Tên lửa không đối không

Tên lửa không đối không (air-to-air missile: AAM) là một loại tên lửa dẫn đường được bắn từ một máy bay để tiêu diệt máy bay khác (bao gồm cả các phuơg tiện bay khác như tên lửa hành trình). Nó được đẩy bằng một hay nhiều động cơ, thường sử dụng nhiên liệu đẩy dạng rắn cho các tên lửa tầm ngắn hoặc lỏng cho các tên lửa tầm xa. Động cơ ramjet cũng đang là một lựa chọn sáng giá cho các tên lửa tầm trung - tầm xa trong tương lai do tốc đọ cao nó mang lại.

Tên lửa không đối không thường được chia làm hai nhóm chính. Các tên lửa được thiết kế để tấn công máy bay đối phương ở khoảng cách từ 30 km đến 40 km được gọi là tên lửa tầm ngắn hoặc tên lửa "trong tầm nhìn" (SRAAMs hoặc WVRAAMs), và đôi khi được gọi là "tên lửa không chiến" vì chúng được thiết kế để tối ưu hóa tính linh hoạt thay vì tầm bắn. Phần lớn các tên lửa này sử dụng đầu dò hồng ngoại và được gọi là tên lửa hồng ngoại. Ngược lại, các tên lửa tầm trung hoặc tầm xa (MRAAMs hoặc LRAAMs), nằm trong nhóm tên lửa ngoài tầm nhìn (BVRAAMs), thường sử dụng dẫn đường bằng radar, có nhiều hình thức khác nhau. Một số tên lửa hiện đại sử dụng dẫn đường quán tính và/hoặc cập nhật giữa chặng đường để đưa tên lửa đến gần đủ để sử dụng cảm biến tìm mục tiêu chủ động. Các khái niệm về tên lửa không đối không và tên lửa đất đối không có sự liên quan mật thiết, và trong một số trường hợp, phiên bản của cùng một loại vũ khí có thể được sử dụng cho cả hai vai trò, chẳng hạn như ASRAAM và Sea Ceptor.

Cơ chế dẫn đường 

Tên lửa dẫn đường hoạt động bằng cách phát hiện mục tiêu của chúng (thường là qua radar hoặc hồng ngoại, mặc dù hiếm khi sử dụng các phương pháp khác như dẫn hướng bằng laser hoặc theo dõi quang học), và sau đó hướng về mục tiêu trên một đường bay va chạm.

Mặc dù tên lửa có thể sử dụng radar dẫn đường hoặc đầu dò hồng ngoại để tự dẫn đường đến mục tiêu, máy bay phóng tên lửa có thể phát hiện và theo dõi mục tiêu trước khi phóng bằng các phương pháp khác. Các tên lửa dẫn đường hồng ngoại có thể được "kết nối" với radar dẫn bắn để tìm mục tiêu, trong khi các tên lửa dẫn đường radar có thể được phóng vào các mục tiêu đã được phát hiện bằng mắt hoặc thông qua hệ thống tìm kiếm và theo dõi hồng ngoại (IRST), mặc dù chúng có thể yêu cầu radar dẫn bắn chiếu sáng mục tiêu trong một phần hoặc toàn bộ quá trình ngăn chặn tên lửa.

Dẫn đường bằn radar
Dẫn đường bằng radar thường được sử dụng cho các tên lửa tầm trung hoặc tầm xa, khi dấu hiệu hồng ngoại của mục tiêu quá yếu để một cảm biến hồng ngoại có thể theo dõi. Có ba loại tên lửa dẫn đường bằng radar chính — chủ động, bán chủ động, và thụ động.

Tên lửa dẫn đường bằng radar có thể bị đối phó bằng cách cơ động nhanh (có thể khiến tên lửa bị mất liên kết hoặc khiến nó vượt qua mục tiêu), thả mồi bẫy hoặc sử dụng biện pháp đối phó gây nhiễu điện tử.

Dẫn đường bằng radar chủ động

Tên lửa dẫn hướng radar chủ động mang theo hệ thống radar riêng để phát hiện và theo dõi mục tiêu. Tuy nhiên, kích thước của antenna radar bị giới hạn bởi đường kính nhỏ của tên lửa, điều này làm hạn chế tầm bắn của nó, thường có nghĩa là các tên lửa này được phóng vào vị trí dự đoán trong tương lai của mục tiêu, và thường dựa vào các hệ thống hướng dẫn riêng biệt như Hệ thống Định vị Toàn cầu (GPS), dẫn đường quán tính, hoặc cập nhật giữa chặng đường từ máy bay phóng hoặc các hệ thống khác có thể giao tiếp với tên lửa để đưa nó đến gần mục tiêu. Tại một điểm xác định trước (thường dựa trên thời gian kể từ khi phóng hoặc đến gần vị trí dự đoán của mục tiêu), hệ thống radar của tên lửa được kích hoạt (khi đó tên lửa được gọi là "đi vào chế độ chủ động"), và tên lửa sẽ theo dõi mục tiêu.

