R-73空空飛彈

R-73空空飛彈

R-73空空飛彈(北約代號:AA-11“射手”)是蘇聯/俄羅斯一型近距空中格鬥飛彈,是20世紀90年代世界上性能最好格鬥型紅外製導空對空飛彈之一。

R-73空空飛彈由三角旗機械生產設計局所開發,是研發來取代早期在蘇聯戰機上所使用的短程R-60(AA-8蚜蟲)飛彈,計畫於1973年開始進行,第一枚飛彈於1985年服役,以美國AIM-9“響尾蛇”近距空空飛彈為對手,是俄羅斯最新的短程空對空飛彈。

基本介紹

  • 中文名稱:R-73空空飛彈
  • 前型/級:R-60空空飛彈
  • 研製時間:1973年
  • 服役時間:1985年
  • 定型時間:1985年
  • 國家:蘇聯/俄羅斯 
  • 研製單位蘇聯Vympel設計局
  • 類型:短程空對空飛彈
發展沿革,研製背景,建造沿革,服役歷程,技術特點,設計特點,彈型結構,動力系統,制導系統,性能數據,衍生型號,總體評價,

發展沿革

研製背景

20世紀60年代末期,在越南戰爭失利後,美國開始研製第四代戰鬥機:F-14和F-15。像F-16和F/A-18戰鬥機一樣,這些戰鬥機有意增加其空中優勢,其中包含近距離空戰。
20世紀70年代初,蘇聯為了與西方國家保持均勢,研製了一套新一代的前線戰鬥機,後來稱之為蘇-27米格-29。考慮到需要新的飛彈去適應新的戰機,一種特別改進的R-60M飛彈出現了。然而它也不能完全滿足這種新的需求。據分析,新一代飛彈必須有高機動性和全面攻擊性能。
1973年時的蘇聯空軍除第4代中程空對空飛彈外,也需要新型近程格鬥飛彈(射程12-20千米)或格鬥飛彈(射程小於10千米)。
1974年7月26日決議聲明了由“閃電”設計局設計蘇-27和米格-29特用的高機動性小型格鬥飛彈:K-73飛彈。一開始,這種飛彈被構想成R-60飛彈的改良版,但是考慮到高機動性的需求,允許把它的重量增加到在R-60和R-13飛彈的重量之間。同時通過的另外一項決議委託“三角旗”設計局研製全天候的格鬥飛彈,其應擁有K-13家族的升級版:K-14飛彈所包含的紅外線搜尋系統,並有卓越的氣體力學性能。

建造沿革

1982年,“三角旗”飛彈設計局研製成功R-73K近距空中格鬥飛彈。錦旗設計局提出的K-14是在已裝備蘇聯空軍的R-13與R-13M1的基礎上改進而來,採用氣動力控制及彩虹(Raduga)全向紅外製導頭,並增強抗過載能力以提高機動性。K-14與R-13、R-13M1具有很高的共通性,因此可輕易換裝於米格-21、米格-23、米格-27、雅克-28P、蘇-22等戰機上。
閃電設計局提出的K-73最初計畫採用推力矢量控制及非全向紅外製導頭,但前蘇聯根據對未來近程空戰環境及美國近程格鬥飛彈的技術分析,認為新型短程飛彈必須裝備全向紅外製導頭,因此K-73裝上了燈塔(Mayak)全向紅外製導頭,K-73的尺寸與重量都因而增加。另一方面閃電設計局在1976年發現,僅靠推力矢最控制的飛彈,當固體火箭發動機燃料耗盡後,推力矢量控制就不能發揮作用,無法有效控制飛彈了。而K-73設計最大射程可達20千米,有相當一段距離是在發動機燃料耗盡後依靠慣性飛行完成的。這對K-73來說是個很大的缺陷,因此閃電設計局最後改用推力矢量控制、氣動控制面兩種控制方式。至此K-73重量達105千克,成為現役R-73飛彈的雛型。
1976年,K-14與K-73基本完成慨念設計,其中K-73的外形和結構顯得相當前衛,技術上也比K-14更為先進。但由於K-14與當時正在服役中的R-13有高度通用性,這使得蘇聯空軍可以用較少的經費完成採購和換裝,形成戰鬥力的時間也較短。一時間,蘇聯軍方難以抉擇。在蘇聯空軍猶豫不決的這段時間裡,K-14得以與K-73H步發展多年。但到20世紀70年代末,由於考慮劍K-14已無法適應未來空戰需要,且錦旗設計局此時正忙於K-24、K-27、K-33等計畫而無暇為K-14的設計進行大幅修改,因此閃電設計局的K-73成為前蘇聯唯一種第4代近程格鬥飛彈。
儘管K-73是閃電設計局的研製成果,但在定型生產階段,卻歸屬到錦旗設計局旗下。因為,蘇聯政府於1976年將閃電設計局改組成閃電科學與生產聯合體(N P OMolniya),並逐步過渡到以空間科技研究為主攻方向,其中包括設計“暴風雪”號太空梭。因此到1982年,閃電設計局內負責K-73的人員全部轉歸錦旗設計局,這使得錦旗設計局成為前蘇聯最大的空對空飛彈研製單位。

