美國(guó)“鵪鶉”誘餌無(wú)人機(jī)發(fā)展與設(shè)計(jì)啟示

20世紀(jì)80年代，以色列軍事工業(yè)（Israel Military Industries）公司（埃爾比特系統(tǒng)公司前身）開(kāi)始基于Sampson誘餌發(fā)展“戰(zhàn)術(shù)空射誘餌”（Tactical Air-Launched Decoy，TALD），之后被美國(guó)海軍采購(gòu)。1991年開(kāi)始，又連續(xù)發(fā)展出“改進(jìn)型空射誘餌”（Improved TALD，ITALD）和“先進(jìn)空射誘餌”（Advanced TALD，ATALD）。1995年開(kāi)始，美國(guó)空軍著手發(fā)展類(lèi)似的“微型空射誘餌”（MALD）系列。這幾個(gè)系列誘餌本質(zhì)上是一種空射無(wú)人機(jī)，用于對(duì)抗對(duì)方防空系統(tǒng)。而從其使用概念來(lái)說(shuō)，它們的技術(shù)原點(diǎn)，可以追溯到上世紀(jì)50年代的“鵪鶉”無(wú)人機(jī)。

研制背景

20世紀(jì)50年代初期，美國(guó)空軍主力戰(zhàn)略轟炸機(jī)是B-47和B-52轟炸機(jī)。直到1959年，AGM-28“獵犬”戰(zhàn)略空地導(dǎo)彈交付前，B-47/52的主要作戰(zhàn)方式都是從高空突防進(jìn)入對(duì)手縱深領(lǐng)空之后用核炸彈進(jìn)行臨空轟炸。蘇聯(lián)的應(yīng)對(duì)措施是構(gòu)建從邊境到首都的多層對(duì)空探測(cè)/攔截防線，依靠各種遠(yuǎn)程手段來(lái)探測(cè)來(lái)襲轟炸機(jī)。為了提高轟炸機(jī)突防概率，就需要采取各種措施來(lái)降低蘇聯(lián)雷達(dá)對(duì)轟炸機(jī)發(fā)現(xiàn)和識(shí)別的概率。除了各種主動(dòng)/被動(dòng)電子對(duì)抗手段，當(dāng)時(shí)美國(guó)空軍戰(zhàn)略司令部認(rèn)為：由轟炸機(jī)自身攜帶并空中發(fā)射、伴隨飛行的誘餌，是可行的對(duì)抗措施。它會(huì)在雷達(dá)上模擬轟炸機(jī)，讓敵雷達(dá)難以辨識(shí)出真正的轟炸機(jī)，從而提高轟炸機(jī)的突防概率。

項(xiàng)目概述

“鵪鶉”發(fā)展的起點(diǎn)可以追溯到1952年10月，當(dāng)時(shí)美國(guó)空軍司令部要求研制一種空射誘餌。數(shù)年研究論證后，項(xiàng)目在1956年1月發(fā)出GOR139正式需求。同年2月就選定了麥克唐納飛機(jī)公司作為主承包商。1957年，“鵪鶉”開(kāi)始進(jìn)行無(wú)動(dòng)力試飛，試飛結(jié)果滿足空軍需求。次年12月，公司獲得批生產(chǎn)合同。鑒于“鵪鶉”在設(shè)計(jì)上的優(yōu)勢(shì)，空軍也同時(shí)結(jié)束了多個(gè)同類(lèi)項(xiàng)目。

1960年9月，首批生產(chǎn)型“鵪鶉”交付使用B-52G的戰(zhàn)略空軍司令部所屬第4135戰(zhàn)略聯(lián)隊(duì)。1962年5月，最后一批“鵪鶉”交付，總產(chǎn)量616枚。在1963年編制數(shù)量最高峰時(shí)，SAC編制內(nèi)有492枚。

