俄罗斯R-77空空导弹

发表于 2014-8-26 14:08

作者：杨政卫

前言

　　R-77，俄罗斯计划名称RVV-AE，设计局代号“产品170”（izdeliye-170），北约代号AA-12，是俄罗斯于1980年代初期发展与美国“先进中距空空导弹”（Advanced Medium Range Air-to-Air Missile, AMRAAM，后来的AIM-120）对应的主动雷达制导中距空空导弹，1994年定型，供苏-35、米格-29等4+代改型战斗机与第五代战斗机使用。具备发射后不管能力、有很大的有效射程范围（0.3km到大于80km）、有很强的机动性（能对付12G机动的目标）、能对付低空飞行器如巡航导弹、直升机等。西方国家对R-77的出现相当震惊，因为他们没有预料俄罗斯也有能对应美国AMRAAM的技术，西方媒体甚至将的命名为“AMRAAMMski”，意思是“AMRAAM的翻版”。

　　与多数俄系武器一样，俄罗斯武器的设计思想总是较被动的，几乎总是在美国人设定游戏规则后，苏联才对美国思想加以研究，然后根据自己已经存在的科研能力及先前研究成果，加上一些巧思，作出足以对抗美国的产品。R-77也是紧追着美国AMRAAM计划跑的。不过其研发却极有效率，测试进度比AIM-120晚不了多少，令人不得不佩服苏联的技术实力。

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满挂R-77的新苏-35

发展史

　　1976年美国海空军提出“先进中距空空导弹”（Advanced Medium Range Air-to-Air Missile, AMRAAM）计划，也就是后来的AIM-120系列，准备装备于改型F-15、F-16、F-18等飞机以及下一代的“先进战术战斗机”（Advanced Tactical Fighter, ATF, 即后来的F-22）。AMRAAM比AIM-7轻30%左右，尺寸更小，轻型战斗机也能大量挂载；其惯性加无线电指令中段制导设备中的惯性制导系统相当精准，使打击远距目标成为可能，其射程与引导头探测距离比可达4至6（同样采复合制导方式的俄罗斯R-27只有2.5）；最重要的是装备主动雷达寻标头，能发射后不管，大幅增加飞机的多目标接战能力、实际上可以使用的射程、以及战斗机生存性等等。几年内，苏联获得大量AMRAAM的情报，以航空系统研究院（NIIAS或称GosNIIAS）为首的众研究院及众设计局开始进行相关研究，得到的结论是，苏联必须有自己的同类武器，否则苏-27、米格-29在超视距面对装备AMRAAM的美国战斗机将居险境。这款苏联导弹要装备主动雷达引导头以及先进的复合式惯导系统。1980年代初期（1981或1982）计划正式启动，计划名称RVV-AE，预计搭配苏-27M及米格-29M等飞机。

　　起初锦旗设计局（Vympel）与闪电科学生产联合体（NPO-Molniya原闪电设计局，1976年改组为“科学与生产联合体”，负责业务开始由导弹设计过渡到航天科技方面，著名的暴风雪号航天飞机便出自其手。1982年导弹部门移往锦旗设计局）各自提出方案竞标RVV-AE研发案，前者提出米格-23使用的R-24的改型，后者提出米格-25使用的R-40的缩小改进型。后来锦旗设计局的R-24改进型获胜，但由于这也不是很好的设计，因此新的设计主任找航空系统研究院（NIIAS）合作发展。

　　早在RVV-AE计划一开始，也就是锦旗与闪电两设计局还在竞争时，NIIAS也参考AMRAAM的数据进行了新一代导弹布局探索，自己也有了概略的设计概念：新的导弹弹体要小，弹翼不需要大。锦旗设计局与NIIAS合作后，NIIAS在计算机辅助下提出几项重要设计，首先，他们认为新型导弹弹翼面积要小，这样既能减少重量又能减少黏滞阻力。另外，提出最特别的网状尾翼，因为NIIAS认为网状尾翼控制性能好、重量轻。后来，参考了第五代战斗机的弹舱尺寸、载弹需求后，进一步将弹翼由小三角翼换为现在的低展弦比长方形翼，网状尾翼也设计成可向前折收式以便置于内弹舱，现有RVV-AE构型至此大致抵定。

