空空导弹简介
编辑空对空导弹是由飞机发射的导弹，用于攻击各种类型的有人、无人、直升机和巡航导弹空中目标。从第二次世界大战结束到现在，空空导弹已经发展成为一个庞大的制导方式家族，远程，中程和近程系列，以及海，陆，空的普遍性。
世界上第一种实验性空对空导弹是德国在1941年研制的HS-298导弹。第一代空空导弹于20世纪50年代开始服役，到70年代，第三代空空导弹的性能得到了全面提高。20世纪70年代以来发生的几起局部冲突证明，先进空空导弹正在大量投入空战，改变了传统的近距离作战方式，成为夺取制空权的主要武器。目前，世界各国都在优先发展或竞相采购空空导弹作为主要作战装备。
从分类上看，空空导弹主要分为三类:第一类是射程为10公里的近程空空导弹;第二种是中程空空导弹，射程为10-100公里;第三类是射程超过100公里的远程空对空导弹。同时，在时间上，第一代到第四代空空导弹已经装备完毕，第五代空空导弹正在研制中。
第五代空对空导弹侧重于发展导弹多任务能力，例如结合近距离战斗和中程拦截能力，或能够同时打击空中和地面目标。此外，第五代空空导弹还包括大型离轴/全向敏捷作战能力、远程能力和拦截对方空空导弹的能力。未来空对空导弹的攻击目标可能扩展到附近的航天器和外层空间的航天器。
空空导弹发展历史
编辑诞生
在飞机上使用火箭武器打击空中目标可以追溯到第一次世界大战时期。为了保护在巴黎击落德军的齐柏林飞艇，法国发明家伊夫·勒·皮埃尔于1916年发明了一种可以从老式双翼飞机上发射的空对空火箭。这枚火箭实际上是由硬纸板制成的外壳，里面装满了200克黑火药，顶部有一个木制的锥形弹头，顶部有一个金属刀片制成的矛尖。这种火箭实际上分为两种类型，针对不同的目标，如飞艇和飞机。火箭通过焊接在双翼飞机支柱上的管道发射，每个支柱上安装5个发射管道，每架飞机上安装2套。飞行员使用驾驶舱内的按钮，一起发射一组火箭，以集中目标。几乎在同一时间，德国飞行员鲁道夫·内贝尔也在哈尔伯施塔特D.II双翼战斗机上发明了类似的装置。根据他自己的回忆，他还用这种空对空火箭击落了一架英国战斗机。
此外，1944年，德国空军还在BF-109或FW-190战斗机上使用了210毫米火箭弹，在对抗盟军轰炸机的同时，瓦解盟军轰炸机编队，干扰轰炸机的轰炸。后来，德军装备的Me-262喷气式战斗机也在机翼上携带了24枚50毫米口径的火箭弹，并在距离盟军轰炸机群1000米的地方进行了齐射。每次齐射都能击落一架轰炸机。
世界上第一种实验性空对空导弹是德国在1941年研制的HS-298导弹。这种导弹的外形类似于小型飞机，由无线电指令制导。然而，在第二次世界大战后期，德国取消了导弹计划，并尽一切努力发展X-4空空导弹。
1943年，德国专家马克斯·克莱默博士开始研制世界上第一种空对空导弹——X-4导弹。这种导弹采用有线制导，目的是击落盟军的轰炸机。1945年，德国鲁尔钢铁公司已经生产了1300枚导弹，只等着安装火箭发动机。然而，生产火箭发动机的工厂遭到空袭，战争没有完成这些导弹就结束了。
第二次世界大战结束后，美国、英国、苏联和法国都进行了早期的空空导弹模型研发，但都没有进入装备阶段。例如，美国的第一种空对空导弹模型是XAAM-A-1火鸟，它被认为是雷达制导空对空导弹的先驱，后来停止了发展。第一种苏联空对空导弹型号是CHAPC-250，后来由于未能完成试飞而取消。英国的第一种型号是雷达制导空对空导弹“闪光”。法国已经发展了Matra M-04空对空导弹。
空空导弹代际发展
第一代:20世纪50年代，第一代空对空导弹开始服役，战斗机飞行员有能力摧毁炮管射程之外的目标。同时，在此阶段建立了红外和雷达两种制导系统。由于技术限制，第一代空空导弹需要舰载机从目标后方发射才能进行攻击，对飞行员占用率要求高，主要瞄准慢速轰炸机目标。由于导弹的射程有限，机动性差，目标可以通过机动逃避导弹的跟踪。
