[科普中国]-武器系统

简介

武器系统，是指军用航空器的武器弹药及其各种辅助装置所构成的综合系统，用于杀伤和摧毁空中、地面、水面和水下各种目标。辅助装置包括武器的安装或悬挂装置和保证武器弹药战斗使用和命中目标的各种软件、硬件设备。从最初一战时期的机枪协调器，发展到现在将航空器、航空武器、航空武器弹药、航空武器火控系统等等一系列的综合性、智能型的综合航空武器系统。

系统效能武器系统的效能是研制和使用该系统所追求的总目标，是规划、研制和部署武器系统的基本依据，是评价武器系统优劣的重要的综合性能指标，是军事运筹研究的出发点和归宿。武器系统的效能评估，作为军事运筹学的一个基本研究内容，对论证工作的科学合理性以及研制计划和方案的正确性有重要意义。通过武器系统的效能分析，可以解决武器装备建设和使用中的许多问题，如武器装备(方案)的综合性评估，武器装备建设工程的优化管理，武器装备使用的决策分析等。武器运筹研究的需要，可分为：单项效能、系统效能(综合效能)、作战效能(兵力效能)”。系统效能是预期一个系统能够满足一组特定任务要求的程度的量度，是系统的可用性、可信性和能力的函数。1

效能指标在武器装备作战效能模拟模型中，总体指标的选择通常把注意力放在双方的作战毁伤上，常用的指标可区分为以下三类：2

1、损失，即毁伤情况，也即各种武器装备被毁件数或百分数；

2、战果，即各主战装备毁伤对方各种武器装备件数或百分数；

3、战损比，又称交换比，即主战装备的战果与损伤之比。

防空导弹武器系统典型的防空导弹武器系统组成有：(1)指挥控制车；(2)发射车；(3)跟踪制导雷达车；(4)搜索雷达车；(5)导弹。它包括完成作战任务的基本单位的全套设备，即包括“弹”(导弹)、“站”(地面制导站及各种辅助设备)、“架”(发射架)。由于大多数导弹武器系统用于探测和跟踪目标的雷达站和其他光电通信联络设备及导弹发射装置，均安装在地面制导站、同一战舰或载机上，而且往往和其他武器系统共用，因此也可以认为，导弹武器系统是由发射平台、导弹和技术保障设备组成的。3

俄罗斯 TOP-M1 防空导弹武器系统它是一种全天候、机动式、单车自动化野战地空导弹武器系统。其主战装备 9A331 战车集导弹、雷达、制导站于一辆自行式履带装甲车上，单车可独立作战，亦可在连建制内在 9C73连指挥车的指挥下与其它战车协同作战。即是说，9A331 战车本身就可看作一个完整的子系统，它与其它战车、9C737 连指挥车、9T244 运输装填车、9T245 运弹车及其它保障装备构成一个更大的系统。

作战过程分为9个阶段4

1、搜索——按上级指挥所送来的目标信息对目标进行搜索，或由防空导弹武器系统中的搜索雷达直接搜索目标；

2、跟踪——对搜索到的目标进行跟踪，测量目标运动参数；

3、识别——根据目标运动特性、回波特性等，识别敌我目标和真假目标；

4、威胁判断——确定目标的威胁程度和实施拦截的程序；

5、发射决策——确定拦截点和发射时刻；

6、火力分配——将作战任务分配给火力单元；

7、发射控制——完成导弹发射前的准备工作；进入不可逆发射程序，直至发动机点火，导弹离架；

8、飞行控制——根据弹目相对运动的关系，按规定的飞行方案和制导规律，控制导弹飞行直至命中目标；

9、杀伤效果评定——对杀伤效果作出评定，并依此评定结果确定下一步作战方案。

发展特点空中力量应如何适应未来国际环境下武装冲突的需求？新的军事技术革命给飞机武器系统及飞机的作战效能带来什么样的影响？这些是人们经常关注的军事航空领域中的重要问题。

实践表明，空中力量的作战效果取决于飞机、飞机武器系统及其作战方法。而飞机武器系统的发展必然受军事战略和战术思想变化的制约；从技术角度看又与飞机的发展、所攻击的目标特性和新技术的发展密切相关。所以，作战飞机的发展既是促进飞机武器发展的动力之一，又会在体积、重量、外形、能源和工作环境等方面制约武器的发展。
从对21世纪空中力量的作战环境、目标特性和新技术发展的分析与预测来看，未来飞机武器系统发展的主要特点是内部悬挂、远距(防区外)发射、发射后不管、精确制导、飞机和武器的综合控制以及能对付精导武器、隐身目标和实施信息攻击。5

形式多样化1、内部武器舱和保形外挂武器可以安装在飞机内部，也可以悬挂在飞机外部。飞机内部空间有限，只能悬挂少量的武器；外部挂弹受空间限制小，采用三弹弹射弹架(TER)和多弹弹射弹架(MER)，能在飞机的有效载重范围内尽量地多挂武器。但是，这种“圣诞树”式的外挂武器方式，不但会使飞机的飞行阻力急剧增加，而且还会增大飞机的雷达反射面积。采用内部弹舱还是采用外部挂弹主要是在增大载弹量与减小飞行阻力和雷达反射面积之间进行折衷。F-105、F-106、F-111和F-117A几种战斗机都有一个内部武器舱用于挂弹。而且在使用过程中，F-105和F-111战斗机也充分地利用了外部挂弹的有利之处。F-111(F-117A除外)以后的战斗机和攻击机放弃了内部武器舱，全部采用外部挂弹。这种构形一直延续到F/A-18战斗机。