1972年時(shí)，隨著雷達(dá)技術(shù)和防空系統(tǒng)的進(jìn)步（地面雷達(dá)已經(jīng)能很容易地將“鵪鶉”和B-52轟炸機(jī)區(qū)分開(kāi)），也因?yàn)閲?yán)重的可靠性問(wèn)題，美國(guó)空軍開(kāi)始考慮退役該型號(hào)。1978年，“鵪鶉”最終全部退出戰(zhàn)略空軍司令部編制。

設(shè)計(jì)需求分析

作為為轟炸機(jī)設(shè)計(jì)的空射誘餌，它在設(shè)計(jì)上就要滿足一些相互矛盾的需求。

首先，為了能模擬轟炸機(jī)，它要能產(chǎn)生與轟炸機(jī)相當(dāng)?shù)睦走_(dá)截面積（RCS）信號(hào)，甚至可能需要產(chǎn)生持續(xù)紅外信號(hào)。其次，它的飛行速度、高度要能與轟炸機(jī)相當(dāng)，還應(yīng)該能模擬轟炸機(jī)突防機(jī)動(dòng)。最后，它必須具備一定的續(xù)航力，能伴隨轟炸機(jī)突破到對(duì)手的縱深空域。

而與之對(duì)立的是，空射誘餌自身必須嚴(yán)格控制尺寸和重量，以便轟炸機(jī)在攜帶多架空射誘餌后并不影響攜帶其主要任務(wù)載荷—核炸彈。而且，幾乎與“鵪鶉”在時(shí)間上完全平行，美國(guó)空軍于1956年提出一份總體作戰(zhàn)需求，要求為B-52轟炸機(jī)研制一種防區(qū)外核彈頭巡航導(dǎo)彈，即最終于1959年向戰(zhàn)略空軍司令部交付生產(chǎn)型導(dǎo)彈的AGM-28（GAM-77）“獵犬”導(dǎo)彈。這種導(dǎo)彈掛載在B-52的機(jī)翼掛架下。因此，“鵪鶉”不能由載機(jī)外掛，它和發(fā)射器只能布置在彈艙內(nèi)，這也嚴(yán)格約束了全彈尺寸。

設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)

由此發(fā)展出來(lái)的“鵪鶉”誘餌的主要物理參數(shù)為：翼展1.64m，全長(zhǎng)3.93m，飛行狀態(tài)全高1m，空重419kg，總重約558kg。這樣的尺寸和重量，相對(duì)于B-52轟炸機(jī)容積29.53m3的彈艙和31.5t最大載彈量而言，即使按最大攜帶量4架來(lái)考慮，其影響也是可以接受的。

為了真實(shí)模擬轟炸機(jī)，它的設(shè)計(jì)性能點(diǎn)是：在約11-15km高度，以Ma0.75-0.9飛行，航程隨具體高度不同約660-830km，續(xù)航時(shí)間46-55分鐘，足夠伴隨轟炸機(jī)進(jìn)行持續(xù)高空突防。此外根據(jù)預(yù)編程飛行計(jì)劃，它能在飛行期間至少進(jìn)行2次航向變化和1次速度變化，讓模擬更真實(shí)。

與通常的戰(zhàn)術(shù)飛行器盡量縮減RCS相反，“鵪鶉”需要以小尺寸機(jī)體產(chǎn)生盡量大的信號(hào)特征，這個(gè)使用需求對(duì)氣動(dòng)布局和外形的設(shè)計(jì)產(chǎn)生了強(qiáng)烈影響，如圖1所示：機(jī)體外表幾乎都是規(guī)整的平面外形；機(jī)身采用矩形截面；機(jī)翼展開(kāi)后與機(jī)身形成90°夾角；機(jī)翼上表面的雙垂尾和機(jī)翼兩端的下反翼尖均與機(jī)翼成90°夾角；這些措施都是依靠角反射器效應(yīng)來(lái)增大RCS。它的有效載荷，最初是一臺(tái)雷達(dá)信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器，后來(lái)改為箔條和紅外誘餌彈，這些措施也是為了主動(dòng)增強(qiáng)信號(hào)特征。

