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空射彈道導彈
來源:互聯網

空射彈道導彈(英文名:Air-Launched Ballistic Missile),是一種由空中飛行平臺發射,并遵循彈道式飛行路徑的精確打擊類武器。

20世紀50年代末期,美國軍方驗證了采用戰略轟炸機在高空發射彈道導彈的能力,發展GAM-87“天空閃電”空射彈道導彈(后更名為AGM-48),但由于前5次有動力和制導的飛行試驗均告失敗,1962年12月該計劃被終止。20世紀60年代后期,蘇聯提出使用安-22運輸機空射SS-N-6彈道導彈的設想。1974年7月,美國空軍正式啟動了“空中機動發射可行性驗證”計劃,探索使用C-5A“銀河”運輸機空射“民兵”-1洲際彈道導彈的可行性演示驗證,并在3個月內完成21次試驗。1974年10月24日,該項目完成了最后一次空投及點火試驗,導彈點火后飛行了25秒,試驗取得成功。1975年,美國開始研究利用F-15飛機掛載反衛星導彈的空射反衛技術。1983年,蘇聯南方設計局在提出以圖-160戰略轟炸機作為載機,采用內置式空射“矛隼”彈道導彈方案。1990年,以色列黑雀靶彈成功研制。該靶彈采用單極固體發動機,由F-15戰斗機掛載發射,可模擬射程50~300km飛毛腿B型彈道導彈。從2017年12月1日起,首個裝備“匕首”空射彈道導彈系統的航空系統在俄羅斯南部軍區投入試驗性戰斗值班,米格-31攜帶“匕首”導彈在各種天氣條件下已累計完成了250飛行架次的訓練。

空射彈道導彈具有機動、靈活、快速、廉價等優勢。按照裝載方式,空射方式可分為四種:內置式是將導彈置于載機的機艙內,發射時機艙打開,通過外力作用使導彈沿著機艙導軌滑出,從而實現與載機的分離;下掛式是將導彈懸掛固定于載機的機翼下或機腹下,發射時啟動載機上的連接分離機構,實施對有效載荷的投放;背馱式是將導彈固定于載機的背部,發射時通過導彈巨大的機翼產生足夠大的升力使導彈與載機分離;拖拽式是將導彈用纜繩拖拽在載機后面起飛升空直至發射。空中發射的關鍵技術有投放分離技術、空中點火姿態控制技術、多學科設計優化技術等。

研發歷程

空射彈道導彈技術源于美蘇在20世紀60年代爭霸背景下提出的戰略導彈空中發射設想,主要使用大型貨運飛機、軍用運輸機、戰略轟炸機或特種航空器將導彈攜帶到高空后釋放分離,導彈獲得正確姿勢后發動機點火,然后在制導系統的制導下對遠距離目標實施打擊。

美國

20世紀50年代末期,美國軍方驗證了采用戰略轟炸機在高空發射彈道導彈的能力,并最終確定道格拉斯航空公司為主承包商,發展GAM-87“天空閃電”空射彈道導彈(后更名為AGM-48)。“天空閃電”導彈為兩級固體導彈,長11.66米,直徑0.89米,重5噸,射程1850千米。每架B-52H轟炸機可掛載4枚導彈。由于前5次有動力和制導的飛行試驗均告失敗,1962年12月該計劃被終止。

1974年7月,美國空軍正式啟動了“空中機動發射可行性驗證”計劃,探索使用C-5AC-5運輸機空射“地方武裝”-1洲際彈道導彈的可行性演示驗證,并在3個月內完成21次試驗,前20次是基礎試驗,其中包括兩次模型彈空投。1974年10月24日,該項目完成了最后一次空投及點火試驗,導彈點火后飛行了25秒,試驗取得圓滿成功。

1975年,美國開始研究利用F-15飛機掛載反衛星導彈的空射反衛技術。1984年至1986年共進行了5次飛行試驗。該導彈由兩級固體火箭和動能殺傷攔截器組成。但鑒于政治及技術等多種原因,1988年該項目計劃終止。在禁止發展空射彈道導彈的情況下,美國試飛并裝備了近、中、遠程空射彈道靶彈。短程靶彈彈體由已退役的“地方武裝”-2彈道導彈的第二級構成,中程靶彈由單級商用固體火箭發動機CastorIVB構成,遠程靶彈由兩個“民兵”-2的第二級構成。這些靶彈已多次用于試驗反彈道導彈防御系統,與空射彈道導彈區別不大。

