謝邀。

要想回答這個問題,首先得從空對空導彈的幾個誤區開始說起。

很多人在看到某些空對空導彈的指標的時候,就特別喜歡鼓吹,這個射程多遠,這個玩意最大可用過載上了30G,戰鬥機肯定躲不掉啦之類的,這些其實都是非常典型的常識性錯誤。

這是三個AIM-9B「響尾蛇」紅外空對空導彈的發射包線,摘選自1972年1月的SMC。

第一,每張導彈包線圖的原點都是敵機而非我機,所有的離軸角之類的指標,也是以敵機為基準來制定的。比如上面這三張圖,就是以敵機的尾部為原點,從外劃分出一道道攻擊範圍。

可以看出,這張圖裡面至少出現了敵我雙方的載機速度,導彈發射高度兩項變數指標,隨著高度的降低,導彈的攻擊範圍也在不斷變小,比如60000英尺的攻擊範圍就比50000英尺高不少,再往下的16000英尺就已經非常慘不忍睹了。同時我們也能看出,隨著高度的變化,紅外空空導彈的射程也在不斷變化,因此在變數未知的情況下,簡單地比較紅外空空導彈的射程是完全不可取的。

接下來我們再看看AIM-7F「麻雀」半主動雷達制導空空導彈的發射包線

一樣以敵機為原點,大家可以注意到,由於AIM-7F具備迎頭能力,因此它在迎頭狀態下的射程遠高於從尾部攻擊的射程,這也是因為敵我雙方相對接近速度過高的影響(當然並不是所有雷達彈都能對頭的,比如AIM-9C和R-3R之類的就是因為射程太短,結果雷達回波過快會導致脫鎖,因此實際上並不具備迎頭攻擊的能力),同時我們也能注意到AIM-7F在40000英尺高度發射時的射程遠高於海平面高度下的射程,這也和之前AIM-9B導彈的特性一樣。

實際上每個國家在制定自己的空空導彈射程時採用的標準都不一樣,比如俄軍的R-77導彈所謂的100千米最大射程指標就是建立在雙方於2萬米高度以1.5馬赫速度對頭飛行的條件下才成立的,而中國的指標為10000米高度,雙方以1.2馬赫飛行速度迎面飛行的結果,所以即便SD-10導彈射程指標只有70千米也不用擔心,因為標準不同完全無法硬性比較。(另有說法稱按照國標來計算,R-77隻有50千米的最大射程)

(當然R-77導彈的最大射程指標在今天已經被批判了無數次了,比如RVV-AE的紙面60千米射程和R-27導彈相同,但R-27導彈在10000米高度的射程僅為35千米,而不是紙面宣稱的60千米,RVV-AE的官網提供的80千米射程由於沒有標註具體高度,因此暫時不予以引用)

分別為對頭和尾追狀態下的射程

注意H(高度)為10千米的情況下,R-27P1的射程僅僅為35千米,雙方速度也不高

注意我前面發的圖,AIM-7F的海平面射程都有37千米,在12000米高度的射程約為40千米(還是建立在雙方以2馬赫速度相對飛行的情況下),因此不要盲目以為R-27的射程相比AIM-7F有多大優勢,實際上真正佔優勢的恰恰是「麻雀」導彈。

AIM-7F的空氣動力射程有98千米,導引頭在200W連續波照射情況下的引導距離為40千米

而從下面的圖可知,AIM-120的射程又是遠遠大於AIM-7M的(相比AIM-7F的區別主要就是採用倒置接收器等設計),因此自從20世紀90年代開始,AIM-120相比R-77可以說長期佔據著射程上的優勢,也就不難理解為何去年印巴空戰的時候,印度空軍的米格-21 Bison和蘇-30MKI直接被巴基斯坦空軍的F-16AM和F-16BM在視距外直接刪除了吧。

實際射程的優勢往往能帶來不少好處

下場.....不用我多說了吧

話題扯遠了,前面說的都是有關空空導彈的射程方面的東西,那麼有人就問了,是不是射程佔據紙面乃至實際優勢的時候,佔據優勢的一方就能穩操勝券呢?

很顯然,這個答案也是否定的。

這裡先回到我在開頭說的,空空導彈的最大可用過載問題,AIM-9B作為世界上第一款現役的紅外空空導彈,它的最大可用過載為12G,仔細一想,地球上的戰鬥機有一個能拉出12G過載的嗎?(海灣戰爭中那架規避地空導彈的F-15也只是拉了10G左右)那豈不是無敵了嗎?