武器外挂增加的阻力包括基本阻力，干扰阻力和配平阻力三部分。飞机外挂物对飞行阻力的影响通常用阻力指数(DragIndex)来描述。当飞机外部没有悬挂装置和武器(即飞机外表面很“干净”)时，阻力指数(DI)为零，通常悬挂装置和外挂武器越多，DI值越大。对同样的悬挂装置和外挂武器来说，飞机的飞行速度越高，则DI值越大。也就是说，DI值的大小通常与飞机的类型、飞行高度、飞行速度、外挂武器(含悬挂装置)的数量、类型和悬挂的位置有关。基本阻力的阻力指数变化很大，干扰阻力对应的阻力指数的最大值为25～30，配平阻力对应的阻力指数不超过5。

F-111战斗机在高空无外挂时的最大速度可达M2.5；在弹舱内挂一颗B43核炸弹、外部只挂2枚 AIM-9“响尾蛇”空对空导弹时，阻力指数为20。 外挂4颗口径907kg的mk84炸弹时，阻力指数为100；当外部挂24颗MK82通用炸弹时，阻力指数高达180～200，这时的最大速度只有M0.8左右。这表明超音速飞机外部挂满炸弹后也只能用亚音速飞行。飞机外挂副油箱和武器后，由于阻力增大和外挂物重量对作战半径所产生的综合影响是，通常使其作战半径比净形飞机减少50%左右。武器外挂对飞机飞行性能带来的另一种不利影响是限制了飞机的机动性。一架飞机在净形时过载可以拉到7g，加上外挂后很难持续拉到3g。下一代战斗机的飞行速度将比现役飞机的典型速度大，而且将采用超音速机动和超音速巡航。如果把武器挂在飞机外部必将引起更大的阻力。为了防止出现这种不利的局面，可能像F-22那样，再次把武器挂在飞机内部6。

2、武器内挂可以减小飞机的雷达反射面积。隐身特性(目标的低可探测性)从攻、防两个方面影响着未来的作战飞机。首先，具有隐身能力的飞机可以明显地改善自身的生存力。例如，战斗机或轰炸机在370公里的突防过程中损失率可从13%减少到6.5%。在其他因素不变的情况下，雷达的最大探测距离与目标的雷达反射面积的四次方根成正比。目标雷达反射面积下降一个数量级，则雷达对该目标的探测距离将降低44%。这表明，面对具有隐身能力的目标，攻击飞机必须提高自身雷达探测距离或采用反隐身雷达和采取对付隐身目标的综合探测手段。为减小飞机的雷达反射面积，武器要尽可能地内挂或采用保形外挂。因为减小飞机的雷达反射面积，在外形设计上要尽可能避免三种情况：空腔和角反射器，它们能在较宽的扇区内产生高的雷达反射面积值；镜面入射的平板，它们在窄的扇区内产生高的雷达反射面积；侧圆柱体，它们在所有的方位上都产生高的雷达反射面积。例如，一块垂直雷达波束的0.01平方米(10cm×10cm)小平板，它的雷达反射面积是1平方米，是实际面积的100倍。而外挂架与机翼或机身的连接处恰好是一个典型的角反射器，应当尽量地避免。分析表明，飞机雷达反射面积减小到原来的十分之一时，将使飞机遭受由雷达控制的地对空导弹截击的概率减小40%，雷达反射面积小在超视距空战中也相当有利。减小外挂物飞行阻力和雷达反射面积的另一条途径是采用全埋式保形悬挂法。这种方法是将全部悬挂装置和大部分外挂物埋入飞机内部，外挂物的圆柱形表面与机翼或机身的表面相切，从而保证飞机具有良好的整体流线型。飞行试验表明，在改装的F-4B试验机上，保形挂架使总阻力下降60%，飞机的作战半径大约增加50%，在目标上空的活动时间增加1倍；在F-15C飞机上，保形油箱的阻力比两个挂架挂副油箱的阻力减小50%。6

作战形式2远距(防区外)发射超音速巡航和在空战中同时与几个目标交战，都要求飞机能在距目标很远的距离上发射武器。如前所述，假定用1.15的速比迎头截击M1.4的目标时，则双方的接近速度高达3倍音速。即使双方相距250公里，在4.2分钟后也会相遇。所以，在未来的空战中，特别是截击携带核弹头等大规模杀伤性武器的运载体时，超视距作战将是一种主要形式。目前正在研制的中、远距空对空导弹的最大射程已达到50～185公里，或更远。

在空对面攻击中，攻击飞机的主要危险是飞越目标上空和被迫进入目标的防御火力范围之内。实践证明，减少攻击飞机损失的最有效方法是从目标防御火力范围之外(Stand-off)发射武器攻击目标。这类武器的发射距离取决于飞机的作战目的、武器弹头的威力、所攻击目标的特性及防御火力的情况等因素，其范围从几十公里到上千公里。在直升机反坦克作战中，实战和模拟都表明，武器的发射距离和直升机与坦克的损失比密切相关。当作战距离为2500米时，两者的损失比为1∶10，作战距离增大，上述损失比下降；当直升机发射武器的距离超过4000米时，则直升机的损失变得微乎其微。因此，未来反坦克直升机的反坦克导弹的发射距离大约是4000～6000m。