AIM-9空空飛彈(響尾蛇空空飛彈制導原理):發展沿革,研製背景,建造沿革,服役歷

AIM-9空空飛彈（英文：AIM-9 air to air missile，綽號：Sidewinder，譯文：響尾蛇），是20世紀50年代美國研製的一型近距紅外製導空對空飛彈，是全世界第一種投入實戰並有擊落飛機紀錄的空對空飛彈。

AIM-9空空飛彈是第一種以紅外線作為引導方式設計的空對空飛彈，配備高爆彈頭和主動紅外製導系統，共有10多種改進型。

AIM-9空空飛彈由美國美國雷錫恩公司研發，1953年原型試射成功，1956年7月開始裝備，使用單位遍及美國四大軍種，外銷數量與使用國家眾多，是世界上產量最大的空對空飛彈之一，其也是在實戰中廣泛使用的少數飛彈之一，參與過越南戰爭、1982年馬島衝突和海灣戰爭等。

基本介紹

中文名稱：AIM-9空空飛彈
英文名稱：AIM-9 air to air missile
前型/級：本型為首型
研製時間：1946年-1953年
服役時間：1956年7月14日
國家：美國
研製單位：美國雷錫恩公司
服役情況：在役
飛彈類型：近距空對空飛彈
首射時間：1953年9月

發展沿革,研製背景,建造沿革,服役歷程,技術特點,設計特點,彈型結構,動力系統,攻擊能力,制導方式,性能數據,衍生型號,總體評價,

發展沿革

研製背景

20世紀20年代，人們發現當硫化鉛暴露在紅外線熱輻射下時，會導致前者的電阻抗降低，這種現象的學名叫光電導性，或者光電導率，光電導性在其他波長光照下也會出現。於是一種初步設計方案產生了，通過硫化鉛電阻抗值的變化計量當前紅外線輻射的強度，同時根據強度強弱控制飛彈飛行。進而設計一種導引頭，引導飛彈飛向散發著紅外熱輻射的目標，或者是飛機，或者是飛彈。整個二戰中，各主要交戰國都曾經嘗試運用光電導率原理和圖像增強技術來生產專供夜間使用的顯示器，而且幾乎全部針對遠程飛行物探測的。但是這些嘗試都不是很成功，只有納粹德國研製的一種名為“”扳手“的夜視系統最終投入了生產，這個系統使用一根長長的鏡筒放在飛機風擋前方，飛行員在夜裡通過它可以看到正前方的情況。此外，紅外成像顯示器還被廣泛運用於各種地面戰鬥系統，包括坦克裝甲車輛甚至狙擊步槍。隨著這方面經驗的累計，德國科學家也試驗了一種自動化的飛彈導引系統，用來在國土防空作戰中通過追蹤敵機引擎發出的熱量來引導他們研製的Enzian飛彈命中目標。Enzian飛彈使用一個簡單的探測器作導引頭的核心部分，這個探測器安放在一個望遠鏡的焦點位置，同時在導引頭和望遠鏡組成的飛彈彈體上有四個舵面。Enzian飛彈就是通過探測器來感知望遠鏡焦點的變化，進而實現控制飛彈飛向目標，不過沒等這種飛彈研發完成，戰爭就結束了。

建造沿革

1946年，AIM-9空空飛彈的前身在美國海軍軍械測試站（NOTS）開始研製，該站位於美國加州的Inyokern，是著名的美國海軍中國湖武器試驗中心的前身。最初這個項目僅僅被當成一個機構內部的研究項目，提出這一構想的是一位名叫William B. McLean的工程師，其最初將他自己的項目稱為“Local Fuze Project 602”。這個項目靠實驗室基金，志願者的幫助甚至保險基金來維持開發（當時被稱為一種尋熱火箭）。

1951年以前，“Local Fuze Project 602”項目沒有接到任何官方資助，直到當時被展示給美國海軍軍械局的代表海軍上將William Deak Parsons時，它的性能已經十分不錯。1952年，該型武器按照指定流程受到了官方代號。通過使用一些新技術，該飛彈的結構十分簡單，而性能卻又比空軍開發的同類產品（AIM-4 獵鷹飛彈）更可靠。AIM-9空空飛彈在設計上借鑑了二戰德國Enzian飛彈設計上的一些獨到之處，但是更多的還是革新，這些革新最終顯著地提高了它的性能。