看看越戰期間,AIM-9B的表現吧,這豈不是很打臉嗎?

其實並不是這樣的,正如我前面所說的,導彈的最大可用過載,也是建立在一系列理想條件之下的產物,一般來說,在最理想的狀態下,戰鬥機只需做出相當於導彈最大可用過載的三分之一左右的過載的機動就能大概率躲避這枚導彈,比如AIM-9B的過載12G,那麼戰鬥機做個3-4G左右的機動就能躲開了,這總不能說是個難事吧。所以說早期紅外空空導彈僅僅適合打無多少機動能力的大型轟炸機也是這個道理。

換言之,即便12G,乃至現在第四代空空導彈普遍的50G最大可用過載指標,也只是建立在最理想的條件下的,這時候我們就得引入離軸角的概念,一般來說第二代空空導彈才具備離軸發射能力(比如美國的AIM-9G),而第三代空空導彈的離軸角普遍在30-40度之間,比如AIM-9L、R-73和「怪蛇」-3,而第四代空空導彈的代表,比如AIM-9X的離軸角高達90度,即它的整個正半球都在攻擊範圍內。離軸角和可用過載並不是互相分割的概念,一般來說,在離軸角90度時發射,那麼導彈的最大可用過載基本會被削弱一半以上,比如50G的導彈也會被削弱至25G以下,因此即便在面對第四代空空導彈的時候,戰鬥機也不是毫無辦法的,哪怕敘利亞空軍的蘇-22也有躲過F/A-18的AIM-9X導彈的例子

(當然那次更多是因為操作失誤的緣故,而且空空導彈命中率哪怕在靶場都不可能達到100%,因此也沒什麼值得黑的)

最後再提一下,導彈的射程也是和離軸角、可用過載之類的分不開的,比如導彈在剛發射的時候需要有一段時間加速,這種情況下你怎麼可能達到最好的指標嘛。

同時在空空導彈飛行一段時間以後,由於自身引擎停止工作(實際上空空導彈的引擎工作時間普遍很短,AIM-54這種遠程空空導彈也只工作28秒左右),因此空空導彈實際上只能依靠慣性之類的飛向目標,此時它只能依靠自身的氣動部件(比如彈翼)之類的調整姿態來命中目標,而目標一旦機動,也意味著空空導彈必須跟著做出反應,而眾所周知,氣動面的變化,比如導彈突然朝左右轉彎或是向上爬升,都會帶來能量損失,進而大幅降低命中率,所以即便中距空空導彈的紙面射程都那麼高,但各國還是習慣在30-40千米左右交火,正是因為發射距離的縮短可以讓導彈更快地命中目標,從而不用將寶貴的能量無端消耗在多次機動中。

(推力矢量引擎的最大短板也是空空導彈普遍過短的引擎工作時間,因此英國的「斯拉姆」和美國的AIM-82、AIM-95之類的純粹依靠推力矢量的空空導彈普遍存在射程不足的問題,第四代空空導彈往往採用氣動面和推力矢量結合的設計來彌補劣勢)

AIM-95空空導彈

以色列空軍的「怪蛇-4」空對空導彈

所以說戰鬥機自身在知曉空空導彈來襲的情況下進行機動規避的道理,在哪個年代都是不過時的。

當然對於戰鬥機來說,空空導彈一樣不是好惹的東西,首先發現空空導彈來襲往往比規避空空導彈要難得多,雖然二代機開始各國已經普及了諸如RWR、RHAW之類的設備,但實際上直到90年代紫外告警設備服役以前,各國飛行員基本都只能靠肉眼識別來襲的紅外空空導彈,因此你可以看到很多情況下飛行員都是在毫無察覺的情況下被紅外空空導彈偷襲擊落的。因此即使空空導彈擁有再多的限制,也沒有一個戰鬥機飛行員會對此掉以輕心,因為現實中的空戰可不是遊戲,你沒有重生的機會。

至於熱焰彈,實際上就是針對點源式空空導彈的手段,因為在紅外成像導引頭出現前,普通的紅外空空導彈的視野內,熱焰彈和飛機都是一個點,所以熱焰彈纔能夠作為一個有效的對抗手段被普遍應用(美國從70年代中後期F-4E開始有熱焰彈,蘇聯直到1982年的米格-23MLD纔有熱焰彈),但在紅外成像空空導彈眼裡,你是一個完整的圖像,而熱焰彈還只是那個點,所以熱焰彈在面對運用紅外成像導引頭技術的第四代空空導彈時的效果會顯著下降,只有通過燒毀導引頭等方式纔能有效對抗。(評論區也有人提出的羣噴式熱焰彈拋射方式其實也具有可行性,效果類似我下面發的第三張圖,但是總體來說還是以DIRCM為主的燒毀或致盲導引頭的方式更有效)