第二代:在1960年代中期，第二代空对空导弹进入服役。这一代红外制导导弹已经开始使用更灵敏的硫化铅探测器，而雷达制导导弹已经开始使用连续波半主动雷达制导技术。但从实际作战效能来看，仍存在低空能见度差、不能适应高机动性战斗机作战等问题。
第三代:20世纪80年代是第三代空空导弹的发展时期。在这一阶段，红外制导近距离空空导弹通常采用高灵敏度的锑化铟探测器，该探测器具有较大的离轴和高机动过载能力。另一方面，第三代雷达制导空空导弹使用具有向下观察和射击能力的半主动雷达导引头。与前两代导弹相比，第三代空空导弹的性能得到了全面提高，真正具备了近距离作战和超视距作战能力，并在实战中得到了验证。然而，这一代导弹仍然面临着制导头抗干扰能力不足的问题。
第四代:20世纪90年代至21世纪头十年是第四代空空导弹的发展时期。为了适应空战信息系统对抗的要求，第四代空空导弹主要解决过去探测性能不足、抗干扰能力弱的问题，多采用红外成像探测、主动雷达制导、复合制导、大攻角气动外形等技术。因此，第四代红外制导空空导弹可以实现“看见发射”，有效打击大型机动目标;而雷达制导空空导弹则具有超视距发射、发射后忽略、攻击多个目标的能力。
第五代:2010年以后，第五代空空导弹开始发展。第四代战斗机、无人作战飞机和超音速巡航导弹的出现，要求第五代空空导弹具备新的能力，包括打击隐身目标、具有近距离作战和中远程拦截能力、在复杂电磁和光电干扰下的抗干扰能力、具备航母前后180度全方位立体攻击能力，具备多平台网络化制导能力。
分类标准
编辑按照制导方式
红外制导空空导弹采用红外制导系统的优点是制导精度高，系统简单，重量和体积小，发射后无需担心;缺点是它不具备全天候使用的能力，迎头发射距离近。
雷达制导空空导弹采用雷达制导系统具有传输距离远、全天候工作能力强等优点。根据雷达导引头的工作方式，可分为主动雷达空空导弹、半主动雷达空空导弹、被动雷达空空导弹和波束制导空空导弹。
多模制导空空导弹
采用多模制导系统的优点是可以利用各种雷达频段或制导系统的优点，相互补充缺点，提高导弹的探测和抗干扰能力，显著增强导弹的战斗力。目前常用的多模制导方法包括红外成像/主动雷达多模制导、主动/被动雷达多模制导和多波段红外成像制导。
按照作战任务
最大传输距离一般在20 ~ 100公里之间，重点关注传输距离、全天候使用、多目标攻击、抗干扰等性能。中程拦截导弹通常采用复合导体系统来扩大发射距离，制导采用惯性制导和数据链校正，末制导一般采用主动雷达制导。
技术特点
编辑工作原理
空空导弹制导系统接收目标反射的无线电波或红外波，从中获取制导信息，飞控系统对信息进行处理。根据导弹与目标的相对运动关系，按照预定的制导规律形成控制指令，控制方向舵偏离，操纵导弹向目标飞去。对于中程和远程空空导弹，由于导弹自身制导系统探测距离有限，需要舰载火控系统预定导弹的飞行任务，并通过数据链提供实时目标指示，引导导弹到达导弹自身制导系统能够捕获目标的区域。在与目标会合时，引信探测和识别目标，并及时引爆弹头摧毁目标。
总体设计
在对战术技术要求分析的基础上，空空导弹的设计研制需要初步确定一系列技术方案，包括导弹直径、气动布局、推进系统、制导系统等。在进入详细设计阶段后，它还将涉及诸如弹头系统、能源系统和数据链等技术。导弹的直径是一个非常重要的约束条件，它可以影响导弹的射程、导引头的射程、发动机的效率、战斗部的效能、飞行阻力等方面。
气动布局
