俄罗斯R-77空空导弹

万磁王

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。

满挂R-77的新苏-35

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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。

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　　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。

9B-1348E引导头

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　　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。

试射R-77的苏-30MK

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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。

9B-1103M引导头

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。

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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。

网状尾翼

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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。

同样采用网格翼的炸弹之母