Nếu tầm bắn từ máy bay tấn công đến mục tiêu nằm trong phạm vi của hệ thống radar của tên lửa, tên lửa có thể "bật chế độ chủ động" ngay lập tức khi phóng.

Lợi thế lớn nhất của hệ thống hướng dẫn radar chủ động là nó cho phép chế độ tấn công "bắn và quên", trong đó máy bay tấn công có thể tự do theo đuổi các mục tiêu khác hoặc rút lui khỏi khu vực sau khi phóng tên lửa.

Dẫn đường bằng radar bán chủ động

Tên lửa dẫn đường bằn radar bán chủ động (SARH) đơn giản hơn và phổ biến hơn. Chúng hoạt động bằng cách phát hiện năng lượng radar phản xạ từ mục tiêu. Năng lượng radar này được phát ra từ hệ thống radar của máy bay phóng.

Tuy nhiên, điều này có nghĩa là máy bay phóng phải duy trì "khóa mục tiêu" (tiếp tục chiếu sáng máy bay mục tiêu bằng radar của chính nó) cho đến khi tên lửa thực hiện vụ tấn công. Điều này hạn chế khả năng cơ động của máy bay tấn công, điều này có thể cần thiết nếu có mối đe dọa đối với máy bay tấn công xuất hiện.

Một lợi thế của tên lửa SARH là nó dẫn đường theo tín hiệu radar phản xạ, vì vậy độ chính xác thực tế sẽ tăng khi tên lửa tiến gần mục tiêu, vì tín hiệu phản xạ đến từ một "nguồn điểm": chính là mục tiêu. Tuy nhiên, nếu có nhiều mục tiêu, mỗi mục tiêu sẽ phản xạ cùng một tín hiệu radar và tên lửa có thể bị nhầm lẫn về mục tiêu nào là kẻ thù cần tấn công. Tên lửa có thể không thể chọn được mục tiêu cụ thể và bay qua một đội hình mà không rơi vào tầm nguy hiểm của bất kỳ máy bay nào. Các tên lửa mới hơn đã có mạch logic trong hệ thống hướng dẫn để giúp ngăn chặn vấn đề này.

Cùng với đó, việc làm nhiễu tín hiệu khóa mục tiêu trở nên dễ dàng hơn vì máy bay phóng ở xa mục tiêu hơn tên lửa, vì vậy tín hiệu radar phải di chuyển một quãng đường dài hơn và bị suy giảm mạnh khi di chuyển qua khoảng cách đó. Điều này có nghĩa là tên lửa có thể bị nhiễu hoặc "lừa" bởi các biện pháp đối kháng, với tín hiệu của chúng mạnh dần khi tên lửa càng gần. Một biện pháp đối phó với điều này là khả năng "theo dõi nhiễu" trong tên lửa, cho phép nó theo dõi tín hiệu nhiễu.

Dẫn đường bằng tia

Một hình thức hướng dẫn radar sơ khai là "beam-riding" (theo dõi chùm tia). Trong phương pháp này, máy bay tấn công sẽ chiếu một chùm tia radar hẹp vào mục tiêu. Tên lửa không đối không được phóng vào trong chùm tia, và các cảm biến ở phía sau của tên lửa sẽ kiểm soát tên lửa, giữ cho nó luôn ở trong chùm tia. Miễn là chùm tia tiếp tục chiếu sáng máy bay mục tiêu, tên lửa sẽ theo chùm tia cho đến khi thực hiện chặn mục tiêu.

Mặc dù khái niệm này khá đơn giản, nhưng việc thực hiện lại rất khó khăn vì thách thức của việc duy trì chùm tia ổn định trên mục tiêu (vì máy bay mục tiêu không thể dựa vào để bay thẳng và ổn định), tiếp tục điều khiển máy bay tấn công, và giám sát các biện pháp đối kháng của kẻ thù.

