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Military版 - 空战史上最著名的导弹:AIM9“响尾蛇”的前世今生
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t****f
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响尾蛇导弹是一种热寻的、短程空对空导弹,被广泛运用于各种军用作战飞机和部分武装直升机上。五十年来,响尾蛇的各种变形和改进型被各国航空兵使用。北约规定,当空战中发射热寻的空空导弹的时候,北约飞行员必须在无线电广播中使用暗语:“Fox Two”来提示友军导弹发射。
响尾蛇是迄今西方阵营使用最广泛的导弹——超过 110,000 枚导弹被美国和其他盟国生产出来,而其中可能有百分之一在空战中被使用。响尾蛇是迄今使用最古老、价格最低廉、设计最成功的一型空空导弹,估计迄今至少击落 270 个空中目标。
响尾蛇的设计中一大亮点就是结构简单、方便升级。据说最初响尾蛇设计的目标就是:生产一种性能可靠、效果良好的导弹,它的电子系统复杂度只相当于一台收音机;而它的机械系统复杂度只相当于一台洗衣机。这个目标在早期生产的导弹中被很好地实现了。2002 年,美国海军专门举行了一场纪念仪式,纪念响尾蛇诞生 50 周年。
响尾蛇导弹的英文名称是:Sidewinder,取自一种蛇类的名称,这种蛇体积很小,平时使用红外线感知器官来捕捉温血猎物。
响尾蛇于 1946 年在海军军械测试站开始研制,该站位于加州 Inyokern,就是著名的中国湖武器试验中心的前身。最初这个项目仅仅被当成一个机构内部的研究项目,提出这一构想的是一位名叫 William B. McLean 的工程师。McLean 最初将他自己的项目称为“Local Fuze Project 602”。这个项目靠实验室基金,志愿者的帮助甚至保险基金来维持开发。
而直到 1951 年以前,这个项目没有接到任何官方资助。直到当年响尾蛇被展示给 William "Deak" Parsons 海军上将——海军军械局的代表时,它的性能已经十分不错。
而到了 1952 年,该型武器按照指定流程受到了官方代号。通过使用一些新技术,响尾蛇的结构十分简单,而性能却又比空军开发的同类产品(AIM-4 猎鹰导弹)更可靠。通过在越南战场的实践,美国空军也对猎鹰的性能深表失望,最后还是使用了响尾蛇。
响尾蛇在设计上借鉴了 Enzian 导弹设计上的一些独到之处,但是更多的还是革新,这些革新最终显著地提高了它的性能。首先,它的导引头结构酷似人眼的结构:使用一个矩形透镜替代了 Enzian 导弹控制系统中原有的“操舵”镜,前者被安装在响尾蛇导弹的头部,其对角线交点被垂直固定在导弹轴线上,透镜可以围绕这个圆心水平转动。
红外线感应器则被安装在透镜的后方。当透镜平面的长轴、导弹的中轴线还有从目标通过镜片折射到红外线感应器的红外线处于一个平面时,目标发射的红外线就可能被红外线感应器感知(当然早期响尾蛇红外线感应器视界很窄,导致目标离开导弹轴线不能很远,远了就不行了)。因此透镜折射目标热辐射到达红外线感应器的连线和导弹中轴线之间夹角可以引导导弹飞向目标所在大致方向。
响尾蛇探测到的目标偏离导弹轴线的角度大小取决于目标热辐射到达透镜时,其折射点距离透镜边缘有多远。如果目标距离透镜固定轴很远,被红外线感应器捕捉到的目标红外辐射肯定是通过接近透镜边缘的区域折射来的。由于透镜以固定角速度围绕导弹中轴作自旋,所以当目标发出红外线落在透镜边缘的时候,角速度一定的情况下,透镜边缘自旋的线速度肯定会很快,反之红外线折射点处于镜子中央的时候,线速度会很慢。目标离轴角度可以根据透镜上折射红外线持续时间长短被估算出来。
而响尾蛇则采取了不同的跟踪方式——一种被称为偏置导引的跟踪方式:响尾蛇并不直接飞向红外线感应器感知到的目标方向,而是飞向目标未来将要到达的位置,在那里与目标“会合”。
当连续两次测量后发现目标保持在导弹左前方 5 度角的位置的时候,导引头不会要求控制系统改变导弹当前飞行方向。而当目标正在以和导弹相同速度偏转到导弹右前方 45 度角的位置的时候,导引头会发出信号要求导弹向右偏转来追踪目标。只要保证无论在何种情况下,导弹和目标之间连线只要保持方向不变,二者总有交会的那一刻。这就是偏置导引技术的精髓,而且这种算法的技术实现也十分简单,在空战实践中这种技术十分有效。
但是仅仅靠这个还是不够的,响尾蛇必须具备飞行中修正自身飞行方向的能力。如果飞行过程中导弹一直以导弹长轴为轴心进行自旋,那么势必影响导引头中透镜自旋时的速度恒定性,进而影响导弹跟踪目标时的精度。为了修正导弹自旋带来的精度偏差,要设计一种感应器来感知和修正这些偏差。所以在导弹尾部的稳定翼面外 侧又加装了很小的控制翼面,它们被称为“陀螺舵”。
飞行过程中高速气流流过这些翼面,如果导弹开始自旋,高速气流流过控制翼面时产生的扭转力矩迫使导弹恢复稳定状态,从而保证了跟踪精度。这样响尾蛇的设计师们用一种很简单的机械装置达到了与复杂的控制系统相同的效果。
响尾蛇的测试型号—— XAAM-N-7,终于在 1953 年的 9 月份成功试射。据说之前 13 次发射全部失败了,可见一件新型武器从研发到定型要走过多艰难的道路。但是 William B. McLean 和他的研发团队并不气馁,而是耐心的寻找故障原因并不断修正设计上的缺陷。就这样经过不懈的努力,终于在第 14 次试射中成功地击落了 QB-17 靶机。
m******g
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AIM9最NB的还是在后面的所谓改型跟原始版本基本上没关系
比如AIM9X这个四代格斗弹
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