最後簡單說說地空導彈吧。

以S-300的發射包線為例,可以看出現實中地對空導彈為拋物線彈道,畢竟一方面地球是圓的,另一方面飛機相對高度比你高,距離比你遠,你想想難不成都是直射的?那又怎麼解釋那些豎起來的發射箱呢。

高度和距離也是不可分割的,其他的可用過載之類的指標參考我前面說的,比如它只能打擊25千米外的海平面高度的目標,如果對方在25千米以內,那就徹底抓瞎了,所以說防空導彈的界限分得很嚴格,區域防空導彈需要近程防空導彈來掩護,再往下就得小口徑高射炮這種直射火力來打擊目標

所以,就不要盲目吹地對空導彈的作戰效能了,它的使用限制甚至比空空導彈還大得多。我之所以一直強調,固定翼和直升機相對於地面防空火力永遠佔據主動權,也是這個道理,既然反坦克導彈取代反坦克炮的情況下,坦克面對步兵都沒有徹底劣勢,那麼地空導彈取代中大口徑高射炮,對於固定翼的威脅又有什麼質的提升呢?

目前先就這樣吧,想到什麼的話我會繼續補充的

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重新看了一下,1976年的那張AIM-7F的22海里射程是建立在200W的連續波照射的情況下導引頭的引導距離,但目前來看,F-4E戰鬥機的AN/APQ-120雷達的峯值功率有165kw,平均功率未作說明,F-16A戰鬥機的AN/APG-66V1雷達的峯值功率為20kw,平均功率為250W,當然Block 15和之前的F-16A直到1989年的ADF升級的時候才增加了連續波照射器以便發射麻雀導彈,而F-15的AN/APG-63雷達和F-14的AN/AWG-9雷達,以及F/A-18的AN/APG-65雷達就更不用說了,所以目前SMC的數據應該是建立在老式戰鬥機雷達的基礎上確定的,實際上在三代機上使用的時候,由於雷達的連續波照射器功率更大,因此導引頭的探測距離要比圖中更遠,所以AIM-7F相比R-27R導彈的實際射程優勢還是會被進一步放大的

(前面我只是比較了空氣動力射程,AIM-7F導彈畢竟是半主動雷達制導加脈衝多普勒制導的形式,當然F-4E之類的老式戰鬥機由於不是脈衝多普勒雷達,因此只能使用前者,而R-27R導彈採用的無線電指令引導方式僅僅使用了誤差較大的簡單導引律,即便在高空打擊30千米外的目標都很難。而且要知道AIM-7F只是1976年服役的導彈,R-27R作為80年代的導彈,要面對1982年就投產的AIM-7M,後者相比之前的型號增加了倒置接收器,抗幹擾能力也更強,總體來說導引頭性能相比AIM-7F還是上了一個檔次的,因此可以說在冷戰乃至冷戰後很長一段時間,蘇聯和俄羅斯戰鬥機在BVR階段不光航電設備佔有絕對劣勢,哪怕實際射程上的劣勢都是十分顯著的)

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補充一張R-27ER的圖,在10000米高度的射程為60千米,總算不至於讓蘇聯三代機面對老的鬼怪之類的AIM-7F的時候都會面臨射程不足的問題了。

但根據麥道公司在1979年出版的F-15武器系統手冊來看,只要敵機處於空氣動力射程和最小射程之間,HUD就會顯示IN RANG,即目標處在射程範圍內,也就是可以發射導彈了,這樣一來AIM-7F導彈的98千米的空氣動力射程優勢就能發揮得淋漓盡致,當然由於實戰中敵機也不會完全不做機動,因此最大機動目標發射距離(圖裡的Rmax2)實際上也更具參考意義。


仍在學習中,此回答拋磚引玉。

正如 @Showtime 100 回答中所指出的那樣,這是個非常複雜的問題。真實實戰中這個問題是馬爾可夫形式的隨機微分博弈,其非線性和隨機性正是問題複雜的真正由來。研究手段可以有選擇開環和閉環的形式進行模擬,或選擇離散馬爾可夫博弈進行模擬,etc。Farhan A. Faruqi的書中進行了較為詳細的探討。

https://www.wiley.com/en-us/Differential+Game+Theory+with+Applications+to+Missiles+and+Autonomous+Systems+Guidance-p-9781119168478?