导弹的基本气动布局形式有鸭翼式、正翼式、旋翼式、无尾式和无翼式五种，各有优缺点。鸭形布局是一种气动布局，由靠近弹丸头部的控制面和安装在弹丸尾部的机翼组成。典型的代表是美国的响尾蛇AIM-9。常规构型是由弹体质心附近或弹体前方的机翼和弹体尾端安装的控制面组成的气动布局。旋转翼型是由导弹质心附近的旋转翼和安装在弹体尾部的尾翼组成的一种气动布局。典型代表是美国的“麻雀”AIM-7。无尾是一种仅由机身、机翼和后缘能量面组成的气动布局。AIM-54A的“不死鸟”导弹就是这种布局的典型代表。无翼是一种气动布局，其中只有机身的尾部配备了控制面，没有机翼，典型的是美国的AIM-9X。
第二次世界大战后，空空导弹的发展建立了基于细长体理论和干扰因素概念的气动系统，导致第一代空空导弹的气动设计特点主要是大翼展、小迎角。例如，AIM-9B响尾蛇导弹采用鸭式布局，易于控制，引入气动和陀螺仪方向舵问题。另一方面，AIM-4导弹采用小展弦比翼面来提高机动性，然后在头部布置反稳定面来提高控制效率。为了进一步提高机动性，部分第二代红外制导空空导弹采用了大翼表面积的“双鸭”气动布局。而第二代雷达制导空空导弹多采用尖椭圆形弹头和四片全动三角形旋转翼布局，速度好，但气动系数线性度差。
20世纪70年代以后，空空导弹的气动设计开始向大迎角和非线性气动外形发展。例如，美国第三代红外制导空空导弹AIM-9L就是基于鸭式布局，采用大翼展双三角鸭舵。在现实中，它利用前缘分离涡来增加舵面法向力和导弹的攻角，提高导弹的机动性。80年代以后，空空导弹的气动布局特点是“超大攻角、极小展弦比、直接力/气动组合、一体化设计”。例如，俄罗斯的AA-11是世界上第一种空对空导弹，旨在结合直接力(推力矢量)和空气动力学。美国AIM-9X导弹也采用推力矢量设计，减小了机翼和控制面尺寸。
未来空战目标的变化需要创新的气动布局和形状，新一代推进和控制技术，以及第五代空空导弹的多学科综合设计。例如，以色列的“怪物蛇6”采用了不对称的“海豚鼻”头，不仅有助于提高机动性，而且满足了双模制导头前后布局的需要。为了大幅增加隐形战斗机的弹头数量，美国洛克希德马丁公司推出了“CUDA”中程空对空导弹，其特点是使用类似爱国者导弹的“侧向喷射直接力”进行姿态控制。未来空空导弹的气动设计将变得越来越复杂，将成为一个多学科的系统工程，涉及到空气动力学、飞行力学、固体力学、热物理、应用数学、计算机科学、雷达、电子学、动力、控制等诸多学科。
制导系统
制导系统是空空导弹武器系统的关键，包括红外制导、主动雷达制导、半主动雷达制导和复合制导。近程作战导弹一般采用红外制导，中程拦截导弹则多采用复合制导。
为了在强电磁干扰环境下探测隐身战斗机等多个目标，未来空空导弹将放弃红外制导或雷达制导的单一制导方式，在制导头上实现多模式制导，包括红外探测制导与主动雷达制导相结合，或主动雷达与被动雷达相结合，或可能将不同波段的主动雷达相结合。未来的多模空对空导弹导引头可能涉及在导弹头部安装红外焦平面阵列探测器和将主动雷达制导转换为导弹头部外侧的圆柱共形天线。这种方法可以最大限度地发挥两种检测模式的优势。
飞行控制系统
空对空导弹的制导系统接收和处理来自目标、舰载火控系统和其他来源的目标信息，跟踪目标，并生成制导指令。信号将被发送到导弹的飞行控制系统。飞行控制系统控制弹体的俯仰运动、偏航运动和滚转运动，使导弹在整个飞行过程中具有稳定的飞行姿态和快速反应能力，控制导弹向目标飞行。飞控系统包括飞控部件和伺服系统。舵机是控制导弹舵面偏转的伺服机构，是导弹自动驾驶仪的执行部件。传统导弹的机动一般是通过操纵面偏转产生气动力矩来实现的，而最新的第四代近距作战导弹则采用推力矢量控制技术，通过改变推力方向来产生控制力矩。
战斗部系统
战斗部系统由三部分组成:引信、安全和安全释放装置、战斗部。导弹制导系统的作用是在导弹飞近目标后，对目标进行探测和识别，并按照预定要求引爆战斗部杀伤目标。空空导弹一般配备近炸引信，在导弹允许脱靶距离范围内引爆战斗部。空对空导弹对目标的破坏是由战斗部完成的，其威力决定了破坏的效果。一些空对空导弹经历过早、延迟和不合时宜的引信引爆，导致未受损目标的失败。造成这种情况的主要原因是对引信作战系统的复杂性认识和重视不够。