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　　在RVV-AE进入发展阶段的前，NIIAS以及Istok“源头”科学生产联合体就大规模进行主动雷达引导头的研究工作，NIIAS的G.坤亚夫斯基（Gedaly Kunyavsky）曾长年在NIIP（仪表制造研究院，即后来的提赫米诺夫-NIIP，俄罗斯两大机载雷达公司的一）担任多种战斗机雷达的主任设计师，是主动雷达引导头研究的重要推手。基于这些研究结果，Istok及Agat“玛瑙”研究院（Agat Moscow-based Research Insitute，简称Agat MRI。自1958年起就负责苏联导弹的雷达引导头的研制与生产工作，目前是以防空系统闻名的Almaz-Antei集团的成员公司的一）合作完成引导头的细部设计、制造、测试等工作（NIIAS只负责研究阶段，没有加入制造测试阶段），并由后者负责批生产。

　　RVV-AE于1984年开始原型弹测试准备，并于1992年少量试产，1994年测试完成并开始批生产，生产型号为R-77。RVV-AE计划比美国AMRAAM晚几年，但却与后者约在同时开始测试（AIM-120A于1985年开始测试），可见苏联虽然是追随美国发展，但本身的技术底子却让他能迅速追上，令人佩服。

　　不过刚开始时R-77批生产并不顺利，此因其研制末期已近苏联解体且负责单位部分位在乌克兰的故。本该掌握R-77生产技术的莫斯科Kommunar工厂（位于莫斯科，现为OAO Luks）因资金等因素而未能实时掌握整个生产线，以致于苏联解体时，尚有部分生产技术掌握在乌克兰首都基辅，如负责网状尾翼与制动机构的细部设计与生产的“火炬”设计局（Luch）及“阿尔切姆”生产公司（PO Artem，今GAKhK Artem）及生产9B-1348引导头的“共产党员”工厂（Kommunist，今“雷达”（radar）工厂）等，因此俄罗斯一开始还得以“进口”方式引进这些产品。不过不久后因中印分别采购配备R-77的苏-30MKK与苏-30MKI，使俄罗斯得以重建生产线。例如9B-1348E（9B-1348的外销型）引导头便由其研制者Agat MRI及NPO Istok生产。

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9B-1348E引导头

　　R-77的后续发展型自1980年代末期便开始研发，至今有多种改型或改进方案，包括采用不同引导头的小改型、地对空型、以及采用传统布局的izd.180、采用火箭冲压推进的RVV-AE-PD等。

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试射R-77的苏-30MK

R-77技术数据

　　主翼在弹身中后段，长方形、低展弦比，十字排列；尾段则是相当有特色的网状弹翼，也是十字排列，能向前折收以便于运送、储藏、以及放置于弹舱。可以AKU-RVV-AE（AKU-170）弹射式发射架及APU-RVV-AE（APU-170）滑轨式发射架发射。

一、基本数据

　　长3.6m；弹径0.2m；翼展0.75m，网格翼折叠后翼展约0.4m；发射重量175kg；弹头重21kg，装备杆状定向破片弹头；有效射程0.3km到约100km。可在载机机动8G以下时发射，自体G限35~40G，迎角变率可达150度/秒，失速迎角40度以上，可以对付至多12G机动的目标，极速超过3马赫，高空时可达4马赫；目标高度20m~25,000m（一说30,000m），目标速度小于3,600km/hr，目标与载机的高度差10km以下；抗地面杂波能力强，可以打击低空的巡航导弹及飞机；对战斗机类目标的单发杀伤率为0.7至0.8。具离轴发射能力，离轴角一说+-90度，一说+-180度。所用的固体火箭发动机总冲约14,000kgf．sec，比冲80秒（kg*sec/kg），略高于美制AIM-120（总冲11,780kgf．sec，比冲75秒）。

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二、引导头

　　主动雷达引导头工作于J波段（10~30GHz，即波长1至3cm），早期用9B-1348E引导头，对RCS=5平方米的目标探测距离为10~15km，长604mm重16kg，口径200mm，采用机械陀螺所以热机时间较长（2分钟），且不是采可程序化设计因此无法以软件提升性能。

　　后来改用较先进的9B-1103M系列。9B-1103M系列引导头是AGAT MRI公司于1980年代开始研制的空空与地对空导弹通用引导头。其原型对RCS=5平方米的目标探测距离15到20km，长60cm，重14.5kg，口径200mm。

