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RIM-7“海麻雀”舰空导弹

“海麻雀”导弹“海麻雀”是一种舰载短程舰对空导弹,最初被称为“基本型点防御导弹系”。它可以对付飞机和反舰导弹,主要是以拦截低空地效航空母舰飞行的反舰导弹为主。这个系统是20世纪60年代后期美国AIM-7麻雀导弹“麻雀”空空导弹的基础上改进的一种轻型点防御航空武器系统,出于尽可能迅速地安装到现役军舰上用以取代作用已经越来越小的防空火炮的考虑,RIM-7武器系统被设计的非常简单,导弹只需要人工操作的照射雷达对目标进行照射制导。

该系统问世后,经过重大发展成为一个自动化系统,类似于美国海军的其他导弹,如RIM-2飞弹小猎犬”导弹。20世纪70年代和80年代期间,针对空空用途对“麻雀”导弹所做的改进也促使“海麻雀”进行了类似的改进。此后,空空作战任务转交给了AIM-120先进中距空空导弹(AMRAAM),而“海麻雀”则专门针对海军作战任务进行了一系列升级。如今,它仅在总体外形上与AIM-7麻雀导弹相似;它体积更大、速度更快,并且配备了新型导引头和适合现代军舰垂直发射的发射系统。

在其研制50年后,“海麻雀”仍然是分层防空系统的重要组成部分,提供中近程防御能力,尤其对地效航空母舰飞行导弹非常有效。

历史

背景

20世纪50年代后期,低空高速喷气式飞机对海军部队构成了严重威胁。飞机在接近舰船时处于舰船的地平线视距之下,会突然出现在相对较近的距离内,在飞机投下挂载物并撤离之前,舰船仅有数秒的反应时间。这使得飞机相对于诸如俯冲轰炸机鱼雷轰炸机等早期武器具有巨大优势,因为这些早期武器速度较低,高射炮能够对其进行一定程度的有效攻击。这种优势非常大,以至于当英国皇家海军面临新型苏联斯维尔德洛夫级巡洋舰的威胁时,他们采取了一种非线性的应对方式,即引入布莱克本“掠夺者”(Blackburn Buccaneer)飞机来攻击巡洋舰。

多种精确制导武器进一步提升了飞机攻击舰船的能力。早期设计的此类武器在第二次世界大战时就已出现,例如手动控制的“弗里茨 X”(Fritz X)武器,后来逐渐演变为半自主巡航导弹,如“彩虹”KS-1 “彗星”(Raduga KS-1Komet)导弹,这种导弹依靠发射飞机的初始制导和导弹自身的末端制导相结合。这些系统使得飞机能够在舰载防空武器射程之外相对安全地发动攻击。只有在舰船远距离执行任务的防御性战斗机,通过在发射飞机接近舰船之前对其进行攻击,才能为舰船提供抵御此类攻击的掩护。

美国海军的作战理论强调通过远程空中掩护来对抗高速飞机和导弹,新型近程防御系统的开发在很大程度上被忽视。当海军在研发像道格拉斯F6D“导弹手”(Douglas F6D 导弹er)这样昂贵的远程战斗机时,大多数舰船仍装备着老式武器,通常是博福斯40毫米火炮或者厄利孔20毫米加农炮。到20世纪60年代初,这些武器应对现代飞机和导弹的能力有限;缺乏快速反应的炮座、精度有限的瞄准雷达以及火控系统较长的稳定时间,这一切都意味着这些火炮不太可能对高速飞机作出有效反应。

地效航空母舰飞行导弹的出现极大地增加了舰船面临的威胁。与早期的反舰导弹(ASMs)不同,掠海飞行导弹像强击机一样低空接近,一直隐藏自身直至最后一刻。这些导弹相对较小,比来袭飞机更难被击中。虽然老式防御系统对于低空的大型飞机或者高空接近的导弹可能被视为一种可靠的威胁,但对于掠海飞行导弹来说却是毫无用处的。为了成功应对这种威胁,舰船需要新的武器,这些武器要能够在目标一出现时就进行攻击,并且精度要足够高,以使其首次攻击就有很高的命中率(因为几乎没有时间进行第二次攻击)。