www.wiley.com

值得一提的是,規避導彈的方案很大程度上取決於導引律,而導引律的得出可以通過對最優控制的探討來實現。下面假設讀者具有基礎的微分博弈知識。例如,[1]追逃微分博弈中,有導彈(1)和目標(2)的狀態方程[公式]

導彈要在終止時刻 [公式] 命中目標, [公式] 表示能量的權重,則有性能指標:[公式]

目標要在終止時刻 [公式] 遠離導彈, [公式] ,則有性能指標:[公式]

可以通過引入參變數的方法轉化為零和追逃博弈,然後利用PMP進行求解,在我的回答:

關於能量機動理論,有沒有大神比較瞭解,求詳細深入科普??

www.zhihu.com圖標

中略有提及。最終可得微分博弈平衡( [公式] 時): [公式]

之後何毓琦先生進而推得比例導引律,即使導彈速度向量 [公式] 的旋轉角速度 [公式] 正比於瞄準線旋轉角速度 [公式] ,即 [公式] 。具體方法可參閱相關資料[1][2]

那麼是不是關於規避導彈的策略,我們一點信息都不能得出呢?答案是否定的。正如 @九原郡行人 在回答中所提到的那樣,最大化過載在最優方案中是極為可能的。通過對幾類飛行的最優性探討,例如最大滑翔是一直保持最大升阻比,可以猜測最大化過載是最優躲避的必要條件(桶滾機動的有效性驗證了這一點)。這裡可以參考[3]中給出的相關討論,較為詳細[3]。如果在假設這一點的情況下進行討論,就可以進行調參了。與 @我去 大佬進行討論的時候他提出可能可以用過載平方乘速度平方進行積分,求關於它的最大值。考慮到穩定桶滾滾不好還不如不滾的情況,可行的改進還有前面可以乘上難度係數的修改cost-function的方案。總之,這裡的最優化是個非常複雜的事情,在此就不贅述了。

而進行模擬時,還要考慮例如控制穩定性的各種方面。具體仍可參考[1]書[1]。實際上,各國早已展開有關研究,例如NASA的一份報告[4]

https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19700031866.pdf?

ntrs.nasa.gov

更進一步的研究,讀者可自行查閱相關前沿論文。包括對特定機動制定的導引律(例如剛才提到的桶滾[5])等。該領域仍有很多值得探討的問題。

參考

  1. ^abc參閱 張傑、王飛躍《最優控制:數學理論與智能方法》
  2. ^孫傳鵬《基於博弈論的攔截制導問題研究》
  3. ^阮春榮 《大氣中飛行的最優軌跡》
  4. ^Sheldon Baron, Kai-Ching Chzc, Yzc-Chi Ho, and David L. Kleinmun. A NEW APPROACH TO AERIAL COMBAT GAMES
  5. ^Fumiaki Imado and Susumu Miwa. Missile guidance algorithm against high-g barrel roll maneuvers  https://arc.aiaa.org/doi/abs/10.2514/3.21168


謝邀,這個問題好,有專門文章寫過,記不清了,但記得結論,飛行員向單方向持續拉大過載,是規避導彈最好的辦法,影視劇上左右晃都是錯誤的。

找找文章複習一下再填坑


真實戰爭中各種類型的軍機如何規避導彈襲擊??

www.zhihu.com圖標

謝邀,作為外行,我要開始瞎說了。

1,強大的攻擊能力,或者強悍的超音速巡航能力,在敵方向你發射導彈之前,或者敵方的半主動還沒有擊中你之前幹掉對方。

2,對敵方的瞭解,瞭解敵方導彈的性能,對方的攻擊習慣,提前想好規避方案。有條件的話,以較低的反射面朝向敵方。

3,及時向對方射出導彈,逼對方脫離本機引導姿態。

4,不要輕易降低本機高度或動能,高度及動能是規避導彈的本錢。

5,在合適的距離上,合適的距離上!這個距離當然是隨對方導彈類型,本機狀態等各種情況而改變,釋放幹擾箔條或者紅外幹擾彈,同時機動規避。

6,如果當時高度已經很低,就別拉起來了,利用地面雜波躲躲看,反正有的老飛機下視也不行。


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