Một vấn đề phức tạp thêm là chùm tia sẽ lan rộng thành hình nón khi khoảng cách từ máy bay tấn công tăng lên. Điều này sẽ dẫn đến giảm độ chính xác cho tên lửa vì chùm tia có thể lớn hơn cả máy bay mục tiêu khi tên lửa đến gần. Tên lửa có thể đang ở trong chùm tia nhưng vẫn không đủ gần để hạ gục mục tiêu.

Dẫn đường hồng ngoại

Tên lửa dẫn đường hồng ngoại (IR) tìm mục tiêu dựa trên nhiệt lượng do máy bay phát ra. Các cảm biến hồng ngoại ban đầu có độ nhạy kém, vì vậy chỉ có thể theo dõi ống xả của động cơ máy bay. Điều này có nghĩa là máy bay tấn công phải thực hiện mánh lới cơ động để ở vị trí phía sau mục tiêu trước khi có thể phóng tên lửa hồng ngoại. Điều này cũng giới hạn tầm bắn của tên lửa, vì dấu hiệu hồng ngoại nhanh chóng trở nên quá nhỏ để phát hiện khi khoảng cách tăng lên, và sau khi phóng, tên lửa chỉ có thể "đuổi theo" mục tiêu. Các cảm biến hồng ngoại ban đầu không sử dụng được trong mây hoặc mưa (vấn đề này vẫn là một hạn chế hiện nay) và có thể bị làm nhiễu bởi ánh sáng mặt trời, phản xạ của mặt trời từ mây hoặc vật thể trên mặt đất, hoặc bất kỳ vật thể nóng nào trong tầm nhìn của nó.

Các tên lửa hướng dẫn hồng ngoại hiện đại có thể phát hiện nhiệt lượng từ của bề mặt máy bay, bị làm nóng do ma sát với không khí, ngoài dấu hiệu nhiệt mờ từ động cơ khi máy bay được nhìn từ bên hông hoặc trực diện. Điều này, kết hợp với khả năng cơ động cao hơn, mang lại khả năng bắn từ mọi hướng cho tên lửa, và máy bay tấn công không còn phải ở phía sau mục tiêu để phóng tên lửa nữa. Mặc dù phóng từ phía sau mục tiêu tăng xác suất trúng nhưng máy bay phóng thường phải tiến gần mục tiêu hơn trong các cuộc giao tranh.

Máy bay có thể phòng thủ chống lại tên lửa hồng ngoại bằng cách thả mồi nhiệt có nhiệt độ cao hơn máy bay, khiến tên lửa theo dõi mục tiêu sáng hơn và nóng hơn. Ngược lại, các tên lửa IR có thể sử dụng bộ lọc để bỏ qua các mục tiêu có nhiệt độ không nằm trong phạm vi quy định.

Mồi giả kéo mô phỏng nhiệt từ động cơ và máy nhiễu hồng ngoại cũng có thể được sử dụng. Một số máy bay lớn và trực thăng chiến đấu sử dụng máy nhiễu hồng ngoại loại "hot brick", thường được gắn gần động cơ. Nghiên cứu hiện tại đang phát triển các thiết bị laser có thể lừa dối hoặc hủy diệt hệ thống điều khiển của tên lửa hồng ngoại.

Vào đầu thế kỷ 21, các tên lửa như ASRAAM sử dụng đầu dò hồng ngoại hình ảnh có khả năng "nhìn thấy" mục tiêu (giống như một máy quay video kỹ thuật số), và có thể phân biệt giữa máy bay và một nguồn nhiệt điểm như pháo sáng. Chúng cũng có một góc phát hiện rất rộng, vì vậy máy bay tấn công không cần phải hướng thẳng vào mục tiêu để tên lửa có thể khóa mục tiêu. Phi công có thể sử dụng hệ thống ngắm gắn mũ (HMS) và nhìn vào máy bay khác để nhắm mục tiêu, sau đó phóng tên lửa. Đây gọi là phóng ngoài tầm nhìn. Ví dụ, Su-27 của Nga được trang bị hệ thống tìm kiếm và theo dõi hồng ngoại (IRST) với máy đo khoảng cách laser cho tên lửa nhắm bằng hệ thống ngắm gắn mũ.

Đầu dò quang điện
Một tiến bộ gần đây trong lĩnh vực đầu dò tên lửa là hình ảnh quang điện. Python-5 của Israel sử dụng một cảm biến điện quang có khả năng quét khu vực chỉ định để tìm kiếm mục tiêu qua hình ảnh quang học. Khi một mục tiêu được phát hiện, tên lửa sẽ khóa mục tiêu để tiêu diệt. Các cảm biến điện quang có thể được lập trình để nhắm vào các khu vực quan trọng của máy bay, như buồng lái. Vì không phụ thuộc vào dấu hiệu nhiệt của máy bay mục tiêu, chúng có thể được sử dụng để tấn công mục tiêu có nhiệt độ thấp như UAV (máy bay không người lái) và tên lửa hành trình. Tuy nhiên, mây có thể che khuất các cảm biến điện quang.