1953年9月，響尾蛇的測試型號XAAM-N-7的響尾蛇原型飛彈試射成功，據說之前13次發射全部失敗了，但是William B. McLean和他的研發團隊耐心的尋找故障原因並不斷修正設計上的缺陷，經過不懈的努力，終於在第14次試射中成功地擊落了QB-17靶機。這一個次型後來更改編號為GAR-8，後又改為AIM-9A，其英文名稱被命名為Sidewinder，取自一種蛇類的名稱，這種蛇體積很小，平時使用紅外線感知器官來捕捉溫血獵物，AIM-9A又被稱作響尾蛇1型。

1956 年，響尾蛇飛彈的最初的生產型號AAM-N-7（後來AIM-9B）正式投入使用，而其性能則開始伴隨著在實戰中的實踐而不斷改進提高，AIM-9由多個公司各自生產的不同部件組裝而成，這其中包括兩個主製造商福特航宇和雷聲公司。

AIM-9空空飛彈主要有AIM-9C、9D、9G、9H、9E、9J、9N、9P、9L、9M 10多個型號，性能不斷提高，已發展到第三代AIM-9L/M。

服役歷程

1956年7月14日，美國大西洋艦隊部署在倫道夫號航空母艦上的VA-46中隊首次在F9F-8黑豹戰鬥機上使用響尾蛇飛彈。同年8月太平洋艦隊“好人理察”號航空母艦上的VF-211中隊與他們的FJ-3M戰鬥機接收到第一批的飛彈。首款實戰型響尾蛇飛彈，型號AIM-9B於1956年進入美國空軍服役。

1957年，美國空軍開始在本土防空單位的F-104戰鬥機上面佩掛響尾蛇飛彈。

1958年9月24日，中國大陸殲-5編隊與台灣地區空軍24架F-86編隊在浙江溫州地區上空遭遇。飛行員王自重因掉隊被12架F-86圍困，單機擊落敵兩架F-86後，被F-86攜帶的AIM-9“響尾蛇”飛彈擊落，這是世界上第一次實戰中空空飛彈取得的戰績。當天F-86發射的AIM-9中有一發未爆炸，墜落後被中方發現。與此同時，蘇聯先後派出兩批專家向中國索取了有關技術資料和部分殘骸實物，不久在此基礎上試製成功了K-13（AA-2）空空飛彈。1962年，蘇聯向中國有償提供米格-21戰鬥機和K-13空空飛彈的技術資料和樣品，中國仿製了K-13飛彈，命名為霹靂-2號。

2002年，美國海軍專門舉行了一場紀念儀式，紀念響尾蛇飛彈誕生50周年。

技術特點

設計特點

AIM-9空空飛彈的導引頭結構酷似人眼的結構，使用一個矩形透鏡（這個透鏡的橫截面應該是拋物面形狀，類似於放大鏡）替代了Enzian飛彈控制系統中原有的“操舵”鏡，前者被安裝在飛彈的頭部，其對角線交點被垂直固定在飛彈軸線上，透鏡可以圍繞這個圓心水平轉動。紅外線感應器則被安裝在透鏡的後方。當透鏡平面的長軸、飛彈的中軸線還有從目標通過鏡片折射到紅外線感應器的紅外線處於一個平面時，目標發射的紅外線就可能被紅外線感應器感知。因此透鏡折射目標熱輻射到達紅外線感應器的連線和飛彈中軸線之間夾角可以引導飛彈飛向目標所在大致方向，響尾蛇探測到的目標偏離飛彈軸線的角度大小取決於目標熱輻射到達透鏡時，其折射點距離透鏡邊緣有多遠。

