空射弹道导弹

空射弹道导弹(英文名:Air-Launched Ballistic Missile),是一种由空中飞行平台发射,并遵循弹道式飞行路径的精确打击类武器。

20世纪50年代末期,美国军方验证了采用战略轰炸机在高空发射弹道导弹的能力,发展GAM-87“天空闪电”空射弹道导弹(后更名为AGM-48),但由于前5次有动力和制导的飞行试验均告失败,1962年12月该计划被终止。20世纪60年代后期,苏联提出使用安-22运输机空射SS-N-6弹道导弹的设想。1974年7月,美国空军正式启动了“空中机动发射可行性验证”计划,探索使用C-5A“银河”运输机空射“民兵”-1洲际弹道导弹的可行性演示验证,并在3个月内完成21次试验。1974年10月24日,该项目完成了最后一次空投及点火试验,导弹点火后飞行了25秒,试验取得成功。1975年,美国开始研究利用F-15飞机挂载反卫星导弹的空射反卫技术。1983年,苏联南方设计局在提出以图-160战略轰炸机作为载机,采用内置式空射“矛隼”弹道导弹方案。1990年,以色列黑雀靶弹成功研制。该靶弹采用单极固体发动机,由F-15战斗机挂载发射,可模拟射程50~300km飞毛腿B型弹道导弹。从2017年12月1日起,首个装备“匕首”空射弹道导弹系统的航空系统在俄罗斯南部军区投入试验性战斗值班,米格-31携带“匕首”导弹在各种天气条件下已累计完成了250飞行架次的训练。

空射弹道导弹具有机动、灵活、快速、廉价等优势。按照装载方式,空射方式可分为四种:内置式是将导弹置于载机的机舱内,发射时机舱打开,通过外力作用使导弹沿着机舱导轨滑出,从而实现与载机的分离;下挂式是将导弹悬挂固定于载机的机翼下或机腹下,发射时启动载机上的连接分离机构,实施对有效载荷的投放;背驮式是将导弹固定于载机的背部,发射时通过导弹巨大的机翼产生足够大的升力使导弹与载机分离;拖拽式是将导弹用缆绳拖拽在载机后面起飞升空直至发射。空中发射的关键技术有投放分离技术、空中点火姿态控制技术、多学科设计优化技术等。

研发历程

空射弹道导弹技术源于美苏在20世纪60年代争霸背景下提出的战略导弹空中发射设想,主要使用大型货运飞机、军用运输机、战略轰炸机或特种航空器将导弹携带到高空后释放分离,导弹获得正确姿势后发动机点火,然后在制导系统的制导下对远距离目标实施打击。

美国

20世纪50年代末期,美国军方验证了采用战略轰炸机在高空发射弹道导弹的能力,并最终确定道格拉斯航空公司为主承包商,发展GAM-87“天空闪电”空射弹道导弹(后更名为AGM-48)。“天空闪电”导弹为两级固体导弹,长11.66米,直径0.89米,重5吨,射程1850千米。每架B-52H轰炸机可挂载4枚导弹。由于前5次有动力和制导的飞行试验均告失败,1962年12月该计划被终止。

1974年7月,美国空军正式启动了“空中机动发射可行性验证”计划,探索使用C-5AC-5运输机空射“地方武装”-1洲际弹道导弹的可行性演示验证,并在3个月内完成21次试验,前20次是基础试验,其中包括两次模型弹空投。1974年10月24日,该项目完成了最后一次空投及点火试验,导弹点火后飞行了25秒,试验取得圆满成功。

1975年,美国开始研究利用F-15飞机挂载反卫星导弹的空射反卫技术。1984年至1986年共进行了5次飞行试验。该导弹由两级固体火箭和动能杀伤拦截器组成。但鉴于政治及技术等多种原因,1988年该项目计划终止。在禁止发展空射弹道导弹的情况下,美国试飞并装备了近、中、远程空射弹道靶弹。短程靶弹弹体由已退役的“地方武装”-2弹道导弹的第二级构成,中程靶弹由单级商用固体火箭发动机CastorIVB构成,远程靶弹由两个“民兵”-2的第二级构成。这些靶弹已多次用于试验反弹道导弹防御系统,与空射弹道导弹区别不大。