点防御导弹系统(PDMS)

美国陆军在防御高速喷气式强击机的攻击时面临着类似的问题。在这种情况下,视距通常更加受限,会被树木和山丘遮挡,交战时间可能以秒来计算。他们得出结论,基于火炮的系统根本无法用于这种情况;等到雷达锁定目标并且瞄准具计算出合适的 “提前量” 时,在火炮相对较短的射程内已经没有时间对目标进行射击了。而另一方面,导弹在飞向目标的过程中可以逐步调整其接近路径,并且其近炸引信意味着它们只需要“足够接近”目标即可。

1959年,陆军开始研发MIM-46“拳击手”(Mauler)导弹系统,该系统将一种新型高速导弹安装在随处可见的M113装甲运兵车底盘上,还配备了一个中程搜索雷达以及一个独立的跟踪和照射雷达。为了满足所需的快速反应时间,火控系统半自动步枪的;操作员将在搜索雷达上观察目标并确定优先顺序,火控系统将选择处于攻击范围内的目标,并自动将导弹转向目标然后发射。由于导弹将在高度复杂的近地环境中运行,它采用了沿着照射雷达波束制导以及弹头红外导引头相结合的方式,只要导弹前方或后方的路径没有障碍物,就可以进行跟踪。

这些相同的基本交战参数 —— 高速以及与之相关的短暂发现时间 —— 同样适用于地效航空母舰飞行的飞机和导弹。海军打算将 “拳击手” 导弹系统改装用于舰载,方法是去掉其搜索雷达,然后将其接入现有的舰载雷达系统。9联装发射装置和照射雷达将被保留在一个相对紧凑的基座上。1960年,该项目以“点防御导弹系统”(PDMS)之名开始研发,海军版被称为“RIM - 46A海拳击手”(Sea Mauler)。海军对“海拳击手”非常有信心,他们修改了最新的护卫舰——诺克斯级(Knox class)的设计,以便在其后甲板为“海拳击手”发射装置留出空间。

海军对“拳击手”导弹系统的信心被证明是错置的;到1963年,由于持续出现问题,该项目被降格为纯粹的技术研发项目,并于1965年被彻底取消。美国陆军、美国海军英国陆军这三个利益相关方都开始寻找替代品。英国采取了一种更长期的方法并研发了新型的“长剑”(Rapier)导弹,而美国陆军和海军则急忙寻找一种能够尽快部署的系统。面对复杂环境中的制导问题,陆军决定将红外制导的AIM-9响尾蛇导弹响尾蛇”(Sidewinder)导弹改装成MIM-72“小檞树”(Chaparral)导弹系统。这是基于尾追型的AIM- 9D导弹研制的,对于目标迎面飞来的海军来说毫无用处。他们需要一个雷达制导系统,这自然就指向了AIM- 7“麻雀” 导弹。他们也曾考虑将“小檞树”导弹系统用于小型舰艇,因为其尺寸小得多,但从未进行过此类适配尝试。

基本点防御导弹系统(BPDMS)

基本点防御导弹系统(BPDMS)迅速组建起来,当时现役的、来自F-4“鬼怪”战斗机的AIM-7麻雀导弹E型导弹以惊人的速度被改装用于舰载。主要的改进成果是从“阿斯洛克”(ASROC)导弹发射装置发展而来的新型Mark 25可旋转发射装置,以及看起来像两个大型探照灯的Mark 115手动瞄准雷达照射器。操作极其简单;操作员会通过搜索雷达操作员的语音指令得到目标提示,然后将照射器转向目标。雷达相对较宽的波束只需要大致对准目标方向,连续波信号会被移动目标产生多普勒频移,即使目标不在波束中心也能强烈显示出来。发射装置会自动跟随照射器的运动,这样当导弹发射时,它就能立即接收到从目标反射回来的信号。

