MBDA展台上的“流星”导弹
1.空空导弹简介
定义：在空中发射攻击、摧毁空中目标的导弹。空空导弹属于战术导弹。在空中发射的平台可以是各种飞机，包括固定翼飞机、直升机、无人机等。空中目标包括各种作战飞机和一些战术导弹，在不远的将来还会扩展到大气层外的军用飞行器。
用途：传统的用途是为各种飞机护航和拦截来袭敌机，保卫领空不受侵犯。在现代战争中空空导弹不但要用于获得制空权的空战，而且在体系对抗中完成硬杀伤和软杀伤两种形式的作战任务，达到防御和进攻两种作战目的。
种类：空空导弹一般有多种分类方法。根据作战任务可分为拦射型和格斗型两种；根据射程可分为近距、中距和远距三种；根据制导体制可分为主动、半主动和被动以及复合制导等多种；根据导弹对目标的探测波段可分为红外型、雷达型和双模、多模空空导弹。
构成：空空导弹在结构上通常由导引头、飞行控制舱、引信、战斗部、发动机和弹体、舵翼面构成。在导弹功能上，空空导弹通常由制导、引战、推进分系统以及发射控制分系统构成导弹系统。作为武器装备，空空导弹系统还包括地面保障和支援设备。因此广义地说，空空导弹系统应包括导弹、发射控制装置和地面设备。
2. 空空导弹的基本工作原理
空空导弹对目标的探测、识别和跟踪原理
空空导弹的最前端是导引头。导引头是导弹用来探测目标、跟踪目标的装置，它用光学系统或天线接收来自目标的信号，然后转化成便于处理的形式，再经时域或频域处理，从目标信号中提取跟踪目标所需的误差信号，经过修正放大，用于控制光学接收机构或天线对准目标，实现对目标的自动跟踪。因为来自目标的红外辐射信号或雷达信号是很微弱的，同时目标的背景又非常复杂而且显著。因此导引头在探测目标时就必须具有识别能力，以便把目标信号从噪声中提取出来。导引头在对目标的跟踪过程中测量导弹与目标的空间几何关系，按照给定的导引方法，给出导引信号，控制导弹飞向目标。这就是导引头的主要功能。
空空导弹的导引方法（导引律）较其他武器最显著的区别是导弹是按照特定的方法导向目标的。除了早期的以外，空空导弹都采用了自动导引技术，将导弹导引到目标附近或直接碰撞目标。
空空导弹采用的导引方法有：追踪法：它以导弹到目标的连线（视线）与导弹轴线的夹角为误差角，随时自动修正弹道，使这个夹角为零，直到击中目标。这种导引法叫做追踪法。由于这种导引法的精度低，不适于对付运动目标和机动目标，因此没有被广泛使用。
比例导引法：在对目标跟踪过程中它与导弹到目标的连线（视线）的空间转动角速度为误差量，自动修正弹道，使视线角速度尽可能趋于零。这种导引方法，叫做比例导引法。这种方法采用最为普遍。经过二、三十年的改进，这种方法已经得到了很大的发展，能够适应不同高度、不同速度、不同距离和目标机动等条件及其变化，出现了多种导引品质优良的修正比例导引法。当今最先进的空空导弹大都采用修正比例导引法。
平行接近法是最理想的导引方法，但它要求导弹有极大的控制能量和极快的响应速度，因此难以实现。它的近似实现就是比例导引法。
导弹的飞行控制和制导原理
作为飞行器它在接收导引信号将导弹控制飞向目标的过程中，它必须有良好的飞行控制品质，即良好的飞行稳定性和足够快的飞行控制速度。因此在导弹上常设置自动驾驶仪，通过对弹体运动参数的测量和控制信号的修正，控制导弹平稳飞行。
当制导系统接收到导引信号时，按照确定的导引律修正方案，将导引信号变换成制导信号，再输给舵机，控制舵面偏转，改变弹道使导弹飞向目标。
导弹制导舱的舵机通常有液压、气动和电动三种类型。工作模式有力矩输出式和角度输出式两种。当它接收制导系统给他的控制指令时，舵机就会按照要求给出力矩或相应的舵偏角。舵机的工作品质一般是由舵机本身的反馈控制回路来保证。
