對美軍空空導(dǎo)彈雷達(dá)導(dǎo)引頭技術(shù)體制的推測

引用格式：張江華.對美軍空空導(dǎo)彈雷達(dá)導(dǎo)引頭技術(shù)體制的推測［J］.航空兵器，2023，30（1）：31-36.

ZhangJianghua.SpeculationsonUSAirforcesAirtoAirMissileRadarSeekerTechnicalScheme［J］.AeroWeaponry，2023，30（1）：31-36.（inChinese）

摘要：近幾十年來，世界各軍事強國競相發(fā)展隱身技術(shù)，戰(zhàn)機典型RCS已經(jīng)從0.1～1m2下降到-40dBm2，隱身目標(biāo)探測成為空空導(dǎo)彈雷達(dá)導(dǎo)引頭領(lǐng)域亟待解決的難題，有源相控陣導(dǎo)引頭技術(shù)被廣泛認(rèn)為是最有可能解決空空導(dǎo)彈對隱身目標(biāo)探測的先進技術(shù)，但成本高，且對隱身目標(biāo)探測能力提升有限。本文結(jié)合美軍近年來中距空空導(dǎo)彈改進項目以及從平臺中心戰(zhàn)轉(zhuǎn)向網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)、體系中心戰(zhàn)的大背景，通過對機載雷達(dá)、TVM（TrackviaMissile）雷達(dá)導(dǎo)引頭以及Ku和Ka波段主動雷達(dá)導(dǎo)引頭在晴天和雨天條件下對典型隱身目標(biāo)探測距離計算分析的基礎(chǔ)上，認(rèn)為美軍可能在發(fā)展TVM雷達(dá)制導(dǎo)與主動雷達(dá)制導(dǎo)復(fù)合的制導(dǎo)方式。X波段TVM雷達(dá)導(dǎo)引頭技術(shù)可以充分利用機載雷達(dá)資源，提升導(dǎo)引頭對隱身目標(biāo)探測能力，相比有源相控陣導(dǎo)引頭技術(shù)成本大幅度降低。

關(guān)鍵詞：相控陣?yán)走_(dá)導(dǎo)引頭；主動雷達(dá)導(dǎo)引頭；TVM雷達(dá)導(dǎo)引頭；隱身目標(biāo)；空空導(dǎo)彈

中圖分類號：TJ765.1

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-5048（2023）01-0031-06

DOI：10.12132/ISSN.1673-5048.2022.0199

0引言

隱身技術(shù)的飛速發(fā)展給空空導(dǎo)彈、防空導(dǎo)彈帶來了巨大的挑戰(zhàn)，研究顯示［1］，F(xiàn)-35戰(zhàn)斗機的RCS大約為-25～-39dBm2，不排除最小值低到-50dBm2的可能性，如何解決隱身目標(biāo)探測已成為空空導(dǎo)彈雷達(dá)導(dǎo)引頭技術(shù)領(lǐng)域迫切需要解決的難題。中距空空導(dǎo)彈要求導(dǎo)引頭能夠全天候、全天時探測目標(biāo)，并測量彈目距離信息以優(yōu)化制導(dǎo)律，雷達(dá)導(dǎo)引頭幾乎是唯一的選擇。不斷提高雷達(dá)導(dǎo)引頭發(fā)射功率是彌補目標(biāo)RCS降低的重要手段，常規(guī)機械掃描雷達(dá)導(dǎo)引頭功率容量的增加受到電子真空器件的限制，提升空間十分有限，國內(nèi)外研究人員紛紛把目光投向了相控陣?yán)走_(dá)導(dǎo)引頭技術(shù)，研究利用相控陣天線實現(xiàn)分布式大功率空間合成，從而提升雷達(dá)導(dǎo)引頭的功率孔徑積，提高作用距離［2］，日本AAM-4B導(dǎo)彈［3］、法國“麥卡”導(dǎo)彈的改進計劃都采用有源相控陣技術(shù)［4］。毋庸置疑，采用相控陣天線技術(shù)的雷達(dá)導(dǎo)引頭對隱身目標(biāo)探測能力，相比傳統(tǒng)的機械掃描體制雷達(dá)導(dǎo)引頭將會提高，特別是毫米波相控陣?yán)走_(dá)導(dǎo)引頭，更有利于提高空空導(dǎo)彈的作用距離。另一方面，相控陣技術(shù)的應(yīng)用也給導(dǎo)彈帶來兩個壓力：（1）成本大增，僅天線動輒就需要百萬元人民幣；（2）功耗大增，發(fā)射功率高達(dá)數(shù)千瓦，而新一代隱身戰(zhàn)機內(nèi)埋攜彈又迫切需要導(dǎo)彈進一步減小體積。更為致命的是，當(dāng)雷達(dá)導(dǎo)引頭平均功率增大到千瓦量級以后再往上增加就變得越來越困難，典型目標(biāo)RCS在過去幾十年內(nèi)減小了30dB以上，雷達(dá)導(dǎo)引頭發(fā)射功率需要提高到百千瓦甚至兆瓦級以上，才能彌補目標(biāo)RCS減小導(dǎo)致的探測距離下降，工程上很難實現(xiàn)。在這樣的背景下重新審視美軍空空導(dǎo)彈導(dǎo)引頭技術(shù)的發(fā)展歷程，對于發(fā)展空空導(dǎo)彈導(dǎo)引頭技術(shù)有著重要參考價值。美軍AIM-120導(dǎo)彈自裝備以來不斷進行改進優(yōu)化，最新的AIM-120D導(dǎo)彈相對于基本型射程增加了50%，導(dǎo)引頭仍然采用機械掃描體制［5］。