但另一方面，為了盡量減少對(duì)轟炸機(jī)彈艙容積的占用，又需要盡量縮減未發(fā)射前全機(jī)尺寸。為此“鵪鶉”的翼面設(shè)計(jì)得非常特殊。下反翼尖與彈翼剛性連接，兩個(gè)下反翼尖在隨機(jī)翼折疊后正好上下重疊在機(jī)體底部，雙垂尾則向外側(cè)折疊到機(jī)翼下表面后再隨機(jī)翼折疊到彈體兩側(cè)。因此在發(fā)射前全機(jī)折疊成規(guī)整的長(zhǎng)方體。如圖2所示，全機(jī)折疊后安裝在運(yùn)輸車(chē)上準(zhǔn)備運(yùn)輸交付。

需要注意的是：為了適應(yīng)發(fā)射前折疊需求，下反翼尖和雙垂尾在展開(kāi)后都是固定在機(jī)翼上，不能偏轉(zhuǎn)。所以全機(jī)唯一的飛控手段就是左右機(jī)翼后緣的升降副翼。因此全機(jī)沒(méi)有大機(jī)動(dòng)能力。

“鵪鶉”共有2個(gè)型號(hào)。首先列裝的是GAM-72（AGM-20A），裝一臺(tái)七級(jí)壓氣機(jī)的J85-GE-3發(fā)動(dòng)機(jī)。因該型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)存在可靠性問(wèn)題，之后又發(fā)展了1960年3月首飛的GAM-72A（AGM-20B）。后者換裝八級(jí)壓氣機(jī)、推力不變的J85-GE-7發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，全機(jī)重量增加約90kg，機(jī)身加長(zhǎng)，增加的容積可用于增加燃油或增加航電設(shè)備，航程和續(xù)航力略有下降。

發(fā)射方式

除正常炸彈載荷外，戰(zhàn)略空軍司令部所屬的B-52G轟炸機(jī)最多能攜帶4架，也可僅攜帶2架。

發(fā)射控制面板布置在雷達(dá)領(lǐng)航員戰(zhàn)位，緊急情況下可以應(yīng)急拋棄一架誘餌或整套發(fā)射裝置。每架B-52能在彈艙內(nèi)安裝2套完整發(fā)射裝置，每套發(fā)射裝置含2架誘餌。發(fā)射裝置設(shè)計(jì)為能夠支持、展開(kāi)然后發(fā)射誘餌。為便于使用，全套設(shè)備（4架誘餌和全套發(fā)射裝置）會(huì)打包為一個(gè)整體組件裝進(jìn)載機(jī)彈艙。導(dǎo)彈會(huì)先從發(fā)射器內(nèi)沿著導(dǎo)軌下滑達(dá)到發(fā)射位置，展開(kāi)所有彈翼，之后再發(fā)射離機(jī)。鵪鶉發(fā)射離機(jī)的場(chǎng)景如圖3所示，注意此時(shí)其所有翼面都已經(jīng)展開(kāi)。

需要指出：“鵪鶉”及其發(fā)射機(jī)構(gòu)的尺寸，要求載機(jī)的彈艙需要有足夠的長(zhǎng)度，以便在攜帶“鵪鶉”及其發(fā)射裝置之后也基本不影響掛載任務(wù)所需彈藥。因此，即使“鵪鶉”的服役時(shí)間能延長(zhǎng)到上世紀(jì)80年代，也無(wú)法由B-1B轟炸機(jī)掛載，因?yàn)锽-1B的3個(gè)彈艙都是按照裝一個(gè)旋轉(zhuǎn)發(fā)射器來(lái)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度的，如果搭載“鵪鶉”，就相當(dāng)于讓一個(gè)彈艙無(wú)法掛載任務(wù)所需武器，這就過(guò)于得不償失了。

服役情況

1960年9月，首批生產(chǎn)型“鵪鶉”交付戰(zhàn)略空軍司令部。1962年5月交付最后一批。但到1972年時(shí)，其使用效果已經(jīng)明顯下降，例如在當(dāng)年1次演習(xí)期間，地面雷達(dá)控制員在23次測(cè)試中21次正確識(shí)別出B-52。最終，因?yàn)榭煽啃詥?wèn)題和缺少備件，1978年12月，所有“鵪鶉”退出戰(zhàn)略空軍司令部編制。

