在介紹F-22、F-35和Su-57三型四代機內埋彈艙尺寸和特點的基礎上,梳理和總結了三型飛機空空導彈、空面導彈和制導炸彈等內埋武器的配置情況,并對各型武器的作戰使命、性能指標和發展現狀進行了具體介紹和詳細分析。最后,結合對美國、俄羅斯四代機配套內埋武器的類型、型號、性能和發展歷程的分析,給出了四代機配套的內埋武器后續發展建議。
近年來,隨著美國F-22、F-35戰斗機的陸續列裝和俄羅斯Su-57戰斗機的正式命名(原型驗證機即T-50),世界主要國家的航空兵主戰裝備即將步入四代機時代,其內埋武器很大程度決定了飛機在隱身狀態下的綜合作戰能力。
本文主要對國外的三型四代機F-22、F-35和Su-57的內埋武器配置、性能參數和發展現狀進行了梳理,在此基礎上對四代機內埋武器的發展進行了總結和分析,旨在為武器裝備的發展提供一定的參考和借鑒。
1 國外四代機內埋武器發展現狀
1.1 F-22戰斗機及其內埋武器 ? ?
F-22是世界上首型服役的四代機,它的主要作戰任務包括:奪取制空權,在戰區空域有效實施精確打擊;進行縱深攻擊,對防空火力實施壓制和封鎖等。
F-22共包括4個內埋式彈艙,其中2個主彈艙位于機腹中部,長3.96 m,寬1.22 m;2個側彈艙位于發動機進氣道后部,長3.55 m,寬0.51 m。
F-22戰斗機在設計時的定位是一型以制空作戰為主的戰斗機,因此在設計時主彈艙是圍繞AIM-120導彈開展的,長度只有3.96 m,這也直接導致了美國大部分空地武器如AGM-88、AGM-154、AGM-158等無法實現內埋掛載。F-22戰斗機內埋武器配置情況如表1所示。
表1 F-22內埋武器配置情況
1.1.1?空空導彈 ?
早在制空作戰時,F-22每個側彈艙可掛載1枚AIM-9M/X響尾蛇空空導彈,每個主彈艙可掛載2枚AIM-120A或3枚AIM-120C/D導彈。
AIM-9M是響尾蛇導彈的第三代產品,其主要技術特點是采用紅外成像制導,提高了探測距離、靈敏度和抗干擾能力。AIM-9X是第四代產品,相比前幾代產品彈體長度有所增加,翼面和舵面尺寸有所減小,通過增加燃氣舵推力矢量控制顯著提升導彈的機動性和離軸發射角度。
AIM-120先進中距空空導彈(AMRAAM)是一種全方向、全天候并具有下視/下射能力的空空導彈。AIM-120A采用兩級固體火箭發動機,制導方式為慣性制導+指令修正制導+主動雷達末制導,是第一種真正實現發射后不管的空空導彈,最大射程約70 km。AIM-120C是專為F-22改制設計的,通過改進為切梢翼/舵,使得一架F-22最多可掛載6枚導彈。值得一提的是,AIM-120C型導彈在研制過程在實行“預籌產品改進計劃”(P31),即通過使用過程中的多階段、系列化發展對導彈性能日益完善,形成了AIM-120C-2~AIM-120C-8(AIM-120D)多種改進型,導彈射程、精度、毀傷能力等能力得到了螺旋式提升。
表2 AIM-9及AIM-120主要戰技指標
1.1.2?制導炸彈 ?
聯合攻擊制導炸彈(JDAM)是采用慣性+衛星制導的第四代制導炸彈,是在現役航空炸彈上加裝相應制導控制裝置而來。GBU-32是JDAM制導炸彈系列中的454 kg口徑炸彈,是由Mk-83常規殺爆彈改裝而成。
小直徑炸彈(SDB)是美國近年來重點發展的空地精確制導武器,共包含三代產品。每套SDB武器系統可以攜帶4枚炸彈,以及左右兩枚、前后串列的方式掛裝,F-22戰斗機單個彈艙可掛載一套該系統。GBU-39/B采用慣性/衛星(GPS)組合制導、菱形背彈翼、格柵翼、硬目標引信等技術,第二代產品GBU-53/B主要增加了紅外/毫米波/激光三模導引頭、雙路數據鏈傳輸系統,并使用了氣動性能更好的刀形翼,射程、命中精度和抗干擾能力進一步提升。據悉,第三代產品正在研制中,據稱將增加噴氣式發動機,轉變為一種巡邏式攻擊炸彈。
圖5 GBU-39/B(左)和GBU-53/B(右)
表3 GBU-39/B和GBU-53/B主要戰技指標
1.2?F-35戰斗機及其內埋武器 ? ?