先进的空空导弹多采用复合制导技术，就是在导弹发射后的初期可能采用程序控制，中期采用惯性制导，弹道末段采用雷达或红外末制导。初制导的程序控制一般都是由时序控制电路来实现，而中制导则用惯性平台或捷联惯导系统来实现。惯性制导的基本原理是根据导弹在发射时目标在惯性空间的位置和目标运动的预测，依据惯性基准，将导弹导引到中/末制导交班区，以确保导引头在交班区捕获目标。在弹道的末段由导引头来完成导引任务。
应当指出的是由于空空导弹是在运动的平台上发射，攻击在空中高速运动和机动的目标。通常空空导弹直接命中目标的概率并不大。对于红外型导弹来说最大的脱靶量一般为3米左右，对雷达型导弹来说最大脱靶量可达7-9米。
导弹引战系统的工作原理
鉴于空空导弹遇靶状态与其他武器不同，而空中目标又易损，因此空空导弹在配备碰炸引信的同时还配备有近炸引信和自炸引信。碰炸引信与其他武器的碰炸引信类似，所采用的碰撞开关也大同小异。它确保导弹直接命中目标时能可靠起爆战斗部。自炸引信是为导弹没有遇靶后导弹能够自毁而设置的。最常用的是定时自炸引信。它可以是钟表式的，也可以是电子的。
近炸引信在空空导弹上具有重要地位。常用的有无线电、激光和红外三种。无线电近炸引信常用的有公分波和毫米波两类，工作体制可有脉冲和连续波两种，其原理是由专用引信天线发射电磁波，再由天线接收目标反射的回波，经处理判断，在导弹飞行至目标最近的位置，适时给出起爆信号，引爆战斗部。激光引信的工作原理与无线电引信相似，当光学系统接收到目标反射回来的由引信激光发射器发出激光信号时，适时给出引炸信号，引爆战斗部。红外引信一般都有两个不同角度的光学接收系统，当目标临近时，两个接收光学系统会依次接收来自目标的红外信号，在满足确定的几何关系的情况下，可以判断目标和导弹的相对位置，适时起爆战斗部。因为红外近炸引信的适用范围常受到限制，近年常用的引信是无线电和激光引信。
空空导弹的有效载荷是引战系统的战斗部。根据空中目标易损特性和毁伤机理研究的结果，空空导弹的战斗部与其它导弹的有明显区别。常用预制破片式战斗部，破片聚角一般只有几度到十几度，这样集中的破片能有效毁伤空中目标。另一种专用杆式战斗部能在爆炸的瞬间形成高速扩展的圆环，用以切割目标。这种战斗部的改进是近年出现的离散杆式战斗部。由于杆条之间首尾不相连，因此在爆炸时杆条可以达到更高速度，杆条有效毁伤半径也可得到扩大，使战斗部的威力进一步增大。鉴于战斗部周向分布的破片其有效利用率低，在定向引信的控制下，破片集中飞向目标的定向战斗部也已问世，它有更好的毁伤效果，但是引爆系统就要复杂多了。
空空导弹推进系统工作原理
由于机载和空战战斗准确时间的严格要求，至今空空导弹所用的推进系统都使用固体燃料。空空导弹使用的固体火箭发动机经过半个世纪的发展已经比较成熟，发动机所使用的固体推进剂已由双基类改进为复合类，常用的有丁羟药或丁羧药。它们在固化前浇注在桶状发动机壳体之中，装药是中空的，截面成星形或车轮形。发动机在导弹发射时由点火器点燃，燃气经过发动机尾喷管形成超音速气流，推动导弹克服阻力而高速飞行。空空导弹的飞行速度一般都能达到2-3倍音速。为了有效利用发动机的能量，从第三代导弹起许多型号都采用双级推力火箭发动机。第一级使导弹实现机弹正常分离并迅速将导弹加速到便于控制的飞行速度，然后第二级则用于保持导弹的续航速度。通常空空导弹发动机的工作时间短的有三秒左右，长的可达十几秒。
空空导弹的气动外形
导弹的气动外形是决定导弹飞行特性的基本的要素。空空导弹常采用的有鸭式气动布局，旋转弹翼式气动布局和正常式（亦称尾控式）气动布局。鸭式气动布局由于可能达到的最大攻角有限等原因，近年在大机动的导弹上采用的不多。旋转弹翼式因需要的舵机功率大，近年采用的也不多。采用正常式气动布局的导弹的舵面布置在导弹的尾部，尽管它给舵机的安装带来许多不便，但是这种气动外形的升阻比高，导弹的姿态容易控制，在加上舵面在尾部可以和推力矢量控制机构实现联动，因此大多数新一代导弹都采用这种气动力布局。