響尾蛇通過改進跟蹤方式來提高自己的命中率。Enzian飛彈通過將望遠鏡捕獲的影像直接輸送給控制系統來控制飛彈飛向目標，就好像前者就是一個操縱桿一樣。這意味著飛彈在幾乎所有條件下都只能直接飛向目標，通過尾追的方式來擊落目標。為此飛彈不得不在航程內保持足夠的速度優勢來追逐目標，以便在追蹤過程中擊落目標。而響尾蛇則採取了不同的跟蹤方式，一種被稱為偏置導引的跟蹤方式，響尾蛇並不直接飛向紅外線感應器感知到的目標方向，而是飛向目標未來將要到達的位置，在那裡與目標“會合”。

但是僅僅靠這個還是不夠的，響尾蛇必須具備飛行中修正自身飛行方向的能力。如果飛行過程中飛彈一直以飛彈長軸為軸心進行自旋，那么勢必影響導引頭中透鏡自旋時的速度恆定性，進而影響飛彈跟蹤目標時的精度。為了修正飛彈自旋帶來的精度偏差，要設計一種感應器來感知和修正這些偏差。所以在飛彈尾部的穩定翼面外側又加裝了很小的控制翼面，它們被稱為“陀螺舵”。飛行過程中高速氣流流過這些翼面，如果飛彈開始自旋，高速氣流流過控制翼面時產生的扭轉力矩迫使飛彈恢復穩定狀態，從而保證了跟蹤精度。這樣響尾蛇的設計師們用一種很簡單的機械裝置達到了與複雜的控制系統相同的效果。

彈型結構

AIM-9空空飛彈為圓柱形彈體，配有防滾動的後尾翼，彈頭後還配有可拆卸的雙三角形控制面，這樣可大大改善飛彈的機動性。整個飛彈分為四個主要部分，導引控制段、主動光學靶標探測器、戰鬥部和動力系統。細分則為九個主要組件，包括火箭發動機，提供推力驅使飛彈在空中飛行；後穩定翼，提供必要的升力保持飛彈飛行高度；導引頭，觀察從目標發出的紅外線；制導控制電子設備，處理來自導引頭的信息，並計算飛彈的正確飛行路線；動作控制部分，根據制導電子設備發出的指令調整飛彈前端附近的飛行翼片；飛行翼片本身，控制飛彈在空中的飛行方向——就好像飛機機翼上的副翼，運動的飛行翼片在飛彈的一側產生拉力（增加風的阻力），使其轉向該方向；彈頭，實際摧毀敵機的爆炸裝置；引信系統，當飛彈到達目標時引爆彈頭；電池，為彈載電子設備提供電源。

動力系統

AIM-9空空飛彈多數都採用了Mk36無煙發動機作為自己的動力系統，由於飛彈飛行時沒有明顯的尾跡，敵機飛行員難以通過肉眼來發覺，更談不上及時避讓了。此外動力系統還包括專用的固定裝置用來將飛彈固定在發射掛架上。飛彈尾部的尾翼用來保證飛彈飛行穩定，避免飛行中翻滾；而尾翼上的陀螺舵則用來避免飛彈飛行中出現自旋。而到了最新型的AIM-9X型飛彈則取消了陀螺舵的設計，因為飛彈內部已經有專門的姿態控制系統保證飛彈飛行過程中不會發生自旋。此外新型響尾蛇採用了矢量控制系統，通過改變發動機尾噴口噴氣方向來控制飛彈的飛行方向，從而讓飛彈有了更加敏捷的飛行能力。

攻擊能力

AIM-9H/L/M型飛彈裝有一個11千克重的連續桿戰鬥部，所謂連續桿戰鬥部就是由一組金屬棍採取首尾相連的方式連在一起形成一個金屬環，平時壓縮在一起，爆炸時由於炸藥產生的衝擊波瞬間，金屬環瞬間張到最大。這種戰鬥部爆炸時威力很大，金屬環張開時產生的機械力能甚至能將鄰近的敵機攔腰切斷。所有其他類型的老式響尾蛇則配備了一個10千克重的破片戰鬥部。而最新型的AIM-9X型飛彈沿用了 AIM-9L的環形破片戰鬥部——WDU-17/B 型戰鬥部，由美國Argotech公司研製。這種戰鬥部有約200根鈦棒構成，總重4千克。