蘇聯/俄羅斯

20世紀60年代后期,蘇聯提出使用安-22運輸機空射SS-N-6彈道導彈的設想。20世紀70年代至80年代,蘇聯進行了多項空射彈道導彈的技術研究。著名的南方設計局在1983年提出以圖-圖-160轟炸機作為載機,采用內置式空射“矛隼”彈道導彈方案。該導彈起飛質量24.4噸,彈徑1.6米,彈長10.7米,射程7500千米,載荷1.5噸。受當時制導精度的限制,并未完成研制。同時,蘇聯也重點研究探索使用米格-31戰斗機和圖-160進行反衛星導彈系統試驗。蘇聯解體后,原來研發洲際導彈的設計局紛紛提出從導彈衍生而來的運載火箭方案,其中包括許多空射方案。由于巨大的技術挑戰、復雜的政治因素以及嚴峻的經濟狀況,直到20世紀末,俄羅斯獨立國家聯合體國家都很少有進行空射彈道導彈/運載火箭飛行試驗的消息。

在2010年前,網絡上曾出現過米格-31搭載“伊斯坎德爾導彈”戰術彈道導彈系統的9M723改裝導彈的示意圖。從2017年12月1日起,首個裝備“匕首”空射彈道導彈系統的航空系統在俄羅斯南部軍區投入試驗性戰斗值班,米格-31戰斗機攜帶“匕首”導彈在各種天氣條件下已累計完成了250飛行架次的訓練。

以色列

以色列麻雀系列空射彈道導彈靶彈是以色列箭式導彈防御系統發展計劃的一部分,主要用來測試彈道導彈防御系統。1990年黑雀靶彈成功研制。該靶彈采用單極固體發動機,由F-15戰斗機掛載發射,可模擬射程50~300km飛毛腿導彈B型彈道導彈。1995年,為了模擬射程更遠的飛毛腿C/D型彈道導彈,以色列在黑雀的基礎上研制了藍雀靶彈。該靶彈仍然由F-15戰斗機掛載發射,模擬射程達到500km以上。2013年,為了配合箭3系統研發,進一步提高模擬能力,以色列研制了第三代麻雀,即銀雀彈道導彈靶彈。銀雀靶彈由C-130運輸機投放發射,能夠模擬射程更遠、彈道更復雜的伊朗流星3彈道導彈。雖然麻雀系列只是用于測試反導系統的靶彈,但能夠窺見,如果以色列想發展空射彈道導彈,其具有一定技術儲備。

其它國家

除上述國家外,日本烏克蘭瑞士雖然沒有進行空射彈道導彈的研制試驗,但都在積極開展空射運載火箭技術研究,并提出了相應的技術方案以及研制計劃,部分項目已進行了關鍵技術的試驗。

空射方式

按照空射彈道導彈在載機上的裝載方式,空射方式主要分為以下四種:

內置式

內置式是將導彈置于載機的機艙內,發射時機艙打開,通過外力作用使導彈沿著機艙導軌滑出,從而實現與載機的分離。傳統的內置式重裝空射方式需要使用技術難度高而復雜的降落傘系統完成導彈的牽引出艙和減速降落。空射前,導彈裝載在飛機貨艙里的貨臺支架內,頭部朝向尾艙門。投放時,采用空降作戰的重裝空投技術,依靠牽引傘產生的巨大牽引力把臥放在貨臺上的導彈拖出尾艙門。優點是可以攜帶尺寸和重量較大的導彈,導彈處于良好環境里不受外部環境影響,對載機氣動外形沒有影響,對載機和導彈改動很少。

美國實用化的用于導彈防御試驗的空射彈道導彈靶彈的內置式重裝空投發射技術已成功進行了多次實彈飛行。最新發展的內置式重力空射技術(GAL)是使用儲存/發射托架(SLC)利用地球引力完成導彈滑落出艙。SLC的底座由鋁合金制造,其寬度兼容載機貨艙導軌和空投貨臺,底座上面有兩列“八”字形傾斜放置的飛機著陸輪胎。第一部分由26排52個輪胎組成,導彈平時就放置在輪胎中間以便于儲存和運輸,發射時作為傳送托架;第二部分由9排雙輪、3排四輪共30個輪胎組成,這部分放置于載機的斜面貨艙門上。空射前,導彈安裝在載機貨艙內的SLC上,發動機朝向尾艙門。空投時,載機上昂6°~8°飛行,在重力作用下導彈沿著發射托架的傳送輪胎快速滑出艙門。優點是僅僅利用重力,簡單、安全、可靠、經濟,從某種意義上可以說降低了空射技術的門檻。