F-35聯合攻擊戰斗機(Joint Strike Fighter, JSF)是美國聯合英、意等多國研發的一型隱身戰機,主要作戰使命包含對地攻擊、前線支援和防空攔截等任務,包含F-35A常規起降型(CTOL)、F-35B短距起飛和垂直著陸型(STOVL)以及F-35C航母艦載型(CV)3種機型。
相比了F-22,F-35僅設計有2個位于機腹中部的內埋彈艙,彈艙寬度也較小,但針對F-22主彈艙長度較短的問題,F-35的內埋彈艙在設計時重點進行了改進,使得彈艙具有更長更深的空間,可攜帶尺寸更大的空面武器。
F-35內埋彈艙的標準配置為單個彈艙1枚空空導彈(內側)+1枚空面武器(外側),可掛載美、歐等國家和地區的多型武器,如表4所示。
表4 F-35可掛載的內埋武器
1.2.1?空空導彈 ?
AIM-132先進近距空空導彈(ASRAAM)由美國航空航天系統公司(后并入歐洲導彈集團公司,MBDA)完成研制,2002年服役。AIM-132采用無彈翼和尾舵控制的氣動外形布局,主要特點是采用128×128元凝視紅外成像導引頭和數字式信號處理技術,使導彈具有很強的抗紅外干擾能力,同時具有發射前或發射后鎖定目標,實施全向攻擊的能力。
流星(Meteor)空空導彈是以固體沖壓發動機為動力的新一代超視距中程空空導彈,由歐洲MBDA公司研制,2015年服役。流星導彈采用無彈翼、雙下側進氣的氣動布局,制導控制采用慣性導航+數據鏈修正中制導和主動雷達導引頭末制導方式,最大射程超過100 km(外界預測應在120~150 km),不可逃逸區為60 km,是一種具有高機動、超視距作戰能力的空空導彈。通過將原有舵面改為切梢舵,實現了內埋掛載F-35。
表5 AIM-132及流星導彈主要戰技指標
1.2.2 空面導彈 ?
聯合攻擊導彈(JSM)是挪威康斯伯格公司在空射型NSM反艦導彈基礎上,專為適應F-35內埋掛載研制的一型多用途空面巡航導彈(F-35B彈艙尺寸較小,無法掛載),于2007年開展研制,并與洛馬公司達成協議,確定了該型導彈將成為F-35戰斗機唯一指定的反艦導彈,預計2021年形成初步作戰能力。JSM導彈繼承了NSM導彈的多面體隱身外形,進氣道由彈體下方改為兩側布置,采用新型渦噴發動機,包含高空和低空掠海飛行兩種彈道,最大射程不小于555 km,可根據作戰任務換裝不同戰斗部。
長矛(SPEAR 3)導彈是歐洲MBDA公司研制的一型多功能空面導彈,已在臺風戰斗機上完成飛行試驗,計劃2020年在F-35上形成作戰能力,單個內埋彈艙可實現最大4枚掛載。SPEAR 3枚導彈充分借鑒了硫磺石空地導彈的研制經驗,射程超過130 km,兼顧反坦克、反建筑、反艦船等多種作戰任務。
AGM-154聯合防區外武器(JSOW)是美國研制的一型低成本、低技術風險的防區外武器,包含A、B、C三型和正在研制的有動力型JSOW-ER。JSOW-ER是在AGM154-C-1型基礎上,通過增加一臺渦噴發動機形成的有動力型,最大射程預計不小于500 km,于2009年完成首次飛行試驗。
先進反輻射導彈增程型(AARGM-ER)是美國諾格公司研制的一型可適應F-35A/C內埋掛載的新型反輻射導彈,也稱AGM-88G。相比AGM-88E(HARM)反輻射導彈,主要改進包含:采用全新氣動布局,實現F-35A/C內埋掛載;采用主被動復合雷達導引頭,有效增強了抗目標雷達關機能力;采用全新雙脈沖固體火箭發動機,導彈射程增加一倍(約200 km)。目前該型導彈已進入工程研制階段,預計2023年完成研制。
表6 F-35可內埋掛載的空面導彈主要戰技指標
1.2.3 制導炸彈 ?