苏联/俄罗斯

20世纪60年代后期,苏联提出使用安-22运输机空射SS-N-6弹道导弹的设想。20世纪70年代至80年代,苏联进行了多项空射弹道导弹的技术研究。著名的南方设计局在1983年提出以图-图-160轰炸机作为载机,采用内置式空射“矛隼”弹道导弹方案。该导弹起飞质量24.4吨,弹径1.6米,弹长10.7米,射程7500千米,载荷1.5吨。受当时制导精度的限制,并未完成研制。同时,苏联也重点研究探索使用米格-31战斗机和图-160进行反卫星导弹系统试验。苏联解体后,原来研发洲际导弹的设计局纷纷提出从导弹衍生而来的运载火箭方案,其中包括许多空射方案。由于巨大的技术挑战、复杂的政治因素以及严峻的经济状况,直到20世纪末,俄罗斯独立国家联合体国家都很少有进行空射弹道导弹/运载火箭飞行试验的消息。

在2010年前,网络上曾出现过米格-31搭载“伊斯坎德尔导弹”战术弹道导弹系统的9M723改装导弹的示意图。从2017年12月1日起,首个装备“匕首”空射弹道导弹系统的航空系统在俄罗斯南部军区投入试验性战斗值班,米格-31战斗机携带“匕首”导弹在各种天气条件下已累计完成了250飞行架次的训练。

以色列

以色列麻雀系列空射弹道导弹靶弹是以色列箭式导弹防御系统发展计划的一部分,主要用来测试弹道导弹防御系统。1990年黑雀靶弹成功研制。该靶弹采用单极固体发动机,由F-15战斗机挂载发射,可模拟射程50~300km飞毛腿导弹B型弹道导弹。1995年,为了模拟射程更远的飞毛腿C/D型弹道导弹,以色列在黑雀的基础上研制了蓝雀靶弹。该靶弹仍然由F-15战斗机挂载发射,模拟射程达到500km以上。2013年,为了配合箭3系统研发,进一步提高模拟能力,以色列研制了第三代麻雀,即银雀弹道导弹靶弹。银雀靶弹由C-130运输机投放发射,能够模拟射程更远、弹道更复杂的伊朗流星3弹道导弹。虽然麻雀系列只是用于测试反导系统的靶弹,但能够窥见,如果以色列想发展空射弹道导弹,其具有一定技术储备。

其它国家

除上述国家外,日本乌克兰瑞士虽然没有进行空射弹道导弹的研制试验,但都在积极开展空射运载火箭技术研究,并提出了相应的技术方案以及研制计划,部分项目已进行了关键技术的试验。

空射方式

按照空射弹道导弹在载机上的装载方式,空射方式主要分为以下四种:

内置式

内置式是将导弹置于载机的机舱内,发射时机舱打开,通过外力作用使导弹沿着机舱导轨滑出,从而实现与载机的分离。传统的内置式重装空射方式需要使用技术难度高而复杂的降落伞系统完成导弹的牵引出舱和减速降落。空射前,导弹装载在飞机货舱里的货台支架内,头部朝向尾舱门。投放时,采用空降作战的重装空投技术,依靠牵引伞产生的巨大牵引力把卧放在货台上的导弹拖出尾舱门。优点是可以携带尺寸和重量较大的导弹,导弹处于良好环境里不受外部环境影响,对载机气动外形没有影响,对载机和导弹改动很少。

美国实用化的用于导弹防御试验的空射弹道导弹靶弹的内置式重装空投发射技术已成功进行了多次实弹飞行。最新发展的内置式重力空射技术(GAL)是使用储存/发射托架(SLC)利用地球引力完成导弹滑落出舱。SLC的底座由铝合金制造,其宽度兼容载机货舱导轨和空投货台,底座上面有两列“八”字形倾斜放置的飞机着陆轮胎。第一部分由26排52个轮胎组成,导弹平时就放置在轮胎中间以便于储存和运输,发射时作为传送托架;第二部分由9排双轮、3排四轮共30个轮胎组成,这部分放置于载机的斜面货舱门上。空射前,导弹安装在载机货舱内的SLC上,发动机朝向尾舱门。空投时,载机上昂6°~8°飞行,在重力作用下导弹沿着发射托架的传送轮胎快速滑出舱门。优点是仅仅利用重力,简单、安全、可靠、经济,从某种意义上可以说降低了空射技术的门槛。