AIM-9空空飛彈導引控制段後面就是主動光學靶標探測器，即引信。響尾蛇的引信歷經無線近炸、紅外近炸和雷射近炸三個發展階段，其中紅外近炸引信成為技術最成熟、使用最廣泛的一種組件：由四個紅外線發射器和對應的探測器構成，他們用來探測飛彈和敵機的相對距離是否發生變化。當距離拉遠時，戰鬥部不會爆炸；反之，引信發出信號導致戰鬥部爆炸。而AIM-9L之前的老式響尾蛇多採用無線近炸引信；最新的 AIM-9X 型飛彈則開始採用新型的雷射近炸引信來對付採用了紅外抑制技術和非金屬材料製造的隱形飛行器。

制導方式

AIM-9空空飛彈的導引控制段主要用來控制飛彈飛行，由於採用了紅外自動尋的系統，其最前端是紅外線探頭，包括旋轉標線、反射鏡、四個光敏電阻元件（到AIM-9X飛彈時該部件已經被平面掃描焦平面陣替代）、電動馬達還有電樞。紅外線探頭被布置在飛彈彈頭的球形玻璃罩內。探頭之後就是飛彈控制系統，包括數據採集、信號分析、直到最終生成控制信號來引導飛彈飛行。此外在飛彈彈體上還有一根控制臍帶，平時插在飛彈掛架的控制接口上。當飛彈發射時，發射信號就是通過這根臍帶傳遞給導引控制系統的，而當飛彈發射出去後臍帶也被扯斷留在掛架上。由於紅外線探頭屬於熱敏元件，溫度越低其敏感度越高，所以必須為其配備專門的冷卻系統，因此從AIM-9L/M型開始飛彈搭載一個35MPa 氣壓的氮氣瓶，此外為響尾蛇配備的飛彈掛架上也開始配備專用的高壓氮氣瓶。而最新型的 AIM-9X 型飛彈則包含一個低溫發動機來負責冷卻紅外導引頭。冷卻系統後面是兩個電動舵機，負責控制飛彈的鴨式前翼，而最新的AIM-9X由於採用了矢量推進技術，所以也省去了這兩個舵機。而舵機後面，也就是導引控制段的最後一個組成部分是一個燃氣發生器用來提供動力將制導信號轉變為能夠控制舵面旋轉的機械力矩。在最新的AIM-9X型飛彈中這個部分也被熱電池替代。

性能數據

彈體參數
彈長	2.87米 2.94米（M型）
彈徑	0.127米 0.156米（M型）
翼展	0.63米（C型）
彈重	75千克（B型） 83.9千克（C型） 85.5千克（M型） 89千克（D型）
戰鬥部	9.4-10千克WDU-17/B環狀爆炸破片彈頭 13.9千克（M型）無線電近炸引信
飛彈射程	17.7千米（C型） 18.53千米（M型）最大有效射程迎頭攻擊不大於12千米，尾追攻擊約7千米，殺傷半徑6～8公里
最大速度	2.5馬赫 2.2馬赫（M型）
命中機率	單發殺傷力機率為50%-70%，作戰反應時間6-10s，火力轉移時間4s
制導方式	紅外線制導紅外線制導+半主動雷達（C型）
動力裝置	火箭發動機
發射方式	空射、陸基、海基

衍生型號

AIM-9A

又被稱作響尾蛇1型，AIM-9A生產數量大約3500枚，服役時間很短，1957年開始就陸續由性能更好的AIM-9B取代。

AIM-9B

1956年裝備，第一種實用型彈。它只能尾追攻擊慢速大型目標，易受干擾。

AIM-9C

響尾蛇飛彈系列裡面最特別的一個次型，它的導引方式並非紅外線導引，而是半主動雷達導引。

AIM-9D

福特航太和雷神共同生產，採用新的導向裝置及飛控系統，以硫化鉛光電池尋標器搭配氮氣（Nitrogen）冷卻系統，俯視角可達40度，光網頻率由70Hz提高到125Hz，追蹤目標的能力為每秒12度。於1965年進入美國海軍服役。