GBU-12寶石路(PaveWay Ⅱ)激光制導炸彈是在口徑227 kg的MK82常規炸彈彈體上加裝激光制導控制裝置和氣動力組件而成。GBU-31和GBU-38分別是JDAM制導炸彈中的2000磅(908 kg)和500磅(227 kg)產品,制導方式、射程、精度等與GBU-32接近。
表7 GBU-12、GBU-31、GBU-38制導炸彈主要戰技指標
另外,風力修正彈藥撒布器(WCMD)也是F-35可內埋掛載的武器之一,受到國際公約對于集束炸彈使用的限制,鮮有報道。
1.3 Su-57戰斗機及其內埋武器 ? ?
Su-57是俄羅斯蘇霍伊設計局研發的單座雙發隱形多功能重型戰斗機,其前身是俄羅斯未來前線航空兵系統(PAK-FA)的第五代戰機T-50,兼顧制空突擊和對地攻擊任務,于2017年8月正式命名,計劃于2019年服役。
Su-57自誕生以來,并未直接展示過其內埋彈艙的位置,但從其布局分析,兩個主彈艙應以前后串聯形式布置于機身下方的兩個進氣道之間,側彈艙最大可能的位置是兩個進氣口外側的“蠶包”式保型彈艙。圖13是根據公開資料預測的Su-57內埋艙位置示意圖。公開資料顯示,Su-57單個彈艙尺寸約為4.6 m×1 m×0.5 m(長×寬×深),另從2018年5月俄羅斯公布的Su-57內埋發射Kh-59MK2巡航導彈視頻也可以推斷,其實用長度不小于4.2 m。
圖13 Su-57戰斗機及內埋艙位置
從Su-57內埋艙的尺寸推斷,在進行制空作戰時,其某個主彈艙可掛載2~3枚空空導彈,側彈艙可掛載1枚近距格斗空空導彈;對面作戰時,單個主彈艙可換裝1~2枚空面導彈,結合Su-57戰斗機宣傳海報(圖14,包含了8種內埋武器)及俄羅斯近年來的武器發展情況,推測Su-57可內埋掛載的武器裝備如表8所示。
表8 Su-57可能掛載的內埋武器
1.3.1 空空導彈 ?
K-74M2(產品760)是在R-74M基礎上為Su-57戰斗機量身打造的一型內置近距格斗彈,目前正在研制中。K-74M2配備了“迦太基”-760紅外導引頭,并可通過數據鏈進行指令修正。不過由于該導引頭不具備成像能力,可能該導彈只是一個過渡項目,后續將被正在研制的K-Mл導彈(產品300)替代。
K-77M(產品180)是R-77系列導彈中的增程型,采用雙脈沖固體火箭發動機,制導方式為慣性+指令修正+主動雷達末制導,用常規舵面代替了原有的格柵舵面,最大射程預計不小于190 km,結合其彈徑200 mm的尺寸分析,Su-57戰斗機單個彈艙預計最大可掛載3枚。
圖15 K-77M導彈外形示意圖
IZDELIE 810(產品810)是R-33導彈的改型,為便于內埋掛載采用無彈翼的“×”型舵面布局,彈長4.2 m,采用雙推力固體火箭發動機為動力,制導方式為慣性+數據鏈修正+主被動復合末制導,最大射程400 km。R-37M導彈也是R-33的改型,對應的外貿型為RVV-BD導彈,從航展上公開的RVV-BD資料推測,R-37M彈長4.2 m,彈徑380 mm,采用慣性+數據鏈指令修正+主動雷達末制導,動力裝置為雙推力固體火箭發動機,最大飛行馬赫數Ma=6.0,最大射程200 km以上(據稱200 km是外貿型的指標,俄羅斯自用型可達300 km以上),已于2018年完成飛行試驗。對比上述兩型導彈,IZDELIE 810導彈很大可能是R-37M的內埋改進型,因為除外形相差四枚彈翼外,其余不論是分系統方案還是技術指標都非常接近。
表9 K-74M2、K-77M、IZDELIE 810和R-37M導彈主要戰技指標
1.3.2 空面導彈 ?