下掛式

下掛式是將導彈懸掛固定于載機的機翼下或機腹下,發射時啟動載機上的連接分離機構,實施對有效載荷的投放。采用下掛式,載機可以在高空水平巡航飛行或是實行大攻角躍升機動時投放,導彈自由落下后依靠翼面提供升力并保持穩定,數秒后發動機點火。優點是分離投放簡單,大攻角躍升投放更是能給導彈較高初始速度和正確姿勢。缺點是導彈尺寸、重量和形狀受較大限制,同時對載機氣動外形有一定影響;特別是水平投放的導彈在平飛轉入加速爬升時承受過載和動壓較大,較大的升力和控制翼面增加了導彈的結構重量。這是目前最成熟的發射方式。俄羅斯已列入戰斗值班的“匕首”高超聲速空射彈道導彈的空中發射就采用此方式。

背馱式

背馱式是將導彈固定于載機的背部,發射時通過導彈巨大的機翼產生足夠大的升力(同時可能需要載機做失重或部分失重機動飛行)使導彈與載機分離。其優點是可以裝載尺寸和重量很大的導彈。缺點是要對載機進行較大改動,改裝費用高;對載機氣動外形有較大影響,導致升力阻力增大,載機飛行高度受到較大限制;導彈必須有很大的翼面以便分離時產生足夠升力,并采取主動控制技術以避免與載機相撞;如果是液體火箭,則存在推進劑受熱汽化揮發問題。在許多兩級入軌運載器概念設計中,都是由超聲速/高超聲速飛行器作為可重復使用的第一級背馱一次性使用的上面級火箭。到目前為止還沒有實用化方案,只有美國的航天飛機驗證機“企業”號使用改裝的波音747在高度5.8~8千米進行過分離著陸試驗。

拖拽式

拖拽式是將導彈用纜繩拖拽在載機后面起飛升空直至發射。其優點是空中分離簡單可靠,對有效載荷尺寸限制較小,牽引飛機不必進行很大的改裝。缺點是如果牽引繩斷裂或起飛離地后,則要取消任務,存在安全處置問題;導彈必須有滑行機輪和較大機翼,增加了結構重量;存在嚴重的推進劑受熱汽化揮發問題。1998年,美國航空航天局的“日蝕”計劃曾對這種方式進行了研究,使用一架C-141動輸機拖曳一架模擬被牽引火箭的F-106戰斗機進行了6次飛行試驗。

發射關鍵技術

從空中發射的技術現狀來看,雖然已經取得了相當的技術成果,積累了一定的經驗,但是其發展面臨著來自諸多技術領域的嚴峻挑戰。

投放分離技術

導彈與載機的分離不僅關系到任務的成敗,還關系到載機的安全。由于空射彈道導彈重量與尺寸較大,分離時會對載機的運動產生較大的影響,需要確定彈道導彈在空中發射平臺上的安裝位置,進行重量、重心的分析、設計與控制,充分考慮分離系統與組合體(載機和有效載荷)的操控性與穩定性、有效載荷投放分離的安全性。下掛式的分離發射技術比較成熟,但其他幾種運載方式的分離技術離實用化還有一定的距離。傳統的內置式重裝空投方式需要使用技術難度高而復雜的降落傘系統完成導彈的牽引出艙、減速降落。美國“民兵”-1導彈最后一次點火飛行試驗,C-5A運輸機將“民兵”-1攜帶到6100米高度后巡航飛行,倒計時30分鐘,貨臺與貨艙緊固連接裝置解鎖,彈上制導系統加電;倒計時為0,投出牽引傘,兩具直徑9.75米連接貨臺上的牽引傘均勻張開,巨大的牽引力拖著貨臺沿著導軌加速滑出尾艙門,隨之三具減速傘張開。