但“鵪鶉”退役的本質(zhì)原因，還是它的最初使用場(chǎng)景已經(jīng)不再存在。前文已經(jīng)提到，“獵犬”空地導(dǎo)彈幾乎與“鵪鶉”同時(shí)發(fā)展同時(shí)服役，這之后戰(zhàn)略空軍司令部所屬的B-52機(jī)隊(duì)的任務(wù)就逐漸轉(zhuǎn)為防區(qū)外發(fā)射遠(yuǎn)程巡航導(dǎo)彈進(jìn)行戰(zhàn)略打擊，已經(jīng)無(wú)需依靠“鵪鶉”的伴隨去從敵外圍防空圈逐層突防。而到越戰(zhàn)期間大規(guī)模參戰(zhàn)時(shí)，在越南南部的戰(zhàn)術(shù)編隊(duì)轟炸無(wú)需考慮突防問(wèn)題，對(duì)越南北部的戰(zhàn)略轟炸已經(jīng)能夠依靠戰(zhàn)術(shù)空軍的戰(zhàn)斗機(jī)護(hù)航、外部和機(jī)載電子戰(zhàn)能力來(lái)突防和自衛(wèi)，都失去了對(duì)“鵪鶉”的需求。筆者認(rèn)為這才是鵪鶉退役的真正原因。

空射誘餌概念的重啟發(fā)展

“鵪鶉”退役后，空射誘餌概念一度沉寂。但從20世紀(jì)80年代后期開(kāi)始，美國(guó)海軍和空軍又重新開(kāi)始發(fā)展這個(gè)概念。美國(guó)海軍首先采購(gòu)了以色列發(fā)展的“戰(zhàn)術(shù)空射誘餌”，1991年又開(kāi)始發(fā)展“改進(jìn)型戰(zhàn)術(shù)空射誘餌”（ITALD）。美國(guó)空軍則從1995年開(kāi)始發(fā)展“微型空射誘餌”（MALD）。這兩個(gè)系列在概念上仍然繼承了鵪鶉的“空射、為載機(jī)降低地面防空系統(tǒng)威脅”的特征，但依靠技術(shù)發(fā)展而顯著提高了使用效能。

盡管尺寸和重量不同，但ADM-141系列和ADM-160系列空射誘餌都大幅度縮小了尺寸和重量，且改為外掛發(fā)射方式，允許一架戰(zhàn)斗機(jī)外掛并發(fā)射多枚。除了常規(guī)的射頻、紅外增強(qiáng)設(shè)備外，ADM-160C MALD-J還將有效載荷換成有源干擾設(shè)備，依靠逼近敵人雷達(dá)進(jìn)行干擾來(lái)補(bǔ)償?shù)透蓴_功率。此外，它們也都設(shè)計(jì)為能適應(yīng)戰(zhàn)斗機(jī)的掛載，例如ADM-160能兼容任何可掛500磅炸彈的掛架。這些設(shè)計(jì)特點(diǎn)都適應(yīng)了高烈度環(huán)境中戰(zhàn)斗機(jī)的作戰(zhàn)使用場(chǎng)景。

總結(jié)

依靠“鵪鶉”創(chuàng)建的作戰(zhàn)概念，當(dāng)今的ADM-160系列空射誘餌已經(jīng)在美國(guó)空軍作戰(zhàn)場(chǎng)景中占有了一席之地。依靠大量發(fā)射和使用，空射誘餌能誘騙、消耗和吸引地面防空系統(tǒng)，降低突防機(jī)群面臨的威脅，提高突防行動(dòng)的成功率。這種縮小尺寸重量來(lái)?yè)Q取低成本和大數(shù)量、消耗對(duì)方防空系統(tǒng)資源的作戰(zhàn)思路，很值得有相似需求的單位借鑒。