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9B-1103M引导头

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对比一下AIM-120的引导头

　　AGAT MRI后来以9B-1103M为基础依使用者不同开发一系列改型，包括R-77、R-27用的9B-1103M-200、地空导弹用的9B-1103M-350、及R-73雷达制导型用的9B-1103M-150（以上型号中末尾的数字表示口径的毫米数）。其中供R-77、R-27AE使用的9B-1103M-200对RCS=5平方米的目标的探测距离达25km；运算速度提升至每秒超过5,000万次，可程序化只读存储器（REPROM）容量64K；以光纤陀螺仪取代传统机械陀螺因而将热机时间由2min缩短至10sec；长度降至40cm，重量降至10kg。

　　以上所述可供R-77使用的引导头均能适应于高机动环境中，据称仅早期的9B-1348E的机动适应能力就优于AIM-120所用者。引导头的优良机动适应性让R-77注重高机动的控制面布局有发挥的空间。

三、射程

　　依据公开资料，R-77射程范围300m~100km。300m系指追击时最小射程。迎头最大射程依资料来源不同有50、60、80、100km等数据，可能为操作条件不同所致，60km以下的数据为引导头探距的3~4倍左右，应为发射后不管模式时的最大射程；而80km与100km则必然是与数据链指令制导搭配后的射程。最大射程通常成立于高空、迎头条件下。并非任何时候都可发挥。R-77在最大射程60km时，追击射程20km；最大射程80km时，追击射程25km，低空最大射程20km。

四、机动性能

　　R-77最大的布局特点在其网状尾翼，其有控制力量大、控制律易编写、高迎角性能好等对导弹性能有直接利益的特点，并有尺寸小、制造简单、制动转矩小（1.5kg*m）等附加优点。其能在少量增加阻力与雷达反射截面积（radar cross section, RCS）的情况下显着增强导弹的操控性。

　　网格翼的使用使R-77具备极佳的飞行性能，甚至具备大角度离轴发射能力。其离轴攻击角度一说+-90度，一说+-180度。相当于具备向量推力控制（TVC）能力的专用格斗导弹，虽然无法据此论断其大离轴角攻击时表现与有TVC的格斗导弹相比如何，但至少可知其机动性足以支持离轴攻击的需要。

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网状尾翼

R-77的网状弹翼详析

　　西方早期称R-77为“AMRAAMMSki”，意思是“AMRAAM的翻版”。其实除了同为主动雷达制导、兼具中远距拦截与格斗能力外。两者在设计思维、性能特征上都有不小的差异。根据笔者归纳，美制AMRAAM（AIM-120）算是一种“兼具格斗能力的中远距拦截导弹”，而R-77则是“兼具中远距拦截能力的格斗导弹”。因此若仅将的视为AIM-120的对应产品而以AIM-120的使用模式来模拟R-77的使用模式，将可能造成许多错误的判断。

　　网格翼是造成这种差异的重要原因，故在进一步讨论的前，必须先对网格翼有个概略的了解。

　　网格翼尺寸250x125mm，高约3~5cm，由不锈钢车铣制成，是苏联火箭常用的独特设计，SS-12、SS-20、SS-21、SS-23弹道导弹、SS-25洲际弹道导弹都有使用。后来由航空系统研究院（NIIAS）将其引入R-77空空导弹上。俄罗斯专家表示，网格翼在小幅增加阻力的情况下大幅增强控制能力；在各种马赫数与高度都非常稳定；能用很小的尺寸作出有效的控制面；启动力矩小，仅为传统翼面的1/10（所需转矩小于1.5kg*m），使得制动机构的尺寸及重量都可望减轻，仅需用电动机制动；并能提升高速机动性、低速稳定性等等，特别在超音速时有良好的控制性能。而网格翼的性能可由其网格的大小与数量的改变而改变。

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　　前苏联很早就将网格翼用在Soyuz“联盟”号火箭的救生舱及其它火箭。美国曾实验过改进的网格翼，认为网格翼能有效控制超音速或极音速时发射的武器，此外，也发现网格翼能负责传统弹翼极难胜任的炸弹末端控制。遂将网格翼应用于著名的“炸弹之母”等炸弹上。另外，近年在一份北约的“未来制导武器技术清单”报告中，网格翼为被建议的布局的一。

