伊朗“信仰373”防空导弹系统

文/廖锦艺   2016-05-07 06:57:10

文/廖锦艺

由于伊朗长期面临以色列和美国空军在中东地区的威胁,伊朗十分重视防空导弹系统的开发,近年来陆续对外公开了多款自主研制的防空导弹系统。其中最引人瞩目的就是发射筒外观酷似俄罗斯S-300的“信仰-373”防空导弹系统,外界对发射筒内导弹的模样充满了好奇。在2015年4月18日伊朗建军节当天,这款气动布局与S-300略有不同的防空导弹揭开了长期笼罩着的神秘面纱。

研发概况

早在2007年,伊朗就和俄罗斯签署了一份S-300PMU2地空导弹的采购合同,不过这笔交易很快就遭到美国和以色列的阻挠,基于地缘政治的考虑,俄罗斯中止了向伊朗交付S-300成品的计划。暂时的挫折并没有击垮伊朗人,除了继续努力从俄罗斯或其它独联体国家获得S-300外,伊朗也悄悄展开了伊朗版S-300导弹系统的开发。

据俄罗斯“航空港”网站称,伊朗在2008年绕开俄罗斯,从白俄罗斯弄到多套前苏联时代的S-300导弹,尽管性能落后,但设计原理和基本构造与S-300PMU2大同小异,相关技术促进了伊朗新一代防空导弹系统的开发。2010年4月18日,伊朗在首都德黑兰举行建军节阅兵式,受阅方阵里突然出现了外观酷似S-300的国产“信仰-373”导弹,当时法尔斯通讯社援引国防部长瓦希迪的话称:“‘信仰-373’优于S-300,它主要针对中高空目标,从作战记录来看,一半以上的空袭行动都是在这一范围内发生的,所以新防空导弹系统将显著提高我国防御能力。”

2014年8月,伊朗宣布成功试射了“信仰-373”防空导弹。在当年年底的一次军演上,伊朗电视台还发布其野外机动训练画面,导弹发射车也刷上了军用涂装,暗示该系统可能已经列装部队。

气动布局特点

“信仰-373”防空导弹的气动外形与S-300使用的5V55系列和48N6E系列导弹都不相同,表明该弹并非简单抄袭俄制导弹。S-300使用的48N6E系列导弹采用无翼式气动布局,弹体光滑,只有尾部4片空气舵。而“信仰-373”防空导弹在弹尾4片小型梯形尾舵的前方增设了X形布置的小展弦比梯形长条状稳定弹翼,其前缘后掠,后缘与弹体垂直,可以在一定程度上改善导弹的升力性能并增加导弹方向稳定性。

气动布局对导弹的性能影响很大,特别是防空导弹,因其主要飞行弹道几乎都在稠密的大气层,而且对导弹的机动性、反应性要求很高,这都对防空导弹的气动外形提出了更高的要求。选择气动布局的主要原则有:升力大,阻力小,即升阻比大;舵面效率高,导弹响应特性好,过渡过程时间短;部位安排方便,结构简单等。

“信仰-373”防空导弹的梯形舵面位于导弹质心之后的弹身尾段,呈X型配置。由于舵面离导弹质心较远,舵面的面积可小一些,舵面的受力情况(载荷和力矩)也相应较小。“信仰-373”防空导弹的小型尾翼可转动,既可起翼面作用,又可起舵面作用,取消了较大的中弹翼。这是因为随着空中威胁的发展,对中高空导弹的射程要求越来越大,这就要求导弹有更快的飞行速度。由于采用了HTPB高能燃料,发动机在十几秒时间内,就可以把导弹加速到6马赫的最大速度,如此快的速度下,加装大型翼面会产生很大阻力,反而成为一个巨大的累赘。当导弹高速飞行时,弹身对升力的贡献增加,而弹翼的贡献相对地减小。特别是大攻角技术的应用,弹身对升力的贡献更大了,弹翼的作用更小了。缩小弹翼面积以致完全取消弹翼成为有翼导弹气动布局发展的一个新方向。这种气动布局具有结构重量小、结构简单、工艺性好、发射装置简单的特点,为制造和使用维护带来极大便利。同时,这种布局具有较好的过载特性,改善了非对称气动力特性,具有较高的舵面效率。其最大问题是:在导弹飞行过程中,随着马赫数的变化,压力中心的变化范围变得较大,而且气动力的非线性较为严重。这对导弹的控制系统和计算机技术提出了更高要求。

“信仰-373”防空导弹的翼面沿弹身配置为X字形,可在各个方向都可产生相同的机动过载,且具有在各个方向机动的快速响应能力。因此导弹在空间任何一个方向机动时都不必滚转,控制系统的滚动通道只要稳定滚动角或滚动角速度即可,从而简化了控制系统的设计。