美軍中距空空導(dǎo)彈的升級改進中是否考慮過發(fā)展有源相控陣導(dǎo)引頭技術(shù)？新一代主流戰(zhàn)機F-35采用單引擎，機動能力已不是戰(zhàn)機首要追求，轉(zhuǎn)而強調(diào)隱身性和遠(yuǎn)程交戰(zhàn)能力，雷達(dá)導(dǎo)引頭是中距空空導(dǎo)彈的主流制導(dǎo)技術(shù)，不發(fā)展有源相控陣導(dǎo)引頭技術(shù)還有其他選擇嗎？

1美軍空空彈雷達(dá)導(dǎo)引頭技術(shù)改進情況

1.1AIM-120系列導(dǎo)彈導(dǎo)引頭技術(shù)

美國先進中距空空導(dǎo)彈（AIM-120）是當(dāng)今世界上最先進、生產(chǎn)數(shù)量最多的現(xiàn)役雷達(dá)型中距空空導(dǎo)彈［6］，自裝備以來就不斷進行改進。該導(dǎo)彈最早是由休斯公司與雷神公司競標(biāo)研制，后期休斯被并購，由雷神公司負(fù)責(zé)后續(xù)的改型和保障。

導(dǎo)彈采用主動雷達(dá)導(dǎo)引頭制導(dǎo)體制，工作在I波段，行波管發(fā)射機，具有中高重頻設(shè)計，高重頻用于盡早發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)距離目標(biāo)，中重頻用于下視探測低飛目標(biāo)，雷達(dá)導(dǎo)引頭的作用距離約為10km，掃描視場角范圍為±25°，波束寬度為10°，天線增益約25dB。改進里程碑如下：

AIM-120A，1976年研制，1991年服役；

AIM-120B，1989年啟動，1994年服役，制導(dǎo)控制系統(tǒng)由A型的WGU-16升級到WGU-41B，使導(dǎo)彈可以實現(xiàn)在線軟件升級；

AIM-120C-3，1996年主要進行內(nèi)埋升級，減小了翼展尺寸；

AIM-120C-4，1998年改進軟件，減小戰(zhàn)斗部；

AIM-120C-5，2000年減小了控制系統(tǒng)尺寸，升級抗干擾模塊，增大發(fā)動機；

AIM-120C-6，2002年升級了象限目標(biāo)檢測設(shè)備（QuadrantTargetDetectionDevice）及軟件；

AIM-120C-7，2005年改進導(dǎo)引頭抗干擾軟件和飛行控制系統(tǒng)，增加射程；

AIM-120D，2007年改進導(dǎo)引頭，提高了抗干擾能力。重大升級包括使用雙向數(shù)據(jù)鏈，增大離軸角，最大射程增大50%，達(dá)到180km。

2021年，AIM-120C-7首次完成實彈飛行試驗，值得注意的是在文獻［7］中同時披露：增程AMRAAM是一個復(fù)合攔截系統(tǒng)，把AIM-120C-7的前端（包括雷達(dá)導(dǎo)引頭與戰(zhàn)斗部）與RIM-162改進型“海麻雀”導(dǎo)彈的后端（火箭發(fā)動機與控制艙段）相結(jié)合實現(xiàn)，并于2016年8月完成驗證試驗。RIM-162采用半主動制導(dǎo)模式，導(dǎo)彈后端應(yīng)該包含尾部直波接收機。