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同样采用网格翼的炸弹之母

总结R-77的特性

一、控制能力

　　网格翼的单位面积升力大，总等效面积也较大，因此摆动较小的幅度就可以达到传统小翼面相对大幅摆动的效果，又因为不需负担重力转矩且需要承受的气动转矩较小，因此这有利于其转动的灵巧性。而这个灵巧性不受飞行速度与过载影响，且是不须以增加制动器重量为代价的；而传统翼面如果要像网格翼一样在各种速度及各种负载时始终保持高灵巧性，那么制动器重量与翼面积就减不下来，如果要减少制动器重量或翼面积，在某些时候（例如高速与过载）便可能因制动力不足而减少灵巧性。

　　大等效面积使得其它导弹在飞行速度过低几乎失去操控能力时，网格翼还是可以有足够的操控力，所以在极端环境下（如发射初期以及弹道末端）也能有足够的控制力，这等于间接的增加了有效射程。而网格翼的固有气动特性使其在低速、高迎角等极端环境下也能提供稳定的气动力，两特性有彼此增益的作用：以更大的面积配合更大的迎角，更加增加了极端条件下的控制性能。

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网格翼在极端环境下（如发射初期以及弹道末端）也能有足够的控制力

二、过载

　　R-77虽然比AIM-120重，但略粗略长，这使得R-77的“弹体纵剖面负荷”比AIM-120来得低，加上其主翼面积又比AIM-120大，因此“单位升力负担的重量”比较小，即意味着在相同高度、速度时R-77更容易达到高过载值，另外它使用高过载值的条件范围也更广。另外就是其发射G限、目标G限、自身G限与R-73相当，因此就过载能力论，也具有作为格斗导弹的条件。

　　R-77的主翼除了在超音速时减少网格翼迎接的来流速度外，对机动性能也有一定的帮助。例如当R-77要往某个方向移动时，当然要先用网格翼让导弹转过去，但网格翼除了让导弹转动外，也会产生反向作用力，而主翼产生的升力就能尽可能抵消这个力，甚至提供额外的升力供导弹机动的用。

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传统弹翼、普通网格翼以及后掠网格翼的外形对比

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后掠网格翼（b）更具高速优势

三、总评：具拦截能力的格斗导弹

　　满足以上各条件（极端环境控制、高过载），R-77已经具有很不错的机动能力，其格斗能力比起传统翼面布局的中距AAM已有过的而无不及。特别是R-77还进一步满足一项现代格斗导弹的重要条件：高迎角性能。有较好的高迎角性能就能激发更大的升力，并且死咬着目标，特别是在近距离发射时，就越需要高迎角性能。这偏偏是传统翼面的弱项（这也是R-73、IRIS-T、AIM-9X、MICA要用TVC的原因），网格翼的高迎角性能比传统翼面有效得多，R-77的迎角变率可达150度/秒，失速迎角高达40度，虽然不见得比TVC好，但相信比AIM-120等传统布局中距AAM好得多。据称其离轴发射角可达+-90度或+-180度，后者引自大量引用俄军方使用数据的俄罗斯出版物，可能暗示离轴发射为R-77在俄军中的标准使用模式之一，而非应急的用，值得注意。

　　尽管网格翼位在弹尾，弹体与主翼多少能减少网格翼的一些激波阻力，但R-77依然面对阻力较大的问题，这就影响其速度表现：相较于AIM-120这种传统弹翼布局，当采用一样的发动机时，R-77布局的极速较低，火箭烧尽后速度衰减也较快，因此最大射程较短，所幸R-77的火箭发动机的总冲与比冲都很高，使得最大射程得以与AIM-120等发射后不管导弹相当。然而，尽管速度与最大射程较差，网格翼弹在极近距离到极速的距离内飞行性能几乎都胜过前者，在达极速以后两者对低机动目标拦截能力的差距开始缩小，但对高机动目标网格翼仍较具优势，可说是特别适合中距偏近作战（详见后文）及对付高机动目标。

　　于是，与其将R-77归类于AIM-120那种“兼具格斗能力的中远距拦截导弹”，不如将的R-77视为一种“兼具中远距拦截能力的格斗导弹”。

结语

　　R-77虽为苏联因应AIM-120的威胁而开发的武器，然其技术特性与后者有不小的差异，以致两者的擅长领域不尽相同。若完全站在美系武器的立场衡量的，恐将丢失许多重要信息。本文依据R-77的技术特性及有关文献重新检视R-77的特性，认为应将R-77基本型视为“兼具中远距拦截能力的格斗导弹”较为恰当，而不应仅视的为AIM-120这类传统中距空空导弹的对应品。

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俄罗斯R-77空空导弹

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