秒!紅旗17的原型——“道爾”地空導彈

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道爾(Tor)導彈系統(俄文:"TOP";英文:torus)是全天候中低空短程地空導彈系統,設計用於攻擊飛機、直升機、巡航導彈、精確制導彈藥、無人駕駛飛行器和短程彈道威脅。該系統最初代號為9K330,它的北約綽號是SA-15"Gauntlet"。海軍型的代號為3K95"Kinzhal",北約綽號為SA-N-9"Gauntlet"。Tor也是世界上第一種從一開始就設計用來擊落精確制導武器如AGM-86 空射巡航導彈的防空系統。

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研製簡介

根據蘇共中央的指示,Tor導彈系統於1975年2月4日開始研製。最初是作為9K33(北約綽號為SA-8"壁虎")的繼承者。海軍型(3K95 Kinzhal/SA-N-9"護手")與陸軍型的開發並行開展,該系統安裝在不少後續的艦艇上,包括基洛夫級戰列巡洋艦。也改裝到不少舊艦艇上。Tor導彈系統的所有開發者和製造商在2002年統一為金剛石-安泰設計局。

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SA-N-9

項目要求頗為嚴格:必須能探測和跟蹤快速、低雷達散射截面目標,並能夠快速、高效地應對大規模空襲,同時還要高度自動化並能與其他防空系統集成。為了滿足這些苛刻的要求,設計師使用了多種新技術,例如使用相控陣雷達提高探測和跟蹤性能;增強數字信息處理,以及垂直髮射導彈,以提高反應時間和增加彈藥量。經過1983年12月至1984年12月期間的測試和評估,陸基系統於1986年3月19日投入使用。此時的道爾系統一次還只能攻擊一個目標。而海軍型雖說開始測試的時間比陸地上的要早,但發展得更慢。在使用1124格里沙級護衛艦項目(包括1986年對4枚SSC-1a "沙道克"反艦導彈的攔截)進行了長期試驗之後,SA-N-9才於1989年投入使用。

之後,在道爾系統基礎上進行改進,1989年出現了道爾-M1系統,系統代號為9K331/9K332,可同時攻擊2個目標,於1991年裝備部隊。為提高道爾-M1對不同防禦目標作戰時的效費比,安泰還以道爾-M1單部戰車系統為基本型號,推出了價格更低的道爾-M1T系列,包括道爾-M1TA輪式卡車式、道爾-M1TB牽引式和道爾-M1TS固定式三種型號。

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牽引型

改進後的道爾-M1和原型相比,最顯著的區別是用2個新型四聯裝導彈儲運發射箱取代了原來的8個相互獨立的單聯裝垂直導彈發射箱,大大減少了再裝填時間。交付給俄羅斯陸軍的最後幾批道爾系統採用了新的加長型ГМ-5955履帶式底盤,負重輪由6個改為7個;增大了乘員艙,因此乘員可以從側門而不是原來狹小的艙口出入。

雷達系統

雷達系統是道爾-M1武器系統的核心,由目標搜索雷達、制導站組成。目標搜索雷達、制導站的天線部分和電視光學瞄準設備構成了一個結構緊湊的轉塔,位於底盤之上;其它顯示控制檯等設備則位於底盤裡。轉塔的一端裝有目標搜索雷達天線(弧形面、長條網狀式,行軍時可放平),另一端是跟蹤制導雷達天線(方形體),跟蹤制導雷達天線的左面帶圓口的柱狀體為制導站的電視光學瞄準設備;導彈模塊隱藏在中部(從外觀上看不出導彈模塊的位置),整個轉塔可360°轉動。

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目標搜索雷達工作在釐米波段,平均發射功率1.5kW,用於行進或停止期間,對預定空域做圓周搜索。雷達可跟蹤測量空中目標的方位角、俯仰角和距離座標,並與敵我識別器配合識別已發現目標;自行分析判斷目標的威脅程度並排序,為跟蹤制導雷達提供目標指示信息。它可以同時跟蹤9個目標航跡和1個有源干擾源。