1967年2月起,“海麻雀” 导弹以这种形式在“布拉德利” 号(USS Bradley)护卫舰上进行测试,但当年晚些时候“布拉德利”号被派往越南时,这套装置被拆除。测试仍在继续,1971年到1975年间,“海麻雀”导弹被安装到31艘诺克斯级(Knox class)舰艇上,舷号为1052-1069以及1071-1083。该系列中“缺失的舰艇”——“唐斯”号(DE-1070),被用于测试一种升级版。

“海麻雀”远非一种理想的武器。其火箭发动机的设计基于它将从飞机上高速发射的假设,因此针对的是在相对低功率下的长距离巡航进行优化。在舰对空角色中,人们更希望有非常高的加速度,以便它能尽快拦截地效航空母舰飞行目标。其功率特性也适用于在高海拔稀薄空气中巡航,但在低空时它无法产生足够的动力来克服阻力,从而使射程大幅降低;一些估计表明,“海麻雀” 可能仅在10千米(6.2英里)内有效,大约是空射“麻雀”射程的四分之一。尽管燃烧时间较短,但功率更高的发动机将极大地提升性能。

另一个问题是,“麻雀”导弹依靠中部安装的机动弹翼来操纵。这些弹翼被用于“麻雀”导弹是因为它们在巡航期间进行基本机动时所需能量较少,但这使得导弹整体机动性较差,不太适合作为快速反应武器。此外,动力弹翼意味着它们不容易被改装成可折叠的,因此发射单元的尺寸是根据弹翼而不是导弹弹体确定的,占用的空间比实际需求大得多。虽然 “海麻雀” 被设计为一种可适配多种舰艇的小型导弹系统,但发射装置相对较大,仅被部署到较大型的护卫舰、驱逐舰航空母舰上。最后,手动瞄准照射器在夜间或恶劣天气下用途有限,对于经常遭遇雾气的舰载武器来说,这可不是什么令人鼓舞的情况。

改进型基本点防御导弹系统(IBPDMS)

1968年,丹麦意大利挪威美国海军签署协议,在本国舰艇上使用“海麻雀”导弹,并合作研发改进型号。在接下来的几年里,其他一些国家也加入了北大西洋公约组织 “海麻雀” 项目办公室(NSPO),如今该办公室已有12个成员国。在这个组织框架下,“改进型基本点防御导弹系统”(IBPDMS)项目在原版“海麻雀”导弹系统正在部署时就已启动。

改进型基本点防御导弹系统(IBPDMS)最终发展为RIM-7H型,该型号本质上是RIM-7A,其中部安装的弹翼经过改造能够折叠。这种改造方式与舰载机类似;弹翼在翼展约50%的位置有铰链连接,外侧部分向导弹弹体后方旋转。这使得它们能够存放在新型Mark 29发射装置中更紧凑的容器管内,并且在从管内发射时能自动展开。

其导引头经过改造后能够与多种制导雷达协同工作,包括那些与现有欧洲导弹系统配套使用的雷达。1973年,“海麻雀”导弹H 型导弹开始生产,作为北大西洋公约组织“海麻雀”导弹系统(NSSMS)第一批次。美国海军还引入了新型Mark 95照射器系统,该系统与原版Mark 115类似,但具备可在任何天气下使用的自动制导功能。Mark 95构成了高度自动化的Mark 91火控系统的基础。

导弹升级

1972年,雷神公司启动了一项“麻雀”导弹升级计划,为即将问世的F-15F-15战斗机提供装备,从而研制出 AIM-7F型导弹。F型用固态制导系统取代了旧的模拟制导系统,该固态制导系统可与F-15新型的脉冲多普勒雷达协同工作。制导系统体积小很多,这使得弹头能够从原来的后置位置移到中部弹翼前方,并且重量增加到86磅(39千克)。弹头前置也使得火箭发动机能够增大,于是被一种新型双推力发动机所取代,这种发动机能使导弹迅速加速到更高速度,然后降至较低推力进行巡航。这些新型导弹很快就以类似于“海麻雀”导弹H 型导弹的方式被改装用于海军作战,从而产生了RIM-7F型导弹。尽管这种新型导弹采用了比H型更新的技术,但使用了较低的型号编号。