引信
如果没有准确可靠的引信，空对空导弹就会变成一个空中炮弹，除非直接命中目标，否则无法被击落。最早使用空对空导弹的是无线电接近引信，包括连续多普勒引信和脉冲多普勒引信。很快，红外制导的近程空空导弹开始大规模使用红外近炸引信，因为相对于无线电近炸引信，红外引信具有更强的抗干扰能力。同时，微波无线电引信也存在，并与红外接近引信交替使用。
第三代空空导弹引信的设计主要涉及采用先进的目标探测装置和信号处理逻辑判断技术，避免引信过早起爆，提高引信战斗部协调效率。在20世纪60年代和70年代，激光引信技术出现，并首先由美国应用于AIM-9L近程空空导弹。激光引信既具有无线电引信对目标进行全方位探测的优点，又具有光学引信抗电磁干扰能力强、探测精度高等优点。然而，激光引信的问题是，它们容易受到诸如烟雾、灰尘、雨、雪、云和雾等气象环境的干扰。
由于无线电引信能够探测所有方向的目标而不受气象条件的影响，无线电引信仍然在空空导弹中使用。为了克服以往引信的缺点，毫米波无线电引信受到了人们的重视。由于毫米波探测精度高，抗干扰能力强，超低空工作能力强，不受外界天气气候影响。除技术外，第四代空空导弹在设计理念上已开始采用传感器和微电子技术，完全取代旧的机械引信安全系统，从而实现空空导弹的精确爆点控制和定向起爆，确保命中空中目标。
第五代空空导弹的引信将向软件化和模块化方向发展。软化是指在数字化的基础上，将引信系统的基带信号转化为可编程的数字信息，从而实现引信技术向自适应、可编程、敏捷、智能、虚拟现实等方向发展的过程。模块化则是将空空导弹引信的结构和功能组合成若干模块。例如，实现主动无线电引信和被动红外引信的组合。无线被动红外引信技术的发展方向是实现成像探测，包括红外成像和毫米波成像，这意味着引信可以准确地选择目标的关键部位，达到最佳杀伤效果。引信成像探测是实现引信智能化的关键技术，通过模块化最终实现制导与引信一体化。
战斗部
破片战斗部是空空导弹战斗部的主要形式。早期的第一代导弹多采用天然破片战斗部，结构相对简单，多为圆柱形，主要由炸药装药和整体式金属壳组成。第二代空空导弹引入了半预制破片战斗部、预制破片战斗部和连续棒战斗部。半预制破片战斗部是一种圆柱形金属战斗部壳体，采用开槽、聚能内衬、叠环等方法，有效控制金属战斗部爆炸后破片的形状和大小。而预制破片弹头则是根据所需数量和分散要求，将预制破片与树脂粘接而成。它们有圆柱形、半圆柱形、球形等。连续杆战斗部是在炸药外侧纵向紧密排列大展弦比的高强度金属条的战斗部。当它爆炸时，它会产生一个连续的圆形杀伤装置，它通常比碎片弹头更强大。其缺点是速度慢，压井环断裂后功率会急剧下降。新型离散杆战斗部采用独立的大展弦比预制杆作为战斗部，既具有连续杆战斗部威力大的优点，又具有破片战斗部速度快、杀伤半径大的优点。美国AIM-120C5和俄罗斯AA-12中程空对空导弹在第四代导弹中被推测使用定向能弹头。这实际上是一种破片战斗部，但它不像传统的破片战斗部和杆状战斗部那样飞行和绕圈，而是控制破片朝向靶机的方向。一般认为目前最有可能实现的是偏心起爆定向战斗部，由于其系统复杂，对引信的技术要求较高，实现难度较大。
推进系统
推进系统为导弹飞行提供动力，达到打击目标所需的速度和射程，基本上使用固体火箭发动机。固体火箭发动机可分为单级推力发动机和两级推力发动机。远程空空导弹要求高速、远程，采用多脉冲固体火箭发动机和冲压发动机。固体火箭发动机的主要优点是结构简单、可靠性高、使用方便。但其缺点是比冲低，存储温度对性能影响较大，可控性差。