◎伊朗国产的相控阵制导雷达

基本性能

“信仰-373”导弹采用150千克左右常规高爆破片战斗部,导弹长7米,弹径0.5米左右,采用复合制导(初段程序+中段无线电指令修正+末端TVM)体制和单级固体火箭发动机。导弹封装在发射管中,发射加速度达100g。使用气动舵与推进矢量舵复合转向。导弹实施密集部署,用于保卫重要目标,如政治经济中心和空军基地等,可对付巡航导弹及各类高速飞机等空袭目标。其主要设计思想是低空性能好,能对付多目标,能在恶劣的电磁环境中作战。导弹系统具备良好的机动性,这主要是针对可远距攻击地空导弹阵地的空地导弹。

“信仰-373”导弹采用多联筒式发射器垂直发射,导弹细长的弹体很适合筒式发射。导弹采用筒装,贮存期10年,不用维护。一部发射车可装载四枚导弹,并以此对付密集攻击。在一次齐射后重新装填的时间也大大缩短。导弹装于发射筒内还减少了导弹暴露在外部环境下的损坏几率。以前的伊朗防空导弹都安装在暴露的轨道发射器上,易被损坏。导弹脱离发射筒后,最初的倾斜机动通过燃烧室喷管后部的燃气舵偏转来完成,这样可以减小导弹在3千米最小射程内的发射盲区。导弹发射采用垂直冷发射,由燃气发生器将导弹弹出发射筒20米后主发动机点火。其射击死角远小于倾斜发射。

据英国《简氏导弹与火箭年鉴》介绍,“信仰-373”导弹系统几乎所有的设备都安装在全机动的越野卡车底盘上,使其成为全机动式地空导弹系统,行军转战斗时间减少到5分钟。从值班状态进入战斗状态的时间长短则由系统自检过程和传感器输出指令过程所消耗的时间决定,但仍比伊朗军队原先列装的“霍克”、S-200等防空系统快得多。“信仰-373”导弹系统的全部车辆都安装有夜视仪和行军用无线通信电台,战时导弹系统各组成部分可通过无线通信进行协同。

该系统以连为作战单位,连级作战指挥中枢为“勇士”指挥所,它包括跟踪引导雷达和战斗指挥所。雷达安放在野战方舱内,有两个天线,较大的方形天线安装在另一个较小的矩形天线上方,方舱内有一个带询问机的信号收发室,战时雷达天线不间断发射电波,实施目标探测、指示与跟踪,即使在强电子干扰下也能精确地为导弹指引目标。战斗指挥所部署在仪器方舱内。所有方舱都被安置到“佐尔约拿”10×10轮式重型卡车底盘上,可以快速机动。

每个“信仰-373”导弹连配备4辆发射车,以通行能力较强的8×8轮式重型卡车为底盘,车上有1部带4枚拦截导弹的垂直发射器。每辆发射车长13.11米,宽3.15米,高3.8米,重约42吨,可发射远程拦截导弹,最大打击距离约为90千米。“信仰-373”可同时向6个目标发射12枚导弹(每个目标2枚,以便确保摧毁目标),导弹发射间隔为3~5秒。按照当初的技术任务要求,“信仰-373”不具备拦截战术弹道导弹的能力,但根据该系统的设计特征,它完全可以实施有限的反导作战。

“信仰-373”发射车在进入战斗状态前会首先停稳,并用液压支撑机构固定车体(在此过程中依靠车载工具进行水平调整)。发射筒竖起后,每辆发射车相隔5~6米。发射车与指挥所之间通过无线通信传输数据和命令。为了抵御敌方直升机和空降兵的攻击,地空导弹连装备了12.7毫米口径重机枪。

相控阵制导雷达

“信仰-373”防空导弹系统的抗干扰性能,反导性能以及超低空拦截性能,都离不开雷达,特别是整个系统的核心:照射制导雷达。其照射制导雷达安装在轮式底盘上,车上还装载电源系统、天线高频舱和指挥控制舱,这种雷达在伊朗仿制美国“标准”SM-1导弹开发的“赛义德”2防空导弹系统上已经得到运用。该雷达能保证在严重的杂波干扰和电子对抗的条件下,对目标的跟踪和对导弹的制导。雷达工作在X波段,天线扫描范围为±45°,最大作用距离100千米(对雷达反射截面积2平方米的目标)左右,可同时跟踪6个目标,制导12枚导弹。天线在工作状态时抬升到58°位置,而在行军状态时,折叠下降在车厢的顶棚上。作战指挥控制舱内装有操作手的控制台、多功能计算机、信号处理设备以及机内测试设备。

“信仰-373”防空导弹系统的照射制导雷达采用相控阵体制,这是现代严峻的空中威胁对防空系统提出的必然要求。“信仰-373”导弹系统的多功能相控阵雷达主要由雷达/指挥控制车接口装置、控制器组合、发射机组合、射频激励器、接收机组合、信号处理机组合、敌我识别器组合、环境控制器组合以及天线组合等组成。行军时天线折叠平放在车厢顶上。


◎“信仰-373”导弹发射车,以通行能力较强的8×8轮式重型卡车为底盘


◎所有仪器方舱都被安置到“佐尔约拿”10×10轮式重型卡车底盘上

“信仰-373”导弹系统的相控阵雷达的特点是:

第一,作用距离远。相控阵雷达辐射到空间的功率,可以由许多中小功率发射机互相叠加,不受单个发射机功率限制,且天线口径可以比较容易地加大,而不会象其它天线一样加大天线尺寸近乎于重新设计雷达系统。因此采用相控阵雷达作为防空反导系统传感器首先保证了系统有效防御范围和探测边界。

第二,相控阵雷达的多波束赋予雷达同时完成多种功能的能力,能同时形成多个独立控制的波束,分别用以执行探测、识别、照射、跟踪、制导和杀伤评估等多种功能。一部相控阵雷达就相当于多部专用雷达,因而极大地精简了系统的设备,提高了机动能力。

第三,能同时对付多个目标。在相控阵雷达运用到防空系统中以前,一个防空火力单元一般只能对付一个目标,这种局面随着相控阵雷达的问世而被打破。相控阵雷达利用电子扫描的灵活性、快速性和按时间分割原理或多波束,可实现边搜索边跟踪工作方式,与电子计算机相结合,能同时搜索、跟踪不同方向和不同高度的多批目标,并能同时制导多枚导弹攻击多个目标。

第四,具有自适应工作能力。天线波束扫描的灵活性、信号波形的捷变能力以及近年来发展起来的数字波束形成技术,使相控阵雷达能自适应调整工作。通过相控阵天线波束的高速扫描和波束位置的灵活变化,目标丢失后可重新进行照射。通过信号波形的捷变,实现信号能量的自适应管理、搜索时间和跟踪时间的自适应调整、跟踪目标数的变化。在电子干扰十分普遍的现代战场,相控阵雷达可以提供干扰区域零增益,就是在敌人出现电子干扰的方向根本不进行雷达波发射、扫描和接收,使得敌方电子干扰如同无物。

“信仰-373”导弹系统和S-300的跟踪照射雷达有几个共同点:第一,都有一个阵元数量庞大的主阵面。这个主阵面就是反导防空系统的主要传感器,通过上千个阵元的划分和叠加生成多个波束去完成搜索、跟踪、照射目标和制导导弹等多种任务。第二,都需要一定数量的辅助阵面。其多功能相控阵雷达需要TVM天线阵、敌我识别天线和电子反干扰天线阵面。照射制导雷达需要辅助截获阵面和干扰对消阵面。


◎伊朗的“信仰-373”防空导弹(白色),红色为“赛义德”3防空导弹

制导方式

“信仰-373”防空导弹系统采用复合制导,为初段程序+中断无线电指令修正+末端TVM体制。TVM(Trackviamissile),即“经由导弹的制导”,又称指令-寻的制导,是一种变形的半主动寻的和指令制导结合的制导体制。TVM与半主动雷达寻的的不同是:导弹控制指令由地面制导站产生而不是由导弹自身产生,这一点更象是指令制导,实际上可以认为将半主动寻的制导的导引头分置,探测部分放在弹上,数据处理在地面制导站上;与纯粹的指令制导不同之处在于导弹自身也测量目标坐标,并下传给制导站。这种制导体制实际上是寻的制导技术不成熟的情况下一种替代的制导方法。

TVM制导精度高,并且制导精度不随武器系统作用距离的增加而降低,导弹越接近目标,精度越高。这是由于TVM制导中,角度测量是由弹上的无线电测向仪完成的,随着导弹越来越接近目标,其测定的方位角就越准确,进而可以精确攻击远距离目标,有助于增加防空导弹的有效射程。

“信仰-373”导弹的弹上设备较寻的制导简单,而且抗干扰能力较强。TVM制导方式在对付大功率的瞄准式干扰时,可以通过导弹在空中侦测的干扰源方位以及地面雷达侦测的干扰源方位进行处理,通过对干扰源的方位及距离的估算,进而对干扰源进行攻击。此外,TVM无须弹上计算机处理目标,而是下传到照射制导雷达进行处理,而且采用半主动导引头,不对外辐射,所需能量小,因此可以简化弹上设备,降低价格。

结语

“信仰-373”防空导弹的出现表明伊朗突破了垂直发射方式需要解决的导弹过载大、初制导、推力矢量控制和大攻角情况下的气动特性、气动耦合等问题,具有较大发展潜力,代表了伊朗防空导弹系统发射技术的发展方向。这种使用相控阵雷达实现多批次、多目标跟踪和引导拦射的防空导弹系统可以在单位时间内拦截更多的目标,抗饱和攻击的能力比以前的防空导弹更为强大。不过由于伊朗缺乏远程预警雷达,反弹道导弹的能力仍然不足,其相控阵雷达的目标跟踪和定位精度也不够高,这些都限制了“信仰-373”防空导弹系统的作战性能,需要在未来很长一段时间内加以克服和解决。

[编辑/秦蓁]

上一篇回2015年8月第8期目录 下一篇 (方向键翻页,回车键返回目录)加入书签

© 2016 毕业论文网 > 伊朗“信仰373”防空导弹系统