服役歷程

1985年,R-73空空飛彈定型服役。R-73飛彈被賦予K-73E的名稱出口到國外。1988年首次被運送到東德。在西方這種飛彈被稱作AA-11"射手"。當R-73飛彈和安全裝置“Shel-3 UM”結合後,能使飛行員在近距離空戰中獲得空中優勢。這在前華約國家(尤其是東德)使用R-73的首次聯合演習期間,被一些北約組織的飛行員所證實。
R-73空空飛彈
20世紀90年代,在國際展覽期間,“三角旗”設計局展出了各種不同的改進了的R-73飛彈,特別是展出了使用向後發射功能攻擊航空器的示意圖。它可以對付從後部接近的威脅。R-73飛彈的射程在0.3到20千米之間,並且在20千米的高空可以命中目標。最初的重量是105千克,飛彈長度是2.9米。直徑是0.17米。翼展是0.51米。控制面寬0.38米。最高目標速度是2500千米/時。彈頭重量是7.4千克。
由於蘇聯解體,R-73“箭手”的發展遭遇困境。但俄羅斯空軍沒有放棄對它的改進計畫,條件稍有好轉即著手改進。實施這個改進計畫的是俄羅斯“三角旗(Vympel)”飛彈設計局。改進型R-73飛彈的研製工作從2004年開始。
使用此種飛彈的飛機有米格-29、蘇-27、蘇-32和蘇-35,而且可由新型的米格-21、米格-23、蘇-24和蘇-25戰機所攜帶。它也可被俄羅斯攻擊直升機所配備,包括Mi-24、Mi-28和Ka-50。中國從俄羅斯分別進口了約1500枚R-77/RVV-AE(AA-12)和約3300枚R-73(AA-11)。

技術特點

設計特點

“超機動性”要求K-73飛彈可以執行大離軸角的攻擊(大約40°)。在這種角度,傳統空空飛彈完全失效。在這種情況下,大攻角的機動是不可避免的。然而,翼面的改變對格鬥飛彈的效果很差。如果要滿足第一代K-73飛彈體積小而重量輕的要求,全方位搜尋就不可能了。不過,曾與莫斯科“Geophisica”設計局共同研製出“燈塔”(OGS MK-80)搜尋系統的基輔“兵工廠”設計局有一種新的搜尋系統,它搜尋目標的角度可以達到60度,比R-60對應的搜尋系統大幾倍。後來,K-73平衡圈環極限從每秒60度的最大角速度增加到75°。“燈塔”搜尋系統包含新的、有效反干擾(曳光彈)的裝置。除了增加光電探距儀的距離外,還套用了脈衝-時間的信號調製系統,而且引進了帶有幾個獨立頻道的數碼信號處理系統。為了提高命中率,運用了指導邏輯以便命中敵人發動機噴嘴。這就能讓彈頭能夠破壞航空器至關重要的部分,比如:飛機駕駛艙。
R-73R-73
儘管對高命中率的需求不高,K-73的研製者更側重的是“燈塔”搜尋系統。因為實踐證明,飛行員們遲早會提出對這種大離軸角攻擊能力的要求。要滿足這些性能,就需增加K-73的尺寸和重量。最初,無翼設計限制了飛彈的機動性,飛彈在跟蹤目標的時候,通常需要進行大角度攻擊,這種設計通常是不利的。設計者想像出一種新的飛彈,這種飛彈沒有氣體動力控制面,而是用六個大的懸臂代替。
然而,氣體控制單位的使用限制發動機驅動的飛行時間。很顯然,這降低了作戰的靈活性。通過以G.德蒙鐵夫為領導的小組的重新評價,決定採用與K-60飛彈類似的氣體力學的設計。然而,與原型不同的是,當飛彈安裝一個帶有傳統迴旋裝置的自動駕駛儀的時候,它具有轉彎穩定功能。運用運動學連線輔助儀並不增加飛彈重量。這是因為早期的飛機尾部已裝有表面引動元件去實現氣體動力控制單位的運作。對於控制代碼,自動駕駛儀從擊角度以及安裝在穩定器之前的感測器的信息來判斷。像R-60飛彈一樣,它還能確保空氣動力控制面的氣流垂直。
所謂“離軸發射”,就是載機能以偏離機身縱軸線很大的角度發射飛彈,使得載機無需將機頭對準敵機就能發射,這極大的顛覆了從空中格鬥出現沿用的“機頭對準目標”的法則。與頭盔瞄準具(HMS)搭配,飛行員只要在瞄準具許可角度內看到目標(蘇-27S的可看±60度),R-73就能加以鎖定並攻擊之。
在近距離軸火控時,有沒有雷達是沒什麼影響的,因為向前射程30千米的R-73改進型向兩側的射程會下降,不會有30千米那么遠,打後面的目標時,射程更只有8-12千米,已在R-73自身制導頭的探測距離內(R-3的制導頭探測距離為20千米,新型可達25千米),因此只要確定目標在離軸發射射程之內(例如用目視,只要人眼看得到),讓飛彈射出後轉向目標方位,由制導頭自行搜尋即可。此過程只需指引方位,不需測距,這種情況下紅外線探測器就夠了,且精確度優於雷達。故蘇-30MKK、蘇-33UB等戰機上的環場紅外線探測器,已足以支持其全周界防禦功能。