空中點火姿態控制技術

導彈與載機分離后,必須把導彈的姿勢逐步調整到正確方向發動機才能點火,這個過程有很大的難度。美國彈道導彈靶彈投放時,C-17A運輸機將靶彈攜帶到一定高度后,導彈及貨臺由索引傘拖出飛機貨艙,由減速主傘和小型穩定傘控制下落速度與姿態,在降落傘減速落下過程中,將導彈姿勢調整到接近垂直位置,爆炸螺栓立即切斷環抱導彈的連接裝置與貨臺架連接,發動機隨即點火,導彈在推力作用下開始爬升。

捷聯慣導系統初始對準技術

慣導系統作為一種自主導航設備,自主性強,隱蔽性好,短時間具有較高導航精度等;但導航誤差隨時間累計增長,導航精度同時受慣性元件測量精度和初始對準精度影響等。地面發射時發射點的坐標是經過精確測量的,而空中發射的導彈屬于動基座,從載機起飛至有效載荷分離,飛行距離遠,飛行時間長,慣導系統的漂移影響較大,因此初始對準精度要求比較高。初始對準精度直接影響火箭或導彈等有效載荷的入軌精度。因此,研究解決動基座下的捷聯慣導系統初始對準技術非常必要。國外在慣導系統動基座傳遞對準技術方面已經取得突破,如美國的“飛馬座”小型空射運載火箭就成功應用了動基座傳遞對準技術。

多學科設計優化技術

空中發射技術是一個涉及空氣動力學、飛行力學、結構分析、飛行控制等多個學科領域的復雜系統。傳統的按照單個學科或系統的研究及設計方法已不能滿足需要。多學科設計優化(MDO)方法可以較好地綜合考慮氣動、飛力、結構分析與設計、飛行控制等方面的要求,實現載機改造與導彈設計的一體化。但是,目前大多數MDO研究往往只涉及氣動、結構等學科,其他學科很少涉及,并且MDO模型的精確度和方法還很不完善。因此,發展和完善MDO方法,形成實用的多學科設計優化平臺,將會為空中發射技術解決一系列優化技術難題。例如,分析如何在保證承載的要求下,使空中發射平臺結構的改動量最小,導彈載荷的總體設計優化,導彈載荷與載機在外形、幾何、氣動等方面的匹配問題等。

其他技術

除了以上技術問題之外,還需要解決空中發射平臺的選擇和改裝技術、機載測發控系統技術、導彈水平運載和發射的適用性技術等問題。解決這些關鍵技術,需要進行大量的計算仿真、試驗驗證等工作。

優勢特點

空射彈道導彈具有機動、靈活、快速、廉價的優勢,其特點是:發射點機動靈活,生存能力強;載機發射不需要建立龐大的地面基礎設施,人員數量也可大為縮減;可顯著提高導彈的打擊距離等。

(一)增加運載能力和提高射程地面發射時,導彈一級發動機要消耗大量燃料克服穿越低空稠密大氣層產生的氣動阻力。空射時,載機相當于可重復使用的一級,給導彈一個初始速度和高度。另外,相對減輕導彈的結構重量,這樣不僅會增加導彈的運載能力,而且可以提高射程。

(二)機動范圍大,生存能力強空中平臺飛行速度遠大于地面車輛,因此機動范圍遠遠大于地面機動,且機動方向令敵方探測系統難以捉摸,戰時生存概率大大提高。

(三)全方位發射,突防能力強空中發射可對敵實施多方向打擊,特別針對敵方導彈防御系統傳感器和攔截火力薄弱的方向進行突防,可顯著縮短敵方預警時間,提高打擊成功概率。

(四)集成化程度高,對地面基礎設施依賴性小地面發射需要龐大基礎設施,精心規劃排定整個發射流程,充分考慮發射場及落區的安全性。空射彈機一體,系統集成化程度高,對地面基礎設施依賴度很低,具有很強靈活性。

試驗情況

1990年,美國成功利用掛載式水平投放發射技術成功發射了飛馬座火箭。隨后,該發射技術被用于小型固體運載火箭商業發射,至今已成功完成40多次發射。雖然美國發展空射彈道導彈的計劃曾幾度被否決擱置,但美國從未暫停過該項技術的試驗,遠程/中程空射彈道導彈靶彈的內置式重裝空投發射技術,在近幾年的薩德反彈道導彈試驗中均有運用。2017年7月,美國本土進行的薩德反導攔截試驗,攔截目標就是用C-17運輸機在空中發射的中程彈道導彈。