該雷達採用線性調頻、脈衝壓縮技術提高了對目標的探測靈敏度,可發現雷達反射截面積(RCS)為0.1㎡的目標。線性調頻、脈衝壓縮是採用色散延遲線來完成的,在預知搜索雷達頻率的情況下可以做得很精確,且只對這個頻率起作用,達到抑制有源噪聲干擾的目的。

制導站由跟蹤制導雷達和電視光學瞄準系統組成。跟蹤制導雷達為脈衝多普勒體制,工作在釐米波段,使用相控陣天線,接收目標搜索雷達的目標指示,依據導引規律控制1~2枚導彈攔截1個或2個目標。跟蹤制導雷達具有兩個通道,通道Ⅰ通過波束信號直接鎖定和跟蹤目標;通道Ⅱ通過陣列雷達接收反射的信號來跟蹤目標。可區分四種目標,分別為點狀目標、戰機、直升機和不確定目標,提升了對小型目標打擊的概率。電視光學瞄準系統主要用於輔助制導站提高引導導彈的角度控制精度。在可視距離內,觀測所打擊目標,輸出形成目標偏離空間電軸的角度誤差,在角度上對目標進行跟蹤,提高對低空、超低空目標的跟蹤能力。

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搜索雷達天線已展開,跟蹤雷達左側為電視跟蹤窗口

該雷達抗干擾性能良好,在信號處理方面採用了脈衝多普勒、快速傅立葉變換(FFT)、低通濾波等技術來抑制地雜波、氣象雜波以及各類無源干擾和有源干擾。具體作法是:根據分離出的多普勒頻率信號分選出目標、無源干擾和地物干擾信號,並送到門限處理組合的操作存儲器並按一定順序存放.。通過門限處理組合進行查找和封閉干擾區域。

制導雷達在遇到有源干擾時還可用有源干擾工作方式抗有源噪聲干擾;當跟蹤有源干擾時首先採用手動截獲目標,同時接通有源干擾抑制。這時制導雷達採用固定重複週期工作,需要不停地轉換週期。在發射導彈時發控系統預選將"引信起爆"解鎖即導彈使用觸發引信、在導彈飛行時引導其按有源干擾的方位角平分線飛行、並把有源干擾假定在12km。此時可以射擊強有源干擾。

導彈模塊

導彈模塊由1個運輸發射箱和4枚9M331導彈組成,每輛戰車裝備2個導彈模塊,是道爾-M1武器系統的核心組成部分。導彈用於直接摧毀空中目標,運輸發射箱用於存放、運輸和發射導彈。這裡先說一下運輸發射箱。該箱由發射箱殼體,前、後蓋,前、中、後隔框,導彈發射後可擊穿防護蓋。運輸部分由固定基座,起吊組件,電接頭機構,導軌等構成。箱內分隔成4個裝有發射彈射裝置及接插件的單獨部分,彈射裝置由火藥、活塞、活塞桿、彈簧、剪切銷等部分組成。導彈裝入箱內後充以乾燥空氣密封。

9M331導彈由5個艙段組成:從彈頭至彈尾依次是整流罩艙、控制艙、儀器艙、發動機艙和彈翼組合艙,呈鴨式氣動佈局。

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彈頭為尖形旋轉體,由便於無線電引信天線工作的透波材料製成;控制艙為錐形,內部的舵隔框上裝有4個燃氣舵機,其上的4個差動舵面通過偏轉改變燃氣控制力矩,為導彈垂直髮射後迅速轉彎提供條件,同時亦可通過舵面差動實現導彈滾動穩定。

儀器艙裡裝有彈上無線電控制設備、自動駕駛儀、無線電引信、化學電源、電機變流器、戰鬥部及保險-執行機構;戰鬥部為15公斤高能破片式戰鬥部。

發動機艙為單室雙級推力固體火箭發動機,一級工作時間約4秒,二級工作時間約8秒,在發動機工作後約4秒將導彈加速到850米/秒的最大飛行速度;使其主動飛行距離可達9~10km,能夠對付速度700m/s、機動過載達10g的空中目標,最大攔截距離達到12km。9M331導彈採用冷發射技術垂直彈射後點火。發射時,火藥彈射器將導彈垂直彈射至15~20m高的空中,然後由一個特殊推進器驅使彈身向目標方向傾斜,並由固體火箭發動機將彈頭送至目標處。