彈型結構

R-73空空飛彈採用了舵面位於彈翼前的“鴨”式氣動布局,彈翼上採用了穩定副翼,彈翼前採用了前升力小翼,彈翼和舵面位置呈X形,並對稱。
R-73結構R-73結構
飛彈的第一部分,一系列感測器、穩定器和控制平面在飛彈前端形成的典型“瘦圓錐”結構。在第二部分前端,空氣動力控制面和與之連通的空氣動力連線器為操縱發動機服務。這個裝置位於自動駕駛儀和無線電近發引信裝置之後。第三部分是一個固體推進劑發電機。它趨使流體送到空氣動力控制調節器並且通過氣體管道進入主體。這可以使安裝在飛彈尾部的補助翼和排氣葉片工作。第四部分由一個伸縮彈頭組成:彈頭內是一個安全保險裝置。彈頭爆炸半徑大約是3.5米。第五部分是一個單一模式的固體推動劑電動機。飛彈的尾部是由補助翼的驅動器和空氣動力葉片組成。
除了發動機是鋼鐵製成的以外,大部份的機身是用鋁合金製成的。除了後面幾部分用凸緣結合連線外,其餘部分都用插銷連線。完全裝配好的飛彈裝在一個密封的木製包裝箱內被運送。飛彈使用P-72或P-72D掛架(APU-73-1或APU73-1D)。作為兩個“空對空”飛彈設計組的聯手的成果,K-73飛彈的改進在“三角旗”設計局完成了。1984年6月22日,這種飛彈被賦予編號R-73,開始服役。R-73飛彈的最大射程是30千米。總體上看,飛彈的性能超出了預期目標,然而飛彈的重量是最初設計方案的1.5倍。

動力系統

R-73空空飛彈向後發射型已由蘇-27作了試射。它是一種修改的R-73,在支架和發射軌上向後掛載,而且裝有一個助推器。其面向前方的助推器噴管由一個氣動整流罩覆蓋,整流罩在助推器點火時被吹掉。助推器使飛彈離開發射架,而且克服飛彈的大部分負速度。接著主發動機點火,脫開連線的助推器,而且推力的增加使飛彈在發射飛機後部30米時克服飛彈的負速度。然後,在發射前鎖定目標的飛彈導引頭繼續跟蹤目標,而加速的飛彈彈體在助推期間燃氣舵偏轉器的幫助下,可作±180°的轉彎,使飛彈飛向目標。發射飛機的飛行員不能目視確定這種飛彈已鎖定於所選的目標。然而,與從發射架向前發射,並轉向後半球飛行的飛彈比較,維姆佩爾這種向後發射的方法可在發射前鎖定,並減少攻擊目標所需的時間。向後發射R-73的最大攻擊距離為10~12千米,最小攻擊距離為1千米,而且可攻擊50米至13000米高度的目標。它在離發射軌達60度角可進行有效攻擊,而且可在亞音速和超音速情況下發射。
R-73線圖R-73線圖

制導系統

R-73空空飛彈K型裝有深致冷光電探測器的紅外尋的制導系統,這種系統大大提高了尋的的靈敏度和截獲目標的距離,並保證了飛彈的全方位攻擊能力。俄羅斯國土防空兵的米格-29和蘇-27戰鬥機都裝備有這種飛彈。其最大的特點是在飛機機頭偏離目標達55度的條件下仍可發射飛彈;另一特點是能與頭盔瞄準具連線,飛行員“看準”哪一個目標,飛彈即同步跟蹤,提高了作戰效能。
R-73R-73
俄羅斯“三角旗”設計局最近透露了R-73近距空空飛彈的兩種型別:一種是R-73EL,採用改進的雷射近炸引信,可提供出口;另一種是仍在研製的K-74ME,將裝具有60°離軸能力的新導引頭,而普通R-73導引頭的離軸角為40°。新導引頭更加靈敏,可使其最大攻擊距離從30千米增加到40千米。