2021年，AMRAAM的另一次試驗中，美國空軍宣稱成功進行了世界上最遠(yuǎn)射程空空導(dǎo)彈飛行靶試。“第28試驗與評估中隊在第83戰(zhàn)機武器中隊的配合下進行了這次最遠(yuǎn)距離空空導(dǎo)彈靶試，F(xiàn)-15C戰(zhàn)機發(fā)射AIM-120導(dǎo)彈命中BQM167靶機。”第28中隊少校AaronOsborne說，53聯(lián)隊內(nèi)部之間的關(guān)鍵協(xié)作使在役裝備系統(tǒng)能力得到擴展，進而使戰(zhàn)機獲得更好的武器系統(tǒng)運用包線［8］。

直到AIM-120D型產(chǎn)品之前，導(dǎo)引頭大致保持一致，最大作用距離約10km，工作在I波段，行波管發(fā)射機，具有中高重頻設(shè)計，功能與A型類似［9］。有消息稱，AIM-120D企圖采用雙模導(dǎo)引頭，同時具有被動射頻尋的和主動尋的兩種模式，但項目辦官員予以了否認(rèn)［10］。

1.2AIM-260導(dǎo)引頭技術(shù)

AIM-260導(dǎo)彈由洛克希德·馬丁公司研制。相比AIM-120導(dǎo)彈，這款導(dǎo)彈的彈徑、長度基本保持不變，射程約150km，導(dǎo)引頭有可能采用主動雷達(dá)導(dǎo)引頭或雙模復(fù)合導(dǎo)引頭［11］。

1.3Peregrine/CUDA導(dǎo)彈導(dǎo)引頭技術(shù)

Peregrine由雷神公司負(fù)責(zé)研制，CUDA由洛克希德·馬丁公司負(fù)責(zé)研制。相比AIM-120導(dǎo)彈，這兩款導(dǎo)彈尺寸減小了一半，并強調(diào)了低成本特性［12-13］，由此可以推測導(dǎo)引頭多半沒有采用有源相控陣技術(shù)。

迄今為止的報道中，還看不到在AIM-120導(dǎo)彈及其后續(xù)新研產(chǎn)品中有使用相控陣導(dǎo)引頭的跡象。

2探測距離分析

在AIM-120D的改進中首次引入了雙向數(shù)據(jù)鏈，對于雷達(dá)制導(dǎo)導(dǎo)彈來說，雙向數(shù)據(jù)鏈意味著什么？有沒有可能引入了TVM制導(dǎo)呢？

TVM導(dǎo)彈不僅需要接收目標(biāo)指示信息，還需要把導(dǎo)引頭接收到的目標(biāo)信息回傳到載機，不僅有利于提高導(dǎo)引頭的探測距離，還能提高機載雷達(dá)跟蹤距離。TVM制導(dǎo)與主動雷達(dá)制導(dǎo)復(fù)合，遠(yuǎn)距離采用TVM制導(dǎo)，近距離采用主動雷達(dá)制導(dǎo)。該技術(shù)已在美國PAC-3反導(dǎo)系統(tǒng)中使用。F-35的機載雷達(dá)APG-81工作在I波段（8～12.5GHz），具有一個激光波束（LaserBeam）模式用于對特定的一個或多個目標(biāo)進行瞄準(zhǔn)照射，該模式的照射功率比EA-6B“咆哮者”電子戰(zhàn)飛機的照射功率還要大10倍！這樣的大功率照射波束對于有源相控陣?yán)走_(dá)來說不存在任何困難，這也是美軍在AIM-120導(dǎo)彈改進項目中可能采用TVM制導(dǎo)模式的前提和基礎(chǔ)。APG-81雷達(dá)有1200個輻射單元［14］，每個GaAS單元按美國20年前的技術(shù)水平，完全可以保證10W峰值的發(fā)射功率，因此預(yù)計APG-81雷達(dá)的峰值發(fā)射功率至少可達(dá)12kW。根據(jù)上述參數(shù)還可以進一步估計出天線增益約37dB，波束寬度約2.5°。