AIM-9E

由5000發經由尋標器升級過後的AIM-9B。

AIM-9G

自G型開始，響尾蛇飛彈增加擴搜尋模式（Sidewinder Extended Acquisition Mode，SEAM），這個模式利用驅動裝置讓導引頭以預定的擺動路徑進行目標搜尋，或者可以先由發射飛機上的雷達帶領尋標頭搜尋目視距離以外的目標，當尋標頭鎖定目標的紅外線訊號之後，雷達解除對尋標頭的控制，讓飛彈進入準備發射階段。這個模式可以增加響尾蛇飛彈的接戰距離與效率，越戰時即曾經被F-4戰鬥機大量使用。

AIM-9H

為解決真空管電路導致飛彈可靠度極差的困擾，福特航太公司由AIM-9H開始使用電晶體電路，這型飛彈保留了AIM-9G絕大部分的導向及控制系統，追蹤速率則提升到每秒20度，成為當時運動性最佳的飛彈。福特航太公司和雷神公司共為美國海軍生產了7720枚的AIM-9H。

AIM-9J

1975年裝備，增大了射程，抗干擾能力提高，有一定的全向攻擊能力。

AIM-9N

AIM-9J的後續發展型，重新設計了AIM-9J的各項電子系統，以提升飛彈系統的性能與可靠度，最初稱為AIM-9J1，福特航太公司生產超過7000枚，專供外銷用。

AIM-9P

1970年代初期由美國空軍提供經費所發展，主要目的是提供外銷更具成本效益的飛彈，後來也有相當數量進入美國空軍服役。這型飛彈共生產了21000枚，部分是全新產品，部分則是由AIM-9B/E/J修改而來。瑞典空軍賦予的編號是Rb.24J。在外觀上與AIM-9J/N相當類似，有個圓錐形彈鼻，以及彈體前方有控制鰭翼。

AIM-9L

響尾蛇系列飛彈中第三代產品，1978年裝備，是在9J的基礎上改進而成的。具備全向攻擊能力，提高了戰鬥部威力、速度，機動能力強。台灣自1950年代以來，先後訂購裝備過9B、9J、9N（2、7聯隊)和P4（1聯隊)等型號。1990年代又購買了900枚9L型飛彈，主要裝備F-16A/B型戰鬥機。

AIM-9M

AIM-9L的修改型，1982 年末開始生產，為第三代響尾蛇飛彈，主要加強尋標器的抗干擾能力。

AIM-9S

AIM-9M的降級版，將反反制的能力降低，專門用於外銷，第一個客戶是土耳其。中國台灣地區也有採購一批，配置於AH-1W超級眼鏡蛇攻擊直升機上，用於直升機自衛空戰時使用。

AIM-9X

響尾蛇系列最新型，於2003年末達到初始操作能力（Initial Operating Capbility），正式開始服役。AIM-9X以AIM-9M的固態推進火箭與彈頭，配合全新設計紅外線影像尋標頭與導引系統，彈體，縮小的彈翼與控制面以及燃氣舵等，將響尾蛇飛彈的能力提升到一個全新的境界。經過為數眾多的試射評估以及超過3500小時的飛行測試，2004年美國海軍與海軍陸戰隊開始在F/A-18C上配備AIM-9X，稍後軍方正式同意進入量產階段，其中海軍將先採購600枚實彈與訓練彈。2005年第一季雷神公司宣布他們已經遞交1000枚AIM-9X給美國海軍和空軍，未來20年總數將會達到10000枚。AIM-9X推出之後很快受到其他國家的注意與採購，到2006年4月止，已經有443枚實彈與153枚訓練彈的外銷紀錄，輸出的國家包括波蘭178枚，丹麥60枚，韓國41枚與瑞典不明數量的採購，已經確認的訂單還有土耳其127枚實彈與22枚訓練彈，芬蘭150枚以及沙烏地阿拉伯等。

總體評價

AIM-9空空飛彈對所有的紅外線導引空空飛彈的基本設計概念都有深厚的影響，蘇聯的第一款紅外線導引空對空飛彈K-13（北約代號AA-2空空飛彈）實際上是仿造響尾蛇而來，蘇聯設計人員對響尾蛇飛彈的設計也讚賞不已。

AIM-9空空飛彈