Kh-35反艦導彈是一款可多平臺發射的反艦導彈,通過尾部加裝或取消助推器可實現陸基、艦載或機載發射。Kh-35UE最新的機載改進型,彈長3.85 m,彈體中部和尾部分別設有可折疊的“×”形的彈翼和舵面,動力裝置為一臺64M型渦扇發動機,最大射程260 km以上。
Kh-38M空面導彈是俄羅斯研制的新一代空面多用途導彈,用來替換Kh-25,可更換制導裝置和戰斗部,包含Kh-38MAE(慣性+主動雷達)、Kh-38MKE(慣性+衛星)、Kh-38MLE(慣性+激光制導)、Kh-38MTE(慣性+紅外成像)等多種類型,可打擊地面固定點目標、機動目標或艦船目標,最大射程40 km。
格羅姆(Grom)空面導彈(也有稱Kh-36),為俄羅斯戰術導彈公司在Kh-38基礎上全新設計的導彈,具有折疊式后掠翼和折疊式尾翼,首次在2015年莫斯科航展上展出。目前,格羅姆導彈共有2種型號,發射質量600 kg,Grom-1型裝配火箭發動機,戰斗部300 kg,最大射程260 km,Grom-2型配備450 kg戰斗部,為無動力滑翔,均采用慣性+衛星制導方式。
Kh-58UshKE反輻射導彈是Kh-58系列的最新改型,首先在2007年莫斯科航展上展出,為實現內埋掛載,彈長縮減至4.2 m,舵面和彈翼折疊,采用慣性+寬頻被動雷達制導方式,最大射程240 km以上。2015年,在莫斯科航展上又展出了改進型Kh-58UshKE(TP),在彈體下部增加了紅外探測裝置。
Kh-59MK2空面巡航導彈是Kh-59導彈的最新改進型,采用非圓截面隱身外形,頭部進行了復雜的多曲面隱身修形,采用“一”字型可折疊彈翼和“×”型折疊舵面,制導方式為慣性+衛星+地形匹配中制導、紅外成像末制導,最大射程不小于500 km,可打擊地面、海面不同類型目標。
Kh-47M2“匕首”(Kinzhal)導彈是俄羅斯2018年公開的一款空射高超聲速彈道導彈,已于2017年底服役,并計劃在后續發展一型縮小版以適應Su-57內埋掛載。
表10 Su-57可能攜帶的空面導彈主要戰技指標
1.3.3 制導導彈 ?