AIM-120導(dǎo)彈的最近發(fā)射距離為2km，這意味著，最小轉(zhuǎn)比距離為2km，雷達(dá)導(dǎo)引頭最大探測距離必須大于2km，導(dǎo)彈才有可能完成閉環(huán)飛行。考慮到必要的設(shè)計余量，要求導(dǎo)引頭探測距離在3km以上才能保證導(dǎo)彈閉環(huán)飛行。

依據(jù)上述參數(shù)進行分析計算。根據(jù)雷達(dá)方程［15］：

R4m=PavtfGtGrλ2σF2pF2tF2rF2rdr（4π）3kTsDx（n′）LtLα（1）

為了兼顧TVM雷達(dá)導(dǎo)引頭探測距離的計算，式（1）可改寫為

SN=PavtfGtGrλ2σF2pF2tF2rF2rdr（4π）3kTsLtLα（RtRr）2（2）

式中：SN為目標(biāo)回波信噪比；Pav為平均發(fā)射功率，機載雷達(dá)的Pav設(shè)定為3kW，主動雷達(dá)導(dǎo)引頭的Pav統(tǒng)一設(shè)定為1kW；tf為相參積累時間，統(tǒng)一為10ms；Gt為發(fā)射天線增益，對于TVM雷達(dá)導(dǎo)引頭來說，發(fā)射天線增益即為機載雷達(dá)天線增益，對于機載雷達(dá)和主動雷達(dá)導(dǎo)引頭來說，收發(fā)共用天線可以近似認(rèn)為收發(fā)增益一樣（實際上接收天線一般需要進行加權(quán)處理增益較低，由于差異不大，可以忽略）；Gr為接收天線增益；λ為波長；σ為目標(biāo)RCS，設(shè)定為-40dBm2；Fp為極化匹配因子，本算例中忽略此項影響；Ft，F(xiàn)r分別為天線發(fā)射和接收方向圖因子，對機載彈載雷達(dá)也可以忽略此兩項影響；Frdr為距離相關(guān)影響因子，F(xiàn)rdr=FeclFstcFbdFlens2，由遮擋因子、STC控制因子（在中高重頻雷達(dá)系統(tǒng)中一般沒有STC控制，可不予考慮）、天線方向圖損失（與雷達(dá)工作模式相關(guān)，搜索模式下?lián)p失較大，一般空空導(dǎo)彈雷達(dá)導(dǎo)引頭可不考慮搜索模式，截獲模式損失相對較小）、雙程透鏡效應(yīng)因子（機載、彈載平臺可不考慮此項影響）的乘積確定，此項因子隨彈目相對距離變化而變化；k為玻爾茲曼常數(shù)；Ts為系統(tǒng)噪聲溫度，為289K；Rt為發(fā)射機與目標(biāo)的距離；Rr為接收機與目標(biāo)距離；Lt為系統(tǒng)損耗，包括傳輸線損耗0.5dB、信號處理失配損失3.5dB、天線罩損耗1dB等；Lα為大氣傳輸損耗。

Lα按如下公式計算：

Lα=10－0.2αR/1000（3）

式中：α為大氣傳輸衰減因子；R為距離。

考慮以下幾種體制：

（1）主動雷達(dá)體制：包括機載雷達(dá)和雷達(dá)導(dǎo)引頭；

（2）半主動雷達(dá)體制：TVM雷達(dá)導(dǎo)引頭。

工作波段和典型氣象條件下大氣衰減考慮見表1。

對于16GHz與34GHz工作頻段，只考慮主動雷達(dá)導(dǎo)引頭的作用距離計算。

根據(jù)ITU統(tǒng)計，全球絕大部分地區(qū)一年中降雨量大于3mm/h（中雨）的時長約175h，降雨量10mm/h（大雨）以上的時長為45h，概率低于0.5%。

根據(jù)AIM-120導(dǎo)彈天線波束寬度和增益，可以推算出天線口徑約150mm，該尺寸將用于計算Ku和Ka波段導(dǎo)引頭天線增益。

首先利用式（2）計算X波段機載雷達(dá)作用距離，如圖1所示。

圖1中機載雷達(dá)在0mm/h、3mm/h降雨量下的探測距離約為13km，10mm/h作用距離下降到約11km。圖中發(fā)射平均功率按3kW，方向圖損失設(shè)定為4dB，其余計算參數(shù)同上文及表1。圖1的計算表明，如果載機僅利用APG-81機載雷達(dá)，即使0mm/h的降雨量對F-35的攔截距離也將小于13km。