BGT防御系统公司展台上的IRIS-T导弹
3. 空空导弹的发展概况
自四十年代开始至今，空空导弹已经历了四代的发展。红外型导弹的第一代，以轰炸机为作战对象，时间大体上是50年代到60年代初期。具有代表性的是美国AIM-9B。第二代导弹的作战对象转向战斗机，时间在60年代中至70年代中，具有代表性的是美国AIM-9D。它的性能虽然比第一代有成倍的提高，但也只能在目标尾后一个很小的攻击区内使用，不能有效攻击当时的高性能战斗机。70年代末期至90年代初期，针对高性能战斗机，各国先后研制出第三代导弹。最早的是法国的马特拉R550，最具代表性的是美国的AIM-9L/M，其主要作战性能较第二代导弹也有成倍提高。性能最好的是后来出现的苏联的R-73。它们虽然都宣称具有全向攻击能力，但实际上在前半球对目标的攻击能力是有限的。随着现代空战战术得到了很大发展，高性能作战飞机的机动能力已提高到8g或短时达到10g以上，再加上二十世纪末各国都在红外成像、推力矢量控制、发射后截获、大攻角气动外形设计等关键技术研究上所取得的重大突破。各国先后开始研发了第四代空空导弹，如美国的AIM-9X、英国的ASRAAM、法国的MICA、德国的IRIS-T、以色列的怪蛇-4和俄罗斯的P-74等。其中最具代表性的还是美国的响尾蛇AIM-9X。现在美欧诸国已用第四代导弹装备了部队。
雷达型空空导弹，由四十年代开始，第一代雷达型空空导弹首先采用雷达驾束式的制导方式，如苏联的K-5导弹。因为它的制导精度很低，射程很近，很快就被半主动制导所代替。具有代表性的第二代导弹是美国的麻雀导弹AIM-7D。它的最大射程大于20公里。因为在整个对目标的攻击过程中，载机必须不断用雷达照射目标，所以载机不但容易受到攻击，而且作战能力也受到约束。随着雷达和电子技术的发展，弹载脉冲体制雷达技术在上个世纪70-80年代已经突破，中距第三代雷达制导的空空导弹随即诞生，它的射程已提高到40km。具有代表性的是美国AIM-7M。随后各国又在积极发展复合制导的主动雷达型空空导弹。到90年代初，美国推出了属于第四代的AIM-120导弹，它的射程已达到80km。随后又研发出射程达到120km的AIM-120C导弹。俄罗斯也研制出射程达80km的主动雷达复合制导导弹R-77。现代西方各国正在大力研发射程更远的远程空空导弹。
4. 第四代红外导弹的特点
以第三代和第四代战斗机为主要攻击目标，实现了完善的全向攻击和导弹前半球离轴发射乃至越肩发射，更具重要意义的是能有效对抗红外诱饵的干扰，消除了红外导弹最大的威胁，向着满足先敌发现和先敌发射以及看见即发射的现代空战要求大大跨进了一步。
为满足现代空战的要求和实现上述目标，第四代红外采用了以下标志性技术：
红外成像制导技术；
推力矢量控制技术；
大攻角低阻气动外形设计；
发射后截获技术。
适应第四代高性能战斗机对制导武器的需要，在性能上需要而成倍增长的同时，第四代空空导弹在重量上更轻、尺寸更小，便于第四代载机机内高密度内掛和快速机动发射。这些更加突出地体现了空空导弹是高科技精品，是战术导弹家族中的佼佼者。
在国际上研发第四代空空导弹期间，与以往不同的是各国都热衷于联合研制共同开发，甚至西方军事大国也不例外。其原因主要有两个方面，其一，联合研制可降低第四代导弹采用了全新技术方案所带来的极大风险，其二是可缓解这样先进的导弹所需的巨额研制经费的压力。
以色列的“怪蛇5”导弹
5. 空空导弹在未来战争中的作用