下挂式

下挂式是将导弹悬挂固定于载机的机翼下或机腹下,发射时启动载机上的连接分离机构,实施对有效载荷的投放。采用下挂式,载机可以在高空水平巡航飞行或是实行大攻角跃升机动时投放,导弹自由落下后依靠翼面提供升力并保持稳定,数秒后发动机点火。优点是分离投放简单,大攻角跃升投放更是能给导弹较高初始速度和正确姿势。缺点是导弹尺寸、重量和形状受较大限制,同时对载机气动外形有一定影响;特别是水平投放的导弹在平飞转入加速爬升时承受过载和动压较大,较大的升力和控制翼面增加了导弹的结构重量。这是目前最成熟的发射方式。俄罗斯已列入战斗值班的“匕首”高超声速空射弹道导弹的空中发射就采用此方式。

背驮式

背驮式是将导弹固定于载机的背部,发射时通过导弹巨大的机翼产生足够大的升力(同时可能需要载机做失重或部分失重机动飞行)使导弹与载机分离。其优点是可以装载尺寸和重量很大的导弹。缺点是要对载机进行较大改动,改装费用高;对载机气动外形有较大影响,导致升力阻力增大,载机飞行高度受到较大限制;导弹必须有很大的翼面以便分离时产生足够升力,并采取主动控制技术以避免与载机相撞;如果是液体火箭,则存在推进剂受热汽化挥发问题。在许多两级入轨运载器概念设计中,都是由超声速/高超声速飞行器作为可重复使用的第一级背驮一次性使用的上面级火箭。到目前为止还没有实用化方案,只有美国的航天飞机验证机“企业”号使用改装的波音747在高度5.8~8千米进行过分离着陆试验。

拖拽式

拖拽式是将导弹用缆绳拖拽在载机后面起飞升空直至发射。其优点是空中分离简单可靠,对有效载荷尺寸限制较小,牵引飞机不必进行很大的改装。缺点是如果牵引绳断裂或起飞离地后,则要取消任务,存在安全处置问题;导弹必须有滑行机轮和较大机翼,增加了结构重量;存在严重的推进剂受热汽化挥发问题。1998年,美国航空航天局的“日蚀”计划曾对这种方式进行了研究,使用一架C-141动输机拖曳一架模拟被牵引火箭的F-106战斗机进行了6次飞行试验。

发射关键技术

从空中发射的技术现状来看,虽然已经取得了相当的技术成果,积累了一定的经验,但是其发展面临着来自诸多技术领域的严峻挑战。

投放分离技术

导弹与载机的分离不仅关系到任务的成败,还关系到载机的安全。由于空射弹道导弹重量与尺寸较大,分离时会对载机的运动产生较大的影响,需要确定弹道导弹在空中发射平台上的安装位置,进行重量、重心的分析、设计与控制,充分考虑分离系统与组合体(载机和有效载荷)的操控性与稳定性、有效载荷投放分离的安全性。下挂式的分离发射技术比较成熟,但其他几种运载方式的分离技术离实用化还有一定的距离。传统的内置式重装空投方式需要使用技术难度高而复杂的降落伞系统完成导弹的牵引出舱、减速降落。美国“民兵”-1导弹最后一次点火飞行试验,C-5A运输机将“民兵”-1携带到6100米高度后巡航飞行,倒计时30分钟,货台与货舱紧固连接装置解锁,弹上制导系统加电;倒计时为0,投出牵引伞,两具直径9.75米连接货台上的牵引伞均匀张开,巨大的牵引力拖着货台沿着导轨加速滑出尾舱门,随之三具减速伞张开。