随后又对AIM-7麻雀导弹进行了另一项重大升级,即AIM-7M型。M型包含一个新的单脉冲雷达导引头,这使得它能够从高空飞机向下对被地面遮挡的目标进行射击。新型号还包括一个完全计算机化的制导系统,该系统可在战场进行更新,并且再次减轻重量以实现又一次弹头升级。计算机化的制导系统还包括一个简单的自动驾驶仪,即使信号丢失,导弹也能继续朝着最后已知的目标位置飞行,从而允许发射平台在导弹飞行期间短时间解除锁定。所有这些改进也提高了对低空地效航空母舰目标的打击性能。M型于1986年进入美国作战服役状态。

最初的RIM-7E型能够以约2马赫以上的速度飞行,飞行高度在30-15000米(98-49213英尺)之间,射程为15-22 千米(8.1-11.9海里)(取决于目标高度)。RIM-7F型提升了性能,而且针对低空飞行目标改进了近炸引信,最低高度降低到15米(49英尺)或更低。RIM-7M型能够打击高度为8米(26英尺)的目标,具备了一定的对抗“飞鱼反舰导弹”之类地效航空母舰导弹的能力。

在M型导弹研制过程中,美国海军还对Mark 91火控系统进行了一次升级,即“Mark 23目标获取系统”(TAS)。TAS包含一个中程二维雷达和敌我识别(IFF)系统,该系统将信息传送到舰艇作战信息中心的一个新控制台。Mark 23可自动探测、区分优先级并显示潜在目标,极大地提高了整个系统的反应时间。Mark 23还用于为大多数其他航空武器系统(包括火炮和其他导弹系统)选择目标。TAS于1980年开始装备舰队。

北大西洋公约组织“海麻雀”项目办公室(NSPO)还利用M系列升级的机会对系统进行升级,使其能够从垂直发射系统(VLS)发射。这种改进采用了“燃气舵控制”(日本胜利公司)组件,该组件被添加到导弹底部。发射时,JVC中的一个小型发动机将导弹推升至发射舰艇上方,然后利用位于其自身排气口的舵面迅速使导弹转向,使其与发射时提供给JVC的目标方位对准。就“海麻雀”而言,直接从可旋转发射装置发射与使用JVC发射没有区别,在这两种情况下,导弹都会直接朝着目标激活工作。

“麻雀”导弹的最后一次升级是AIM-7P型,它用一种改进型制导系统取代了M型的制导系统,该改进型制导系统允许发射平台通过新的后置天线发送中段升级指令。在空对空作战用途中,这使得导弹能够被“抛射”到目标上方,然后在接近目标时向下指向目标;这样导弹由于在更稀薄的高空空气中飞行时间更长而获得了更大的射程。在海军作战用途中,这意味着它也可以被直接制导以攻击小型水面目标,否则这些目标在雷达上不会清晰显示,从而允许舰艇上功率更大的搜索雷达提供制导,直至导弹接近目标且反射信号变得更强。这也赋予了“海麻雀”一种非常有用的次要反舰作用,使其能够攻击小型舰艇。

陆基发射型“海麻雀”

中国台湾将陆基“海麻雀”导弹作为“天弓”近程防空系统(Skyguard SHORAD)的一部分使用。500枚导弹于1991年开始服役,被部署在带有四联装发射箱的拖车上。2012年,由于在测试期间发生了两次导弹故障,并且在同一次演习中一枚相关的AIM-7麻雀导弹导弹也出现故障,这些导弹被暂时撤装。

“改进型海麻雀”导弹(ESSM)

尽管海军和空军最初计划对“麻雀”导弹进行额外的升级,特别是带有雷达/红外复合导引头的AIM-7R型,但为了采用先进得多的AIM-120先进中距空空导弹(AMRAAM),这些计划于1996年12月被取消。随着“麻雀”导弹空射型和舰载型之间的联系被切断,雷神公司提出了对“海麻雀”进行一系列更广泛的升级,即RIM-7R“改进型海麻雀”导弹(ESSM)。由于这些改变非常大,该项目被重新命名为RIM-162导弹“改进型海麻雀”(ESSM)。