圖2中，Ku波段雷達(dá)導(dǎo)引頭平均發(fā)射功率按1kW，在目標(biāo)指示精度足夠的情況下，雷達(dá)導(dǎo)引頭的作用距離計算中方向圖損失約2dB。從圖中可以看出，導(dǎo)引頭作用距離只有大約2.5km。

Ka波段主動雷達(dá)導(dǎo)引頭目標(biāo)信噪比隨距離變化曲線如圖3所示。可以看出，這時探測距離受天氣影響嚴(yán)重，即使3mm/h的降雨量也會顯著影響導(dǎo)引頭探測距離。

如果采用TVM雷達(dá)導(dǎo)引頭，雷達(dá)導(dǎo)引頭目標(biāo)回波信噪比隨機載雷達(dá)與目標(biāo)距離變化曲線如圖4所示。圖中，導(dǎo)彈與目標(biāo)距離恒為3km。這時導(dǎo)彈在3mm/h以下降雨量情況下可以在距離載機16km處截獲目標(biāo)，在10mm/h降雨量時截獲距離下降到12km。

如果要求TVM導(dǎo)引頭對目標(biāo)的捕獲距離提高到5km，目標(biāo)回波信噪比隨導(dǎo)彈與載機之間距離變化曲線如圖5所示。在降雨量為3mm/h或晴天，導(dǎo)彈可以在距載機約11km捕獲目標(biāo)，降雨量10mm/h時下降到約8.5km，但導(dǎo)引頭對目標(biāo)的捕獲距離提高到5km。相比之下，主動雷達(dá)導(dǎo)引頭的捕獲距離卻沒有增加的潛力。

從以上算例可以看出，Ka波段易受天氣影響，即使降雨量僅為3mm/h也足以顯著影響導(dǎo)引頭的作用距離；Ku和X波段雷達(dá)導(dǎo)引頭受天氣影響相對較小。

3波段和技術(shù)體制選擇

空空導(dǎo)彈采用TVM制導(dǎo)技術(shù)時，需要依靠機載雷達(dá)大功率、高增益波束照射目標(biāo)，因此，采用這種體制要求導(dǎo)引頭工作波段與機載雷達(dá)保持一致。目前國外中距空空導(dǎo)彈雷達(dá)導(dǎo)引頭大多工作在Ku波段，如“流星”、“麥卡”、R-77導(dǎo)彈等。在這個波段很難實現(xiàn)TVM制導(dǎo)，畢竟大部分機載雷達(dá)需要工作在X波段。單純采用主動雷達(dá)導(dǎo)引頭技術(shù)，即使采用有源相控陣天線技術(shù)實現(xiàn)分布式大功率發(fā)射，當(dāng)平均功率提升到千瓦級以后，功率進一步提升的空間也很小。但是，如果利用機載雷達(dá)照射，充分發(fā)揮機載雷達(dá)發(fā)射功率大、天線增益高的優(yōu)勢，可以進一步提高導(dǎo)引頭探測距離，同時還可以提升機載雷達(dá)對隱身目標(biāo)的跟蹤距離。

美軍AIM-120導(dǎo)彈導(dǎo)引頭工作在I（X）波段存在顯著優(yōu)勢：

（1）即使大雨天氣，美軍空空導(dǎo)彈作戰(zhàn)所受影響也很小；

（2）戰(zhàn)斗機機載雷達(dá)幾乎全是工作在X波段，如F-15，F(xiàn)-16，F(xiàn)-35平臺使用的APG-63，APG-81，APG-82均為X波段，雷達(dá)導(dǎo)引頭工作在X波段有利于共享機載雷達(dá)資源。

可能會有人質(zhì)疑導(dǎo)引頭工作在頻率較低的X波段是否存在以下缺點：

（1）抗多路徑能力較差

抗多路徑能力主要發(fā)生在攔截低空目標(biāo)時。實際上即使采用毫米波導(dǎo)引頭也難以避免多路徑效應(yīng)，都需要通過對彈道約束予以回避［16］。

（2）制導(dǎo)精度差

根據(jù)雷達(dá)理論，導(dǎo)引頭的測角精度與波束寬度線性相關(guān)，波束越寬，測角精度越差，X波段導(dǎo)引頭波束寬度比Ku波段大，測角精度也相對較差，進而影響視線角速度精度。實際上，引起導(dǎo)引頭的測角精度變差的主要因素并不是波束寬度，而是末端角閃爍影響，無論是X、Ku波段，抑或是Ka波段，只要解決了末端角閃爍都可以實現(xiàn)直接撞擊殺傷的制導(dǎo)精度。