性能數據

技術數據
彈長
2900毫米
直徑
170毫米
翼展
510毫米
負載重量
7.4 千克
整體總重
105 千克
發動機
固體火箭推進器
最大速度
2.5馬赫(2,815千米/小時)
有效射程
30千米
制導方式
高爆破片彈頭
近炸引信
發射平台
空射

衍生型號

R-73基本型
彈長2.9米、翼展0.51米、彈徑0.17米;發射重量105千克、彈頭重7.3千克;其最小射程300米,最大射程則為20千米,探測角度±45度,目標對制導頭角速率需小於60度/秒,目標高度20-20000米,目標過載需在12G以下,目標速度不大於2500千米/小時,載機過載8G以下,對固定翼飛機一類目標的殺傷率為60%。安裝的MK-80全向紅外製導頭探測距離10-15千米,發射前視野±45度,射後±60度,從制導頭鎖定目標到發射只需1秒。
R-73LE飛彈尾噴口特寫R-73LE飛彈尾噴口特寫
R-73基本型系列包括R-73K、R-73L、R-73E、R-73LE,其差異僅在引信以及使用對象。R-73K是全系列最早的蘇聯空軍自用量產型,採用無線電引信,在安裝有雷射引信的R-73L問世後就被取代而停產。R-73E與R-73LE分別是R-73K與R-73L的外銷型。
R-73LE是R-73L型飛彈的外銷型號R-73LE是R-73L型飛彈的外銷型號
R-73M1(R-73RDMl)型
其尺寸、射程、制導頭視野與基本系列相同,只是技術比較先進,可能採用與R一73M2一樣的探測元件。
R-73M2(R-73RDM2)型
又稱為R-73。R-73M2的彈長增加到3.2米,翼展縮至0.404米,發射重增至115千克,採用初期慣性導航,無線電中途修正加末端紅外製導,住某種程度上可視為一種超視距攻擊的中程飛彈。其前向動力射程30千米,保證殺傷射程13千米。制導頭髮射前視野±60度,發射後±80度。
R-73M2採用MK-80M紅外製導頭,用靈敏度更高的中長波探測元件;配備可程式化新型電腦,抗干擾能力更強,對戰機的探測距離約15-20千米。MK-80M制導頭解析度高,可辨識目標熱輻射分布,能在命中前約1毫秒計算出目標的中間部位為命中點,增加殺傷率。
俄制米格-29戰機掛載的R-73近距格鬥飛彈俄制米格-29戰機掛載的R-73近距格鬥飛彈
R-73M2最具特別的功能的是它可掉轉180度攻擊後方目標。使用時,載機先通過資料鏈引導飛彈轉向,待完成敵我識別,確認不會誤擊友機後再啟動制導頭,這種發射方式已在蘇-35上試驗成功。據說與機上的雷達告警器配合使用,還可用此方法攔截來襲飛彈。其在向後射擊最大射程8-12千米,最短射程1千米。
R-74ME型
按照俄羅斯/前蘇聯的空對空飛彈命名法(研製中用K開頭,定型後用R開頭),該型飛彈應稱為K-74ME,它是以R-73為基礎發展的新一代空空飛彈,彈上的制導、動力系統均進行了大幅度改進,射程增加到40千米,據說制導頭視野可達±80-90度。

總體評價

日本《軍事研究》2014年10月號刊登日本前航空自衛隊飛行開發實驗團司令官肋俊幸的一篇文章,題為《世界空對空飛彈的技術動向及主要國家的運用和開發狀況》,其中評價R-73:“在近程空對空飛彈領域,出現於1985年的俄羅斯R-73(AA-11)防空飛彈是世界上最早通過氣體動力控制和推力矢量控制實現高運動性的飛彈。其離軸發射能力,在使用頭戴式可視設備時,達到以機頭為中心正負75度。所謂離軸發射能力是指,攻擊機對正前方以外目標的攻擊能力。R-73的離軸發射能力大幅高於西方國家1982年起裝備的AIM-9M。R-73在上世紀90年代初被德國評價為比當時西方飛彈領先一代。”
R-73於一出世就成為美國AIM-9“響尾蛇”近距空空飛彈的可怕對手(R-73系列在各方面據推測都優於美國的AIM-9M飛彈,因此促使了響尾蛇和其他短程空對空飛彈的發展,諸如AIM-132 ASRAAM,IRIS-T,MICA IR,Python IV以及在2003年服役的最新響尾蛇改良型,AIM-9X)。

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