“改进型海麻雀”(ESSM)采用了RIM-7P现有的制导部分,并将其安装到一个全新的尾部结构上。新导弹的直径为10英寸(25厘米),而非之前的8英寸,这使得其能够配备更强大的发动机。它还完全取消了中部安装的弹翼,代之以类似 “标准” 导弹(以及自20世纪50年代以来几乎所有其他海军导弹)的长鳍,并将制导控制移至尾鳍。“改进型海麻雀”(ESSM)基于尾鳍的转向方式会消耗更多能量,但在发动机仍在工作时可提供相当高的机动性。

20世纪90年代研发出了Mark 25四联装弹组,用于将四枚“改进型海麻雀”(ESSM)导弹装入一个Mk 41垂直发射系统(VLS)单元中。为了用于垂直发射系统(VLS),“改进型海麻雀”(ESSM)导弹配备了与早期版本相同的燃气舵控制(日本胜利公司)系统。

概述

参考资料

“海麻雀”导弹系统初始版本的组件,包括AIM-7F控制导弹、Mk115控制综合体以及Mk51目标照射雷达、带有8个导弹发射单元的Mk25平台(阿斯洛克反潜导弹发射装置的改装版本)和弹药库等设备。防空系统的重量可达17.7吨。为控制最新版本的RIM-7导弹,使用Mk91 mod2和Mk91 mod3控制系统。Mk91 mod2允许用一枚导弹攻击一个目标。

同时,Mk91 mod3能够连续发射导弹攻击两个目标或者用两枚导弹攻击一个目标。Mk91 mod3与Mk23目标获取系统(TAS)预警系统协同工作以显示战术态势、分配目标和引导导弹。这包括与舰上的其他海军系统进行协调。它们共同构成了AN-SWY-1(V)自卫系统。用于跟踪和照射目标的主要雷达系统是Mk95,但它可以与其他同类用途的雷达同步。Mk29发射装置储存、瞄准目标并发射任意版本的8枚“海麻雀”导弹以及RIM-162导弹“改进型海麻雀”(ESSM)导弹。装填工作需手动完成。Mk29装置装备于以下护卫舰:

“维利根”号(比利时海军), “不来梅”号-F122(德国海军), “特龙普”号、“科顿艾尔”号、 “雅各布・范・赫姆斯科克”号(荷兰海军), “奥斯陆”号(挪威海军), “瓦斯科・达・伽马”号(葡萄牙海军), “亚武兹”号(土耳其海军), 在尼米兹级航空母舰上,三对Mk-29置分布在右舷舰艏突出部以及飞行甲板下方后部两侧。美国“乔治・H・W・布什”号航空母舰装备有两对Mk-29发射平台用于发射RIM-162导弹

Mk29发射装置发射速度慢,无法对大规模空袭做出快速反应。为解决这一问题,开发了一种配备不同类型 Mk41和Mk48垂直发射系统的 “北大西洋公约组织海麻雀” 导弹系统版本。为实现“海麻雀”导弹的垂直发射,添加了一个特殊装置,该装置通过连接到发动机后部来辅助控制飞行。

这个被称为燃气舵控制(JVC)的装置允许导弹在发射后立即自动朝目标机动,在机动后从导弹上脱离。

日本胜利公司装置重15.8千克,包括四个操纵机构:控制单元、微处理器、模拟转换器、自主点火系统和电源。借助JVC,导弹在离开发射系统后能够以每秒283度的最大速度被引导。