（3）不利于提升作用距離

在式（2）中，由于天線的收發(fā)增益均和雷達(dá)工作波長的平方成反比，即

Gt≈4πAeλ2，Gr≈4πAeλ2（4）

式中：Ae是天線等效面積。

把式（4）代入式（2），可以發(fā)現(xiàn)回波信噪比與波長的平方成反比，即波長越短，導(dǎo)引頭探測距離越遠(yuǎn)。這一關(guān)系式成立的前提是雷達(dá)導(dǎo)引頭有準(zhǔn)確的目標(biāo)指示信息，不需要進行搜索。實際上，空空導(dǎo)彈多數(shù)工作在這種情況下，即導(dǎo)引頭不需要進行波束掃描即可發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。

據(jù)此，有人可能認(rèn)為空空導(dǎo)彈雷達(dá)導(dǎo)引頭工作波長越短，作用距離越遠(yuǎn)。這是一種誤解：導(dǎo)引頭工作波長越短，波束越窄，指示精度影響也就越大。例如，3dB波束寬度5°的導(dǎo)引頭在指示誤差2.5°時，天線收發(fā)增益損失就高達(dá)6dB，而對于3dB波束寬度10°的導(dǎo)引頭同樣的指示精度可能只會引起3～4dB的方向圖損失。因此，提高導(dǎo)引頭工作波段對提高作用距離意義不大，特別是當(dāng)工作頻段提高到毫米波以后還會有相反的效果：易受天氣影響，很小的降雨也可能導(dǎo)致探測距離大幅度降低。

AIM-120導(dǎo)彈在實戰(zhàn)中發(fā)射13枚導(dǎo)彈擊落10架戰(zhàn)機的紀(jì)錄，已經(jīng)很好地證明了X波段研制空空導(dǎo)彈雷達(dá)導(dǎo)引頭的可行性。

TVM制導(dǎo)與半主動雷達(dá)制導(dǎo)方式類似，最受詬病的是需要機載雷達(dá)持續(xù)照射目標(biāo)。在早期機載雷達(dá)以機械掃描為主。平臺中心戰(zhàn)模式下，機載雷達(dá)是飛機上最重要的傳感器，機械掃描雷達(dá)的多目標(biāo)處理能力十分有限，TVM/半主動制導(dǎo)需要長時間占用寶貴的機載雷達(dá)資源，這種制導(dǎo)模式對于平臺中心作戰(zhàn)模式以及使用機械掃描雷達(dá)的飛機來說，都是不可接受的。

機載有源相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)的應(yīng)用，特別是美軍提出網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)、馬賽克戰(zhàn)概念后，戰(zhàn)機對機載雷達(dá)的依賴有所降低，有源相控陣?yán)走_(dá)的應(yīng)用大幅度提升了機載雷達(dá)多目標(biāo)處理能力，TVM制導(dǎo)的缺陷就顯得不那么突出了，同時，TVM制導(dǎo)也有利于提升機載雷達(dá)的探測距離。

根據(jù)以上算例分析，結(jié)合AIM-120改進計劃的公開報道情況，美軍采用TVM制導(dǎo)結(jié)合載機有源相控陣?yán)走_(dá)或其他平臺目標(biāo)指示、照射，是一種可能的選擇。這樣的導(dǎo)引頭方案回避了昂貴的相控陣天線，仍然可以繼續(xù)沿用機械掃描天線，TVM雷達(dá)制導(dǎo)與主動雷達(dá)制導(dǎo)相結(jié)合，對雷達(dá)導(dǎo)引頭成本的增加也很少。

TVM雷達(dá)制導(dǎo)也是防空導(dǎo)彈領(lǐng)域最重要的制導(dǎo)方式之一，俄羅斯的S-300，S-400，S-500系列防空導(dǎo)彈一直沿用TVM雷達(dá)制導(dǎo)體制［17-20］，而且特別強調(diào)突出其隱身目標(biāo)攔截能力，這與地面雷達(dá)等效輻射功率有很大的關(guān)系。