用于空空导弹的固体火箭发动机主要由推进剂装药、壳体、喷管和点火装置四部分组成。早期固体火箭发动机的主要替代技术是推进剂。第一代空对空导弹使用由硝化纤维和硝化甘油组成的双基推进剂。例如，美国AIM-9B采用压缩成八角形柱的双基推进剂，结构复杂，能量低。此外，自1950年代后期以来，空空导弹一直采用“单室双推力”火箭发动机的设计。这种设计同时考虑到空空导弹的助推和巡航阶段，导致更高的发动机效率。
20世纪50年代以后，以端羧基聚丁二烯(CTPB)为代表的各种复合推进剂研制成功，在比冲和力学性能上有了显著改善，使其更适合飞机上空对空导弹的恶劣环境。后来，为了进一步提高比冲，在推进剂中加入了大量的铝粉。在1970年羟基化聚丁二烯(HTPB)复合推进剂研制成功后，它成为第三代空空导弹的选择。但这类推进剂存在的问题是，发射后大量铝粉燃烧，具有大排气特性，很容易导致运载火箭暴露。因此，美国又开始降低铝粉含量，出现了低烟空空导弹火箭发动机推进剂，并成功应用于美国主要空空导弹。
第四代空空导弹发动机的一个特点是提高了安全性。例如，美国AIM-120空空导弹在弹体内安装了1.12米长的炸药条，以提高在火灾中的安全性。它可以在火灾后30秒内爆炸并切断导弹燃烧室，造成压力释放并避免爆炸。另一个特点是在近程空空导弹上使用推力矢量发动机，主要是利用射流偏转来改变发动机的射流方向。目前，第四代主要采用气舵或扩散器方式。美国的AIM-9X使用气舵方法，而俄罗斯的AA-11使用扩散器方法。
为了满足多任务、远程和轻量化的要求，第五代空空导弹发动机需要灵活的能量管理能力和改进的发动机比冲。双脉冲固体火箭发动机是一种新型的能量管理火箭发动机，它通过特殊的隔离装置将燃烧室或推进剂分成若干部分。每段配备独立的点火装置，提供不同的推力，以满足导弹在不同攻击条件下的不同推力要求。整体式冲压发动机是第五代空空导弹的首选动力装置，比冲高达1400秒，大大超过了固体火箭发动机的800秒。它可以有效地打击高性能空中目标，同时也具有对地面和空中的多任务能力，并且可以平衡近距离战斗和中远程拦截。
数据链
数据链路是一种采用统一的数据格式和通信协议，以无线信道为主，实现信息实时、准确、自动、保密传输的数据通信系统。数据链主要用于空空导弹的中程制导。接收舰载机发送的目标位置、速度、类型信息以及舰载机信息，发送给飞控系统，形成中程制导控制命令，实时修正导弹航向，控制导弹向目标飞行。有两种类型的数据链路:单向和双向。单向数据链路只接收信息而不返回信息。双向数据链不仅接收由载体发送的信息，而且还将导弹的位置和状态信息返回给载体。随着导弹发射距离的增加，AIM-120D和流星等新型空空导弹一般采用双向数据链。在近距离作战导弹中，数据链可以显著增加导弹的攻击距离并实现较大的离轴发射。对于中远程空对空导弹，舰载机通过数据链向导弹传送实时目标信息，使导弹能够及时纠正自己的弹道。还可以通过数据链实现“无声攻击”、“其他飞机制导”，适应网络中心战的要求。空空导弹数据链的选择应满足全天候、全空域、抗干扰的要求。
能源系统
能源系统用于导弹系统运行所需的各种能源，包括动力、空气和液压源。有各种类型的动力源，例如化学热电池和涡轮发电机，主要用于为导引头、导弹载计算机、电能机、陀螺仪和加速度计提供动力。气源包括高压洁净氮气或其他介质，以及高压洁净气体和气体，主要用于驱动气动伺服器、导向头气动角度跟踪系统、红外探测器的制冷。液压源主要用于驱动液压伺服系统。能源系统是空空导弹作战的基础，要求智能化高、体积重量小、速度快、机动性强、能在恶劣环境下工作。1980年以前发展的导弹主要使用动力、空气和液压源的组合作为复合能源。20世纪80年代末，由于热电池技术、永磁电机技术、大功率电子器件技术的迅速发展，基本采用单个热电池作为能源。
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