2013年5月13日報道,美國國防部導彈防御局(MDA)和洛·馬公司已在亞利桑那州的尤馬試驗場,對一枚“空射增程型中程彈道導彈”(eMRBM)靶彈原型進行了成功的測試。在試驗中,一枚全尺寸eMRBM靶彈原型成功地從一架美國空軍C-17運輸機的貨艙中釋放,釋放高度為2.5萬英尺(7620米)。該系統的拖引傘成功打開,隨后靶彈原型成功地從運載容器中被拖拽出艙。除了MDA和洛·馬公司之外,美國空軍、美國陸軍和子承包商軌道科學公司等也為試驗提供了幫助。

2018年3月1日,俄羅斯宣布了六種超級武器,其中一種是“匕首”高超聲速空射彈道導彈。根據俄方報道,該導彈米格-31戰斗機投放,最大飛行速度可達馬赫10,最大射程為2000千米,可全天候實施機動,能夠突防全球現役和在研的反導系統,能夠打擊航空母艦驅逐艦和巡洋艦等大型水面機動目標。

發展趨勢

鑒于彈道導彈的特殊性,其發展始終服務于整個國家戰略體系。從美蘇冷戰至今,從陸基、空基到海基,世界主要國家均投入重要力量發展彈道導彈,目的是在大國博弈中取得戰略先機。隨著俄羅斯高調展示了包括匕首在內的一系列最新武器裝備,有報道稱,美國已打算在2019年增加新型彈道導彈武器的研究投入,這勢必在事實上加快該領域的軍備競賽步伐。

空射彈道導彈是航空技術與導彈技術的結合,屬于一項復雜系統工程。當前,彈道導彈種類、性能具備一定優勢,大型、新型載機的研制有了突破性進展,但距離發展空射彈道導彈還有很長的一段路。首先是現役遠程導彈體積、質量均比較大,改進空射型很難。因此有必要研制一種專用遠程空射型彈道導彈。這種導彈既可以攜帶核戰斗部執行戰備值班任務,其改進型又可以執行衛星發射任務。其次是載機平臺,空射平臺主要有轟炸機平臺、戰斗機平臺、運輸機平臺。大型、新型作戰飛機研制向來需要花費大量的時間和資金。

充分激活后發優勢,著眼搶占軍事戰略制高點。就研發空射彈道導彈而言,后發優勢體現在:一是技術方面在彈道導彈、作戰飛機研制上擁有完整的工業體系,具備一定的技術基礎;二是制度環境方面,彈道導彈武器作為戰略武器,國家通過資金支持、政策支持,推動全面快速發展;三是人才支撐方面,隨著教育現代化以及航空航天事業蓬勃發展,培養造就大批高技術科研人才。因此,在擁有上述優勢的基礎上,通過技術引進、吸收和自主創新大力發展空射彈道導彈技術。

軍民融合發展空射彈道導彈的民用版本是空射火箭。20世紀80年代末,美、蘇意識到相互摧毀數遍的戰略態勢沒有任何意義,于是均主動放棄了原有的一些大型軍事計劃,將技術轉為民用。當前,軍民融合發展的新時代已經開啟。空射彈道導彈是知識和技術密集型裝備,在技術層面與空射運載火箭相同相通。將兩者融合發展,既有利于減少民用航天的資金投入和技術風險,推動火箭發射技術快速發展,又有利于軍隊吸收和利用民用火箭技術的先進研究成果,加快空射彈道導彈研制的前進步伐。(下轉第50頁)彈道導彈尤其是核導彈作為一種戰略武器,其發展和運用關系到國家軍事戰略的全局。當前陸基、海基彈道導彈已經發展到了一定水平,具備遠程攻擊和打擊包括航母編隊在內的移動目標的能力。如果空射彈道導彈實現空射,無疑將豐富現有的打擊體系,尤其使三位一體的戰略核力量具有更高的作戰穩定性、靈活性和更強的威懾力。

參考資料 >

伊朗展出空射彈道導彈.兵器知識雜志.2025-10-22

美軍成功試驗新型空射彈道導彈靶彈(圖).新浪網.2025-10-18

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