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就用9M330將就一下了

彈翼組合艙可相對於縱軸自由轉動,其轉動程度取決於作用在彈翼上的氣動力不對稱性。

道爾-M1系統可配兩種導彈:一種是無線電指令制導導彈,另一種是主動雷達尋的制導的導彈。前者為出口型,後者為本國使用。道爾-M1的新改型道爾-M1A的最大作戰距離和高度分別增至15km和9km。

指揮保障

道爾-M1防空導彈系統由作戰系統、指揮系統和保障系統3大部分組成。作戰系統集中於1部裝甲戰車上,並配有導彈模塊2個(導彈和發射箱)。指揮系統由團用指揮車、團用目標指示雷達和連用指揮車組成。保障系統由運輸裝填車(包括成套索具、配套發電機等)、運彈車、團級技術維護車、連級技術維護車、機械維修車、全套備件車、模擬訓練車和綜合測試車等組成。

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作戰系統主要是指道爾-M1裝甲導彈戰車,它為自行式履帶裝甲車,裝備有導彈、雷達和制導站。從結構組成上看,整個道爾-M1裝甲戰車分成兩大部分,一部分是前面已經介紹過的導彈、雷達分系統,另一部分是裝甲戰車底盤(含制導站顯示與控制檯)。

道爾-M1的履帶式裝甲戰車底盤是該武器系統的重要組成部分,用於配置戰車設備和儀器,保證武器系統具有高度越野性能和快速機動能力,並向武器系統提供220V、400Hz交流電。底盤重26t,極限載荷11t,行駛最大爬升角35°,越過壕溝寬度2m,涉水深度1m

早期道爾防空系統9A330的一體化連指揮站全部設備安裝在ГМ-5965裝甲指揮車底盤上,包括3臺基於"Багет-21"計算機(ARM處理器)的指揮、雷達數據處理和無線電通信操作站,1臺基於"Багет-41"計算機負責打印、記錄、發送數據和戰場攝像機視頻通道(可實時顯示戰場態勢)管理的工作站。通信手段包括全系列高頻和甚高頻無線電臺,語音和數字信息加密通信系統,GPS定位系統和夜視設備等。

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箭頭下為連指揮站

9A331系統同9A330系統相比採用了更高性能的雙處理器、雙通道工作火控計算機系統;在雷達目標數據處理系統上採用三通道數字信號處理系統,改進的雜波分析,無需額外的雜波抑制方式;自動切換選擇輸入裝置,接收濾波器可提供更有效的電磁兼容和干擾保護,輸入設備接收器更新為靈敏度更高的放大器,以提供給每個工作頻段功率自適應輸出。電視光學瞄準引進了自動目標仰角跟蹤(以提高其支持的準確性)的新類型。

作戰過程

  • 目標指示和截獲

確定攔截目標後,目標搜索雷達向跟蹤雷達發送目標指示,轉塔和相控陣天線開始調轉。在目標指示條件下,轉塔方位調轉角速度可達75°/s,可以實現在5.5s內方位調轉180°,在2s內俯仰調轉45°。調轉到位後,跟蹤雷達對所指示的目標區域進行補充搜索,截獲目標後轉入自動跟蹤。補充搜索到轉入自動跟蹤的時間不大於0.8s。

  • 攔截可能性計算

在跟蹤雷達對目標自動跟蹤後,指控系統開始計算該目標的發射區,目標攔截可能性計算時間不大於0.7s。

  • 導彈準備

在目標進入發射區之前約7s,接通導彈進行射前準備,導彈準備時間不大於7s。車上電源向彈上設備輸電,並向彈上自動駕駛儀輸入導彈轉彎指令(該指令在導彈飛行時自主產生)。