KAB-250是一款小型制導炸彈,彈長3.2 m,彈徑255 mm,共包含激光制導型(KAB-250LG-E)和衛星制導型(KAB-250S-E)兩種,采用166 kg高爆型戰斗部,命中精度為CEP3~5 m。KAB-500制導炸彈按照制導方式可分為3種型號,分別為電視制導型KAB-500KR、激光制導型KAB-500L和衛星制導型KAB-500S-E,彈長均在3.05 m左右,質量在520~560 kg之間,命中精度CEP 7~12m。
表11 KAB-250和KAB-500制導炸彈主要戰技指標
圖22 KAB-250LG-E和KAB-500L制導炸彈
2 分析與啟示
伴隨四代機的研制、發展和逐漸正式服役,四代機配套的內埋武器在近年來也經歷了一個高速發展的時期,縱觀國外四代機配套內埋武器的類型、型號、發展歷程和性能,可以看出內埋武器的發展主要有如下特征。
(1)載機平臺的作戰使命決定了武器裝備的主要性能。
對比國外內埋武器的種類和參數,可以看出,雖然三型戰機內埋彈艙尺寸接近,但載機平臺作戰使命的不同導致所裝備的武器性能有著明顯差別。F-22以制空作戰為主要使命,兼顧對地打擊,因此裝備的內埋武器以高性能空空導彈為主,對地打擊武器均為近射程、低成本的制導炸彈;F-35以對地作戰為主,結合高隱身可以前突至敵方防御圈內實現近距打擊,因此攜帶的空面武器以制導炸彈為主,但近年來隨著對抗強度的不斷升級,其裝備防區外大射程空面導彈的需求也變得越來越強烈,促使美國大力發展AARGM-ER、JSOW-ER等增程型導彈,并與挪威簽訂了JSM導彈掛載協議。
反觀俄羅斯Su-57,在設計之初就是一款兼顧制空突擊和對地攻擊使命的戰斗機,結合俄羅斯一貫的防區外打擊手段,大射程的防區外武器是優先發展的對象,其計劃掛載的武器覆蓋了近、中、遠不同射程的空空和空面武器,于近年又研制了射程500 km以上的Kh-59MK2防區外隱身導彈,未來還將配置高超聲速導彈,極大支撐了Su-57作戰使命的實現。
(2)小型化、多用途是內埋武器的重要發展方向。
對于內埋彈艙這樣一個“寸土寸金”的地方,如何在有限的空間內盡可能設計出性能盡量高的武器是一個需要不斷克服的問題,從國外各型內埋武器的研制過程也能得到這一啟示。在武器外形方面,改型設計的武器在內埋掛載時均會采用彈翼或舵面折疊、或切削翼舵的方式以實現外形包絡的減小,如AIM-120C、流星、Kh-58UshKE等;專為內埋彈艙新研的武器則會在外形設計時就充分利用彈艙空間,實現空間利用率的最大化,如JSM、Kh-59MK2等均采用非圓截面外形;彈內設備方面,一般都普遍采用集成化、小型化的方案,如GBU-53/B、SPEAR 3彈徑均不大于190 mm,但制導系統卻集成了慣性、衛星、數據鏈指令修正以及紅外/雷達/激光等多種手段,可謂“五臟俱全”,足以說明其內部設備進行了充分的小型化設計。
除小型化外,強空間約束導致武器的另一個主要特點就是多用途,即盡可能以一型武器實現多種作戰使命,使武器具備的功能盡量復合化,如近年來的JSM、SPEAR 3、Kh-38M、Kh-59MK2等導彈的打擊目標均包含了地/海面多種類型,美國正在考慮利用AIM-9X適應空對面任務等。
(3)采用“設計-再使用-再設計”的螺旋式研制手段,不斷提升武器裝備性能。
武器裝備的研制是一個復雜的系統工程,很難在設計之初就形成一個指標最優的方案,同時隨著防御手段的不斷多樣化,“矛”與“盾”的較量將是一個螺旋式對抗發展的過程。美國歷來重視通過實戰使用來檢驗和提升裝備的性能,AIM-120C型導彈在研制過程中就采用了一型名為“預籌產品改進計劃”(P31)的研制計劃,通過使用對導彈不斷進行改進升級,從1997年AIM-120C-3開始服役至2006年AIM-120D(P31第四階段,即AIM-120C-8)開始生產,短短十年之間通過不斷改進形成了6型裝備,平均2年就改進一次。通過這樣的“設計-再使用-再設計”手段,該型導彈的性能得到了螺旋式提升,包含制導控制模塊、戰斗部、發動機等在內的幾乎所有彈上產品都進行了升級,導彈作戰范圍、機動能力、抗干擾能力等主要作戰指標有了大幅提升。俄羅斯在敘利亞戰場上使用上使用尚未正式服役的Su-57發射巡航導彈也一定程度上被視為通過實戰對設備性能進行檢驗和提升的手段。
3 結束語
為適應未來強對抗條件下的作戰需求,作為支撐隱身平臺作戰能力的核心裝備,內埋武器在提升戰術性能指標的同時,需要重點關注武器的智能化設計,發展武器與平臺或武器與武器之間的協同作戰能力,不斷提升武器裝備的體系化作戰水平。
[引用格式]張勇.國外四代機內埋武器發展現狀及啟示分析[J].戰術導彈技術,2020,(1):22-32.
編輯:黃飛
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