與主動雷達(dá)導(dǎo)引頭相比，TVM雷達(dá)導(dǎo)引頭技術(shù)具有以下優(yōu)點：

（1）抗干擾能力更強

由于導(dǎo)引頭自身不輻射信號，敵方偵察干擾設(shè)備釋放的干擾信號一般都是針對輻射來波方向，難以對導(dǎo)引頭發(fā)揮作用；而機載雷達(dá)可以綜合利用空-時-頻-極化等資源綜合提高抗干擾能力，這些技術(shù)的使用在空間受到極大限制的空空導(dǎo)彈雷達(dá)導(dǎo)引頭上是難以想象的。

（2）目標(biāo)雙基地RCS增大

常規(guī)隱身設(shè)計多是針對單基地雷達(dá)系統(tǒng)，旨在減少后向RCS，TVM雷達(dá)導(dǎo)引頭回波信號與雙基地RCS相關(guān)，研究顯示照電尺寸較大時，雙基地RCS的極大值和均值更大，若其工作在前向散射區(qū)，更利于目標(biāo)探測［21］。

（3）易于和主動雷達(dá)導(dǎo)引頭復(fù)合

從已公開的AIM-260和Peregrine等可能采用雙模復(fù)合制導(dǎo)技術(shù)的導(dǎo)彈圖片來看，都是采用尖錐頭罩，這種頭罩很大程度上排除了光學(xué)導(dǎo)引頭的可能性；與單純被動（反輻射制導(dǎo)）復(fù)合有效性受到敵方戰(zhàn)機雷達(dá)關(guān)機影響，在技術(shù)上實現(xiàn)兩種模式的復(fù)合難度也很大。TVM雷達(dá)制導(dǎo)模式的工作頻段與主動雷達(dá)導(dǎo)引頭工作頻段一致，易于實現(xiàn)雙模復(fù)合。

TVM制導(dǎo)的主要不足之處在于：

（1）多目標(biāo)攔截時，目標(biāo)容量受到機載雷達(dá)發(fā)射功率的限制，但這個限制在很多情況下并不致命；

（2）對追尾目標(biāo)的探測能力

理論上，采用TVM制導(dǎo)是難以探測追尾目標(biāo)的，這可能也是美軍在AIM-120導(dǎo)彈的改進中仍然保留主動雷達(dá)制導(dǎo)的原因。

TVM雷達(dá)制導(dǎo)屬于半主動雷達(dá)制導(dǎo)的一種，早期空空導(dǎo)彈如美軍的AIM-7F和AIM-9C等就采用半主動雷達(dá)制導(dǎo)技術(shù)。與傳統(tǒng)的半主動雷達(dá)制導(dǎo)相比，TVM雷達(dá)制導(dǎo)技術(shù)有助于提升照射雷達(dá)跟蹤能力，在防空導(dǎo)彈上有廣泛應(yīng)用，移植到空空導(dǎo)彈上使用不存在技術(shù)上的障礙。

文獻［8］則進一步暗示，美軍TVM制導(dǎo)空空導(dǎo)彈可能在利用第三方機載雷達(dá)進行目標(biāo)指示與照射，實施遠(yuǎn)程打擊。利用他機照射代替本機照射是對文獻中使在役裝備獲得更好武器運用包線的一種可能解釋。如果不是利用他機目標(biāo)指示與照射取得靶試成功，美國空軍或許也沒有那么自豪宣稱是世界上最遠(yuǎn)距離空空導(dǎo)彈飛行靶試，畢竟文中明確提到了試驗是兩個中隊協(xié)作的結(jié)果。

早在20世紀(jì)70年代，美軍F-16戰(zhàn)機上即已裝備半主動雷達(dá)制導(dǎo)的AIM-7F“麻雀”空空導(dǎo)彈，當(dāng)時的機載雷達(dá)APG-66為機械掃描體制。因此，TVM制導(dǎo)應(yīng)用于空空導(dǎo)彈技術(shù)上是完全可行的。但是，采用TVM/半主動制導(dǎo)以后，機載雷達(dá)需要大功率長時間照射目標(biāo)，機械掃描雷達(dá)體制在發(fā)射空空導(dǎo)彈期間難以同時保證對戰(zhàn)場態(tài)勢的有效監(jiān)測，而現(xiàn)代戰(zhàn)機已經(jīng)普遍采用有源相控陣?yán)走_(dá)體制，同時多任務(wù)能力大大提升，從技術(shù)上來說比早期機械掃描雷達(dá)更加適合實現(xiàn)半主動/TVM復(fù)合制導(dǎo)。為了充分發(fā)揮TVM制導(dǎo)體制遠(yuǎn)距離攔截的優(yōu)越性，需要采用他機（或者星載）雷達(dá)照射，要求載機武器系統(tǒng)和他機雷達(dá)系統(tǒng)能夠通過無線網(wǎng)絡(luò)實時共享戰(zhàn)場信息，這或許也正是美軍孜孜追求網(wǎng)絡(luò)化作戰(zhàn)的一貫?zāi)康闹弧?/p>