  • 導彈發射

發射條件滿足時,按下發射按鈕,發控系統執行導彈發射程序,導彈發射程序的執行時間為1s。根據"發射"指令,彈上電源啟動,起爆彈射器將導彈垂直彈射到15~20米時,根據轉彎自主指令在燃氣舵作用下彈體轉彎,發動機稍超前已開始工作,使導彈即刻加速飛行。

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  • 引入交班
  • 制導雷達自動截獲導彈並轉入自動跟蹤狀態,並嚮導彈發送控制指令將其引向目標,制導站輻射一束探測脈衝並根據發射信號來實現目標跟蹤;在瞄準目標時刻,制導站發送控制指令和詢問脈衝給導彈,彈上應答機發出應答信號後,制導站就根據該應答信號形成導彈的跟蹤誤差信號。

    • 跟蹤制導

    按跟蹤誤差信號,由計算機計算出控制指令併發送到彈上自動駕駛儀,以確保對導彈的精確制導。

    • 彈目交會,引戰配合及攔截評估

    當導彈接近目標達到戰鬥部有效殺傷距離時,無線電引信便適時引爆戰鬥部將目標摧毀。導彈在2.5秒內若未接受到控制指令便自毀;若未命中目標、飛行22秒後也自毀。導引導彈的過程、跟蹤目標與導彈的交匯及命中目標的情況,會在指揮員顯示器及跟蹤顯示器上顯示。文件編制系統會將作戰過程中指揮程序的語言信息和數字信息給予記錄,為戰後評估和作戰分析提供依據。

    道爾-M1的每輛戰車既可以獨立作戰,也可以4輛戰車協同作戰,其中一輛戰車可作為主戰車協同其他3輛戰車作戰,但4輛戰車若能最大限度地發揮作用,則需要在連指揮車統一指揮下進行作戰,一般戰車間隔5千米。連指揮車主要用於採集和處理本級雷達信息;接受處理指揮所或雷達站、直升機警戒系統提供的上級空情信息;給出目標指示並進行目標分配和射擊扇區分配;指揮、控制和協調全連作戰裝備的行動,實現連作戰指揮自動化。

    在中國

    根據網上資料,中國軍隊約從1994年開始,從俄羅斯先後分幾批引進了約35套道爾地空導彈系統,也有資料稱是30套,先後列裝當時的重點集團軍防空旅。據說向俄羅斯訂購的道爾導彈分兩次到貨,第一批到貨列裝的是北京軍區的原38集團軍防空旅,該旅在多次重大演習強電子干擾的情況下,全部擊落靶機;1997年第二批15套道爾導彈到貨,其中的一部分道爾導彈列裝了位於福建前線的南京軍區第31集團軍防空旅,以防颱海局勢突變。

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    紅旗17發射,網圖侵刪

    道爾導彈不久便出現了中國版,名稱為紅旗17。但其出口型在2018年的珠海航展中方才亮相。這就是航天科工集團二院的產品FM-2000(飛獴-2000),據稱是中國在道爾M1基礎上自行發展的近程防空系統。據展臺上公開資料介紹,FM-2000可攔截1.5-15KM的戰鬥機、無人機、空對地導彈和巡航導彈等多種攻擊性武器,這款導彈主要是為對地面部隊提供有效的防護,或者執行一些基礎設施的防空任務。

    FM-2000為輪式機動,採用類似於紅旗-7B使用的6X6高機動輪式底盤,但其8枚待發導彈採用了佈置在旋轉式轉塔內的垂髮裝置"冷發射",轉塔前部集成了相控陣跟蹤雷達,後部則為平板搜索雷達。

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    FM2000

    可以看出,中國軍方對於道爾系統的性能比較滿意,因此航天科工集團才會組織力量仿製該系統,並結合中國近年來在軍事電子領域的進步對道爾系統作出有針對性的改進。紅旗17應該是接替紅旗7在中國陸軍野戰防空中的角色,作為合成旅防空營的核心裝備。


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