空中点火姿态控制技术

导弹与载机分离后,必须把导弹的姿势逐步调整到正确方向发动机才能点火,这个过程有很大的难度。美国弹道导弹靶弹投放时,C-17A运输机将靶弹携带到一定高度后,导弹及货台由索引伞拖出飞机货舱,由减速主伞和小型稳定伞控制下落速度与姿态,在降落伞减速落下过程中,将导弹姿势调整到接近垂直位置,爆炸螺栓立即切断环抱导弹的连接装置与货台架连接,发动机随即点火,导弹在推力作用下开始爬升。

捷联惯导系统初始对准技术

惯导系统作为一种自主导航设备,自主性强,隐蔽性好,短时间具有较高导航精度等;但导航误差随时间累计增长,导航精度同时受惯性元件测量精度和初始对准精度影响等。地面发射时发射点的坐标是经过精确测量的,而空中发射的导弹属于动基座,从载机起飞至有效载荷分离,飞行距离远,飞行时间长,惯导系统的漂移影响较大,因此初始对准精度要求比较高。初始对准精度直接影响火箭或导弹等有效载荷的入轨精度。因此,研究解决动基座下的捷联惯导系统初始对准技术非常必要。国外在惯导系统动基座传递对准技术方面已经取得突破,如美国的“飞马座”小型空射运载火箭就成功应用了动基座传递对准技术。

多学科设计优化技术

空中发射技术是一个涉及空气动力学、飞行力学、结构分析、飞行控制等多个学科领域的复杂系统。传统的按照单个学科或系统的研究及设计方法已不能满足需要。多学科设计优化(MDO)方法可以较好地综合考虑气动、飞力、结构分析与设计、飞行控制等方面的要求,实现载机改造与导弹设计的一体化。但是,目前大多数MDO研究往往只涉及气动、结构等学科,其他学科很少涉及,并且MDO模型的精确度和方法还很不完善。因此,发展和完善MDO方法,形成实用的多学科设计优化平台,将会为空中发射技术解决一系列优化技术难题。例如,分析如何在保证承载的要求下,使空中发射平台结构的改动量最小,导弹载荷的总体设计优化,导弹载荷与载机在外形、几何、气动等方面的匹配问题等。

其他技术

除了以上技术问题之外,还需要解决空中发射平台的选择和改装技术、机载测发控系统技术、导弹水平运载和发射的适用性技术等问题。解决这些关键技术,需要进行大量的计算仿真、试验验证等工作。

优势特点

空射弹道导弹具有机动、灵活、快速、廉价的优势,其特点是:发射点机动灵活,生存能力强;载机发射不需要建立庞大的地面基础设施,人员数量也可大为缩减;可显著提高导弹的打击距离等。

(一)增加运载能力和提高射程地面发射时,导弹一级发动机要消耗大量燃料克服穿越低空稠密大气层产生的气动阻力。空射时,载机相当于可重复使用的一级,给导弹一个初始速度和高度。另外,相对减轻导弹的结构重量,这样不仅会增加导弹的运载能力,而且可以提高射程。

(二)机动范围大,生存能力强空中平台飞行速度远大于地面车辆,因此机动范围远远大于地面机动,且机动方向令敌方探测系统难以捉摸,战时生存概率大大提高。

(三)全方位发射,突防能力强空中发射可对敌实施多方向打击,特别针对敌方导弹防御系统传感器和拦截火力薄弱的方向进行突防,可显著缩短敌方预警时间,提高打击成功概率。

(四)集成化程度高,对地面基础设施依赖性小地面发射需要庞大基础设施,精心规划排定整个发射流程,充分考虑发射场及落区的安全性。空射弹机一体,系统集成化程度高,对地面基础设施依赖度很低,具有很强灵活性。

试验情况

1990年,美国成功利用挂载式水平投放发射技术成功发射了飞马座火箭。随后,该发射技术被用于小型固体运载火箭商业发射,至今已成功完成40多次发射。虽然美国发展空射弹道导弹的计划曾几度被否决搁置,但美国从未暂停过该项技术的试验,远程/中程空射弹道导弹靶弹的内置式重装空投发射技术,在近几年的萨德反弹道导弹试验中均有运用。2017年7月,美国本土进行的萨德反导拦截试验,拦截目标就是用C-17运输机在空中发射的中程弹道导弹。