Thụ động chống radar

Các thiết kế hướng dẫn tên lửa tiến triển, biến tên lửa chống bức xạ – một thiết kế được khởi xướng trong chiến tranh Việt Nam và được sử dụng để tìm mục tiêu là các hệ thống tên lửa đất đối không phát ra sóng bức xạ – thành một vũ khí chống máy bay. Hiện nay, sự phát triển của tên lửa chống bức xạ thụ động dành cho không chiến được cho là một biện pháp đối kháng với các máy bay cảnh báo sớm và cỉ huy trên không (AEW&C) – hay còn gọi là AWACS, những máy bay này thường mang theo radar tìm kiếm mạnh mẽ.

Do phụ thuộc vào sóng bức xạ radar từ máy bay mục tiêu, khi được sử dụng chống lại máy bay chiến đấu, các tên lửa chống bức xạ thụ động chủ yếu bị giới hạn trong phạm vi tấn công theo phương diện phía trước. Ví dụ như Vympel R-27.

Một khía cạnh khác của hướng dẫn bức xạ thụ động là chế độ "theo dõi nhiễu" ("home on jam"), khi được cài đặt, cho phép tên lửa hướng dẫn bằng radar tìm kiếm tín hiệu nhiễu từ máy bay mục tiêu nếu cảm biến chính bị nhiễu bởi biện pháp đối kháng điện tử của máy bay mục tiêu.

Thiết kế 

Tên lửa không đối không thường có hình dạng dài và mỏng để giảm diện tích mặt cắt ngang và từ đó giảm lực cản không khí khi chúng di chuyển với tốc độ cao. Tên lửa được chia thành năm hệ thống chính từ đầu đến cuối gồm cảm biến, hướng dẫn, đầu đạn, động cơ, và hệ thống điều khiển.

Ở phía trước là cảm biến, có thể là hệ thống radar, radar dẫn đường, hoặc bộ đầu dò hồng ngoại. Sau đó là thiết bị điện tử điều khiển tên lửa. Thường thì ở giữa tên lửa là đầu đạn, thường là vài kilogram thuốc nổ mạnh được bao quanh bởi kim loại để tạo mảnh vỡ khi phát nổ (hoặc trong một số trường hợp, kim loại đã được phân mảnh sẵn).

Phần sau của tên lửa chứa hệ thống động lực, thường là một tên lửa đẩy loại nào đó, và hệ thống điều khiển bay. Các tên lửa sử dụng tên lửa rắn đẩy hai tầng là phổ biến nhất, nhưng một số tên lửa tầm xa sử dụng động cơ nhiên liệu lỏng có thể điều chỉnh lực đẩy để kéo dài tầm bắn và tiết kiệm nhiên liệu cho các pha cơ động cuối. Một số tên lửa sử dụng nhiên liệu rắn mô phỏng kỹ thuật này với một động cơ tên lửa thứ hai được đốt trong giai đoạn dẫn đường cuối cùng. Cũng có những tên lửa, như MBDA Meteor, sử dụng ramjet (tương tự động cơ phản lực) để hút thêm không khí và kéo dài tầm bắn.

Tên lửa hiện đại sử dụng động cơ ít khói – các tên lửa trước đây tạo ra vệt khói dày, dễ dàng bị phát hiện bởi kíp lái máy bay mục tiêu, cảnh báo cho họ về cuộc tấn công và giúp họ xác định cách né tránh.

CAS thường là hệ thống điều khiển điện-cơ, với các bộ điều khiển servo, nhận tín hiệu từ hệ thống dẫn đường và điều khiển các cánh nhỏ hoặc vây phía sau tên lửa, giúp dẫn hướng và điều khiển tên lửa tới mục tiêu.

Ngày nay, các quốc gia bắt đầu phát triển tên lửa không đối không siêu âm sử dụng động cơ scramjet (chẳng hạn như R-37 hoặc AIM-260 JATM), không chỉ tăng cường hiệu quả cho các trận chiến tầm xa mà còn khiến khả năng sống sót của máy bay mục tiêu giảm gần như bằng không.