为了与舰艇的舰载系统集成,RIM-7导弹使用MIL-STD1553接口与升级版的Mk41和Mk48发射装置进行通信。Mk41垂直发射系统为舰艇提供多种配置,从带有8个发射单元的单模块到拥有16个分区(每个分区128个发射单元)的大型装置不等。澳大利亚的“安扎克”级护卫舰装备Mk41 mod5型,它有8个发射单元,位于上层建筑烟囱后方。德国“勃兰登堡州”(123)项目护卫舰的Mk41 mod4型有16个发射单元,安装在上层建筑前部。泰国皇家海军的“纳黎萱”级护卫舰也装备Mk41 mod5型,而土耳其“巴巴罗斯”级护卫舰(MEKO 200TN项目)装备有16个发射单元的Mk41 mod8型。

改进型号

参考资料

事件

1992年10月1日,发生了一起事件,两枚“海麻雀”导弹从“萨拉托加”号(CV-60)航空母舰意外射向土耳其“穆阿文内特”号(TCG Muavenet,排水量2200吨)扫雷护卫舰。由于操作员对指令的误判,导弹击中了护卫舰的指挥舰桥,摧毁了主指挥所,造成5名土耳其水兵死亡,22人受伤。事件发生后,修复土耳其护卫舰被认为不切实际,1993年该舰退役。

优势与劣势

RIM-7“海麻雀”的优势

多用途应用:该系统可用于海上和部分陆地平台,这使得“海麻雀”成为一种通用的防御解决方案。

紧凑性:火箭的折叠弹翼和紧凑设计能够有效利用舰艇上的空间,特别是在每平方米空间都很宝贵的轻型舰艇上。

控制自动化:改进型的导弹系统配备了过程控制系统,这最大限度地减少了操作员干预的需求,并在战斗条件下加快决策进程。

改进的制导与精度:单脉冲导引头的引入和制导系统的改进提高了目标拦截精度,降低了脱靶的可能性以及重新发射的必要性。

火控系统的集成:与诸如 Mark 91之类的自动火控系统的兼容性提供了一体化的作战管理,提高了整体防御效能。

垂直发射:能够使用Mk-41和Mk-48垂直发射装置扩展了系统的战术能力,允许导弹从多种平台和多种战斗环境中发射。

射程增加:近期的导弹型号,如AIM-7P,提供了更远的射程,能够打击距离目标或舰艇更远距离的目标。

自动驾驶仪与舰载计算机通信:通过数据链与舰载计算机集成并启动自动驾驶仪,能够更好地控制导弹飞行,增加成功击中目标的可能性。

参考资料

“海麻雀”的劣势

火箭发动机在低空拦截时加速度不足,由于弹翼位置导致机动性有限,发射装置体积庞大,在夜间或恶劣条件下目标指示器的手动控制效果不佳。

作战使用

2023年1月6日,有消息宣布这些导弹将被纳入美国军事援助计划。据《政客》(Politico)报道,乌克兰能够对“山毛榉防空导弹”(Buk)防空系统进行改装以使用这些导弹,从而成为继中国台湾之后第二个拥有“海麻雀”陆基发射装置的国家/地区。11月,乌克兰武装部队空军司令部证实“山毛榉-M1”和RIM-7系统已成功整合。这个及类似项目被非正式地命名为“科学怪人防空导弹”(FrankenSAM),这是“科学怪人”(Frankenstein)和“防空导弹系统”(SAM,即Surface-to-Air Missile)的缩写。

使用者

RIM-7当前使用者中国空军、皇家澳大利亚海军比利时海军、保加利亚海军、加拿大皇家海军、智利海军、丹麦皇家海军德国海军希腊海军意大利海军日本海上自卫队韩国海军墨西哥海军、荷兰皇家海军、新西兰皇家海军、挪威皇家海军、葡萄牙海军、西班牙海军土耳其海军、美国海军

参考资料

RIM-7"海麻雀"导弹(Raytheon RIM-7 Seasparrow).百度学术搜索.2024-11-02

RIM-7 Sea Sparrow.fandom.2024-10-06

霹雳应手鸣雕弓 麻雀舰对空导弹系统.百度学术搜索.2024-10-06

"海麻雀"舰空导弹家族.百度学术搜索.2024-10-06

Sea Sparrow Missiles: Protect warships from aircraft and missile attacks..military.2024-10-06