4結(jié)論

Ku波段雷達(dá)導(dǎo)引頭天氣適應(yīng)性與X波段大體相當(dāng)，但是卻難以利用機載雷達(dá)的照射資源。美軍中距空空導(dǎo)彈雷達(dá)導(dǎo)引頭工作在X波段，利用TVM雷達(dá)技術(shù)對其進行升級改進，對于他們來說是一件很自然的事情：機載雷達(dá)和空空導(dǎo)彈雷達(dá)導(dǎo)引頭本來都是工作在X波段，導(dǎo)引頭只需要進行很少的改動就可以利用機載雷達(dá)提升對隱身目標(biāo)的探測距離，與相控陣導(dǎo)引頭技術(shù)相比有明顯成本優(yōu)勢。盡管短期內(nèi)甚至相當(dāng)長時間內(nèi)都難以證實美軍是否采用這一技術(shù)，但根據(jù)本文的典型算例推測，空空導(dǎo)彈雷達(dá)導(dǎo)引頭，尤其在配備了有源相控陣機載雷達(dá)的戰(zhàn)斗機上，利用TVM制導(dǎo)可以顯著提高雷達(dá)導(dǎo)引頭對隱身目標(biāo)捕獲距離，有什么理由放棄嘗試這種導(dǎo)引頭與機載雷達(dá)協(xié)同工作帶來的顯著優(yōu)勢呢？

分析給出以下啟示：

（1）在波段選擇上要重視X波段。機載雷達(dá)基本都是工作在X波段，空空導(dǎo)彈雷達(dá)導(dǎo)引頭如果希望利用機載雷達(dá)資源，就需要工作在這個X波段；

（2）發(fā)展TVM制導(dǎo)與主動雷達(dá)制導(dǎo)復(fù)合可以提升導(dǎo)引頭對隱身目標(biāo)探測能力，且成本增加很少；也可以考慮取消主動雷達(dá)制導(dǎo)，以進一步降低導(dǎo)引頭成本，減小體積、重量。

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SpeculationsonUSAirforcesAir-to-AirMissile

RadarSeekerTechnicalScheme

ZhangJianghua*

（XianElectronicEngineeringResearchInstitute，Xian710100，China）

Abstract：Inrecentseveraldecades，stealthtechnologyhasbeendevelopedquicklyamongthemilitarycountries，thetypicalRCSoffighterplanehasdroppedfrom0.1～1m2toaround-40dBm2，andthedetectionofstealthytargetisaurgentproblemneedstosolve.Activephasedarray（APA）radarseekertechnologyiswidelyconsideredasthemostlikelysolutiontothedetectionofstealthytargetsformediumrangeairtoairmissile（AAM），butthecostofAPAradarseekerishigh，andtheimprovementofstealthytargetsdetectionrangeisstilllimited.InordertofindawaytoimprovethestealthytargetscapturecapabilityofAAMradarseeker，theimprovementprojectofUSairforcesmediumrangeAAMaswellasthebackgroundoftransformationsfromplatform-centricwarfaretonetwork-centricwarfareandSoS-centricwarfare（SCW）arebothconsideredinthispaper，basedonthedetectionrangecalculationofairborneradar，track-via-missile（TVM）radarseekerandtheKu，Kabandradarseekertotypicalstealthytargetsinclearatmosphereorrainconditions，itisspeculatedthattheUSairforcearelikelynowdevelopingthecompositeguidancemodeofTVMandactiveradarseekertechnologyindealingwithstealthytargets.TVMradarseekertechnologyinXbandcanmakefulluseofairborneradarresources，andcanimprovethedetectioncapabilityofstealthytargets，alsothecostisgreatlyreducedcomparedwithactivephasedarrayseeker.

Keywords：phasedarrayradarseeker;activeradarseeker;TVMradarseeker;stealthytarget;air-to-airmissile

收稿日期：2022-09-22

*作者簡介：張江華（1973-），男，安徽阜陽人，博士，研究員。