在现代空战是体系对抗理念的推动下，空军必将在未来战争中发挥愈来愈明显的主力作用。空空导弹在未来可能发生的局部战争中，在夺取和保持战争制空权上的关键作用将会突现出来。近年发生的非对称的局部战争虽然并没有动用很多空空导弹，但这是由于具有优势的一方，一开始就获得了牢固的制空权所致。未来发生在军事大国之间的局部战争，争夺制空权将成为贯彻战争始终的焦点。无论是夺取局部的还是全局的，暂时的还是长期的，乃至保持制空权都必须靠长空利剑空空导弹。
随着军事变革的深化，武器装备制导化是必然的趋势。对地面目标实施导弹攻击将成为愈来愈普及的作战方式。在各种对地攻击的导弹中，威胁最大的将是巡航导弹。反巡航导弹的最有效方法是在机动发射平台上用空空导弹拦载它。因此，反导特别是反巡航导弹是空空导弹必须扩展的新的作战任务。
空空导弹是摧毁空中电子干扰、光电干扰、切断空中信息网络的有效手段。为此空空导弹在未来信息战中将发挥特殊乃至关键作用。反星空空导弹将会使这种关键作用充分显现出来。
6. 大家关注的几个问题
我国红外型空空导弹发展的状况和前景
我国开展空空导弹研发最早的是红外型的，至今已有近50年的历史。在经历了探索、引进、吸收和自主研发阶段之后，现在已经能够根据作战需要和载机的配套需求，自行研制具有我国自主知识产权系列化的空空导弹了。虽然现在和世界上发达国家相比还有差距。但是由于我国长期坚持按规划发展，走科研和生产相结合，预先研究和型号研制相结合，自力更生和吸收国外先进技术相结合的道路，已形成研究、设计、试验和生产的完整体系。再经过10年或更多一些时间的努力，我国研发的空空导弹将会达到世界先进水平。
红外型空空导弹是不是也能发展成中远距空空导弹
现有多数中远距空空导弹采用雷达制导和惯性制导复合体制。实际上末制导雷达导引头的作用距离也在20km左右，扩大制导距离主要是靠中制导。就末制导而言，采用红外末制导并没有根本性障碍。随着红外成像导引头迎头探测能力的提高和中制导交班精度的改进，红外制导将会在中远距导弹上得到应用。其实苏联和俄罗斯这方面早有先例，他们的许多型号上几乎都配有雷达和红外两种可以互换的导引头。因为红外和雷达制导在抗干扰和全向探测目标等方面有互补性，作为技术发展政策，应当鼓励和支持红外和雷达制导技术协调发展。
为什么世界各国都把红外成像制导技术当作第四代空空导弹必须采用的技术？
红外成像技术发展到今天已经成熟，它在导弹上应用的主要关键技术已经突破，这是前提。红外成像系统的探测灵敏度高，提供的目标及背景的信息量大，正好解决了红外导弹探测距离短和在复杂的作战环境中抗干扰能力有限的问题。所以各国在发展第四代导弹时都选择了红外成像导引头。由于光电干扰技术的不断发展，象红外干扰弹这种诱饵干扰变化层出不穷，对于非成像系统，包括多元导引系统越来越难于对付。而红外成像技术正直方兴未艾的发展阶段，尚向有很大发展空间，因此各国都优先采用并相继大力发展。
面对未来信息化的现代战争，空空导弹将如何发展？
首先，信息战是未来战争的大势所趋。在攻防对抗中干扰和反干扰是未来战争越来越强化的作战方式。空空导弹的作战系统必须具有强有力的干扰手段，导弹系统必须具有完善的抗干扰能力，同时这种手段和能力必须具有战场的灵活性和适应性。否则性能再好的武器也会在严酷的干扰环境中失效。
另一方面信息化会给武器及武器系统的构成、作战效能和作战模式带来革命性变化。以平台为中心的空战必将向着以网络为中心的方向过渡，以适应体系对抗所出现的新局面和解决多维战争必将显现出的极为复杂的难题。
发展小型化空空导弹的主要技术途径是什么？
①重视新型结构材料和功能材料的应用。
②大力开发捷联技术，最大限度地减速少弹上运动机构。
③充份发挥微电子技术在弹上应用的作用，实现信息处理机微小型化。
④率先采用MEMS器件，促进其实现实用化和工程化，为多传感器系统的发展和应用铺平道路。(中国空空导弹研究院副总设计师郑志伟)（专稿）