2013年5月13日报道,美国国防部导弹防御局(MDA)和洛·马公司已在亚利桑那州的尤马试验场,对一枚“空射增程型中程弹道导弹”(eMRBM)靶弹原型进行了成功的测试。在试验中,一枚全尺寸eMRBM靶弹原型成功地从一架美国空军C-17运输机的货舱中释放,释放高度为2.5万英尺(7620米)。该系统的拖引伞成功打开,随后靶弹原型成功地从运载容器中被拖拽出舱。除了MDA和洛·马公司之外,美国空军、美国陆军和子承包商轨道科学公司等也为试验提供了帮助。

2018年3月1日,俄罗斯宣布了六种超级武器,其中一种是“匕首”高超声速空射弹道导弹。根据俄方报道,该导弹米格-31战斗机投放,最大飞行速度可达马赫10,最大射程为2000千米,可全天候实施机动,能够突防全球现役和在研的反导系统,能够打击航空母舰驱逐舰和巡洋舰等大型水面机动目标。

发展趋势

鉴于弹道导弹的特殊性,其发展始终服务于整个国家战略体系。从美苏冷战至今,从陆基、空基到海基,世界主要国家均投入重要力量发展弹道导弹,目的是在大国博弈中取得战略先机。随着俄罗斯高调展示了包括匕首在内的一系列最新武器装备,有报道称,美国已打算在2019年增加新型弹道导弹武器的研究投入,这势必在事实上加快该领域的军备竞赛步伐。

空射弹道导弹是航空技术与导弹技术的结合,属于一项复杂系统工程。当前,弹道导弹种类、性能具备一定优势,大型、新型载机的研制有了突破性进展,但距离发展空射弹道导弹还有很长的一段路。首先是现役远程导弹体积、质量均比较大,改进空射型很难。因此有必要研制一种专用远程空射型弹道导弹。这种导弹既可以携带核战斗部执行战备值班任务,其改进型又可以执行卫星发射任务。其次是载机平台,空射平台主要有轰炸机平台、战斗机平台、运输机平台。大型、新型作战飞机研制向来需要花费大量的时间和资金。

充分激活后发优势,着眼抢占军事战略制高点。就研发空射弹道导弹而言,后发优势体现在:一是技术方面在弹道导弹、作战飞机研制上拥有完整的工业体系,具备一定的技术基础;二是制度环境方面,弹道导弹武器作为战略武器,国家通过资金支持、政策支持,推动全面快速发展;三是人才支撑方面,随着教育现代化以及航空航天事业蓬勃发展,培养造就大批高技术科研人才。因此,在拥有上述优势的基础上,通过技术引进、吸收和自主创新大力发展空射弹道导弹技术。

军民融合发展空射弹道导弹的民用版本是空射火箭。20世纪80年代末,美、苏意识到相互摧毁数遍的战略态势没有任何意义,于是均主动放弃了原有的一些大型军事计划,将技术转为民用。当前,军民融合发展的新时代已经开启。空射弹道导弹是知识和技术密集型装备,在技术层面与空射运载火箭相同相通。将两者融合发展,既有利于减少民用航天的资金投入和技术风险,推动火箭发射技术快速发展,又有利于军队吸收和利用民用火箭技术的先进研究成果,加快空射弹道导弹研制的前进步伐。(下转第50页)弹道导弹尤其是核导弹作为一种战略武器,其发展和运用关系到国家军事战略的全局。当前陆基、海基弹道导弹已经发展到了一定水平,具备远程攻击和打击包括航母编队在内的移动目标的能力。如果空射弹道导弹实现空射,无疑将丰富现有的打击体系,尤其使三位一体的战略核力量具有更高的作战稳定性、灵活性和更强的威慑力。

伊朗展出空射弹道导弹.兵器知识杂志.2025-10-22

美军成功试验新型空射弹道导弹靶弹(图).新浪网.2025-10-18