部分由一个伸缩弹头组成:弹头内是一个安全保险装置。弹头爆炸半径大约是3.5米。第五部分是一个单一模式的固体推动剂电动机。导弹的尾部是由补助翼的驱动器和空气动力叶片组成。
除了发动机是钢铁制成的以外,大部份的机身是用铝合金制成的。除了后面几部分用凸缘结合连接外,其余部分都用插销连接。完全装配好的导弹装在一个密封的木制包装箱内被运送。导弹使用P-72或P-72D挂架(APU-73-1或APU73-1D)。作为两个“空对空”导弹设计组的联手的成果,K-73导弹的改进在“三角旗”设计局完成了。1984年6月22日,这种导弹被赋予编号R-73,开始服役。R-73导弹的最大射程是30千米。总体上看,导弹的性能超出了预期目标,然而导弹的重量是最初设计方案的1.5倍。
R-73空空导弹向后发射型已由苏-27作了试射。它是一种修改的R-73,在支架和发射轨上向后挂载,而且装有一个助推器。其面向前方的助推器喷管由一个气动整流罩覆盖,整流罩在助推器点火时被吹掉。助推器使导弹离开发射架,而且克服导弹的大部分负速度。接着主发动机点火,脱开连接的助推器,而且推力的增加使导弹在发射飞机后部30米时克服导弹的负速度。然后,在发射前锁定目标的导弹导引头继续跟踪目标,而加速的导弹弹体在助推期间燃气舵偏转器的帮助下,可作±180°的转弯,使导弹飞向目标。发射飞机的飞行员不能目视确定这种导弹已锁定于所选的目标。然而,与从发射架向前发射,并转向后半球飞行的导弹比较,维姆佩尔这种向后发射的方法可在发射前锁定,并减少攻击目标所需的时间。向后发射R-73的最大攻击距离为10~12千米,最小攻击距离为1千米,而且可攻击50米至13000米高度的目标。它在离发射轨达60度角可进行有效攻击,而且可在亚音速和超音速情况下发射。
R-73空空导弹K型装有深致冷光电探测器的红外寻的制导系统,这种系统大大提高了寻的的灵敏度和截获目标的距离,并保证了导弹的全方位攻击能力。俄罗斯国土防空兵的米格-29和苏-27战斗机都装备有这种导弹。其最大的特点是在飞机机头偏离目标达55度的条件下仍可发射导弹;另一特点是能与头盔瞄准具连接,飞行员“看准”哪一个目标,导弹即同步跟踪,提高了作战效能。
俄罗斯“三角旗”设计局最近透露了R-73近距空空导弹的两种型别:一种是R-73EL,采用改进的激光近炸引信,可提供出口;另一种是仍在研制的K-74ME,将装具有60°离轴能力的新导引头,而普通R-73导引头的离轴角为40°。新导引头更加灵敏,可使其最大攻击距离从30千米增加到40千米。
R-73基本型
弹长2.9米、翼展0.51米、弹径0.17米;发射重量105千克、弹头重7.3千克;其最小射程300米,最大射程则为20千米,探测角度±45度,目标对制导头角速率需小于60度/秒,目标高度20-20000米,目标过载需在12G以下,目标速度不大于2500千米/小时,载机过载8G以下,对固定翼飞机一类目标的杀伤率为60%。安装的MK-80全向红外制导头探测距离10-15千米,发射前视野±45度,射后±60度,从制导头锁定目标到发射只需1秒。
R-73基本型系列包括R-73K、R-73L、R-73E、R-73LE,其差异仅在引信以及使用对象。R-73K是全系列最早的苏联空军自用量产型,采用无线电引信,在安装有激光引信的R-73L问世后就被取代而停产。R-73E与R-73LE分别是R-73K与R-73L的外销型。
R-73M1(R-73RDMl)型
其尺寸、射程、制导头视野与基本系列相同,只是技术比较先进,可能采用与R一73M2一样的探测元件。
R-73M2(R-73RDM2)型
又称为R-73。R-73M2的弹长增加到3.2米,翼展缩至0.404米,发射重增至115千克,采用初期惯性导航,无线电中途修正加末端红外制导,住某种程度上可视为一种超视距攻击的中程导弹。其前向动力射程30千米,保证杀伤射程13千米。制导头发射前视野±60度,发射后±80度。
R-73M2采用MK-80M红外制导头,用灵敏度更高的中长波探测元件;配备可程式化新型电脑,抗干扰能力更强,对战机的探测距离约15-20千米。MK-80M制导头解析度高,可辨识目标热辐射分布,能在命中前约1毫秒计算出目标的中间部位为命中点,增加杀伤率。
R-73M2最具特别的功能的是它可掉转180度攻击后方目标。使用时,载机先通过资料链引导导弹转向,待完成敌我识别,确认不会误击友机后再启动制导头,这种发射方式已在苏-35上试验成功。据说与机上的雷达告警器配合使用,还可用此方法拦截来袭导弹。其在向后射击最大射程8-12千米,最短射程1千米。
R-74ME型
按照俄罗斯/前苏联的空对空导弹命名法(研制中用K开头,定型后用R开头),该型导弹应称为K-74ME,它是以R-73为基础发展的新一代空空导弹,弹上的制导、动力系统均进行了大幅度改进,射程增加到40千米,据说制导头视野可达±80-90度。
日本《军事研究》2014年10月号刊登日本前航空自卫队飞行开发实验团司令官肋俊幸的一篇文章,题为《世界空对空导弹的技术动向及主要国家的运用和开发状况》,其中评价R-73:“在近程空对空导弹领域,出现于1985年的俄罗斯R-73(AA-11)防空导弹是世界上最早通过气体动力控制和推力矢量控制实现高运动性的导弹。其离轴发射能力,在使用头戴式可视设备时,达到以机头为中心正负75度。所谓离轴发射能力是指,攻击机对正前方以外目标的攻击能力。R-73的离轴发射能力大幅高于西方国家1982年起装备的AIM-9M。R-73在上世纪90年代初被德国评价为比当时西方导弹领先一代。”
R-73于一出世就成为美国AIM-9“响尾蛇”近距空空导弹的可怕对手(R-73系列在各方面据推测都优于美国的AIM-9M导弹,因此促使了响尾蛇和其他短程空对空导弹的发展,诸如AIM-132 ASRAAM,IRIS-T,MICA IR,Python IV以及在2003年服役的最新响尾蛇改良型,AIM-9X)。