空战武器前沿技术
头盔显示系统
在航空领域,头盔显示器与头盔跟踪系统、记忆卡构成了头盔显示系统。头盔显示系统包括两大类:第一类是头盔瞄准具,如MiG-29等战机配备的头盔目标指示系统,能向飞行员提供简单的武器瞄准标记;第二类是头盔显示器,如美军F-16战机配备的联合头盔指示系统,不仅能显示武器瞄准标记,还可以显示主飞行信息及累加合成图像。
配备头盔显示系统的战机具备四大优势:一是对付同一威胁,杀伤/损失率从1.8∶1提高到3.8∶1;二是同等时间内发射导弹数量增加1倍;三是飞行员往往能先敌开火;四是支持飞行员并行完成多种任务。经过多年发展,头盔显示系统支持通信联络、态势感知、武器瞄准等多种作战需求,已成为现代战机的“力量倍增器”。
美国F-22“猛禽”战斗机配备的“蝎子”头盔显示系统
有源相控阵雷达
相控阵雷达是用电的方式控制雷达波束的指向变化进行扫描的,这种方式被称为“电扫描”。相控阵雷达使用“移相器”来实现雷达波束转动。相控阵雷达又分为有源(主动)和无源(被动)两类。
美国AN/APG-77有源相控阵雷达
有源相控阵雷达的每个辐射器都配装有一个发射/接收组件,每个组件都能自己产生、接收电磁波,因此在频宽、信号处理和冗余度设计上都比无源相控阵雷达具有较大优势。正因为如此,也使得有源相控阵雷达的造价昂贵,工程化难度加大。但有源相控阵雷达在功能上有独特优点,大有取代无源相控阵雷达的趋势。目前,美国空军除了F-22和F-35等新一代战机都毫无例外地装备有源相控阵雷达外,还计划对现役的旧军用飞机进行有源相控阵雷达改进。
多普勒导航雷达
多普勒导航雷达是利用多普勒效应测定多普勒频移,从而计算出飞机当时的速度和位置来进行导航的。飞机因侧风而偏航时,多普勒雷达还用于测量偏流角的数值并对航向进行修正。
多普勒导航系统的优点是:无须地面设备配合工作;不受地区和气候条件的限制;飞机速度和偏流角的测量精度高。这种系统也存在缺点:飞机姿态超过限度时,多普勒雷达因收不到回波而不能工作;定位误差随时间推移而增加;多普勒雷达的工作与反射面状况有关。
装有多普勒导航雷达的美国F-15战斗机
变后掠翼
变后掠翼是指机翼后掠角在飞行中可以改变的机翼。在飞机的设计过程中,有一个不易克服的矛盾:要想提高飞行马赫数,必须选择大后掠角、小展弦比的机翼,以降低飞机的激波阻力,但这类机翼在亚音速状态时升力较小,诱导阻力较大,效率不高。从空气动力学的角度讲,要同时满足飞机对超音速飞行、亚音速巡航和短距起降的要求,最好是让机翼变后掠,用不同的后掠角去适应不同的飞行状态。
变后掠翼的研究始于20世纪40年代,但直到60年代才设计出了实用的变后掠翼飞机。一般的变后掠翼的内翼段是固定的,外翼同内翼用铰链轴连接,通过液压助力器操纵外翼前后转动,以改变外翼段的后擦角和整个机翼的展弦比。变后掠翼的缺点是结构和操纵系统复杂,重量较大,不大适合轻型飞机使用。
采用变后掠翼的苏联MiG-23战斗机