Tầm hoạt động của tên lửa 
Tên lửa tự dẫn thường có tầm hoạt động lớn. Tầm hoạt động hiệu quả của tên lửa phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: độ cao mục tiêu, tốc độ, vị trí và hướng bay của máy bay mang tên lửa và mục tiêu. Ví dụ, tên lửa Vympel R-77 có tầm hoạt động là 180 km. Nhưng tầm này chỉ đạt được khi nó tấn công mục tiêu ở tọa độ cao, và máy bay mang tên lửa bay với tốc độ trên 2 Mach. Với các mục tiêu bay ở tọa độ thấp và máy bay mang tên lửa bay với tốc độ dưới 1 Mach, tầm hoạt động sẽ giảm đi rất nhiều, thường giảm tới 75%, xuống còn 45 km. Tầm hoạt động hiệu quả của tên lửa cũng được hiểu là "vùng không trốn thoát".

Sự thực hiện 
Một số khái niệm liên quan đến việc thực hiện nhiệm vụ của tên lửa

Vùng phóng thành công 
Vùng phóng thành công là khoảng cách tối đa từ máy bay đến máy bay địch mà tên lửa phóng ra diệt được mục tiêu.

Vùng không trốn thoát

Danh sách các tên lửa không đối không

Hoa Kỳ 
 AIM-4 Falcon - Ra đa (hồng ngoai)
 AIM-7 Sparrow - Tầm trung, rada bán chủ động
 AIM-9 Sidewinder - Tầm ngắn, sử dụng hồng ngoại
 AIM-54 Phoenix - Tầm xa, sử dụng rada bán chủ động
 AIM-120 AMRAAM - Tầm trung, rada chủ động, thay thế cho AIM-7 Sparrow

Nga/Xô Viết 
 Kaliningrad K-5 (NATO gọi AA-1 'Alkali') 
 Vympel K-13 (NATO gọi AA-2 'Atoll') 
 Kaliningrad K-8 (NATO gọi AA-3 'Anab') 
 Raduga K-9 (NATO: AA-4 'Awl') 
 Bisnovat R-4 (NATO: AA-5 'Ash') 
 Bisnovat R-40 (NATO: AA-6 'Acrid')
 Vympel R-23 (NATO: AA-7 'Apex') 
 Molniya R-60 (NATO: AA-8 'Aphid') 
 Vympel R-33 (NATO: AA-9 'Amos') 
 Vympel R-27, Vympel R-73, Vympel R-77, Vympel R-37 
 Novator KS-172 AAM-L - Tầm xa, dẫn hướng quán tính

Trung Quốc 
 PL-1 
 PL-2(Vympel K-13 
 PL-3 - Cải tiến từ PL-2.
 PL-5 - Phát triển từ PL-2, các thế hệ tiếp: PL-5A, PL-5B,PL-5C, PL-5E
 PL-7
 PL-8
 PL-9
 PL-10
 PL-11, các thế hệ tiếp: PL-11 - MRAAM, PL-11B 
 PL-12 
 TY-90

Anh 
 Fireflash - Tầm ngắn 
 Firestreak - Tầm ngắn, sử dụng hồng ngoại
 Red Top - Tầm ngắn, sử dụng hồng ngoại
 Skyflash - Tầm trung, dẫn hướng bằng rada.
 AIM-132 ASRAAM - Tầm ngắn, dẫn hướng bằng hồng ngoại.

Pháp 
 R.550 Magic - Tầm ngắn, dẫn hướng bằng hồng ngoại.
 Matra Magic II - Dẫn hướng bằng hồng ngoại.
 Super 530D - Tên lửa tầm trung, dẫn hướng bằng rada.
 MBDA MICA - Tầm ngắn, dẫn hướng bằng hồng ngoại.

Đức 
 Ruhrstahl X-4 
 Henschel Hs 298
 MBDA Meteor
 IRIS-T

Các nước khác 
 Astra missile (Ấn Độ) Tên lửa tầm xa, đang thử nghiệm.
 Mectron MAA-1 Piranha(Brazil) - Tầm ngắn sử dụng hồng ngoại.
 Al Humurrabi (Iraq) - Tầm xa, sử dụng rada bán chủ động.
 Python 5,Python 3,Python 4, Derby của Israel.
 Alenia Aspide (Ý)
 Sarab 1, SD 10,PL-9 (Pakistan)

Xem thêm 
 Tên lửa
 Danh sách các tên lửa

Tham khảo

Liên kết ngoài 
 Air-to-air missile non-comparison table

Tên lửa không đối không
Tên lửa
Các loại tên lửa